გაჯერებული ორთქლის ტემპერატურაზე დამოკიდებულების ფორმულა. სითხეების აორთქლება

ამ გაკვეთილზე ჩვენ გავაანალიზებთ გარკვეულწილად სპეციფიკური აირის თვისებებს - გაჯერებული ორთქლი. ჩვენ განვსაზღვრავთ ამ გაზს, მივუთითებთ, თუ როგორ განსხვავდება იგი ფუნდამენტურად იდეალური აირებიჩვენს მიერ ადრე განხილული და, უფრო კონკრეტულად, როგორ განსხვავდება გაჯერებული გაზის წნევის დამოკიდებულება. ასევე ამ გაკვეთილზე იქნება განხილული და აღწერილი პროცესი, როგორიცაა ადუღება.

გაჯერებულ ორთქლსა და იდეალურ გაზს შორის განსხვავებების გასაგებად, თქვენ უნდა წარმოიდგინოთ ორი ექსპერიმენტი.

ჯერ ავიღოთ ჰერმეტულად დალუქული ჭურჭელი წყლით და დავიწყოთ მისი გაცხელება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად თხევადი მოლეკულები უფრო და უფრო მეტი იქნება კინეტიკური ენერგია, და სულ ეს არის მეტიმოლეკულები შეძლებენ სითხიდან თავის დაღწევას (იხ. სურ. 2), შესაბამისად, გაიზრდება ორთქლის კონცენტრაცია და, შესაბამისად, მისი წნევა. ასე რომ, პირველი წერტილი:

გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე

ბრინჯი. 2.

თუმცა, ეს სიტუაცია საკმაოდ მოსალოდნელია და არც ისე საინტერესო, როგორც შემდეგი. თუ თქვენ მოათავსებთ სითხეს თავისი გაჯერებული ორთქლით მოძრავი დგუშის ქვეშ და დაიწყებთ ამ დგუშის დაწევას, მაშინ, უდავოდ, გაჯერებული ორთქლის კონცენტრაცია გაიზრდება მოცულობის შემცირების გამო. თუმცა, გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ორთქლი სითხესთან ერთად გადავა ახალ დინამიურ წონასწორობაში ორთქლის ჭარბი რაოდენობის კონდენსირებით და წნევა საბოლოოდ არ შეიცვლება. გაჯერებული ორთქლის თეორიის მეორე პოზიცია:

გაჯერებული ორთქლის წნევა არ არის დამოკიდებული მოცულობაზე

ახლა უნდა აღინიშნოს, რომ გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, იდეალური გაზის მსგავსად, მაგრამ ამ დამოკიდებულების ბუნება გარკვეულწილად განსხვავებულია. ფაქტია, რომ, როგორც MKT ძირითადი განტოლებიდან ვიცით, გაზის წნევა დამოკიდებულია როგორც ტემპერატურაზე, ასევე გაზის კონცენტრაციაზე. და ამიტომ, გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე არაწრფივად, სანამ ორთქლის კონცენტრაცია არ გაიზრდება, ანუ სანამ მთელი სითხე აორთქლდება. ქვემოთ მოცემული გრაფიკი (ნახ. 3) გვიჩვენებს გაჯერებული ორთქლის წნევის დამოკიდებულების ბუნებას ტემპერატურაზე,

ბრინჯი. 3

უფრო მეტიც, არაწრფივი მონაკვეთიდან ხაზოვანზე გადასვლა ზუსტად ნიშნავს მთელი სითხის აორთქლების წერტილს. ვინაიდან გაჯერებული აირის წნევა დამოკიდებულია მხოლოდ ტემპერატურაზე, შესაძლებელია აბსოლუტურად ცალსახად განისაზღვროს, თუ რა იქნება გაჯერებული ორთქლის წნევა მოცემულ ტემპერატურაზე. ეს კოეფიციენტები (ისევე როგორც გაჯერებული ორთქლის სიმკვრივის მნიშვნელობები) ჩამოთვლილია სპეციალურ ცხრილში.

მოდით ახლა მივაქციოთ ყურადღება ასეთ მნიშვნელოვანს ფიზიკური პროცესიდუღილის მსგავსად. მერვე კლასში დუღილი უკვე განისაზღვრა, როგორც აორთქლების პროცესი, რომელიც უფრო ინტენსიურია, ვიდრე აორთქლება. ახლა ჩვენ გარკვეულწილად გავაფართოვებთ ამ კონცეფციას.

განმარტება. მდუღარე- აორთქლების პროცესი, რომელიც ხდება სითხის მთელ მოცულობაში. რა არის დუღილის მექანიზმი? ფაქტია, რომ წყალში ყოველთვის არის გახსნილი ჰაერი და ტემპერატურის მატების შედეგად მცირდება მისი ხსნადობა და წარმოიქმნება მიკრობუშტები. ვინაიდან ჭურჭლის ქვედა და კედლები არ არის იდეალურად გლუვი, ეს ბუშტები ეკვრის დარღვევებს შიგნითჭურჭელი. ახლა წყალი-ჰაერის განყოფილება არსებობს არა მხოლოდ წყლის ზედაპირზე, არამედ წყლის მოცულობის შიგნითაც და წყლის მოლეკულები იწყებენ ბუშტების ფორმირებას. ამრიგად, გაჯერებული ორთქლი ჩნდება ბუშტების შიგნით. შემდეგ, ეს ბუშტები იწყებენ ცურვას, მატულობენ მოცულობაში და იღებენ უფრო მეტ წყლის მოლეკულებს საკუთარ თავში და იშლება ზედაპირზე, ათავისუფლებს გაჯერებულ ორთქლს გარემოში (ნახ. 4).

ბრინჯი. 4. დუღილის პროცესი ()

ამ ბუშტების წარმოქმნისა და ასვლის პირობაა შემდეგი უთანასწორობა: გაჯერებული ორთქლის წნევა უნდა იყოს მეტი ან ტოლი ატმოსფერულ წნევაზე.

ამრიგად, რადგან გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, დუღილის წერტილი განისაზღვრება წნევით გარემო: რაც უფრო პატარაა, მით უფრო დაბალია სითხის დუღილის ტემპერატურა და პირიქით.

შემდეგ გაკვეთილზე დავიწყებთ მყარი ნივთიერებების თვისებებს.

ცნობები

1. მიაკიშევი გ.ია., სინიაკოვი ა.ზ. მოლეკულური ფიზიკა. თერმოდინამიკა. - M.: Bustard, 2010 წ.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. ფიზიკა მე-10 კლასი. - მ.: ილექსა, 2005 წ.
3. კასიანოვი V.A. ფიზიკა მე-10 კლასი. - M.: Bustard, 2010 წ.

1. Physics.ru ().
2. Chemport.ru ().
3. Narod.ru ().

საშინაო დავალება

1. გვერდი 74: No546-550. ფიზიკა. პრობლემის წიგნი. 10-11 კლასები. რიმკევიჩი A.P. - M.: Bustard, 2013. ()
2. რატომ არ შეუძლიათ მთამსვლელებს კვერცხების მოხარშვა სიმაღლეზე?
3. რა გზები შეგიძლიათ მოიფიქროთ ცხელი ჩაის გასაგრილებლად? დაასაბუთეთ ისინი ფიზიკის თვალსაზრისით.
4. რატომ უნდა შეამციროთ გაზის წნევა სანთურზე წყლის ადუღების შემდეგ?
5. *როგორ შეგიძლიათ მიაღწიოთ წყლის გათბობას ას გრადუს ცელსიუსზე ზემოთ?

ვინაიდან გაჯერებული ორთქლი წარმოადგენს ნივთიერების თერმოდინამიკურად წონასწორობის სისტემის ერთ-ერთ კომპონენტს, შემადგენლობით ჰომოგენური, მაგრამ განსხვავებული ფაზის ფრაქციებში, ინდივიდუალური ფიზიკური ფაქტორების გავლენის გაგება მის მიერ შექმნილი წნევის სიდიდეზე შესაძლებელს ხდის ამ ცოდნის გამოყენებას. პრაქტიკული აქტივობებიმაგალითად, ხანძრის დროს გარკვეული სითხეების დამწვრობის სიჩქარის განსაზღვრისას და ა.შ.

გაჯერებული ორთქლის წნევის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე

გაჯერებული ორთქლის წნევა უფრო დიდი ხდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ამ შემთხვევაში, მნიშვნელობების ცვლილება არ არის პირდაპირპროპორციული, მაგრამ ხდება ბევრად უფრო სწრაფად. ეს იმის გამო ხდება, რომ ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მოლეკულების მოძრაობა ერთმანეთთან შედარებით აჩქარებს და მათთვის უფრო ადვილია ძალების გადალახვა. ურთიერთმიზიდულობადა გადავიდეს სხვა ფაზაში, ე.ი. თხევად მდგომარეობაში მოლეკულების რაოდენობა მცირდება, ხოლო აირისებურ მდგომარეობაში ის იზრდება მანამ, სანამ მთელი სითხე ორთქლად გადაიქცევა. ეს მზარდი წნევა იწვევს ტაფაზე სახურავის აწევას ან როდესაც წყალი იწყებს დუღილს.

გაჯერებული ორთქლის წნევის დამოკიდებულება სხვა ფაქტორებზე

გაჯერებული ორთქლის წნევის ოდენობაზე ასევე გავლენას ახდენს მისი რაოდენობა აირისებრი მდგომარეობამოლეკულები, რადგან მათი რიცხვი განსაზღვრავს დახურულ ჭურჭელში წარმოქმნილი ორთქლის მასას. ეს მნიშვნელობა არ არის მუდმივი, რადგან ჭურჭლის ძირსა და სახურავს შორის ტემპერატურის სხვაობით მუდმივად ხდება ორი ურთიერთსაპირისპირო პროცესი - აორთქლება და კონდენსაცია.

ვინაიდან თითოეული ნივთიერებისთვის გარკვეულ ტემპერატურაზე ცნობილია გარკვეული რაოდენობის მოლეკულების გადასვლის ინდიკატორები ნივთიერების მდგომარეობის ერთი ფაზიდან მეორეზე, შესაძლებელია გაჯერებული ორთქლის წნევის მნიშვნელობის შეცვლა მოცულობის შეცვლით. ჭურჭელი. ასე რომ, ერთი და იგივე მოცულობის წყალი, მაგალითად 0,5 ლიტრი, შექმნის სხვადასხვა წნევას ხუთლიტრიან ქილაში და ქვაბში.

განმსაზღვრელი ფაქტორი საცნობარო მნიშვნელობაგაჯერებული ორთქლის წნევა მუდმივი მოცულობით და ტემპერატურის თანდათანობითი მატება არის თავად გაცხელებული სითხის მოლეკულური სტრუქტურა. ამრიგად, აცეტონის, ალკოჰოლის და ჩვეულებრივი წყალიმნიშვნელოვნად განსხვავდება ერთმანეთისგან.

სითხის დუღილის პროცესის სანახავად საჭიროა არა მხოლოდ გაჯერებული ორთქლის წნევის გარკვეულ ზღვრებამდე მიყვანა, არამედ ამ მნიშვნელობის კორელაცია გარე ატმოსფერულ წნევასთან, რადგან დუღილის პროცესი შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც გარეთ წნევა უფრო მაღალია. წნევა გემის შიგნით.

და რა მოუვა გაჯერებულ ორთქლს, თუ მისი დაკავებული მოცულობა შემცირდება? მაგალითად, თუ შეკუმშავთ ორთქლს, რომელიც წონასწორობაშია სითხესთან ცილინდრის დგუშის ქვეშ, ცილინდრის შიგთავსის ტემპერატურის მუდმივი შენარჩუნებით.

როდესაც ორთქლი შეკუმშულია, წონასწორობა დარღვეული იქნება. თავდაპირველად, ორთქლის სიმკვრივე ოდნავ გაიზრდება და მოლეკულების უფრო დიდი რაოდენობა დაიწყებს გადაადგილებას გაზიდან სითხეში, ვიდრე თხევადიდან გაზზე. ყოველივე ამის შემდეგ, მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც ტოვებენ სითხეს დროის ერთეულზე, დამოკიდებულია მხოლოდ ტემპერატურაზე და ორთქლის შეკუმშვა არ ცვლის ამ რიცხვს. პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ კვლავ არ დამყარდება დინამიური წონასწორობა და ორთქლის სიმკვრივე და, შესაბამისად, მისი მოლეკულების კონცენტრაცია არ მიიღებს წინა მნიშვნელობას. ამიტომ, გაჯერებული ორთქლის მოლეკულების კონცენტრაცია მუდმივ ტემპერატურაზე არ არის დამოკიდებული მის მოცულობაზე.

ვინაიდან წნევა პროპორციულია მოლეკულების კონცენტრაციისა (გვ = nkT), მაშინ ამ განსაზღვრებიდან გამომდინარეობს, რომ გაჯერებული ორთქლის წნევა არ არის დამოკიდებულიოტ მოცულობის ის იკავებს.

ორთქლის წნევა, როდესაც სითხე წონასწორობაშია მის ორთქლთან, ეწოდება გაჯერებული ორთქლის წნევა.

• უჯერი ორთქლი.

ეს სიტყვები არაერთხელ გამოგვიყენებია გაზიდა ორთქლი.არ არსებობს ფუნდამენტური განსხვავება გაზსა და ორთქლს შორის. მაგრამ თუ მუდმივ ტემპერატურაზე გაზი შეიძლება გადაიქცეს სითხედ მარტივი შეკუმშვით, მაშინ ჩვენ მას ორთქლს ვუწოდებთ, უფრო ზუსტად, უჯერი ორთქლი.

• გაჯერებული ორთქლის წნევის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე.

გაჯერებული ორთქლის მდგომარეობა, როგორც გამოცდილება ამბობს, დაახლოებით აღწერილია იდეალური გაზის მდგომარეობის განტოლებით და მისი წნევა განისაზღვრება ფორმულით

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, წნევა იზრდება. იმიტომ რომ დ წნევა გაჯერებულიაორთქლი არ არის დამოკიდებული მოცულობაზე,ეს მხოლოდ დამოკიდებულიატემპერატურაზე.

თუმცა ეს დამოკიდებულება პირი),ექსპერიმენტულად ნაპოვნი არ არის პირდაპირპროპორციული, როგორც იდეალური გაზის მუდმივი მოცულობის. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, გაჯერებული ორთქლის წნევა იზრდება უფრო სწრაფად, ვიდრე იდეალური აირის წნევა (ნახ. 30, მრუდის მონაკვეთი AB).ეს განსაკუთრებით თვალსაჩინო ხდება, თუ წერტილში იზოქორას დავხატავთ ა(გაწყვეტილი ხაზი) ​​რატომ ხდება ეს?

როდესაც სითხე თბება დახურულ ჭურჭელში, სითხის ნაწილი გადაიქცევა ორთქლად. შედეგად, ფორმულის მიხედვით
წნევა გაჯერებული ორთქლი იზრდება არა მხოლოდ ტემპერატურის მატების გამო სითხეები, არამედ გაზრდილი მოლეკულების კონცენტრაცია (სიმკვრივე ness) წყვილი . ძირითადად, წნევის მატება ტემპერატურის მატებასთან ერთად განისაზღვრება ზუსტად კონცენტრაციის ზრდით. იდეალური გაზისა და გაჯერებული ორთქლის ქცევაში მთავარი განსხვავება ისაა, რომ როდესაც იცვლება ორთქლის ტემპერატურა დახურულ ჭურჭელში (ან როცა მოცულობა იცვლება მუდმივი ტემპერატურა) იცვლება ორთქლის მასა. სითხე ნაწილობრივ იქცევა ორთქლად ან, პირიქით, ორთქლი ნაწილობრივ კონდენსირდება. როდესაც მთელი სითხე აორთქლდება, ორთქლი შეწყვეტს გაჯერებას შემდგომი გაცხელებისას და მისი წნევა მუდმივ მოცულობაზე გაიზრდება აბსოლუტური ტემპერატურის პირდაპირპროპორციულად (იხ. სურ. 30, განყოფილება მზე).

ამ გაკვეთილზე ჩვენ გავაანალიზებთ გარკვეულწილად სპეციფიკური გაზის - გაჯერებული ორთქლის თვისებებს. ჩვენ განვსაზღვრავთ ამ გაზს, მივუთითებთ, თუ როგორ განსხვავდება ის ძირეულად იმ იდეალური გაზებისგან, რომლებიც ადრე განვიხილეთ და, უფრო კონკრეტულად, როგორ განსხვავდება გაჯერებული გაზის წნევის დამოკიდებულება. ასევე ამ გაკვეთილზე იქნება განხილული და აღწერილი პროცესი, როგორიცაა ადუღება.

გაჯერებულ ორთქლსა და იდეალურ გაზს შორის განსხვავებების გასაგებად, თქვენ უნდა წარმოიდგინოთ ორი ექსპერიმენტი.

ჯერ ავიღოთ ჰერმეტულად დალუქული ჭურჭელი წყლით და დავიწყოთ მისი გაცხელება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად სითხის მოლეკულებს ექნებათ მეტი და მეტი კინეტიკური ენერგია და უფრო და უფრო მეტი მოლეკულა შეძლებს სითხიდან თავის დაღწევას (იხ. სურ. 2), შესაბამისად, გაიზრდება ორთქლის კონცენტრაცია და, შესაბამისად, მისი წნევა. ასე რომ, პირველი წერტილი:

გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე

ბრინჯი. 2.

თუმცა, ეს სიტუაცია საკმაოდ მოსალოდნელია და არც ისე საინტერესო, როგორც შემდეგი. თუ თქვენ მოათავსებთ სითხეს თავისი გაჯერებული ორთქლით მოძრავი დგუშის ქვეშ და დაიწყებთ ამ დგუშის დაწევას, მაშინ, უდავოდ, გაჯერებული ორთქლის კონცენტრაცია გაიზრდება მოცულობის შემცირების გამო. თუმცა, გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ორთქლი სითხესთან ერთად გადავა ახალ დინამიურ წონასწორობაში ორთქლის ჭარბი რაოდენობის კონდენსირებით და წნევა საბოლოოდ არ შეიცვლება. გაჯერებული ორთქლის თეორიის მეორე პოზიცია:

გაჯერებული ორთქლის წნევა არ არის დამოკიდებული მოცულობაზე

ახლა უნდა აღინიშნოს, რომ გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, იდეალური გაზის მსგავსად, მაგრამ ამ დამოკიდებულების ბუნება გარკვეულწილად განსხვავებულია. ფაქტია, რომ, როგორც MKT ძირითადი განტოლებიდან ვიცით, გაზის წნევა დამოკიდებულია როგორც ტემპერატურაზე, ასევე გაზის კონცენტრაციაზე. და ამიტომ, გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე არაწრფივად, სანამ ორთქლის კონცენტრაცია არ გაიზრდება, ანუ სანამ მთელი სითხე აორთქლდება. ქვემოთ მოცემული გრაფიკი (ნახ. 3) გვიჩვენებს გაჯერებული ორთქლის წნევის დამოკიდებულების ბუნებას ტემპერატურაზე,

ბრინჯი. 3

უფრო მეტიც, არაწრფივი მონაკვეთიდან ხაზოვანზე გადასვლა ზუსტად ნიშნავს მთელი სითხის აორთქლების წერტილს. ვინაიდან გაჯერებული აირის წნევა დამოკიდებულია მხოლოდ ტემპერატურაზე, შესაძლებელია აბსოლუტურად ცალსახად განისაზღვროს, თუ რა იქნება გაჯერებული ორთქლის წნევა მოცემულ ტემპერატურაზე. ეს კოეფიციენტები (ისევე როგორც გაჯერებული ორთქლის სიმკვრივის მნიშვნელობები) ჩამოთვლილია სპეციალურ ცხრილში.

მოდით ახლა ჩვენი ყურადღება მივაქციოთ ისეთ მნიშვნელოვან ფიზიკურ პროცესს, როგორიცაა დუღილი. მერვე კლასში დუღილი უკვე განისაზღვრა, როგორც აორთქლების პროცესი, რომელიც უფრო ინტენსიურია, ვიდრე აორთქლება. ახლა ჩვენ გარკვეულწილად გავაფართოვებთ ამ კონცეფციას.

განმარტება. მდუღარე- აორთქლების პროცესი, რომელიც ხდება სითხის მთელ მოცულობაში. რა არის დუღილის მექანიზმი? ფაქტია, რომ წყალში ყოველთვის არის გახსნილი ჰაერი და ტემპერატურის მატების შედეგად მცირდება მისი ხსნადობა და წარმოიქმნება მიკრობუშტები. ვინაიდან ჭურჭლის ფსკერი და კედლები არ არის იდეალურად გლუვი, ეს ბუშტები ეკვრის ჭურჭლის შიგნითა არათანაბარ ზედაპირებს. ახლა წყალი-ჰაერის განყოფილება არსებობს არა მხოლოდ წყლის ზედაპირზე, არამედ წყლის მოცულობის შიგნითაც და წყლის მოლეკულები იწყებენ ბუშტების ფორმირებას. ამრიგად, გაჯერებული ორთქლი ჩნდება ბუშტების შიგნით. შემდეგ, ეს ბუშტები იწყებენ ცურვას, მატულობენ მოცულობაში და იღებენ უფრო მეტ წყლის მოლეკულებს საკუთარ თავში და იშლება ზედაპირზე, ათავისუფლებს გაჯერებულ ორთქლს გარემოში (ნახ. 4).

ბრინჯი. 4. დუღილის პროცესი ()

ამ ბუშტების წარმოქმნისა და ასვლის პირობაა შემდეგი უთანასწორობა: გაჯერებული ორთქლის წნევა უნდა იყოს მეტი ან ტოლი ატმოსფერულ წნევაზე.

ამრიგად, რადგან გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, დუღილის წერტილი განისაზღვრება გარემოს წნევით: რაც უფრო დაბალია ის, მით უფრო დაბალია ტემპერატურა, რომელზეც სითხე დუღს და პირიქით.

შემდეგ გაკვეთილზე დავიწყებთ მყარი ნივთიერებების თვისებებს.

ცნობები

1. მიაკიშევი გ.ია., სინიაკოვი ა.ზ. მოლეკულური ფიზიკა. თერმოდინამიკა. - M.: Bustard, 2010 წ.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. ფიზიკა მე-10 კლასი. - მ.: ილექსა, 2005 წ.
3. კასიანოვი V.A. ფიზიკა მე-10 კლასი. - M.: Bustard, 2010 წ.

1. Physics.ru ().
2. Chemport.ru ().
3. Narod.ru ().

საშინაო დავალება

1. გვერდი 74: No546-550. ფიზიკა. პრობლემის წიგნი. 10-11 კლასები. რიმკევიჩი A.P. - M.: Bustard, 2013. ()
2. რატომ არ შეუძლიათ მთამსვლელებს კვერცხების მოხარშვა სიმაღლეზე?
3. რა გზები შეგიძლიათ მოიფიქროთ ცხელი ჩაის გასაგრილებლად? დაასაბუთეთ ისინი ფიზიკის თვალსაზრისით.
4. რატომ უნდა შეამციროთ გაზის წნევა სანთურზე წყლის ადუღების შემდეგ?
5. *როგორ შეგიძლიათ მიაღწიოთ წყლის გათბობას ას გრადუს ცელსიუსზე ზემოთ?

« ფიზიკა - მე-10 კლასი“

როგორ ფიქრობთ, რა დაემართება გაჯერებულ ორთქლს, თუ მას იკავებს მოცულობა შემცირდება: მაგალითად, თუ ორთქლი წონასწორობაში მყოფი სითხით ცილინდრში დგუშის ქვეშ არის შეკუმშული, ცილინდრის შიგთავსის ტემპერატურის მუდმივი შენარჩუნებით?

როდესაც ორთქლი შეკუმშულია, წონასწორობა დარღვეული იქნება. პირველ მომენტში, ორთქლის სიმკვრივე ოდნავ გაიზრდება და მოლეკულების უფრო დიდი რაოდენობა დაიწყებს გადაადგილებას გაზიდან სითხეში, ვიდრე თხევადიდან გაზზე. ყოველივე ამის შემდეგ, მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც ტოვებენ სითხეს დროის ერთეულზე, დამოკიდებულია მხოლოდ ტემპერატურაზე და ორთქლის შეკუმშვა არ ცვლის ამ რიცხვს. პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ კვლავ არ დამყარდება დინამიური წონასწორობა და ორთქლის სიმკვრივე და, შესაბამისად, მისი მოლეკულების კონცენტრაცია არ მიიღებს წინა მნიშვნელობებს. აქედან გამომდინარე,

გაჯერებული ორთქლის მოლეკულების კონცენტრაცია მუდმივ ტემპერატურაზე არ არის დამოკიდებული მის მოცულობაზე.

ვინაიდან წნევა პროპორციულია მოლეკულების კონცენტრაციისა (p = nkT), ამ განმარტებიდან გამომდინარეობს, რომ გაჯერებული ორთქლის წნევა არ არის დამოკიდებული მის მიერ დაკავებულ მოცულობაზე.

pH წნევა n ორთქლს, რომელშიც სითხე წონასწორობაშია მის ორთქლთან, ეწოდება გაჯერებული ორთქლის წნევა.

როდესაც გაჯერებული ორთქლი შეკუმშულია, ყველაფერი ყველაზეის შედის თხევადი მდგომარეობა. მოცემული მასის სითხე იკავებს ნაკლებ მოცულობას, ვიდრე იმავე მასის ორთქლს. შედეგად, ორთქლის მოცულობა, სანამ მისი სიმკვრივე უცვლელი რჩება, მცირდება.

გაჯერებული ორთქლის გაზის კანონები არ მოქმედებს (ნებისმიერი მოცულობისთვის მუდმივ ტემპერატურაზე, გაჯერებული ორთქლის წნევა იგივეა). ამავდროულად, გაჯერებული ორთქლის მდგომარეობა საკმაოდ ზუსტად არის აღწერილი მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლებით.

უჯერი ორთქლი

>თუ ორთქლი მუდმივ ტემპერატურაზე თანდათან შეკუმშულია, მაგრამ არ გადაიქცევა თხევად, მაშინ ასეთ ორთქლს ე.წ. უჯერი.

მოცულობის კლებასთან ერთად (ნახ. 11.1), უჯერი ორთქლის წნევა იზრდება (ნაწილი 1-2) ისევე, როგორც წნევა იცვლება იდეალური გაზის მოცულობის შემცირებისას. გარკვეული მოცულობის დროს ორთქლი გაჯერებულია და შემდგომი შეკუმშვით იქცევა სითხეში (2-3 ნაწილი). ამ შემთხვევაში, სითხის ზემოთ უკვე იქნება გაჯერებული ორთქლი.

როგორც კი მთელი ორთქლი გადაიქცევა სითხეში, მოცულობის შემდგომი შემცირება გამოიწვევს წნევის მკვეთრ ზრდას (თხევადი ოდნავ შეკუმშვადია).

თუმცა, ორთქლი არ იქცევა სითხეში ნებისმიერ ტემპერატურაზე. თუ ტემპერატურა აღემატება გარკვეულ მნიშვნელობას, მაშინ რაც არ უნდა შევკუმშოთ აირი, ის არასოდეს გადაიქცევა სითხეში.

>მაქსიმალური ტემპერატურა, რომლის დროსაც ორთქლი კვლავ შეიძლება გადაიქცეს თხევადად, ეწოდება კრიტიკული ტემპერატურა.

თითოეულ ნივთიერებას აქვს თავისი კრიტიკული ტემპერატურა, ჰელიუმისთვის T cr = 4 K, აზოტისთვის T cr = 126 K.

მატერიის მდგომარეობას კრიტიკულ ტემპერატურაზე მაღალ ტემპერატურაზე ეწოდება გაზი; კრიტიკულზე დაბალ ტემპერატურაზე, როდესაც ორთქლს აქვს შესაძლებლობა გადაიქცეს თხევად, - ბორანი.

გაჯერებული და უჯერი ორთქლის თვისებები განსხვავებულია.

გაჯერებული ორთქლის წნევის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე.

გაჯერებული ორთქლის მდგომარეობა, როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, დაახლოებით აღწერილია იდეალური გაზის მდგომარეობის განტოლებით (10.4), ხოლო მისი წნევა განისაზღვრება ფორმულით.

Rn. n = nkT. (11.1)

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, წნევა იზრდება

ვინაიდან გაჯერებული ორთქლის წნევა არ არის დამოკიდებული მოცულობაზე, ამიტომ დამოკიდებულია მხოლოდ ტემპერატურაზე.

თუმცა, pH წნევის დამოკიდებულება. n ტემპერატურაზე T, ნაპოვნი ექსპერიმენტულად, არ არის პირდაპირპროპორციული, როგორც მუდმივი მოცულობის იდეალურ აირში. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რეალური გაჯერებული ორთქლის წნევა უფრო სწრაფად იზრდება, ვიდრე იდეალური აირის წნევა (ნახ. 11.2, AB მრუდის მონაკვეთი). ეს ცხადი ხდება, თუ იდეალური აირის იზოქორებს ვხატავთ A და B წერტილებში (ჩაწყვეტილი ხაზები). რატომ ხდება ეს?

როდესაც სითხე თბება დახურულ ჭურჭელში, სითხის ნაწილი იქცევა ორთქლად. შედეგად, ფორმულის მიხედვით (11.1), გაჯერებული ორთქლის წნევა იზრდება არა მხოლოდ სითხის ტემპერატურის ზრდის გამო, არამედ ორთქლის მოლეკულების კონცენტრაციის (სიმკვრივის) ზრდის გამო.

ძირითადად, ტემპერატურის მატებასთან ერთად წნევის მატება განისაზღვრება ზუსტად კონცენტრაციის ზრდით. იდეალური გაზისა და გაჯერებული ორთქლის ქცევაში მთავარი განსხვავება ისაა, რომ როდესაც იცვლება ორთქლის ტემპერატურა დახურულ ჭურჭელში (ან როცა მოცულობა იცვლება მუდმივ ტემპერატურაზე), იცვლება ორთქლის მასა.

რატომ არის შედგენილი ცხრილები გაჯერებული ორთქლის წნევის ტემპერატურაზე დამოკიდებულებისთვის, მაგრამ არ არსებობს ცხრილები გაზის წნევის ტემპერატურაზე დამოკიდებულებისთვის?

სითხე ნაწილობრივ იქცევა ორთქლად, ან, პირიქით, ორთქლი ნაწილობრივ კონდენსირდება. თან იდეალური გაზიმსგავსი არაფერი ხდება.

როდესაც მთელი სითხე აორთქლდება, ორთქლი შეწყვეტს გაჯერებას შემდგომი გაცხელებისას და მისი წნევა მუდმივ მოცულობაზე პირდაპირ პროპორციულად გაიზრდება. აბსოლუტური ტემპერატურა(იხ. სურ. 11.2, BC მრუდის მონაკვეთი).

მდუღარე.

სითხის ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება აორთქლების სიჩქარე. ბოლოს სითხე ადუღებას იწყებს. ადუღებისას სწრაფად მზარდი ორთქლის ბუშტები წარმოიქმნება სითხის მთელ მოცულობაში, რომლებიც ზედაპირზე ცურავს.

მდუღარეეს არის აორთქლების პროცესი, რომელიც ხდება სითხის მთელ მოცულობაში დუღილის დროს.

რა პირობებში იწყება დუღილი?

რაზე იხარჯება სითხეს დუღილის დროს მიწოდებული სითბო მოლეკულური კინეტიკური თეორიის თვალსაზრისით?

სითხის დუღილის წერტილი მუდმივი რჩება. ეს იმიტომ ხდება, რომ სითხეში მიწოდებული მთელი ენერგია იხარჯება მის ორთქლად გადაქცევაზე.

სითხე ყოველთვის შეიცავს გახსნილ გაზებს, რომლებიც გამოიყოფა ჭურჭლის ფსკერზე და კედლებზე, აგრეთვე სითხეში შეჩერებულ მტვრის ნაწილაკებზე, რომლებიც აორთქლების ცენტრებია. ბუშტების შიგნით თხევადი ორთქლები გაჯერებულია. ტემპერატურის მატებასთან ერთად წნევა გაჯერებული ორთქლებიიზრდება და ბუშტები ზომით იზრდება. გამაძლიერებელი ძალის გავლენით ისინი ცურავს ზემოთ. თუ სითხის ზედა ფენებს მეტი აქვს დაბალი ტემპერატურა, მაშინ ორთქლის კონდენსაცია ხდება ამ ფენების ბუშტებში. წნევა სწრაფად ეცემა და ბუშტები იშლება. ნგრევა ხდება ისე სწრაფად, რომ ბუშტის კედლები ერთმანეთს ეჯახება და რაღაც აფეთქებას წარმოქმნის. ბევრი ასეთი მიკრო აფეთქება ქმნის დამახასიათებელ ხმაურს. როდესაც სითხე საკმარისად გათბება, ბუშტები შეწყვეტენ ნგრევას და ზედაპირზე ამოფრინდებიან. სითხე ადუღდება.

გაჯერებული ორთქლის წნევის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე ხსნის, თუ რატომ არის დამოკიდებული სითხის დუღილის წერტილი მის ზედაპირზე არსებულ წნევაზე. ორთქლის ბუშტი შეიძლება გაიზარდოს, როდესაც მასში გაჯერებული ორთქლის წნევა ოდნავ აღემატება წნევას სითხეში, რაც არის ჰაერის წნევის ჯამი სითხის ზედაპირზე (გარე წნევა) და ჰიდროსტატიკური წნევასითხის სვეტი.

მივაქციოთ ყურადღება, რომ სითხის აორთქლება ხდება დუღილის ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე, მაგრამ მხოლოდ სითხის ზედაპირიდან დუღილის დროს ხდება ორთქლის წარმოქმნა სითხის მთელ მოცულობაში.

დუღილი იწყება იმ ტემპერატურაზე, რომლის დროსაც ბუშტებში გაჯერებული ორთქლის წნევა უტოლდება და ოდნავ აღემატება წნევას სითხეში.

რაც უფრო დიდია გარე წნევა, მით უფრო მაღალია დუღილის წერტილი.

ამრიგად, ორთქლის ქვაბში 1,6 10 6 Pa-მდე წნევაზე წყალი არ დუღს 200 ° C ტემპერატურაზეც კი. სამედიცინო დაწესებულებებში, ჰერმეტულად დალუქულ ჭურჭელში - ავტოკლავებში (სურ. 11.3), მდუღარე წყალი ასევე გვხვდება მაღალი წნევა. ამრიგად, სითხის დუღილის წერტილი მნიშვნელოვნად აღემატება 100 °C-ს. ავტოკლავები გამოიყენება, მაგალითად, ქირურგიული ინსტრუმენტების სტერილიზაციისთვის, საკვების მომზადების დასაჩქარებლად (წნევის გაზქურის), საკვების შესანარჩუნებლად და ქიმიური რეაქციების განსახორციელებლად.

და პირიქით, გარე წნევის შემცირებით, ჩვენ ამით ვამცირებთ დუღილის წერტილს.

კოლბიდან ჰაერისა და წყლის ორთქლის ამოტუმბვით, შეგიძლიათ წყლის ადუღება ოთახის ტემპერატურაზე. მთებზე ასვლისას ატმოსფერული წნევა იკლებს, შესაბამისად კლებულობს დუღილის წერტილი. 7134 მ სიმაღლეზე (ლენინის მწვერვალი პამირში) წნევა არის დაახლოებით 4 10 4 Pa ​​(300 მმ Hg). წყალი იქ დუღს დაახლოებით 70 °C-ზე. ამ პირობებში ხორცის მოხარშვა შეუძლებელია.

თითოეულ სითხეს აქვს საკუთარი დუღილის წერტილი, რაც დამოკიდებულია სითხის თვისებებზე. იმავე ტემპერატურაზე, სხვადასხვა სითხეების გაჯერებული ორთქლის წნევა განსხვავებულია.

მაგალითად, 100 °C ტემპერატურაზე, გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევა არის 101,325 Pa (760 mm Hg), ხოლო ვერცხლისწყლის ორთქლი არის მხოლოდ 117 Pa (0,88 mm Hg). ვინაიდან დუღილი ხდება იმავე ტემპერატურაზე, რომლის დროსაც გაჯერებული ორთქლის წნევა უდრის გარე წნევას, წყალი დუღს 100 °C-ზე, მაგრამ ვერცხლისწყალი არა. ვერცხლისწყალი დუღს 357 °C ტემპერატურაზე ნორმალური წნევის დროს.