Kritično stanje snovi.
Podobnost lastnosti ni nasičenih hlapov in plini so M. Faradaya spodbudili k ugibanju: ali niso plini nenasičene pare ustreznih tekočin? Če je predpostavka pravilna, jih lahko poskusite narediti nasičene in kondenzirane. Dejansko je kompresija uspela narediti veliko plinov nasičenih, razen šestih, ki jih je M. Faraday imenoval "trajni": dušik, vodik, zrak, helij, kisik, ogljikov monoksid CO.
Da bi razumeli, kaj se tukaj dogaja, si poglejmo podrobneje. izotermični proces stiskanje (raztezanje) pare. Videli smo, da se izoterma realnega plina razlikuje od izoterme idealen plin prisotnost vodoravnega odseka, ki ustreza območju obstoja dvofaznega sistema: nasičena para in tekočine.
Če poskuse izvajamo pri višjih temperaturah, lahko odkrijemo vzorec, ki je skupen vsem snovem (slika 1).
Prvič, višja kot je temperatura, manjša je prostornina, pri kateri se začne kondenzacija plina: 
, Če .
Drugič, višja kot je temperatura, večja je prostornina, ki jo zavzame tekočina, potem ko se vsa para kondenzira:
Posledično se dolžina ravnega odseka izoterme zmanjšuje z naraščajočo temperaturo.
To je enostavno razložiti: s povečevanjem T se tlak nasičene pare hitro poveča in da se tlak nenasičena para enak nasičenemu tlaku, je potrebno zmanjšanje prostornine. Razlog za povečanje obsega je toplotno raztezanje tekočine pri segrevanju. Ker se prostornina zmanjšuje, se z naraščajočo temperaturo povečuje gostota pare; povečanje prostornine kaže na zmanjšanje gostote tekočine. To pomeni, da se razlika med tekočino in njeno nasičeno paro v procesu takšnega segrevanja izravna in z zadostno visoka temperatura mora popolnoma izginiti.
D. Mendeleev je ugotovil, da mora za vsako tekočino obstajati temperatura, ki jo je za mnoge snovi prvič eksperimentalno določil T. Andrews in se imenuje kritična temperatura.
To je temperatura, pri kateri postaneta gostota tekočine in gostota njene nasičene pare enaki (slika 2).
Na izotermah pri T = se vodoravni odsek spremeni v prevojno točko K.
Imenuje se nasičen parni tlak snovi pri kritični temperaturi kritični pritisk. Je najvišji možni nasičeni parni tlak snovi.
Prostornina, ki jo zavzema snov pri in se imenuje kritični volumen. To je največja prostornina, ki jo lahko zasede razpoložljiva masa snovi v tekočem stanju.
Pri kritični temperaturi razlika med plinom in tekočino izgine in zato specifična toplota izhlapevanje postane nič.
Niz točk, ki ustrezajo robom vodoravnega odseka izoterm (glej sliko 1), poudarja v ravnini p-V regija obstoj dvofaznega sistema in ga ločuje od območij enofaznih stanj snovi. Mejna krivulja območja dvofaznih stanj s strani velike vrednosti volumen opisuje stanje nasičene pare in hkrati predstavlja kondenzacijska krivulja(kondenzacija pare se začne med izotermično kompresijo). Mejna krivulja na strani manjših volumnov je krivulja, na kateri se konča kondenzacija pri stiskanju nasičene pare in se začne izhlapevanje tekočine pri izotermnem raztezanju. Pokličejo jo krivulja izhlapevanja.
Obstoj kritične temperature snovi pojasnjuje, zakaj so pri običajnih temperaturah nekatere snovi lahko tekoče in plinaste, druge pa ostanejo plini.
Nad kritično temperaturo se tekočina ne tvori niti pri zelo visokih tlakih.
Razlog je v tem, da tukaj intenzivnost toplotno gibanje Izkaže se, da so molekule tako velike, da molekularne sile tudi z njihovo razmeroma gosto embalažo, ki jo povzroča visok tlak, ne morejo zagotoviti ustvarjanja niti kratkoročnega, še manj pa dolgega reda.
Tako je jasno, da med plinom in paro ni bistvene razlike. Običajno je plin snov v plinasto stanje ko je njegova temperatura nad kritično. Para se imenuje tudi snov v plinastem stanju, vendar ko je njena temperatura pod kritično. Para se lahko pretvori v tekočino samo s povečanjem tlaka, plin pa ne.
Trenutno so vsi plini pretvorjeni v tekoče stanje pri zelo nizke temperature. Zadnji prenesen je bil helij (= -269 °C) leta 1908.
Nacionalna univerza Tauride poimenovana po. V.I. Vernadskega
Oddelek za eksperimentalno fiziko
Laboratorijsko delo № 6
OPREDELITEV KRITIČNEGA
TEMPERATURE SNOVI
Simferopol 2002
OPREDELITEV KRITIČNEGA
TEMPERATURE SNOVI
OPREMA : ampula z etrom, Avenariusova naprava, avtotransformator, termočlen, galvanometer, umeritveni graf.
TEORETIČNI DEL DELA
IN 
Popoln plin je skupek materialnih točk, ki niso v interakciji. Stanje tako idealiziranega sistema opisuje Mendeleev-Clapeyronova enačba. V realnih plinih pa delujejo medmolekularne sile električne narave. Ko je razdalja med dvema molekulama majhna, med njima delujejo odbojne sile. Te sile določajo "velikost" molekul plina, to je razdaljo, bližje kateri se molekule močno odbijajo. Ko se razdalja med dvema molekulama poveča, se odboj zmanjša in nato spremeni predznak ter se spremeni v privlačno silo. Ko se molekule oddaljujejo druga od druge, se privlačne sile nagibajo k ničli. 
Interakcija med molekulami vodi do tega, da realni plini pri ustreznih temperaturah in tlakih prehajajo v tekoče stanje.
Vklopljeno riž. 1 eksperimentalne izoterme, dobljene s stiskanjem realnega plina pri stalni temperaturi T=const (T 1
Pod določenimi pogoji (plin brez primesi, počasno stiskanje) je možno dobiti stanje c-d, poklical prenasičena para . Pod podobnimi pogoji ekspanzije utekočinjenega plina je mogoče doseči stanje a-c, poklical pregreto tekočino . Stanji prenasičene pare in pregrete tekočine sta kratkotrajni (metastabilni). Od tam se sistem hitro vrne na spletno mesto a-c.
Z naraščanjem temperature se vodoravni odsek izoterm, ki ustreza kondenzaciji nasičene pare, zmanjšuje in pri določeni temperaturi T kr(T 3 na sliki 1) je prehodno območje stisnjeno v eno točko TO. Stanje plina v točki TO klical kritično stanje snovi , in ustrezne vrednosti temperature, tlaka in prostornine imenujemo kritične. Ko se kritična točka približa, razlika med tekočino in njeno nasičeno paro izgine.
Če je T>T cr, ga nobeno stiskanje ne spremeni v tekoče stanje.
Opis naprave za opazovanje kritičnega stanja snovi in merjenje kritične temperature.
V tem delu je kritična temperatura snovi (etileter) določena z izginotjem in pojavom vidne meje med tekočino in paro. Zaprta ampula z etrom 2 nameščen v notranjosti grelnika 1 , tok za grelec se napaja iz omrežja preko avtotransformatorja. Temperatura v grelniku se meri s termočlenom 3 . V sprednji in zadnji steni grelnika so zastekljena okna: sprednje za opazovanje in zadnje za osvetlitev. Grelec je nameščen v debelostenskem ohišju z azbestno izolacijo. Termo EMF se zabeleži z milivoltmetrom 4 . Diplomska miza 5 služi za pretvorbo termo EMF v temperaturo.
OPRAVLJANJE DELA
Preverite, ali so prisotni vsi deli namestitve. Ampula iz grelnika ne vzemi ven! Vklopite osvetlitev ozadja. Povežite termočlen z galvanometrom in dovedite tok na grelec.
PO ZAČETKU EKSPERIMENTA NI DOVOLJENO ODPIRATI OHIŠJA ALI IZVAJATI KAKRŠNIHKOLI POPRAVKOV ZNOTRAJNOSTI.
Ko se segreje, opazujte odčitke galvanometra, priključenega na vezje termočlena, in uporabite kalibracijski graf, da ocenite temperaturo v grelniku. Začenši pri 160˚С opazujte videz meniskusa v ampuli.
Določite temperaturo, pri kateri meniskus izgine T 1 . Izklopite avtotransformator. Opazujte pojave, ki se dogajajo v ampuli. Določite temperaturo T 2 videz meniskusa. Izračunajte povprečje:
(1)
Poskus izvedemo trikrat. Izračunajte napako pri določanju kritične temperature.
TESTNA VPRAŠANJA
Opišite naravo medmolekularnih sil v realnem plinu.
Prikaži naprej PV– izotermni diagram realnega plina in interpretirati njihov značaj.
Prikaži naprej PV-diagram in interpretacija poteka van der Waalsovih plinskih izoterm.
Kako je naprava zasnovana za opazovanje kritičnega stanja snovi in merjenje kritične temperature?
Naloga. Eden od modelov realnega plina, ki ga je predlagal Berthelot, ustreza naslednji enačbi stanja:
kjer sta a, b konstanti. Poiščite Tcr, Pcr in Vcr za Berthelotov plin, tako da te količine izrazite s konstantama a in b.
LITERATURA:
D.V.
Sivuhin. Termodinamika in molekularna fizika.
(Tečaj splošne fizike).
Telesna temperatura je eden najpomembnejših dejavnikov, ki so potrebni za presnovo. Je pokazatelj stanja telesa in se spreminja glede na vpliv zunanjih in notranjih dejavnikov. Če se slabo počutite in imate kritično temperaturo, se morate nujno obrniti na specializirano ustanovo. Navsezadnje je to lahko znanilec številnih bolezni.
Spreminja se zaradi vpliva različnih dejavnikov, tako okolja kot notranjih značilnosti telesa, na primer:
Subakutno.
kronično.
Čas dneva. Temperatura se zelo pogosto spreminja zaradi sprememb v času dneva. V zvezi s tem je lahko zjutraj telesna temperatura nekoliko nižja (za 0,4-0,7 stopinj), vendar ne nižja od +35,9 ° C. Nasprotno, zvečer se lahko temperatura rahlo dvigne (za 0,2-0,6 stopinj), vendar ne višje od +37,2 ° C.
Starost. Pri otrocih je temperatura najpogosteje višja od 36,6 stopinj, pri odraslih, starejših od 60-65 let, pa običajna temperatura pade.
zdravstveno stanje. Če je v človeškem telesu okužba, se temperatura (za boj proti njej) dvigne.
Nosečnost. Pri nosečnicah v zgodnjih fazah temperatura ne sme pasti pod 36 stopinj in se dvigniti nad 37,5 stopinj.
Individualne značilnosti telesa.
Vpliv okolja.
Razvrstitev telesne temperature
Če analizirate različne odčitke termometra, lahko temperaturo razdelimo na več vrst in klasifikacij.
Vrste temperature po eni od klasifikacij (glede na stopnjo hipertermije):
Nizek in znižan. Odčitek termometra je pod 35 °C.
normalno. Vrednost na termometru je znotraj 35-37°C.
Subfebrile. Vrednost na termometru je znotraj 37-38°C.
Vročinska. Vrednost na termometru je v območju 38-39 ° C.
Piretik. Vrednost na termometru je znotraj 39-41°C.
Hiperpiretik. Odčitek termometra je nad 41°C.
Delitev temperature glede na trajanje:
Druga klasifikacija temperaturnih vrst:
Hipotermija - nizka telesna temperatura (manj kot 35°C).
Normalna temperatura. Ta vrsta telesne temperature niha med 35-37 °C in se spreminja zaradi številnih dejavnikov, omenjenih zgoraj.
Hipertermija - povišana telesna temperatura (nad 37 ° C).
Telesna temperatura je v mejah normale
Povprečna telesna temperatura, kot je navedeno zgoraj, se lahko spremeni pod vplivom različnih dejavnikov. Izmeriti ga je mogoče ne samo v pazduhi, ampak tudi v ustih, ušesni votlini in danki. Odvisno od tega se lahko podatki na termometru razlikujejo; vrednosti kritičnih temperatur bodo veliko višje ali nižje od tukaj predstavljenih norm.
V ustih bodo odčitki termometra za 0,3-0,6 ° C višji kot pri merjenju pod pazduho, to je tukaj bo norma 36,9-37,2 ° C. V rektumu bodo odčitki termometra višji za 0,6-1,2 ° C, to je norma 37,2-37,8 ° C. V ušesni votlini bodo odčitki termometra enaki kot v danki, to je 37,2-37,8 ° C.
Teh podatkov ni mogoče šteti za točne za vsakega posameznika. Po številnih študijah se takšni kazalniki pojavljajo pri večini ljudi - to je približno 90%, vendar se pri 10% ljudi normalna telesna temperatura razlikuje od večine, kazalniki pa lahko nihajo navzgor ali navzdol.
Če želite ugotoviti, kakšna temperatura je normalna, morate meriti in beležiti odčitke ves dan: zjutraj, popoldne in zvečer. Po vseh meritvah morate najti aritmetično sredino vseh kazalnikov. Če želite to narediti, morate dodati jutranje, popoldanske in večerne odčitke in deliti s 3. Dobljeno število je normalna povprečna telesna temperatura za določeno osebo.
Kritična telesna temperatura
Bodisi zelo nizka ali zelo visoka raven lahko postane kritična. Visoke temperature se pri ljudeh pojavljajo veliko pogosteje kot nizke. Ko temperatura pade na 26-28°C, obstaja zelo velika nevarnost, da človek pade v komo, pojavijo se težave z dihanjem in srcem, vendar so te številke individualne, saj obstaja veliko potrjenih zgodb o tem, kako po. huda podhladitev, do 16-17 °C je ljudem uspelo preživeti. Na primer zgodba, ki pravi, da je moški preživel približno pet ur v ogromnem snežnem zametu brez možnosti, da bi se rešil in preživel, njegova temperatura je padla na 19 stopinj, vendar so ga lahko rešili.
Nizka telesna temperatura
Za mejo nizke temperature se šteje temperatura, nižja od 36 stopinj oziroma od 0,5 do 1,5 stopinje pod individualno temperaturo osebe. In meja nizke temperature se šteje za temperaturo, ki je nižja od običajne za več kot 1,5 ° C.
Obstaja veliko razlogov za znižanje temperature, na primer zmanjšana imunost, dolgotrajna izpostavljenost mrazu in na podlagi tega hipotermija telesa, bolezen ščitnice, stres, zastrupitev, kronične bolezni, omotica in celo banalna utrujenost.
Če telesna temperatura pade na 35 ° C, morate nujno poklicati rešilca, ker v večini primerov je ta indikator kritičen in lahko pride do nepopravljivih posledic!
Kakšna kritična temperatura bi vas morala opozoriti?
Temperatura, ki se začne pri 37 stopinjah, velja za subfertilno in pogosto kaže na prisotnost vnetij, okužb in virusov v telesu. Temperature od 37 do 38 stopinj ni mogoče znižati s pomočjo zdravil, saj V telesu poteka boj med zdravimi in patogenimi celicami.
Obstaja veliko simptomov, ki kažejo na zvišanje temperature, na primer: šibkost, utrujenost, mrzlica, glavoboli in bolečine v mišicah, izguba apetita in potenje. Nanje morate biti še posebej pozorni, da se temperatura ne dvigne na 38,5 stopinj.
Kritična telesna temperatura je 42 °C, v večini primerov pa že oznaka 40 stopinj vodi v smrt. Visoka temperatura vodi do nepopravljivih posledic v možganih; metabolizem v možganskem tkivu je moten.
V tem primeru, če se temperatura dvigne nad 38,5 stopinj, je pomemben počitek v postelji, jemanje antipiretikov in vedno obisk zdravnika ali klic rešilca! Da preprečite smrt pri zelo visoki ali nizki temperaturi, se ne zdravite samo, ampak se vedno posvetujte z zdravnikom, ki lahko pravilno ugotovi vzrok takšne temperature, postavi diagnozo in predpiše pravilno in učinkovito zdravljenje!
Podobnost lastnosti nenasičenih hlapov in plinov je M. Faradayja spodbudila k razmišljanju: ali niso plini nenasičene hlapi ustreznih tekočin? Če je predpostavka pravilna, jih lahko poskusite narediti nasičene in kondenzirane. Dejansko je kompresija uspela narediti veliko plinov nasičenih, razen šestih, ki jih je M. Faraday imenoval "trajni": dušik, vodik, zrak, helij, kisik, ogljikov monoksid CO.
Da bi razumeli, kaj se tukaj dogaja, podrobneje preučimo izotermični proces stiskanja (širjenja) pare. Videli smo, da se izoterma realnega plina razlikuje od izoterme idealnega plina s prisotnostjo vodoravnega odseka, ki ustreza območju obstoja dvofaznega sistema: nasičene pare in tekočine.
Če se poskusi izvajajo pri višjih temperaturah ( T 1 < T 2 < T 3 < T k< T 4), potem lahko zaznamo vzorec, ki je skupen vsem snovem (slika 1).
Prvič, višja kot je temperatura, manjša je prostornina, pri kateri se začne kondenzacija plina: V 1 > V' 1 > V'' 1 če T 1 < T 2 < T 3 .
Drugič, višja kot je temperatura, večja je prostornina, ki jo zavzame tekočina, potem ko se vsa para kondenzira:
V 2 < V' 2 < V'' 2 .Posledično se dolžina ravnega odseka izoterme zmanjšuje z naraščajočo temperaturo.
To je enostavno razložiti: z rastjo Τ tlak nasičene pare hitro narašča in da bi se tlak nenasičene pare izenačil s tlakom nasičene pare, je potrebno zmanjšanje prostornine. Razlog za povečanje obsega V 2 - pri toplotnem raztezanju tekočine pri segrevanju. Ker obseg V 1 se zmanjša, nato pa gostota pare narašča z naraščajočo temperaturo; povečanje volumna V 2 označuje zmanjšanje gostote tekočine. To pomeni, da se razlika med tekočino in njeno nasičeno paro pri takem segrevanju zgladi in pri dovolj visoki temperaturi popolnoma izgine.
D. Mendeleev je ugotovil, da mora za vsako tekočino obstajati temperatura, ki jo je za mnoge snovi prvič eksperimentalno določil T. Andrews in se imenuje kritična temperatura.
Kritična temperatura T kr je temperatura, pri kateri postaneta gostota tekočine in gostota njene nasičene pare enaki (slika 2).
Na izotermah pri T = T kr vodoravni odsek preide v prelomnico TO.
Imenuje se nasičen parni tlak snovi pri kritični temperaturi kritični pritisk str kr. Je najvišji možni nasičeni parni tlak snovi.
Prostornina, ki jo zavzame snov, ko str cr in t kr, imenovan kritični volumen m V kr. To je največja prostornina, ki jo lahko zasede razpoložljiva masa snovi v tekočem stanju.
Pri kritični temperaturi razlika med plinom in tekočino izgine, zato specifična toplota uparjanja postane nič.
Niz točk, ki ustrezajo robom vodoravnega odseka izoterm (glej sliko 1), poudarja v ravnini p-V območje obstoja dvofaznega sistema in ga loči od območij enofaznih stanj snovi. Mejna krivulja območja dvofaznih stanj na strani velikih prostorninskih vrednosti opisuje stanje nasičene pare in hkrati predstavlja kondenzacijska krivulja(kondenzacija pare se začne med izotermično kompresijo). Mejna krivulja na strani manjših volumnov je krivulja, na kateri se konča kondenzacija pri stiskanju nasičene pare in se začne izhlapevanje tekočine pri izotermnem raztezanju. Pokličejo jo krivulja izhlapevanja.
Obstoj kritične temperature snovi pojasnjuje, zakaj so pri običajnih temperaturah nekatere snovi lahko tekoče in plinaste, druge pa ostanejo plini.
Nad kritično temperaturo se tekočina ne tvori niti pri zelo visokih tlakih.
Razlog je v tem, da se tu izkaže, da je intenzivnost toplotnega gibanja molekul tako velika, da molekularne sile tudi pri relativno gostem pakiranju, ki ga povzroča visok tlak, ne morejo zagotoviti ustvarjanja niti kratkoročnega, še manj pa daljnosežnega reda.
Tako je jasno, da med plinom in paro ni bistvene razlike. Običajno je plin snov v plinastem stanju, ko je njena temperatura nad kritično temperaturo. Para se imenuje tudi snov v plinastem stanju, vendar ko je njena temperatura pod kritično. Para se lahko pretvori v tekočino samo s povečanjem tlaka, plin pa ne.
Trenutno so vsi plini utekočinjeni pri zelo nizkih temperaturah. Zadnji je bil prenesen helij leta 1908 ( t cr = -269 °C).
Literatura
Aksenovich L. A. Fizika v srednja šola: Teorija. Naloge. Testi: Učbenik. dodatek za ustanove, ki izvajajo splošno izobraževanje. okolje, izobraževanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - Str. 176-178.
