Ano ang nakasalalay sa saturated steam? Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng saturated steam at unsaturated steam?

Ang mga likido ay may posibilidad na sumingaw. Kung naghulog tayo ng isang patak ng tubig, eter at mercury sa mesa (huwag lang gawin sa bahay!), Mapapanood natin kung paano unti-unting nawawala ang mga patak - sumingaw. Ang ilang mga likido ay sumingaw nang mas mabilis, ang iba ay mas mabagal. Ang proseso ng pagsingaw ng isang likido ay tinatawag ding vaporization. Ang kabaligtaran na proseso ng paggawa ng singaw sa likido ay condensation.

Ang dalawang prosesong ito ay naglalarawan phase transition- ang proseso ng paglipat ng mga sangkap mula sa isang estado ng pagsasama-sama sa isa pa:

• pagsingaw (paglipat mula sa likido hanggang sa gas na estado);
• condensation (paglipat mula sa isang gas na estado sa isang likidong estado);
• desublimation (paglipat mula sa isang gas na estado sa isang solidong estado, na lumalampas sa likidong bahagi);
• sublimation, ito rin ay sublimation (transisyon mula sa solid tungo sa gaseous state, bypassing the liquid).

Ngayon, sa pamamagitan ng paraan, ay ang tamang panahon upang obserbahan ang proseso ng desublimation sa kalikasan: hamog na nagyelo at hamog na nagyelo sa mga puno at mga bagay, mayelo pattern sa mga bintana ay ang resulta nito.

Paano nabuo ang saturated at unsaturated steam?

Ngunit bumalik sa singaw. Patuloy kaming mag-eksperimento at magbuhos ng isang likido - tubig, halimbawa, sa isang bukas na sisidlan, at ikonekta ang isang gauge ng presyon dito. Hindi nakikita ng mata, ang pagsingaw ay nagaganap sa sisidlan. Ang lahat ng mga likidong molekula ay patuloy na gumagalaw. Ang ilan ay gumagalaw nang napakabilis na ang kanilang kinetic energy ay mas malakas kaysa doon na nagbubuklod sa mga molekula ng isang likido.

Matapos iwanan ang likido, ang mga molekula na ito ay patuloy na gumagalaw nang sapalaran sa kalawakan, ang karamihan sa mga ito ay nawawala sa loob nito - ganito unsaturated steam. Ang isang maliit na bahagi lamang ng mga ito ay bumalik sa likido.

Kung isasara natin ang sisidlan, ang mga molekula ng singaw ay unti-unting dadami. At parami nang parami ang mga ito ay babalik sa likido. Tataas nito ang presyon ng singaw. Ito ay itatala ng isang manometer na konektado sa sisidlan.

Pagkaraan ng ilang oras, ang bilang ng mga molekula na umaalis sa likido at bumabalik dito ay magiging pantay. Ang presyon ng singaw ay titigil sa pagbabago. Ang resulta saturation ng singaw naitatag ang thermodynamic equilibrium ng liquid-vapor system. Ibig sabihin, ang evaporation at condensation ay magiging pantay.

Mga katangian ng saturated steam

Upang malinaw na ilarawan ang mga ito, gumagamit kami ng isa pang eksperimento. Tumawag sa lahat ng kapangyarihan ng iyong imahinasyon upang isipin ito. Kaya, kumuha tayo ng mercury manometer, na binubuo ng dalawang tuhod - mga tubo sa pakikipag-usap. Ang mercury ay ibinuhos sa dalawa, ang isang dulo ay nakabukas, ang isa ay selyadong, at sa itaas ng mercury ay naglalaman ito ng higit pang eter at ang puspos na singaw nito. Kung ibababa at itinaas mo ang hindi na-solder na tuhod, tataas-baba din ang antas ng mercury sa naka-solder.

Sa kasong ito, magbabago din ang halaga (volume) ng saturated ether vapor. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga antas ng mga haligi ng mercury sa magkabilang tuhod ng manometer ay nagpapakita ng presyon ng puspos na singaw ng eter. Ito ay mananatiling hindi magbabago sa lahat ng oras.

Ito ay nagpapahiwatig ng pag-aari ng puspos na singaw - ang presyon nito ay hindi nakasalalay sa dami na sinasakop nito. Ang saturation vapor pressure ng iba't ibang likido (tubig at eter, halimbawa) ay iba sa parehong temperatura.

Gayunpaman, mahalaga ang temperatura ng puspos na singaw. Kung mas mataas ang temperatura, mas mataas ang presyon. Ang saturated steam pressure ay tumataas nang mas mabilis sa pagtaas ng temperatura kaysa sa unsaturated steam. Ang temperatura at presyon ng unsaturated vapor ay nauugnay sa isang linear na relasyon.

Ang isa pang kawili-wiling eksperimento ay maaaring isagawa. Kumuha ng walang laman na prasko na walang likidong singaw, isara ito at ikonekta ang isang manometer. Unti-unti, patak-patak, pakainin ang likido sa prasko. Habang ang likido ay pumapasok at sumingaw, ang saturated vapor pressure ay naitatag, na siyang pinakamataas para sa isang naibigay na likido sa isang naibigay na temperatura.

Higit pa tungkol sa temperatura at puspos na singaw

Ang temperatura ng singaw ay nakakaapekto rin sa rate ng condensation. Kung paanong tinutukoy ng temperatura ng isang likido ang bilis ng pagsingaw - ang bilang ng mga molekula na lumalabas mula sa ibabaw ng likido kada yunit ng oras, sa madaling salita.

Ang saturated vapor ay may parehong temperatura sa likido. Kung mas mataas ang temperatura ng saturated steam, mas mataas ang presyon at density nito, mas mababa ang density ng likido. Kapag ang kritikal na temperatura para sa sangkap ay naabot, ang density ng likido at singaw ay pareho. Kung ang temperatura ng singaw ay mas mataas sa kritikal na temperatura para sa sangkap, ang mga pisikal na pagkakaiba sa pagitan ng likido at puspos na singaw ay mabubura.

Pagpapasiya ng saturation vapor pressure sa mga mixtures sa iba pang mga gas

Napag-usapan namin ang tungkol sa pare-pareho pare-pareho ang temperatura puspos na presyon ng singaw. Tinukoy namin ang presyon sa ilalim ng "ideal" na mga kondisyon: kapag ang isang sisidlan o prasko ay naglalaman ng likido at singaw ng isang sangkap lamang. Isaalang-alang din ang isang eksperimento kung saan ang mga molekula ng isang sangkap ay nakakalat sa espasyo sa isang halo sa iba pang mga gas.

Upang gawin ito, kumuha kami ng dalawang bukas na mga silindro ng salamin at ilagay ang mga ito sa parehong saradong mga sisidlan na may eter. Gaya ng dati, ikinonekta namin ang mga pressure gauge. Binuksan namin ang isang sisidlan na may eter, pagkatapos ay itinatala ng pressure gauge ang pagtaas ng presyon. Ang pagkakaiba sa pagitan ng presyur na ito at ang presyon sa silindro na may saradong sisidlan ng eter ay nagpapahintulot sa iyo na malaman ang presyon ng puspos na singaw ng eter.

Tungkol sa presyon at kumukulo

Ang pagsingaw ay posible hindi lamang mula sa ibabaw ng likido, kundi pati na rin sa dami nito - pagkatapos ito ay tinatawag na kumukulo. Habang tumataas ang temperatura ng likido, nabubuo ang mga bula ng singaw. Kapag ang presyon ng singaw ng saturation ay mas malaki kaysa o katumbas ng presyon ng gas sa mga bula, ang likido ay sumingaw sa mga bula. At sila ay lumalawak at tumaas sa ibabaw.

Ang mga likido ay kumukulo sa iba't ibang temperatura. AT normal na kondisyon kumukulo ang tubig sa 100 0 C. Ngunit sa pagbabago ng presyur sa atmospera, nagbabago rin ang kumukulo. Kaya, sa mga bundok, kung saan ang hangin ay napakabihirang at Presyon ng atmospera mas mababa, habang umaakyat ka sa mga bundok, bumababa rin ang kumukulo ng tubig.

Sa pamamagitan ng paraan, sa isang hermetically selyadong sisidlan, ang kumukulo ay imposible sa lahat.

Ang isa pang halimbawa ng kaugnayan sa pagitan ng presyon ng singaw at pagsingaw ay ipinakita sa pamamagitan ng isang katangian ng nilalaman ng singaw ng tubig sa hangin bilang ang kamag-anak na kahalumigmigan ng hangin. Ito ay ang ratio ng bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa presyon ng puspos na singaw at tinutukoy ng formula: φ \u003d p / p tungkol sa * 100%.

Kapag bumababa ang temperatura ng hangin, tumataas ang konsentrasyon ng singaw ng tubig dito, i.e. nagiging mas matindi sila. Ang temperaturang ito ay tinatawag na dew point.

Summing up

Gamit ang mga simpleng halimbawa, sinuri namin ang kakanyahan ng proseso ng pagsingaw at ang nagresultang unsaturated at saturated na singaw. Maaari mong obserbahan ang lahat ng mga phenomena na ito sa paligid mo araw-araw: halimbawa, maaari mong makita ang mga puddle na natutuyo pagkatapos ng ulan sa mga lansangan o isang salamin sa banyo na fogged up mula sa singaw. Sa banyo, maaari mo ring pagmasdan kung paano unang nangyayari ang singaw, at pagkatapos ay ang kahalumigmigan na naipon sa salamin ay nagbabalik sa tubig.

Magagamit mo rin ang kaalamang ito para maging mas komportable ang iyong buhay. Halimbawa, sa taglamig, sa maraming mga apartment, ang hangin ay masyadong tuyo, at ito ay may masamang epekto sa kagalingan. Maaari kang gumamit ng modernong humidifier upang gawin itong mas mahalumigmig. O, sa lumang paraan, maglagay ng isang lalagyan ng tubig sa silid: unti-unting sumingaw, ang tubig ay magbabad sa hangin sa mga singaw nito.

blog.site, na may buo o bahagyang pagkopya ng materyal, kinakailangan ang isang link sa pinagmulan.

SINGAW.

BUBOS AT UNSATURATED STEAM.

1. Pagsingaw.

Ang mga kaakit-akit na puwersa ay kumikilos sa pagitan ng mga molekula ng isang sangkap sa isang likido o solidong estado. Para sa isang solid, ang mga ito ay sapat na malaki. Ito ay humahantong sa katotohanan na ang mga molekula ng isang solidong sangkap ay hindi aktibo, maaari lamang silang mag-oscillate sa paligid ng kanilang posisyon sa balanse. Sa isang likido, ang mga molekula ay hindi masyadong naaakit sa isa't isa, maaari silang lumipat sa maikling distansya at tumalon sa mga kalapit na posisyon ng balanse. Gayunpaman, bilang isang resulta ng pagpapalitan ng mga enerhiya sa panahon ng mga banggaan ng mga molekula o bilang isang resulta ng enerhiya mula sa labas, ang ilang mga indibidwal na molekula ay maaaring makatanggap ng ganoong dami ng kinetic energy na magpapahintulot sa kanila na malampasan ang mga puwersa ng pagkahumaling mula sa mga kalapit na molekula at umalis sa ibabaw ng isang likido o solid. Ang ilan sa mga molekulang ito, na nawalan ng enerhiya, ay bumalik sa likido o solid, ngunit ang mga pinaka-energetic, na maaaring lumipat sa layo na mga 10 -9 m, kung saan ang mga puwersa ng pang-akit ay halos hindi na kumikilos, ay nagiging malaya.

Ang paglipat ng isang sangkap mula sa isang solid o likido na estado sa isang gas na estado ay tinatawag pagsingaw, at ang hanay ng mga molekula ng isang sangkap na umalis sa ibabaw ng isang likido o solid ay tinatawag lantsa sangkap na ito.

Kadalasan, ang singaw ay tumutukoy sa paglipat ng isang sangkap sa isang gas na estado mula sa isang likidong estado. Ang singaw mula sa isang solidong estado ay tinatawag pangingimbabaw o pangingimbabaw.

Ang singaw mula sa isang likidong estado ay nahahati sa pagsingaw at kumukulo.

2. Pagsingaw at ang intensity nito.

Pagsingaw- ito ay singaw na nangyayari sa anumang temperatura lamang mula sa libreng ibabaw ng likido patungo sa hangin o vacuum, na sinamahan ng pagbaba sa temperatura ng likido.

Ang mekanismo ng pagsingaw at ang nagresultang paglamig ng likido ay maaaring ipaliwanag mula sa punto ng view ng MKT.

Tulad ng nabanggit sa itaas, tanging ang mga molekula na iyon ang umalis sa ibabaw ng likido, ang kinetic energy na kung saan ay lumampas sa halaga ng gawaing kinakailangan upang mapagtagumpayan ang mga puwersa ng molecular attraction mula sa mga kalapit na molekula at ang paglabas ng molekula mula sa ibabaw ng likido patungo sa hangin. Ang gawaing ito ay tinatawag na function ng trabaho. Bilang isang resulta, ang average na kinetic energy ng natitirang mga molekula ay bumababa at, dahil dito, ang temperatura ng likido ay bumababa.

Ang rate ng pagsingaw ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan:

sa temperatura ng likido;

mula sa libreng lugar sa ibabaw;

sa rate ng pag-alis ng singaw mula sa likidong ibabaw;

mula sa panlabas na presyon;

mula sa uri ng likido.

Kung mas mataas ang temperatura, mas malaki ang libreng lugar sa ibabaw, mas malaki ang rate ng pag-alis ng singaw mula sa ibabaw ng likido, mas mababa ang panlabas na presyon, mas matindi ang pagsingaw.

Ang proseso kung saan ang isang sangkap ay nagbabago mula sa isang gas na estado sa isang likido o solid na estado ay tinatawag paghalay.

3. Mga saturated at unsaturated vapors.

Isaalang-alang ang dalawang sisidlan na may likido - ang isa ay bukas, ang isa ay sarado na may takip. Sa parehong mga sisidlan, ang parehong pagsingaw ng likido at ang paghalay ng singaw ay nangyayari.

Gayunpaman, sa unang kaso, ang pagsingaw ay nananaig sa paghalay, dahil ang mga molekula ng likido ay may pagkakataon na umalis sa sisidlan at hindi sila babalik sa likido, ngunit ang ibang mga molekula ay pumapasok sa hangin mula sa ibabaw ng likido upang pumalit sa kanilang lugar. . Ang bilang ng mga N 1 na molekula na umaalis sa ibabaw sa loob ng 1 s ay lumampas sa bilang ng mga N 2 na molekula na bumabalik. Kung ang proseso ng pagsingaw ay nangingibabaw sa proseso ng condensation, kung gayon ang nagresultang singaw ay tinatawag hindi puspos.

Sa isang hermetically sealed na sisidlan, sa una ang bilang ng mga N 1 na molekula na umaalis sa ibabaw sa loob ng 1 s ay lumampas sa bilang ng mga N 2 na molekula na bumabalik. Samakatuwid, ang density ng singaw sa itaas ng likidong ibabaw, pati na rin ang presyon nito, ay tumataas. Ngunit habang tumataas ang density at presyon, ang bilang ng mga molekula na bumabalik sa likido sa loob ng 1 s ay tumataas. Pagkaraan ng ilang oras, ang mga rate ng evaporation at condensation ay magiging pareho, i.e. ang bilang ng N 1 molecule na tumakas mula sa likido ay katumbas ng bilang ng N 2 na bumabalik. Sinasabi na ang isang dinamikong ekwilibriyo ay naitatag sa pagitan ng singaw at likido nito.

Singaw sa estado dynamic na balanse kasama ang likido nito ay tinatawag mayaman.

4. Pagpapakulo.

Ang pagkulo ay singaw na nangyayari kapwa mula sa ibabaw at sa buong dami ng isang likido sa isang pare-parehong temperatura.

Ang mekanismo ng pagkulo ay maaaring ipaliwanag bilang mga sumusunod.

Palaging may mga bula ng adsorbed gas sa mga dingding ng sisidlan. Bilang karagdagan, ang isang tiyak na halaga ng dissolved gas (hangin) ay palaging naroroon sa likido, ang antas ng paglusaw na bumababa sa pagtaas ng temperatura, at kung saan, kapag pinainit, ay nagsisimula ring ilabas sa anyo ng mga bula. Sa loob ng mga bula, ang likido ay sumingaw. Samakatuwid, bilang karagdagan sa hangin sa loob ng mga bula, mayroong puspos na singaw, ang presyon nito ay tumataas sa pagtaas ng temperatura. Samakatuwid, ang mga bula ay lumaki. Ang puwersa ng Archimedes na kumikilos sa mga bula ay nagiging mas malaki kaysa sa kanilang gravity, at nagsisimula silang lumutang. Ang karagdagang pag-uugali ng mga bula ay depende sa kung gaano kainit ang likido.

Kung ang likido ay hindi pa pantay na pinainit at ang mga itaas na layer nito ay mas malamig kaysa sa mga mas mababa, pagkatapos ay habang ang mga bula ay tumaas, ang singaw sa loob ng mga ito ay lumalamig, ang presyon sa loob ng mga bula ay bumababa. Dahil dito, bumababa rin ang dami ng mga bula. Ang puwersa ng Archimedes, na nakasalalay sa dami ng mga bula, ay nagiging mas maliit, ang pataas na paggalaw ng mga bula ay bumagal at, bago maabot ang ibabaw ng likido, ang mga bula ay nawawala.

Kung ang likido ay pinainit nang pantay-pantay, pagkatapos ay habang ang mga bula ay tumaas, ang kanilang dami ay tataas, dahil ang puwersa ng hydrostatic pressure ng likido na kumikilos sa mga bula ay bumababa. Ang pagtaas ng volume ay humahantong sa pagtaas ng puwersa ng Archimedes. Samakatuwid, ang pataas na paggalaw ng mga bula ay pinabilis. Ang mga bula ay umabot sa libreng ibabaw, sumabog, at ang puspos na singaw ay tumakas. Ang sandaling ito ay tinatawag na pagkulo ng likido. Sa kasong ito, ang presyon ng puspos na singaw sa mga bula ay halos katumbas ng panlabas na presyon.

Ang temperatura kung saan ang presyon ng singaw ay katumbas ng presyon sa labas ay tinatawag punto ng pag-kulo.

Ang punto ng kumukulo ay nakasalalay sa:

1) mula sa panlabas na presyon (mas mataas ito, mas mataas ang punto ng kumukulo);

2) mula sa pagkakaroon ng isang karumihan (karaniwan ay ang kumukulo na punto ay tumataas na may pagtaas sa konsentrasyon ng karumihan);

3) mula sa hangin o iba pang mga gas na natunaw sa likido (na may pagbawas sa dami ng natunaw na hangin, tumataas ang temperatura);

4) sa estado ng mga dingding ng sisidlan (sa mga sisidlan na may mas makinis na mga dingding, ang likido ay kumukulo sa mas mataas na temperatura);

5) mula sa uri ng likido.

5. Paghahambing ng mga katangian ng saturated steam at ideal gas.

1. Ang presyon at densidad ng saturated vapor ay pare-pareho at hindi nakadepende sa dami ng espasyo sa itaas ng evaporating liquid. Para sa perpektong gas, bumababa ang presyon at density habang tumataas ang volume.

Saturated steam Ideal na gas

2. Sa pagtaas ng temperatura sa isang pare-parehong dami, ang pagtaas sa puspos na presyon ng singaw ay hindi nangyayari ayon sa isang linear na batas, tulad ng para sa isang perpektong gas, ngunit mas mabilis. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang pagtaas ng presyon ay nangyayari hindi lamang dahil sa pagtaas ng kinetic energy, kundi pati na rin sa pagtaas ng bilang ng mga evaporated molecule.

Para sa parehong dahilan, ang density ng puspos na singaw ay hindi nananatiling pare-pareho, ito ay tumataas.

3. Ang presyon at densidad ng saturated vapor ay nakasalalay sa uri ng likido at natutukoy ng init ng vaporization. Ang mas mababa ang init ng singaw, mas malaki ang presyon at density ng saturated vapor.

Kung ang isang bukas na baso ng tubig ay naiwan sa mahabang panahon, pagkatapos ay tuluyang sumingaw ang tubig. Parang mag-evaporate pa. Ano ang evaporation at bakit ito nangyayari?

2.7.1 Pagsingaw at paghalay

Sa isang naibigay na temperatura, ang mga molekula ng isang likido ay may iba't ibang bilis. Ang mga bilis ng karamihan sa mga molekula ay malapit sa ilang average na halaga (katangian ng temperaturang ito). Ngunit may mga molekula na ang mga tulin ay naiiba nang malaki mula sa karaniwan, parehong pataas at pababa.

Sa fig. Ang 2.16 ay nagpapakita ng tinatayang graph ng distribusyon ng mga likidong molekula ayon sa mga tulin. Ipinapakita ng asul na background ang karamihan sa mga molekula na ang mga bilis ay nakapangkat sa average na halaga. Ang pulang ¾tail¿ ng graph ay isang maliit na bilang ng ¾mabilis¿ na mga molekula na ang mga bilis ay higit na lumampas sa average na bilis ng bulto ng mga likidong molekula.

Bilang ng mga molekula

mabilis na mga molekula

Bilis ng molekula

kanin. 2.16. Bilis ng pamamahagi ng mga molekula

Kapag ang napakabilis na molekula ay nasa malayang ibabaw ng likido (i.e., sa interface sa pagitan ng likido at hangin), ang kinetic energy ng molekula na ito ay maaaring sapat upang madaig ang mga kaakit-akit na puwersa ng iba pang mga molekula at lumipad palabas ng likido. Itong proseso at mayroong pagsingaw, at ang mga molekula na umalis sa likido ay bumubuo ng singaw.

Kaya, ang pagsingaw ay ang proseso ng pag-convert ng isang likido sa singaw, na nagaganap sa libreng ibabaw ng likido7.

Maaaring mangyari na pagkatapos ng ilang oras ang molekula ng singaw ay babalik sa likido.

Ang proseso ng paglipat ng mga molekula ng singaw sa likido ay tinatawag na condensation. Ang vapor condensation ay ang reverse process ng liquid evaporation.

2.7.2 dynamic na balanse

Ano ang mangyayari kung ang isang lalagyan ng likido ay hermetically sealed? Ang densidad ng singaw sa itaas ng likidong ibabaw ay magsisimulang tumaas; Ang mga particle ng singaw ay lalong pipigil sa paglipad ng iba pang mga likidong molekula, at bababa ang rate ng pagsingaw. Magsisimula sa parehong oras

7 Sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon, ang pagbabago ng likido sa singaw ay maaaring mangyari sa buong dami ng likido. Ang prosesong ito ay kilala sa iyo, ang pagkulo na ito.

p n = n RT:

ang rate ng condensation ay tumataas, dahil sa pagtaas ng konsentrasyon ng singaw, ang bilang ng mga molekula na bumabalik sa likido ay tataas nang parami.

Sa wakas, sa ilang mga punto, ang rate ng condensation ay magiging katumbas ng rate ng pagsingaw. Ang isang dinamikong ekwilibriyo ay darating sa pagitan ng likido at ng singaw: bawat yunit ng oras, dahil maraming mga molekula ang lilipad palabas ng likido habang sila ay bumalik dito mula sa singaw. Simula sa sandaling ito, ang dami ng likido ay titigil sa pagbaba, at ang dami ng singaw ay tataas; aabot sa ¾saturation¿ ang singaw.

Ang saturated steam ay singaw na nasa dynamic na equilibrium kasama ang likido nito. Ang singaw na hindi umabot sa estado ng dinamikong ekwilibriyo na may likido ay tinatawag na unsaturated.

Ang presyon at density ng saturated vapor ay tinutukoy na pn in. Malinaw, ang pn in ay ang pinakamataas na presyon at density na maaaring magkaroon ng singaw sa isang naibigay na temperatura. Sa madaling salita, ang presyon at density ng saturated vapor ay palaging lumalampas sa pressure at density ng unsaturated vapor.

2.7.3 Mga katangian ng saturated steam

Lumalabas na ang estado ng saturated steam (lalo na ang unsaturated steam) ay maaaring humigit-kumulang na inilarawan ng equation ng estado ng isang ideal na gas (Mendeleev's Clapeyron equation). Sa partikular, mayroon kaming tinatayang kaugnayan sa pagitan ng saturated vapor pressure at density nito:

Ito ay lubhang kamangha-manghang katotohanan, kinumpirma ng eksperimento. Sa katunayan, sa mga katangian nito, ang saturated steam ay naiiba nang malaki sa isang perpektong gas. Inililista namin ang pinakamahalaga sa mga pagkakaibang ito.

1. Sa isang pare-parehong temperatura, ang density ng puspos na singaw ay hindi nakasalalay sa dami nito.

Kung, halimbawa, ang saturated vapor ay isothermally compressed, ang density nito ay tataas sa unang sandali, ang rate ng condensation ay lalampas sa rate ng evaporation, at ang bahagi ng vapor ay mag-condense sa likido hanggang sa maabot muli ang dynamic equilibrium, kung saan. bumabalik ang densidad ng singaw sa dating halaga nito.

Sa katulad na paraan, sa panahon ng isothermal expansion ng saturated vapor, ang density nito ay bababa sa unang sandali (ang singaw ay magiging unsaturated), ang evaporation rate ay lalampas sa condensation rate, at ang likido ay dagdag na sumingaw hanggang sa muling maitatag ang dynamic equilibrium, ibig sabihin, hanggang sa. ang singaw ay nagiging puspos muli na may parehong density.

2. Ang saturated vapor pressure ay hindi nakasalalay sa dami nito.

Ito ay sumusunod mula sa katotohanan na ang density ng saturated vapor ay hindi nakasalalay sa volume, at ang presyon ay natatanging nauugnay sa density sa pamamagitan ng equation (2.6).

Tulad ng makikita mo, ang batas ni Boyle Mariotte, na wasto para sa mga ideal na gas, ay hindi humahawak para sa saturated steam. Ito ay hindi nakakagulat dahil ito ay nagmula sa Clapeyron equation ni Mendeleev sa ilalim ng pagpapalagay na ang masa ng gas ay nananatiling pare-pareho.

3. Sa isang pare-parehong dami, ang density ng saturated vapor ay tumataas sa pagtaas ng temperatura at bumababa sa pagbaba ng temperatura.

Sa katunayan, habang tumataas ang temperatura, tumataas ang rate ng pagsingaw ng likido. Ang dynamic na balanse ay nabalisa sa unang sandali, at isang karagdagang

pagsingaw ng ilang likido. Idaragdag ang pares hanggang sa maibalik muli ang dynamic na equilibrium.

Sa parehong paraan, habang bumababa ang temperatura, ang rate ng pagsingaw ng likido ay nagiging mas kaunti, at ang bahagi ng singaw ay namumuo hanggang sa maibalik ang dynamic na equilibrium, ngunit may mas kaunting singaw.

Kaya, sa panahon ng isochoric heating o paglamig ng saturated steam, nagbabago ang masa nito, kaya hindi gumagana ang batas ni Charles sa kasong ito. Ang pagdepende ng saturation vapor pressure sa temperatura ay hindi na magiging linear function.

4. Ang saturated vapor pressure ay tumataas nang mas mabilis ang temperatura kaysa sa linearly.

Sa katunayan, sa pagtaas ng temperatura, ang density ng saturated vapor ay tumataas, at ayon sa equation (2.6), ang presyon ay proporsyonal sa produkto ng density at temperatura.

Ang pag-asa ng saturated vapor pressure sa temperatura ay exponential (Fig. 2.17). Ito ay kinakatawan ng seksyon 1–2 ng graph. Ang pag-asa na ito ay hindi maaaring makuha mula sa mga batas ng isang perpektong gas.

isochore singaw

kanin. 2.17. Presyon ng singaw kumpara sa temperatura

Sa punto 2, ang lahat ng likido ay sumingaw; na may karagdagang pagtaas sa temperatura, ang singaw ay nagiging unsaturated, at ang presyon nito ay lumalaki nang linear ayon sa batas ni Charles (segment 2–3).

Alalahanin na ang linear na pagtaas sa presyon ng isang perpektong gas ay sanhi ng pagtaas ng intensity ng mga epekto ng mga molekula sa mga dingding ng sisidlan. Sa kaso ng pag-init ng isang puspos na singaw, ang mga molekula ay nagsisimulang matalo hindi lamang mas malakas, ngunit mas madalas, dahil ang singaw ay nagiging mas malaki. Sabay-sabay na pagkilos Ang dalawang salik na ito ay may pananagutan para sa exponential increase sa saturation vapor pressure.

2.7.4 Halumigmig ng hangin

Ang ganap na halumigmig ay ang bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa hangin (ibig sabihin, ang presyon na ibibigay ng singaw ng tubig sa sarili nitong, sa kawalan ng iba pang mga gas). Minsan ang ganap na kahalumigmigan ay tinatawag ding density ng singaw ng tubig sa hangin.

Ang kamag-anak na kahalumigmigan "ay ang ratio ng bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa loob nito sa presyon ng puspos na singaw ng tubig sa parehong temperatura. Bilang isang panuntunan, ito ay

Ang ratio ay ipinahayag bilang isang porsyento:

" = p 100%: pn

Mula sa equation ng Mendeleev-Clapeyron (2.6) sumusunod na ang ratio ng mga presyon ng singaw ay katumbas ng ratio ng mga densidad. Dahil ang equation (2.6), naaalala namin, ay naglalarawan lamang ng saturated steam, mayroon kaming tinatayang relasyon:

" = 100%:n

Ang psychrometer ay isa sa mga instrumento na sumusukat sa kahalumigmigan ng hangin. Kasama dito ang dalawang thermometer, ang reservoir ng isa ay nakabalot sa isang basang tela. Kung mas mababa ang halumigmig, mas matindi ang pagsingaw ng tubig mula sa tela, mas pinalamig ang reservoir ng "basa" na thermometer, at mas malaki ang pagkakaiba sa pagitan ng mga pagbabasa nito at mga pagbabasa ng dry thermometer. Ayon sa pagkakaibang ito, gamit ang isang espesyal na psychrometric table, ang kahalumigmigan ng hangin ay tinutukoy.

Bago sagutin ang tanong na ibinigay sa pamagat ng artikulo, alamin natin kung ano ang singaw. Ang mga imahe na mayroon ang karamihan sa mga tao sa salitang ito: isang kumukulong takure o kasirola, isang silid ng singaw, isang mainit na inumin, at marami pang katulad na mga larawan. Sa isang paraan o iba pa, sa aming mga ideya mayroong isang likido at isang gas na sangkap na tumataas sa ibabaw nito. Kung hihilingin sa iyo na magbigay ng isang halimbawa ng singaw, maaalala mo kaagad ang singaw ng tubig, mga singaw ng alkohol, eter, gasolina, acetone.

May isa pang salita para sa mga gas na estado - gas. Dito karaniwang iniisip natin ang oxygen, hydrogen, nitrogen at iba pang mga gas nang hindi iniuugnay ang mga ito sa kaukulang mga likido. Ito ay kilala na mayroon din sila sa likidong estado. Sa unang sulyap, ang mga pagkakaiba ay nakasalalay sa katotohanan na ang singaw ay tumutugma sa mga natural na likido, at ang mga gas ay dapat na tunawin sa layunin. Gayunpaman, hindi ito ganap na totoo. Bukod dito, ang mga imahe na lumabas sa salitang singaw ay hindi singaw. Upang magbigay ng mas tumpak na sagot, tingnan natin kung paano nilikha ang singaw.

Paano naiiba ang singaw sa gas?

Ang estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap ay itinakda ng temperatura, mas tiyak ng ratio sa pagitan ng enerhiya kung saan nakikipag-ugnayan ang mga molekula nito at ang enerhiya ng kanilang thermal chaotic motion. Tinatayang, maaari itong isaalang-alang na kung ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ay mas malaki - isang solidong estado, kung ang enerhiya ng thermal motion ay mas malaki - gaseous, kung ang mga energies ay maihahambing - likido.

Ito ay lumalabas na upang ang isang molekula ay humiwalay mula sa isang likido at lumahok sa pagbuo ng singaw, ang halaga ng thermal energy ay dapat na mas malaki kaysa sa enerhiya ng pakikipag-ugnayan. Paano ito mangyayari? Ang average na bilis ng thermal motion ng mga molekula ay katumbas ng isang tiyak na halaga, depende sa temperatura. Gayunpaman, ang mga indibidwal na bilis ng mga molekula ay iba: karamihan sa mga ito ay may mga tulin na malapit sa average na halaga, ngunit ang ilan sa kanila ay may mga tulin na mas malaki kaysa sa karaniwan, ang ilan ay mas mababa.

Ang mas mabilis na mga molekula ay maaaring magkaroon ng thermal energy na mas malaki kaysa sa enerhiya ng pakikipag-ugnayan, na nangangahulugan na, kapag natamaan ang ibabaw ng isang likido, nagagawa nilang humiwalay dito, na bumubuo ng singaw. Ang ganitong uri ng singaw ay tinatawag pagsingaw. Dahil sa parehong distribusyon ng mga bilis, mayroong isang kabaligtaran na proseso - paghalay: ang mga molekula mula sa isang singaw ay pumasa sa isang likido. Sa pamamagitan ng paraan, ang mga imahe na karaniwang lumilitaw sa salitang singaw ay hindi singaw, ngunit ang resulta ng kabaligtaran na proseso - paghalay. Hindi mo makikita ang mag-asawa.

Ang singaw sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay maaaring maging isang likido, ngunit para dito ang temperatura nito ay hindi dapat lumampas sa isang tiyak na halaga. Ang halagang ito ay tinatawag na kritikal na temperatura. Ang singaw at gas ay mga gas na estado na naiiba sa temperatura kung saan sila umiiral. Kung ang temperatura ay hindi lalampas sa kritikal - singaw, kung ito ay lumampas - gas. Kung pinapanatili mong pare-pareho ang temperatura at bawasan ang lakas ng tunog, ang singaw ay tunaw, ang gas ay hindi natunaw.

Ano ang saturated at unsaturated steam

Ang mismong salitang "puspos" ay nagdadala ng ilang impormasyon, mahirap ibabad ang isang malaking lugar ng espasyo. Nangangahulugan ito na upang makakuha ng puspos na singaw, ito ay kinakailangan limitahan ang espasyo kung saan matatagpuan ang likido. Sa kasong ito, ang temperatura ay dapat na mas mababa kaysa sa kritikal para sa ibinigay na sangkap. Ngayon ang mga evaporated molecule ay nananatili sa espasyo kung saan matatagpuan ang likido. Sa una, ang karamihan sa mga paglipat ng mga molekula ay magaganap mula sa likido, habang ang densidad ng singaw ay tataas. Ito naman ang magiging sanhi higit pa baligtarin ang paglipat ng mga molekula sa likido, na magpapataas ng rate ng proseso ng paghalay.

Sa wakas, ang isang estado ay itinatag kung saan ang average na bilang ng mga molekula na dumadaan mula sa isang yugto patungo sa isa pa ay magiging pantay. Ang ganitong estado ay tinatawag dynamic na balanse. Ang estado na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng parehong pagbabago sa magnitude at direksyon ng mga rate ng pagsingaw at paghalay. Ang estado na ito ay tumutugma sa puspos na singaw. Kung ang estado ng dynamic na ekwilibriyo ay hindi naabot, ito ay tumutugma sa isang unsaturated steam.

Sinimulan nila ang pag-aaral ng ilang bagay, palaging kasama ang pinakasimpleng modelo nito. Sa molecular kinetic theory, ito ay isang perpektong gas. Ang mga pangunahing pagpapasimple dito ay ang pagpapabaya sa intrinsic na dami ng mga molekula at ang enerhiya ng kanilang pakikipag-ugnayan. Lumalabas na ang gayong modelo ay lubos na naglalarawan ng unsaturated steam. Bukod dito, mas mababa ang puspos nito, mas lehitimong paggamit nito. Ang perpektong gas ay isang gas; hindi ito maaaring maging singaw o likido. Samakatuwid, para sa puspos na singaw, ang gayong modelo ay hindi sapat.

Ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng saturated at unsaturated steam

1. Ang saturated ay nangangahulugan na ang ibinigay na bagay ay may pinakamalaking ng posibleng mga halaga ilang mga parameter. Para sa isang mag-asawa ito ay density at presyon. Ang mga parameter na ito para sa unsaturated steam ay may mas maliliit na halaga. Kung mas malayo ang singaw mula sa saturation, mas maliit ang mga halagang ito. Isang paglilinaw: ang temperatura ng sanggunian ay dapat na pare-pareho.
2. Para sa unsaturated steam, batas boyle-mariotte: kung ang temperatura at masa ng gas ay pare-pareho, ang pagtaas o pagbaba ng volume ay nagdudulot ng pagbaba o pagtaas ng presyon ng parehong halaga, ang presyon at volume ay magkabalikan na magkakaugnay proporsyonal na pag-asa. Mula sa pinakamataas na density at presyon sa isang pare-parehong temperatura, ang kanilang kalayaan sa dami ng puspos na singaw ay sumusunod, lumalabas na para sa puspos na singaw, ang presyon at dami ay independiyente sa bawat isa.
3. Para sa unsaturated steam ang density ay hindi nakasalalay sa temperatura, at kung ang volume ay natipid, ang halaga ng density ay hindi rin nagbabago. Para sa saturated steam, habang pinapanatili ang volume, nagbabago ang density kung nagbabago ang temperatura. Sa kasong ito, ang relasyon ay direkta. Kung tumaas ang temperatura, tumataas din ang density; kung bumababa ang temperatura, nagbabago rin ang density.
4. Kung pare-pareho ang volume, ang unsaturated vapor ay kumikilos alinsunod sa batas ni Charles: habang tumataas ang temperatura, tumataas ang presyon ng parehong salik. Ang relasyong ito ay tinatawag na linear. Para sa saturated steam, habang tumataas ang temperatura, mas mabilis na tumataas ang presyon kaysa sa unsaturated steam. Exponential ang dependence.

Summing up, mapapansin natin ang mga makabuluhang pagkakaiba sa mga katangian ng pinaghahambing na mga bagay. Ang pangunahing pagkakaiba ay ang singaw, sa isang estado ng saturation, ay hindi maaaring isaalang-alang sa paghihiwalay mula sa likido nito. Ito ay isang dalawang bahagi na sistema kung saan ang karamihan sa mga batas sa gas ay hindi maaaring ilapat.

DEPINISYON

Pagsingaw ay ang proseso ng pag-convert ng likido sa singaw.

Sa isang likido (o solid) sa anumang temperatura, mayroong isang tiyak na bilang ng mga "mabilis" na molekula, ang kinetic energy na kung saan ay mas malaki kaysa sa potensyal na enerhiya ng kanilang pakikipag-ugnayan sa iba pang mga particle ng sangkap. Kung ang gayong mga molekula ay malapit sa ibabaw, maaari nilang madaig ang pagkahumaling ng iba pang mga molekula at lumipad palabas ng likido, na bumubuo ng singaw sa itaas nito. Ang pagsingaw ng mga solido ay madalas ding tinutukoy bilang sublimation o sublimation.

Ang pagsingaw ay nangyayari sa anumang temperatura kung saan ang isang partikular na sangkap ay maaaring nasa likido o solidong estado. Gayunpaman, ang rate ng pagsingaw ay depende sa temperatura. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang bilang ng mga "mabilis" na molekula, at, dahil dito, tumataas ang intensity ng pagsingaw. Ang rate ng pagsingaw ay nakasalalay din sa libreng lugar sa ibabaw ng likido at ang uri ng sangkap. Kaya, halimbawa, ang tubig na ibinuhos sa isang platito ay sumingaw mas mabilis kaysa tubig ibinuhos sa isang baso. Ang alkohol ay sumingaw nang mas mabilis kaysa sa tubig, atbp.

Pagkondensasyon

Ang dami ng likido sa isang bukas na sisidlan ay patuloy na bumababa dahil sa pagsingaw. Ngunit sa isang mahigpit na saradong sisidlan, hindi ito nangyayari. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na, kasabay ng pagsingaw sa isang likido (o solid), ang reverse na proseso ay nangyayari. Ang mga molekula ng singaw ay gumagalaw nang random sa itaas ng likido, kaya ang ilan sa kanila, sa ilalim ng impluwensya ng pagkahumaling ng mga molekula ng libreng ibabaw, ay bumabalik sa likido. Ang proseso ng paggawa ng singaw sa isang likido ay tinatawag na condensation. Ang proseso ng paggawa ng singaw sa solid karaniwang tinutukoy bilang vapor crystallization.

Pagkatapos naming ibuhos ang likido sa sisidlan at isara ito nang mahigpit, ang likido ay magsisimulang mag-evaporate, at ang densidad ng singaw sa itaas ng libreng ibabaw ng likido ay tataas. Gayunpaman, sa parehong oras, ang bilang ng mga molekula na bumalik sa likido ay tataas. Sa isang bukas na sisidlan, ang sitwasyon ay naiiba: ang mga molekula na umalis sa likido ay maaaring hindi bumalik sa likido. Sa isang saradong sisidlan, ang estado ng balanse ay naitatag sa paglipas ng panahon: ang bilang ng mga molekula na umaalis sa ibabaw ng likido ay nagiging katumbas ng bilang mga molekula ng singaw na bumabalik sa likido. Ang ganitong estado ay tinatawag estado ng dinamikong ekwilibriyo(Larawan 1). Sa isang estado ng dynamic na equilibrium sa pagitan ng likido at singaw, ang parehong evaporation at condensation ay nangyayari nang sabay-sabay, at ang parehong mga proseso ay nagbabayad sa bawat isa.

Fig.1. Fluid sa dynamic na equilibrium

Saturated at unsaturated steam

DEPINISYON

Saturated na singaw Ang singaw ay nasa dynamic na equilibrium kasama ang likido nito.

Ang pangalang "saturated" ay nagbibigay-diin na ang isang ibinigay na volume sa isang partikular na temperatura ay hindi maaaring maglaman ng mas maraming singaw. Ang saturated steam ay may pinakamataas na density sa isang naibigay na temperatura, at samakatuwid ay nagbibigay ng pinakamataas na presyon sa mga dingding ng sisidlan.

DEPINISYON

unsaturated steam- singaw na hindi umabot sa estado ng dinamikong ekwilibriyo.

Para sa iba't ibang mga likido, ang saturation ng singaw ay nangyayari sa iba't ibang mga densidad, na dahil sa pagkakaiba sa istraktura ng molekular, i.e. ang pagkakaiba sa mga puwersa ng intermolecular interaction. Sa mga likido kung saan ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay mataas (halimbawa, sa mercury), ang estado ng dynamic na equilibrium ay nakakamit sa mababang densidad ng singaw, dahil ang bilang ng mga molekula na maaaring umalis sa ibabaw ng likido ay maliit. Sa kabaligtaran, sa pabagu-bago ng isip na mga likido na may mababang puwersa ng pagkahumaling ng mga molekula, sa parehong temperatura, isang makabuluhang bilang ng mga molekula ang lumilipad mula sa likido at ang saturation ng singaw ay nakakamit sa isang mataas na density. Ang mga halimbawa ng naturang mga likido ay ethanol, eter, atbp.

Dahil ang intensity ng proseso ng condensation ng singaw ay proporsyonal sa konsentrasyon ng mga molekula ng singaw, at ang intensity ng proseso ng pagsingaw ay nakasalalay lamang sa temperatura at tumataas nang husto sa paglaki nito, ang konsentrasyon ng mga molekula sa saturated vapor ay nakasalalay lamang sa temperatura ng likido. . kaya lang Ang saturated vapor pressure ay nakasalalay lamang sa temperatura at hindi nakadepende sa volume. Bukod dito, sa pagtaas ng temperatura, ang konsentrasyon ng mga saturated vapor molecule at, dahil dito, ang density at pressure ng saturated vapor ay mabilis na tumataas. Ang mga partikular na dependence ng pressure at density ng saturated vapor sa temperatura ay iba para sa iba't ibang substance at makikita mula sa mga reference table. Lumalabas na ang saturated steam, bilang panuntunan, ay mahusay na inilarawan ng Claiperon-Mendeleev equation. Gayunpaman, kapag na-compress o pinainit, nagbabago ang masa ng puspos na singaw.

Ang unsaturated steam ay sumusunod sa mga batas ng isang ideal na gas na may makatwirang antas ng katumpakan.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

HALIMBAWA 2