قبل الإجابة على السؤال المطروح في عنوان المقال، دعونا نتعرف على ما هو البخار. الصور التي تراود معظم الناس عند سماع هذه الكلمة هي: غلاية أو مقلاة مغلية، غرفة بخار، مشروب ساخن والعديد من الصور المشابهة. بطريقة أو بأخرى، في أفكارنا هناك مادة سائلة وغازية ترتفع فوق سطحها. إذا طلب منك إعطاء مثال على البخار، فسوف تتذكر على الفور بخار الماء والكحول والأثير والبنزين والأسيتون.

هناك كلمة أخرى للحالات الغازية - غاز. وهنا نتذكر عادة الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والغازات الأخرى، دون ربطها بالسوائل المقابلة لها. ومن المعروف أنها توجد في حالة سائلة. للوهلة الأولى، الاختلافات هي أن البخار يتوافق مع السوائل الطبيعية، والغازات يجب أن تكون مسالة بشكل خاص. ومع ذلك، هذا ليس صحيحا تماما. علاوة على ذلك، فإن الصور التي تنشأ من كلمة بخار ليست بخارًا. لإعطاء إجابة أكثر دقة، دعونا ننظر في كيفية نشوء البخار.

كيف يختلف البخار عن الغاز؟

يتم تحديد حالة تجمع المادة عن طريق درجة الحرارة، أو بشكل أكثر دقة من خلال العلاقة بين الطاقة التي تتفاعل معها جزيئاتها وطاقة حركتها الفوضوية الحرارية. وتقريباً يمكننا أن نفترض أنه إذا كانت طاقة التفاعل أكبر بكثير، فهي حالة صلبة؛ وإذا كانت طاقة الحركة الحرارية أكبر بكثير، فهي حالة غازية؛ وإذا كانت الطاقات متشابهة، فهي حالة سائلة.

اتضح أنه لكي ينفصل الجزيء عن السائل ويشارك في تكوين البخار، يجب أن تكون كمية الطاقة الحرارية أكبر من طاقة التفاعل. كيف يمكن أن يحدث هذا؟ متوسط ​​سرعة الحركة الحرارية للجزيئات يساوي قيمة معينة حسب درجة الحرارة. ومع ذلك، تختلف السرعات الفردية للجزيئات: فمعظمها لديه سرعات قريبة من القيمة المتوسطة، ولكن بعضها لديه سرعات أكبر من المتوسط، وبعضها أقل.

يمكن أن تمتلك الجزيئات الأسرع طاقة حرارية أكبر من طاقة التفاعل، مما يعني أنها بمجرد وصولها إلى سطح السائل، تكون قادرة على الانفصال عنه وتكوين بخار. تسمى طريقة التبخير هذه تبخر. نظرًا لنفس توزيع السرعات، توجد أيضًا العملية المعاكسة - التكثيف: تنتقل الجزيئات من البخار إلى سائل. بالمناسبة، الصور التي تنشأ عادة عند سماع كلمة بخار ليست بخار، ولكن نتيجة العملية المعاكسة - التكثيف. لا يمكن رؤية البخار.

في ظل ظروف معينة، يمكن أن يتحول البخار إلى سائل، ولكن لكي يحدث هذا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارته قيمة معينة. وتسمى هذه القيمة درجة الحرارة الحرجة. البخار والغاز حالات غازية تختلف في درجة الحرارة التي توجد فيها. وإذا لم تتجاوز درجة الحرارة درجة الحرارة الحرجة فهو بخار، وإذا تجاوزتها فهو غاز. إذا حافظت على درجة حرارة ثابتة وقللت الحجم، فإن البخار يسيل، لكن الغاز لا يسيل.

ما هو البخار المشبع وغير المشبع

كلمة "مشبعة" في حد ذاتها تحمل معلومات معينة؛ فمن الصعب تشبع مساحة كبيرة من الفضاء. وهذا يعني أنه من أجل الحصول على البخار المشبع، تحتاج الحد من المساحة التي يقع فيها السائل. يجب أن تكون درجة الحرارة أقل من درجة الحرارة الحرجة لمادة معينة. الآن تبقى الجزيئات المتبخرة في الفضاء الذي يوجد فيه السائل. في البداية، ستحدث معظم التحولات الجزيئية من السائل، وستزداد كثافة البخار. وهذا بدوره سيؤدي إلى عدد أكبر من التحولات العكسية للجزيئات إلى السائل، مما سيزيد من سرعة عملية التكثيف.

وأخيرًا، يتم إنشاء حالة يكون فيها متوسط ​​عدد الجزيئات التي تنتقل من مرحلة إلى أخرى متساويًا. هذا الشرط يسمى توازن ديناميكي. وتتميز هذه الحالة بنفس التغير في حجم واتجاه معدلات التبخر والتكثيف. هذه الحالة تتوافق مع البخار المشبع. إذا لم تتحقق حالة التوازن الديناميكي، فهذا يتوافق مع البخار غير المشبع.

يبدأون دراسة الجسم، دائمًا بأبسط نموذج له. في النظرية الحركية الجزيئية، هذا هو الغاز المثالي. التبسيط الرئيسي هنا هو إهمال حجم الجزيئات وطاقة تفاعلها. وتبين أن مثل هذا النموذج يصف البخار غير المشبع بشكل مرضٍ تمامًا. علاوة على ذلك، كلما كان أقل تشبعًا، كلما كان استخدامه أكثر شرعية. الغاز المثالي هو غاز، ولا يمكن أن يتحول إلى بخار أو سائل. وبالتالي، بالنسبة للبخار المشبع، مثل هذا النموذج غير مناسب.

الاختلافات الرئيسية بين البخار المشبع وغير المشبع

1. مشبع يعني أن هذا الكائن لديه أكبر قيمة ممكنة لبعض المعلمات. للزوجين هذا هو الكثافة والضغط. هذه المعلمات للبخار غير المشبع لها قيم أقل. كلما ابتعد البخار عن التشبع، كلما كانت هذه القيم أصغر. توضيح واحد: يجب أن تكون درجة الحرارة المرجعية ثابتة.
2. للبخار غير المشبع: قانون بويل ماريوت: إذا كانت درجة حرارة الغاز وكتله ثابتتين، فإن الزيادة أو النقصان في الحجم يؤدي إلى انخفاض أو زيادة في الضغط بنفس المقدار، فإن الضغط والحجم يتناسبان عكسيا. من الكثافة القصوى والضغط عند درجة حرارة ثابتة، يتبع ذلك أنهما مستقلان عن حجم البخار المشبع، ويتبين أنه بالنسبة للبخار المشبع، فإن الضغط والحجم مستقلان عن بعضهما البعض.
3. للبخار غير المشبع الكثافة لا تعتمد على درجة الحرارةوإذا تم الحفاظ على الحجم، فإن قيمة الكثافة لا تتغير. بالنسبة للبخار المشبع، مع الحفاظ على الحجم، تتغير الكثافة إذا تغيرت درجة الحرارة. الاعتماد في هذه الحالة مباشر. إذا زادت درجة الحرارة، تزداد الكثافة أيضًا، وإذا انخفضت درجة الحرارة، تتغير الكثافة أيضًا.
4. إذا كان الحجم ثابتًا، فإن البخار غير المشبع يتصرف وفقًا لقانون تشارلز: مع زيادة درجة الحرارة، يزداد الضغط بنفس العامل. ويسمى هذا الاعتماد الخطي. بالنسبة للبخار المشبع، مع زيادة درجة الحرارة، يزداد الضغط بشكل أسرع من البخار غير المشبع. الاعتماد هو الأسي.

لتلخيص ذلك، يمكننا ملاحظة اختلافات كبيرة في خصائص الكائنات المقارنة. والفرق الرئيسي هو أن البخار، في حالة التشبع، لا يمكن اعتباره بمعزل عن سائله. هذا نظام مكون من جزأين ولا يمكن تطبيق معظم قوانين الغاز عليه.

بخار مشبع.

إذا كانت السفينة مع أغلق السائل بإحكام، ستنخفض كمية السائل أولاً ثم تظل ثابتة. عندما لامين عند درجة الحرارة هذه، سيصل نظام البخار السائل إلى حالة التوازن الحراري وسيبقى فيها للمدة المرغوبة. بالتزامن مع عملية التبخر، يحدث التكثيف أيضًا، كلتا العمليتين في المتوسطتشجيع بعضنا البعض. في اللحظة الأولى، بعد سكب السائل في الوعاء وإغلاقه، سوف يتدفق السائلتتبخر وتزداد كثافة البخار فوقها. ومع ذلك، في الوقت نفسه، سيزداد عدد الجزيئات التي تعود إلى السائل. كلما زادت كثافة البخار، زاد عدد جزيئاته العائدة إلى السائل. ونتيجة لذلك، في وعاء مغلق عند درجة حرارة ثابتة، سيتم إنشاء توازن ديناميكي (متنقل) بين السائل والبخار، أي عدد الجزيئات التي تغادر سطح السائل بعد فترة معينةر ستكون الفترة الزمنية مساوية في المتوسط ​​لعدد جزيئات البخار العائدة إلى السائل خلال نفس الفترةب. البخار، لا ويسمى البخار المشبع الذي يطفو في توازن ديناميكي مع سائله. هذا هو تعريف الشرطة السفليةوهذا يعني أنه في حجم معين عند درجة حرارة معينة لا يمكن أن يكون هناك كمية أكبر من البخار.

ضغط البخار المشبع .

ماذا سيحدث للبخار المشبع إذا انخفض الحجم الذي يشغله؟ على سبيل المثال، إذا قمت بضغط البخار المتوازن مع السائل في أسطوانة تحت مكبس، فإن ذلك يحافظ على درجة حرارة محتويات الأسطوانة ثابتة. عندما يتم ضغط البخار، سيبدأ التوازن بالانزعاج. في البداية، ستزداد كثافة البخار قليلاً، وسيبدأ عدد أكبر من الجزيئات في الانتقال من الغاز إلى السائل مقارنة بالسائل إلى الغاز. بعد كل شيء، فإن عدد الجزيئات التي تخرج من السائل لكل وحدة زمنية يعتمد فقط على درجة الحرارة، وضغط البخار لا يغير هذا العدد. وتستمر العملية حتى يتم تحقيق التوازن الديناميكي وكثافة البخار من جديد، وبالتالي يأخذ تركيز جزيئاته قيمه السابقة. وبالتالي، فإن تركيز جزيئات البخار المشبع عند درجة حرارة ثابتة لا يعتمد على حجمه. وبما أن الضغط يتناسب مع تركيز الجزيئات (p=nkT)، فإنه يستنتج من هذا التعريف أن ضغط البخار المشبع لا يعتمد على الحجم الذي يشغله. الضغط ص ن. يسمى ضغط البخار الذي يكون فيه السائل في حالة توازن مع بخاره ضغط البخار المشبع.

اعتماد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة.

يتم وصف حالة البخار المشبع، كما أظهرت التجربة، بشكل تقريبي بمعادلة حالة الغاز المثالي، ويتم تحديد ضغطه بالصيغة P = nkT مع زيادة درجة الحرارة، يزداد الضغط. وبما أن ضغط البخار المشبع لا يعتمد على الحجم، فإنه يعتمد فقط على درجة الحرارة. ومع ذلك، فإن اعتماد ص. من T، الذي تم العثور عليه تجريبيًا، لا يتناسب طرديًا، كما هو الحال في الغاز المثالي عند حجم ثابت. مع زيادة درجة الحرارة، يزداد ضغط البخار الحقيقي المشبع بشكل أسرع من ضغط الغاز المثالي (الشكل 1).منحنى التصريف 12). لماذا يحدث هذا؟ عند تسخين سائل ما في وعاء مغلق، يتحول بعض السائل إلى بخار. نتيجة لذلك، وفقًا للصيغة P = nkT، يزداد ضغط البخار المشبع ليس فقط بسبب زيادة درجة حرارة السائل، ولكن أيضًا بسبب زيادة تركيز جزيئات (كثافة) البخار. في الأساس، يتم تحديد الزيادة في الضغط مع زيادة درجة الحرارة بدقة من خلال زيادة التركيزوسط ثانيا. (الفرق الرئيسي في السلوك والغاز المثالي والبخار المشبع هو أنه عندما تتغير درجة حرارة البخار في وعاء مغلق (أو عندما يتغير الحجم عند درجة حرارة ثابتة)، تتغير كتلة البخار. يتحول السائل جزئيًا إلى بخار، أو على العكس من ذلك، يتكثف البخار جزئيًاتسيا. لا شيء من هذا القبيل يحدث مع الغاز المثالي.) عندما يتبخر كل السائل، سيتوقف البخار عن التشبع عند التسخين الإضافي وسيزداد ضغطه عند حجم ثابتيتناسب طرديا مع درجة الحرارة المطلقة (انظر الشكل، قسم المنحنى 23).

الغليان.

الغليان هو انتقال مكثف لمادة ما من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، ويحدث في كامل حجم السائل (وليس فقط من سطحه). (التكثيف هو عملية عكسية). مع زيادة درجة حرارة السائل، يزداد معدل التبخر. وأخيرا، يبدأ السائل في الغليان. عند الغليان، يتم تشكيل فقاعات بخار سريعة النمو في كامل حجم السائل، والتي تطفو على السطح. تظل نقطة غليان السائل ثابتة. يحدث هذا لأن كل الطاقة الموردة للسائل يتم إنفاقها في تحويله إلى بخار. تحت أي ظروف يبدأ الغليان؟

يحتوي السائل دائمًا على غازات مذابة، تنطلق في قاع وجدران الوعاء، وكذلك على جزيئات الغبار العالقة في السائل، وهي مراكز التبخر. الأبخرة السائلة داخل الفقاعات مشبعة. ومع ارتفاع درجة الحرارة، يزداد ضغط البخار المشبع ويزداد حجم الفقاعات. تحت تأثير قوة الطفو فإنها تطفو إلى أعلى. إذا كانت درجة حرارة الطبقات العليا من السائل أقل، فإن تكثيف البخار يحدث على شكل فقاعات في هذه الطبقات. ينخفض ​​​​الضغط بسرعة وتنهار الفقاعات. يحدث الانهيار بسرعة كبيرة بحيث تصطدم جدران الفقاعة وتنتج ما يشبه الانفجار. العديد من هذه الانفجارات الصغيرة تخلق ضوضاء مميزة. عندما يسخن السائل بدرجة كافية، ستتوقف الفقاعات عن الانهيار وتطفو على السطح. سوف يغلي السائل. راقب الغلاية على الموقد بعناية. ستجد أنه يتوقف تقريبًا عن إصدار الضوضاء قبل أن يغلي. يفسر اعتماد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة سبب اعتماد نقطة غليان السائل على الضغط الموجود على سطحه. يمكن أن تنمو فقاعة البخار عندما يتجاوز ضغط البخار المشبع بداخلها الضغط في السائل قليلاً، وهو مجموع ضغط الهواء على سطح السائل (الضغط الخارجي) والضغط الهيدروستاتيكي لعمود السائل. يبدأ الغليان عند درجة الحرارة التي يكون فيها ضغط البخار المشبع في الفقاعات مساوياً للضغط في السائل. كلما زاد الضغط الخارجي، ارتفعت نقطة الغليان. والعكس صحيح، من خلال تقليل الضغط الخارجي، فإننا بذلك نخفض درجة الغليان. عن طريق ضخ الهواء وبخار الماء من الدورق، يمكنك جعل الماء يغلي في درجة حرارة الغرفة. لكل سائل نقطة غليان خاصة به (والتي تظل ثابتة حتى يغلي كل السائل)، والتي تعتمد على ضغط البخار المشبع. كلما زاد ضغط البخار المشبع، انخفضت نقطة غليان السائل.

رطوبة الهواء وقياسها.

توجد دائمًا كمية من بخار الماء في الهواء المحيط بنا. تعتمد رطوبة الهواء على كمية بخار الماء الموجودة فيه. يحتوي الهواء الرطب على نسبة أعلى من جزيئات الماء مقارنة بالهواء الجاف.ألم تعتبر الرطوبة النسبية للهواء ذات أهمية كبيرة، حيث يتم سماع رسائل عنها كل يوم في تقارير توقعات الطقس.

متعلقالرطوبة القوية هي نسبة كثافة بخار الماء الموجود في الهواء إلى كثافة البخار المشبع عند درجة حرارة معينة، ويتم التعبير عنها كنسبة مئوية (توضح مدى قرب بخار الماء في الهواء من التشبع).

قطرة ندى

يعتمد جفاف الهواء أو رطوبته على مدى قرب بخار الماء من التشبع. إذا تم تبريد الهواء الرطب، فيمكن إحضار البخار الموجود فيه إلى التشبع، ثم يتكثف. علامة تشبع البخار هي ظهور القطرات الأولى من السائل المكثف - الندى. تسمى درجة الحرارة التي يصبح عندها البخار الموجود في الهواء مشبعًا بنقطة الندى. نقطة الندى تميز أيضًا رطوبة الهواء. أمثلة: تساقط الندى في الصباح، تكوّن الضباب على الزجاج البارد إذا تنفست عليه، تكوّن قطرة ماء على أنبوب الماء البارد، الرطوبة في أقبية المنازل. لقياس رطوبة الهواء، يتم استخدام أدوات القياس - أجهزة قياس الرطوبة. هناك عدة أنواع من أجهزة قياس الرطوبة، لكن الأنواع الرئيسية منها هي أجهزة قياس الشعر وأجهزة القياس النفسي.

إذا ترك كوبًا مفتوحًا من الماء لفترة طويلة، فسوف يتبخر الماء تمامًا في النهاية. بتعبير أدق، سوف تتبخر. ما هو التبخر ولماذا يحدث؟

2.7.1 التبخر والتكثيف

عند درجة حرارة معينة، تكون لجزيئات السائل سرعات مختلفة. إن سرعات معظم الجزيئات قريبة من قيمة متوسطة معينة (خاصية درجة الحرارة هذه). ولكن هناك جزيئات تختلف سرعتها بشكل كبير عن المتوسط، سواء كانت أصغر أو أكبر.

في التين. يوضح الشكل 2.16 رسمًا بيانيًا تقريبيًا لتوزيع سرعة الجزيئات السائلة. تُظهر الخلفية الزرقاء غالبية الجزيئات التي يتم تجميع سرعاتها حول القيمة المتوسطة. "الذيل" الأحمر للرسم البياني عبارة عن عدد صغير من الجزيئات "السريعة" التي تتجاوز سرعتها بشكل كبير متوسط ​​سرعة الجزء الأكبر من الجزيئات السائلة.

عدد الجزيئات

جزيئات سريعة

سرعة الجزيئات

أرز. 2.16. توزيع الجزيئات حسب السرعة

عندما يجد مثل هذا الجزيء السريع نفسه على السطح الحر للسائل (أي عند السطح البيني بين السائل والهواء)، فإن الطاقة الحركية لهذا الجزيء قد تكون كافية للتغلب على قوى الجذب للجزيئات الأخرى والخروج من السائل . هذه العملية هي التبخر، والجزيئات التي تخرج من السائل تشكل بخارًا.

لذلك، التبخر هو عملية تحويل السائل إلى بخار، والتي تحدث على السطح الحر للسائل7.

قد يحدث أنه بعد مرور بعض الوقت يعود جزيء البخار إلى السائل.

تسمى عملية تحول جزيئات البخار إلى سائل بالتكثيف. تكثيف البخار هو العملية العكسية لتبخر السائل.

2.7.2 توازن ديناميكي

ماذا يحدث إذا كانت حاوية السائل مغلقة بإحكام؟ ستبدأ كثافة البخار فوق سطح السائل في الزيادة؛ سوف تتداخل جزيئات البخار بشكل متزايد مع جزيئات السائل الأخرى المتطايرة، وسيبدأ معدل التبخر في الانخفاض. وفي نفس الوقت سيبدأ

7 في ظل ظروف خاصة، يمكن أن يحدث تحول السائل إلى بخار في كامل حجم السائل. هذه العملية معروفة لك جيدًا - الغليان.

ع ن = ن RT:

سيزداد معدل التكثيف، لأنه مع زيادة تركيز البخار سيزداد عدد الجزيئات العائدة إلى السائل.

وأخيرًا، في مرحلة ما، سيكون معدل التكثيف مساويًا لمعدل التبخر. سيحدث توازن ديناميكي بين السائل والبخار: لكل وحدة زمنية، سوف يتطاير من السائل نفس عدد الجزيئات التي تعود إليه من البخار. وابتداءً من هذه اللحظة تتوقف كمية السائل عن التناقص، وتتوقف كمية البخار عن الزيادة؛ سيصل البخار إلى درجة التشبع.

البخار المشبع هو البخار الذي يكون في حالة توازن ديناميكي مع سائله. يسمى البخار الذي لم يصل إلى حالة التوازن الديناميكي مع السائل غير مشبع.

يتم تحديد ضغط وكثافة البخار المشبع بـ pн in. من الواضح أن pn in هو الحد الأقصى للضغط والكثافة التي يمكن أن يتمتع بها البخار عند درجة حرارة معينة. وبعبارة أخرى، فإن ضغط وكثافة البخار المشبع يتجاوز دائما ضغط وكثافة البخار غير المشبع.

2.7.3 خصائص البخار المشبع

اتضح أن حالة البخار المشبع (وحتى البخار غير المشبع) يمكن وصفها تقريبًا من خلال معادلة حالة الغاز المثالي (معادلة مندليف-كلابيرون). على وجه الخصوص، لدينا علاقة تقريبية بين ضغط البخار المشبع وكثافته:

هذه حقيقة مفاجئة للغاية، وأكدتها التجربة. في الواقع، يختلف البخار المشبع بشكل كبير في خصائصه عن الغاز المثالي. دعونا نذكر أهم هذه الاختلافات.

1. عند درجة حرارة ثابتة، لا تعتمد كثافة البخار المشبع على حجمه.

فإذا تم مثلاً ضغط بخار مشبع متساوي الحرارة، فإن كثافته ستزداد في اللحظة الأولى، وسيتجاوز معدل التكثيف معدل التبخر، وسيتكثف جزء من البخار إلى سائل حتى يحدث التوازن الديناميكي مرة أخرى، حيث تزداد كثافة البخار سيعود إلى قيمته السابقة.

وبالمثل، أثناء التمدد متساوي الحرارة للبخار المشبع، ستنخفض كثافته في اللحظة الأولى (سيصبح البخار غير مشبع)، وسيتجاوز معدل التبخر معدل التكثيف، وسوف يتبخر السائل أكثر حتى يتم إنشاء التوازن الديناميكي مرة أخرى، أي. حتى يتشبع البخار مرة أخرى بنفس الكثافة.

2. لا يعتمد ضغط البخار المشبع على حجمه.

وينبع هذا من حقيقة أن كثافة البخار المشبع لا تعتمد على الحجم، وأن الضغط يرتبط بشكل فريد بالكثافة بالمعادلة (2.6).

وكما نرى، فإن قانون بويل ماريوت، الذي ينطبق على الغازات المثالية، لا ينطبق على البخار المشبع. وهذا ليس مفاجئًا، لأنه تم الحصول عليه من معادلة مندليف-كلابيرون على افتراض أن كتلة الغاز تظل ثابتة.

3. عند حجم ثابت، تزداد كثافة البخار المشبع مع زيادة درجة الحرارة وتتناقص مع انخفاض درجة الحرارة.

وبالفعل، مع ارتفاع درجة الحرارة، يزداد معدل تبخر السائل. يتم تعطيل التوازن الديناميكي في اللحظة الأولى، وأكثر من ذلك

تبخر بعض السوائل. سيتم إضافة الزوج حتى يتم استعادة التوازن الديناميكي مرة أخرى.

وبنفس الطريقة، مع انخفاض درجة الحرارة، يصبح معدل تبخر السائل أبطأ، ويتكثف جزء من البخار حتى يتم استعادة التوازن الديناميكي، ولكن ببخار أقل.

وبالتالي، عندما يتم تسخين البخار المشبع أو تبريده بشكل متساوي، تتغير كتلته، لذلك لا يعمل قانون تشارلز في هذه الحالة. لن يكون اعتماد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة دالة خطية.

4. يزداد ضغط البخار المشبع مع زيادة درجة الحرارة بشكل أسرع منه وفقا للقانون الخطي.

وفي الواقع مع زيادة درجة الحرارة تزداد كثافة البخار المشبع، وبحسب المعادلة (2.6) فإن الضغط يتناسب مع حاصل ضرب الكثافة ودرجة الحرارة.

إن اعتماد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة هو أمر أسي (الشكل 2.17). ويمثلها القسم 1-2 من الرسم البياني. لا يمكن استخلاص هذا الاعتماد من قوانين الغاز المثالي.

زوج متساوي الأضلاع

أرز. 2.17. اعتماد ضغط البخار على درجة الحرارة

عند النقطة 2 يتبخر كل السائل؛ مع زيادة أخرى في درجة الحرارة، يصبح البخار غير مشبع، ويزداد ضغطه خطيًا وفقًا لقانون تشارلز (القسم 2-3).

أذكر أن الزيادة الخطية في ضغط الغاز المثالي ناتجة عن زيادة شدة تأثيرات الجزيئات على جدران الوعاء. عندما يتم تسخين البخار المشبع، تبدأ الجزيئات في الضرب ليس فقط بقوة أكبر، ولكن أيضًا في كثير من الأحيان لأن البخار يصبح أكبر. يؤدي العمل المتزامن لهذين العاملين إلى زيادة هائلة في ضغط البخار المشبع.

2.7.4 رطوبة الجو

الرطوبة المطلقة هي الضغط الجزئي لبخار الماء في الهواء (أي الضغط الذي يمارسه بخار الماء من تلقاء نفسه، في غياب الغازات الأخرى). في بعض الأحيان تسمى الرطوبة المطلقة أيضًا بكثافة بخار الماء في الهواء.

رطوبة الهواء النسبية "هي نسبة الضغط الجزئي لبخار الماء فيه إلى ضغط بخار الماء المشبع عند نفس درجة الحرارة. كقاعدة عامة، هذا هو

يتم التعبير عن النسبة كنسبة مئوية:

" = ع 100%: ع

ويترتب على معادلة مندليف-كلابيرون (2.6) أن نسبة ضغوط البخار تساوي نسبة الكثافات. بما أن المعادلة (2.6)، كما نتذكر، تصف البخار المشبع بشكل تقريبي فقط، فلدينا علاقة تقريبية:

" = 100%:ن

أحد الأجهزة التي تقيس رطوبة الهواء هو مقياس الرطوبة. يشتمل على مقياسين للحرارة، خزان أحدهما ملفوف بقطعة قماش مبللة. كلما انخفضت الرطوبة، زاد تبخر الماء من القماش، وزاد تبريد خزان مقياس الحرارة الرطب، وزاد الفرق بين قراءاته وقراءات مقياس الحرارة الجاف. ومن هذا الاختلاف يتم تحديد رطوبة الهواء باستخدام جدول قياس نفسي خاص.

توجد دائمًا أبخرة لهذا السائل فوق السطح الحر للسائل. إذا لم يتم إغلاق الحاوية التي تحتوي على سائل، فسيكون هناك دائمًا جزيئات بخار تتحرك بعيدًا عن سطح السائل ولا يمكنها العودة مرة أخرى إلى السائل. في وعاء مغلق، يحدث تكثيف البخار في وقت واحد مع تبخر السائل. أولاً، يكون عدد الجزيئات المتطايرة من السائل خلال ثانية واحدة أكبر من عدد الجزيئات العائدة، وتزداد الكثافة، وبالتالي ضغط البخار. ويزداد عدد جزيئات البخار حتى يصبح عدد الجزيئات الخارجة من السائل (المتبخر) مساوياً لعدد الجزيئات العائدة إلى السائل (المكثف) في نفس الفترة الزمنية. هذا الشرط يسمى توازن ديناميكي.

يسمى البخار الذي يكون في حالة توازن ديناميكي مع سائله بخار مشبع. تستخدم الكميات التالية لوصف البخار المشبع: ضغط البخار المشبع صن و كثافة البخار المشبعةρ ن. عند درجة حرارة معينة، يتمتع البخار المشبع بأقصى قدر ممكن من الضغط وكثافة البخار.

يسمى البخار الذي يكون ضغطه أقل من ضغط البخار المشبع عند درجة حرارة معينة غير مشبعة. وبالمثل، كان من الممكن إعطاء تعريف من حيث كثافة البخار.

تظهر التجربة أن الأبخرة غير المشبعة تخضع لجميع قوانين الغاز، وكلما ابتعدت عن التشبع، كلما كانت أكثر دقة.

خصائص الأبخرة المشبعة

الخصائص التالية مميزة للأبخرة المشبعة:

لذلك، البخار المشبع لا يطيع قوانين الغاز للغاز المثالي. يتم تحديد قيم الضغط وكثافة البخار المشبع عند درجة حرارة معينة من الجداول (انظر الجدول).

طاولة. ضغط ( ر) والكثافة (ρ) لبخار الماء المشبع عند درجات حرارة مختلفة ( ر).

رطوبة الجو

نتيجة لتبخر الماء من العديد من المسطحات المائية (البحار والبحيرات والأنهار، وما إلى ذلك)، وكذلك من النباتات، يحتوي الهواء الجوي دائمًا على بخار الماء. تؤثر كمية بخار الماء الموجودة في الهواء على الطقس ورفاهية الإنسان وعمل العديد من أعضائه والحياة النباتية، فضلاً عن سلامة الأشياء التقنية والهياكل المعمارية والأعمال الفنية. لذلك، من المهم جدًا مراقبة رطوبة الهواء والقدرة على قياسها.

عادة ما يكون بخار الماء الموجود في الهواء غير مشبع. تؤدي حركة الكتل الهوائية، الناجمة في نهاية المطاف عن إشعاع الشمس، إلى حقيقة أنه في بعض الأماكن على كوكبنا في الوقت الحالي، يسود تبخر الماء على التكثيف، وفي أماكن أخرى، على العكس من ذلك، يسود التكثيف.

الرطوبة المطلقةρ الهواء هي قيمة تساوي عدديًا كتلة بخار الماء الموجودة في 1 م 3 من الهواء (أي كثافة بخار الماء في الهواء في ظل ظروف معينة).

وحدة قياس الرطوبة المطلقة في النظام الدولي للوحدات هي كيلوجرام لكل متر مكعب (كجم/م3). في بعض الأحيان يتم استخدام وحدات غير نظامية وهي جرام لكل متر مكعب (جم/م3).

الرطوبة المطلقة ρ والضغط صيرتبط بخار الماء بمعادلة الحالة

\(~p \cdot V = \dfrac (m \cdot M)(R \cdot T) \Rightarrow p = \dfrac(\rho)(M) \cdot R \cdot T\)

إذا تم معرفة الرطوبة المطلقة فقط، فلا يزال من المستحيل الحكم على مدى جفاف الهواء أو رطوبته. لتحديد درجة رطوبة الهواء، عليك معرفة ما إذا كان بخار الماء قريبًا أم بعيدًا عن التشبع.

الرطوبة النسبيةالهواء φ هو النسبة المئوية للرطوبة المطلقة إلى الكثافة ρ 0 للبخار المشبع عند درجة حرارة معينة (أو نسبة الضغط صبخار الماء للضغط ص 0 بخار مشبع عند درجة حرارة معينة):

\(~\varphi = \dfrac(\rho)(\rho_0) \cdot 100\;\%, \;\; ~\varphi = \dfrac(p)(p_0) \cdot 100\;\%.\)

كلما انخفضت الرطوبة النسبية، كلما زاد البخار عن التشبع، كلما حدث التبخر الأكثر كثافة. ضغط البخار المشبع ص 0 عند درجة حرارة معينة هي قيمة جدولية. ضغط صيتم تحديد بخار الماء (وبالتالي الرطوبة المطلقة) بواسطة نقطة الندى.

دعها في درجة الحرارة ر 1 ضغط بخار الماء ص 1 . حالة البخار على الرسم البياني ر, رسيتم تمثيلها بنقطة أ(الشكل 5).

عندما يتم تبريده بشكل متساوي إلى درجة الحرارة ريصبح البخار مشبعًا ويتم تمثيل حالته بنقطة في. درجة حرارة رتسمى النقطة التي يصبح فيها بخار الماء مشبعاً قطرة ندى. عند التبريد إلى ما دون نقطة الندى، يبدأ تكثيف البخار: يظهر الضباب، ويتساقط الندى، وتتشكل الضباب على النوافذ. تتيح لك نقطة الندى تحديد ضغط بخار الماء ص 1 في الهواء عند درجة حرارة ر 1 .

في الواقع، من الشكل 5 نرى أن الضغط ص 1 يساوي ضغط البخار المشبع عند نقطة الندى ص 1 = ص 0tp. ولذلك، \(~\varphi = \dfrac(p_(0tp))(p_0) \cdot 100 \;\%\)

مقياس النفس. مقياس الرطوبة

ومع انخفاض درجة الحرارة، تزداد الرطوبة النسبية. عند درجة حرارة معينة ( قطرة ندى) يصبح بخار الماء مشبعا. يؤدي الانخفاض الإضافي في درجة الحرارة إلى حقيقة أن بخار الماء الزائد الناتج يبدأ في التكثيف على شكل قطرات ندى أو ضباب.

لتحديد رطوبة الهواء النسبية، يمكنك خفض درجة حرارة الهواء بشكل مصطنع في منطقة محدودة إلى نقطة الندى. الرطوبة المطلقة، وبالتالي، سيبقى ضغط بخار الماء دون تغيير. ومن خلال مقارنة ضغط بخار الماء عند نقطة الندى مع ضغط البخار المشبع الذي يمكن أن يكون عند درجة الحرارة التي نهتم بها، فإننا بذلك نجد الرطوبة النسبية للهواء. يمكن تحقيق التبريد السريع عن طريق التبخر المكثف لبعض السوائل المتطايرة. تستخدم هذه الطريقة لقياس الرطوبة باستخدام مقياس رطوبة التكثيف.

مقياس رطوبة التكثيفيتكون من صندوق معدني به فتحتين (الشكل 6).

يتم سكب الأثير في الصندوق. باستخدام لمبة مطاطية، يتم ضخ الهواء من خلال الصندوق. يتبخر الأثير بسرعة كبيرة، وتنخفض درجة حرارة الصندوق والهواء القريب منه، وتزداد الرطوبة النسبية. عند درجة حرارة معينة، والتي يتم قياسها بواسطة مقياس حرارة يتم إدخاله في فتحة الجهاز، يتم تغطية سطح الصندوق بقطرات صغيرة من الندى. من أجل تسجيل اللحظة التي يظهر فيها الندى على سطح صندوق الندى بشكل أكثر دقة، يتم صقل هذا السطح حتى يصبح مرآة، ويتم وضع حلقة معدنية مصقولة بجوار الصندوق للتحكم.

في مقاييس رطوبة التكثيف الحديثة، يتم استخدام عنصر أشباه الموصلات لتبريد المرآة، ويعتمد مبدأ تشغيلها على تأثير بلتيير، ويتم قياس درجة حرارة المرآة بواسطة مقاومة السلك أو مقياس الحرارة الدقيق لأشباه الموصلات المدمج فيها.

فعل رطوبة الشعريعتمد على خاصية شعر الإنسان منزوع الدهن لتغيير طوله عند تغير رطوبة الهواء، مما يجعل من الممكن قياس الرطوبة النسبية من 30 إلى 100%. يتم تمديد الشعر 1 (الشكل 7) فوق إطار معدني 2. وينتقل التغيير في طول الشعر إلى السهم 3، الذي يتحرك على طول المقياس.

أرز. 7

فعل مقياس رطوبة السيراميكبناءً على اعتماد المقاومة الكهربائية للكتلة الخزفية الصلبة والمسامية (خليط من الطين والسيليكون والكاولين وبعض أكاسيد المعادن) على رطوبة الهواء.

تحدث عمليتا التبخر والتكثيف بشكل مستمر ومتوازي مع بعضهما البعض.

في وعاء مفتوح، تقل كمية السائل مع مرور الوقت، وذلك لأن يسود التبخر على التكثيف.

يسمى البخار الموجود فوق سطح السائل عندما يسود التبخر على التكاثف أو البخار في حالة عدم وجود السائل غير مشبعة.

في وعاء مغلق بإحكام، لا يتغير مستوى السائل بمرور الوقت، لأنه يعوض التبخر والتكثيف بعضهما البعض: فعندما تخرج العديد من الجزيئات من السائل، فإن نفس العدد منها يعود إليه في نفس الوقت، ويحدث توازن ديناميكي (متنقل) بين البخار وسائله.

يسمى البخار الذي يكون في حالة توازن ديناميكي مع سائله مشبع.

عند درجة حرارة معينة، يكون للبخار المشبع لأي سائل أعلى كثافة ( ) ويخلق أقصى قدر من الضغط ( ) أن بخار هذا السائل يمكن أن يكون عند درجة الحرارة هذه.

يعتمد ضغط وكثافة البخار المشبع عند نفس درجة الحرارة على نوع المادة: يؤدي الضغط الأكبر إلى إنشاء بخار مشبع من السائل الذي يتبخر بشكل أسرع.على سبيل المثال، و

خصائص الأبخرة غير المشبعة:الأبخرة غير المشبعة تخضع لقوانين الغاز لبويل – ماريوت، جاي-لوساك، تشارلز، ويمكن تطبيق معادلة حالة الغاز المثالي عليها.

خصائص الأبخرة المشبعة:1. عند حجم ثابت، مع زيادة درجة الحرارة، يزداد ضغط البخار المشبع، ولكن ليس بشكل متناسب بشكل مباشر (قانون تشارلز غير محقق)، ويزداد الضغط بشكل أسرع من ضغط الغاز المثالي. , مع ارتفاع درجات الحرارة( ) فتزداد كتلة البخار وبالتالي يزداد تركيز جزيئات البخار () ويذوب ضغط البخار المشبع لسببين (

3 1 - بخار غير مشبع (غاز مثالي)؛

2 2 - بخار مشبع؛ 3 - بخار غير مشبع،

1 يتم الحصول عليها من البخار المشبع في نفسه

الحجم عند تسخينه.

2. لا يعتمد ضغط البخار المشبع عند درجة حرارة ثابتة على الحجم الذي يشغله.

كلما زاد الحجم، تزداد كتلة البخار، وتقل كتلة السائل (يتحول جزء من السائل إلى بخار)؛ وعندما يقل الحجم، يقل البخار ويصبح السائل أكبر (يتحول جزء من البخار إلى بخار)؛ سائل)، بينما تظل كثافة وتركيز جزيئات البخار المشبع ثابتة، وبالتالي يظل الضغط ثابتًا ().

سائل

(قعد. بخار + سائل)

غير مشبعة بخار

الأبخرة المشبعة لا تخضع لقوانين الغاز لبويل - ماريوت، جاي لوساك، تشارلز، لأن لا تظل كتلة البخار في العمليات ثابتة، وتم الحصول على جميع قوانين الغاز لكتلة ثابتة. يمكن تطبيق معادلة الحالة الغازية المثالية على البخار المشبع.

لذا، يمكن تحويل البخار المشبع إلى بخار غير مشبع إما عن طريق تسخينه عند حجم ثابت أو عن طريق زيادة حجمه عند درجة حرارة ثابتة. يمكن تحويل البخار غير المشبع إلى بخار مشبع إما عن طريق تبريده بحجم ثابت أو بضغطه عند درجة حرارة ثابتة.

حالة حرجة

إن وجود سطح حر للسائل يجعل من الممكن الإشارة إلى مكان وجود الطور السائل للمادة ومكان وجود الطور الغازي. يتم تفسير الاختلاف الحاد بين السائل وبخاره بحقيقة أن كثافة السائل أكبر بعدة مرات من كثافة البخار. إذا قمت بتسخين سائل في وعاء محكم الإغلاق، فسوف تنخفض كثافته بسبب التمدد، وستزداد كثافة البخار فوقه. وهذا يعني أن الفرق بين السائل وبخاره المشبع يتلاشى تمامًا عند درجة حرارة عالية بدرجة كافية. تسمى درجة الحرارة التي تختفي عندها الاختلافات في الخواص الفيزيائية بين السائل وبخاره المشبع، وتصبح كثافتهما واحدة،حرارة حرجة.

نقطة حرجة

لكي يتشكل سائل من غاز، يجب أن يتجاوز متوسط ​​الطاقة الكامنة لجذب الجزيئات متوسط ​​طاقتها الحركية.

حرارة حرجة – أقصى درجة حرارة يتحول عندها البخار إلى سائل.تعتمد درجة الحرارة الحرجة على الطاقة الكامنة للتفاعل بين الجزيئات، وبالتالي تختلف باختلاف الغازات. بسبب التفاعل القوي بين جزيئات الماء، يمكن تحويل بخار الماء إلى ماء حتى عند درجات حرارة . وفي الوقت نفسه، يحدث تسييل النيتروجين فقط عند درجة حرارة أقل من = -147 درجة مئوية، لأن تتفاعل جزيئات النيتروجين مع بعضها البعض بشكل ضعيف.

هناك معلمة عيانية أخرى تؤثر على انتقال البخار إلى السائل وهي الضغط. مع زيادة الضغط الخارجي أثناء ضغط الغاز، يقل متوسط ​​المسافة بين الجزيئات، وتزداد قوة التجاذب بينها، وبالتالي يزداد متوسط ​​الطاقة الكامنة لتفاعلها.

ضغطيسمى البخار المشبع عند درجة حرارته الحرجة شديد الأهمية. هذا هو أعلى ضغط بخار مشبع ممكن لمادة معينة.

حالة المادة مع المعلمات الحرجة يسمى شديد الأهمية(نقطة حرجة) . كل مادة لها درجة الحرارة والضغط الحرجة الخاصة بها.

في الحالة الحرجة، تختفي حرارة التبخر النوعية ومعامل التوتر السطحي للسائل. عند درجات حرارة أعلى من الحرجة، وحتى عند الضغوط العالية جدًا، يكون تحويل الغاز إلى سائل أمرًا مستحيلًا، أي. لا يمكن للسائل أن يتواجد فوق درجة الحرارة الحرجة. في درجات الحرارة فوق الحرجة، تكون حالة بخار المادة فقط ممكنة.

لا يمكن تسييل الغازات إلا عند درجات حرارة أقل من درجة الحرارة الحرجة. لتسييل الغازات، يتم تبريدها إلى درجة حرارة حرجة، على سبيل المثال من خلال التمدد الأديباتي، ثم يتم ضغطها بشكل متساوي الحرارة.

الغليان

خارجيا تبدو الظاهرة كما يلي:ترتفع الفقاعات سريعة النمو من كامل حجم السائل إلى السطح، وتنفجر على السطح، وينطلق البخار في البيئة.

يشرح MKT الغليان على النحو التالي:توجد دائمًا فقاعات هواء في السائل، ويحدث فيها التبخر. تبين أن الحجم المغلق للفقاعات مملوء ليس فقط بالهواء، ولكن أيضًا بالبخار المشبع. عندما يتم تسخين السائل، فإن ضغط البخار المشبع فيه يزداد بشكل أسرع من ضغط الهواء. عندما يصبح ضغط البخار المشبع في الفقاعات، في سائل ساخن بدرجة كافية، أكبر من الضغط الخارجي، يزداد حجمها، وتؤدي قوة الطفو التي تتجاوز جاذبيتها إلى رفع الفقاعات إلى السطح. تبدأ الفقاعات العائمة بالانفجار عندما يتجاوز ضغط البخار المشبع فيها الضغط فوق السائل عند درجة حرارة معينة. تسمى درجة حرارة السائل التي يكون فيها ضغط بخاره المشبع في الفقاعات مساوياً أو يتجاوز الضغط الخارجي على السائل نقطة الغليان.

تختلف درجة غليان السوائل المختلفة، لأن تتم مقارنة ضغط البخار المشبع في فقاعاتها بنفس الضغط الخارجي عند درجات حرارة مختلفة. على سبيل المثال، ضغط البخار المشبع في الفقاعات يساوي الضغط الجوي الطبيعي للماء عند 100 درجة مئوية، وللزئبق عند 357 درجة مئوية، وللكحول عند 78 درجة مئوية، وللأثير عند 35 درجة مئوية.

تظل درجة الغليان ثابتة أثناء عملية الغليان،لأن يتم إنفاق كل الحرارة التي يتم توفيرها للسائل الساخن على التبخير.

تعتمد نقطة الغليان على الضغط الخارجي على السائل: مع زيادة الضغط، ترتفع درجة الحرارة؛ ومع انخفاض الضغط، تنخفض درجة الحرارة.على سبيل المثال، على ارتفاع 5 كيلومترات فوق مستوى سطح البحر، حيث يكون الضغط أقل مرتين من الضغط الجوي، تبلغ نقطة غليان الماء 83 درجة مئوية، في غلايات المحركات البخارية، حيث يبلغ ضغط البخار 15 ضغط جوي. () درجة حرارة الماء حوالي 200 درجة مئوية.

رطوبة الجو

يوجد دائمًا بخار ماء في الهواء، لذلك يمكننا الحديث عن رطوبة الهواء التي تتميز بالقيم التالية:

1.الرطوبة المطلقةهي كثافة بخار الماء في الهواء (أو الضغط الذي يولده هذا البخار).

الرطوبة المطلقة لا تعطي فكرة عن درجة تشبع الهواء ببخار الماء. نفس الكمية من بخار الماء عند درجات حرارة مختلفة تخلق شعورًا مختلفًا بالرطوبة.

2.الرطوبة النسبية- هي نسبة كثافة (ضغط) بخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة إلى كثافة (ضغط) البخار المشبع عند نفس درجة الحرارة : أو

- الرطوبة المطلقة عند درجة حرارة معينة؛ - الكثافة وضغط البخار المشبع عند نفس درجة الحرارة. يمكن العثور على كثافة وضغط بخار الماء المشبع عند أي درجة حرارة في الجدول. يوضح الجدول أنه كلما ارتفعت درجة حرارة الهواء، كلما زادت كثافة وضغط بخار الماء في الهواء حتى يكون مشبعًا.

من خلال معرفة الرطوبة النسبية، يمكنك فهم النسبة المئوية لبخار الماء في الهواء عند درجة حرارة معينة بعيدًا عن التشبع. وإذا كان البخار الموجود في الهواء مشبعاً. لو , وبالتالي لا يوجد ما يكفي من البخار في الهواء للوصول إلى حالة التشبع.

يتم الحكم على حقيقة تشبع البخار في الهواء من خلال ظهور الرطوبة على شكل ضباب أو ندى. تسمى درجة الحرارة التي يصبح عندها بخار الماء في الهواء مشبعا قطرة ندى.

يمكن جعل البخار الموجود في الهواء مشبعًا عن طريق إضافة بخار من خلال تبخير إضافي للسائل دون تغيير درجة حرارة الهواء، أو إذا كان هناك كمية من البخار في الهواء، خفض درجة حرارته.

الرطوبة النسبية الطبيعية، الأكثر ملاءمة للبشر، هي 40 - 60٪. معرفة الرطوبة في الأرصاد الجوية لها أهمية كبيرة للتنبؤ بالطقس. في إنتاج النسيج والحلويات، مطلوب رطوبة معينة للسير الطبيعي للعملية. يتطلب تخزين الأعمال الفنية والكتب الحفاظ على رطوبة الهواء عند المستوى المطلوب.

أدوات تحديد الرطوبة:

1. مقياس رطوبة التكثيف (يسمح لك بتحديد نقطة الندى).

2. مقياس رطوبة الشعر (يعتمد مبدأ التشغيل على اعتماد طول الشعر الخالي من الدهون على الرطوبة) يقيس الرطوبة النسبية كنسبة مئوية.

3. يتكون مقياس الضغط النفسي من مقياسين للحرارة، جاف ومرطب. يتم لف خزان مقياس الحرارة المبلل بقطعة قماش مغموسة في الماء. بسبب التبخر من القماش، تكون درجة حرارة القماش المبلل أقل من درجة حرارة القماش الجاف. يعتمد الاختلاف في قراءات مقياس الحرارة على رطوبة الهواء المحيط: كلما كان الهواء أكثر جفافاً، كلما زاد التبخر من القماش، زاد الفرق في قراءات مقياس الحرارة والعكس صحيح. إذا كانت رطوبة الهواء 100%، فإن قراءات مقياس الحرارة هي نفسها، أي. الفرق في القراءات هو 0. لتحديد الرطوبة باستخدام مقياس الضغط النفسي، يتم استخدام جدول القياس النفسي.

ذوبان وتبلور

عند الذوبانالجسم الصلب، تزداد المسافة بين الجزيئات التي تشكل الشبكة البلورية، ويتم تدمير الشبكة نفسها. تتطلب عملية الذوبان طاقة. عندما يتم تسخين جسم صلب، تزداد الطاقة الحركية للجزيئات المهتزة، وبالتالي تزداد سعة اهتزازاتها. عند درجة حرارة معينة، ودعا نقطة الانصهار،يتعطل ترتيب ترتيب الجزيئات في البلورات، وتفقد البلورات شكلها. تنصهر المادة وتتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

عند التبلورتتجمع الجزيئات معًا لتشكل شبكة بلورية. يمكن أن يحدث التبلور فقط عندما يطلق السائل الطاقة. عندما تبرد المادة المنصهرة، ينخفض ​​متوسط ​​الطاقة الحركية وسرعة الجزيئات. يمكن لقوى الجذب أن تجعل الجسيمات قريبة من مواقع توازنها. عند درجة حرارة معينة، ودعا درجة حرارة التصلب (التبلور)،تجد جميع الجزيئات نفسها في وضع توازن مستقر، ويصبح ترتيبها منظمًا - وتتشكل البلورة.

يحدث ذوبان المادة الصلبة عند نفس درجة الحرارة التي تتصلب فيها المادة.

كل مادة لها نقطة انصهار خاصة بها. على سبيل المثال، درجة انصهار الهيليوم هي -269.6 درجة مئوية، وللزئبق -38.9 درجة مئوية، وللنحاس 1083 درجة مئوية.

أثناء عملية الذوبان تبقى درجة الحرارة ثابتة. يتم استخدام كمية الحرارة الموردة من الخارج لتدمير الشبكة البلورية.

أثناء عملية المعالجة، على الرغم من إزالة الحرارة، لا تتغير درجة الحرارة. يتم إنفاق الطاقة المنبعثة أثناء التبلور على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة.

حتى تذوب المادة كلها أو تتصلب المادة كلها، أي. طالما أن الطور الصلب والسائل للمادة موجودان معًا، فإن درجة الحرارة لا تتغير.

تلفزيون+سائل سائل + تلفزيون

, أين هي كمية الحرارة - كمية الحرارة اللازمة لإذابة المادة المنبعثة أثناء تبلور المادة بالكتلة

- حرارة الانصهار النوعية– كمية الحرارة اللازمة لإذابة مادة تزن 1 كجم عند نقطة انصهارها.

ما هي كمية الحرارة التي يتم إنفاقها أثناء ذوبان كتلة معينة من المادة، يتم إطلاق نفس كمية الحرارة أثناء تبلور هذه الكتلة.

أيضا يسمى حرارة محددة للتبلور.

عند نقطة الانصهار، تكون الطاقة الداخلية للمادة في الحالة السائلة أكبر من الطاقة الداخلية لنفس كتلة المادة في الحالة الصلبة.

بالنسبة لعدد كبير من المواد، عند الذوبان، يزداد الحجم، وتقل الكثافة. عند التصلب، على العكس من ذلك، يتناقص الحجم وتزداد الكثافة. على سبيل المثال، تغوص بلورات النفثالين الصلبة في النفثالين السائل.

بعض المواد، مثل البزموت، والجليد، والجاليوم، والحديد الزهر، وما إلى ذلك، تنضغط عند الذوبان، وتتوسع عند التصلب. يتم تفسير هذه الانحرافات عن القاعدة العامة من خلال السمات الهيكلية للشبكات البلورية. لذلك، تبين أن الماء أكثر كثافة من الجليد، ويطفو الجليد في الماء. يؤدي تمدد الماء عند تجميده إلى تدمير الصخور.

إن التغير في حجم المعادن أثناء الذوبان والتصلب له أهمية كبيرة في المسبك.

التجربة تظهر ذلك ينعكس التغير في الضغط الخارجي على المادة الصلبة في درجة انصهار هذه المادة. بالنسبة لتلك المواد التي تتمدد أثناء الذوبان، فإن زيادة الضغط الخارجي تؤدي إلى زيادة في درجة حرارة الانصهار، لأن يعقد عملية الذوبان. إذا تم ضغط المواد أثناء الذوبان، فإن زيادة الضغط الخارجي بالنسبة لها يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الذوبان، لأن يساعد على عملية الذوبان. فقط الزيادة الكبيرة جدًا في الضغط تغير نقطة الانصهار بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، لخفض درجة حرارة ذوبان الجليد بمقدار 1 درجة مئوية، يجب زيادة الضغط بمقدار 130 ضغطًا جويًا. تسمى نقطة انصهار المادة عند الضغط الجوي العادي نقطة انصهار المادة.