2. Каква температура се нарича критична?
Критичната температура е температурата, при която проводниците преминават в свръхпроводящо състояние.3. Какъв ефект се нарича изотопен? Защо изотопният ефект е ключът към обяснението на свръхпроводимостта?
Изотопният ефект е, че квадратът на температурата е обратно пропорционален на масата на йоните в кристалната решетка. Това означава, че при критична температура структурата на кристалната решетка на свръхпроводника има голямо влияние върху движението на електроните - получените сили на привличане между електроните надвишават силите на отблъскване на Кулон.4. Как естеството на движението на електроните в свръхпроводник се различава от тяхното движение в проводник? Как може механично да се симулира движението на двойки Купър в свръхпроводник?
В проводника електроните се движат независимо един от друг, но в свръхпроводника (при критична температура) движенията им са взаимосвързани. Ако сравним движението на електрони в проводник с поток от топки, търкалящи се надолу по наклонена равнина и блъскащи се в щифтове, тогава движението на електрони в свръхпроводник може да бъде представено като движение на наклонена равнина, но топките са свързани в двойки по пружини.5. Защо свръхпроводимостта изчезва при температури над критичните? Какво обяснява обещаващото развитие на високотемпературните свръхпроводници?
При температури над критичната стойност електроните отново започват да се движат хаотично и двойките на Купър се разрушават. Перспективите за развитие на високотемпературни свръхпроводници ще намалят загубите на енергия при предаване на големи разстояния и ще увеличат скоростта на компютрите.Телесната температура е един от най-важните фактори, които са необходими за метаболизма. Той е индикатор за състоянието на организма и се променя в зависимост от влиянието на външни и вътрешни фактори. Ако се почувствате зле и имате критична температура, трябва спешно да се свържете със специализирана институция. В крайна сметка това може да е предвестник на много заболявания.
Фактори, влияещи върху телесната температура
Променя се поради влиянието на различни фактори, както околната среда, така и вътрешните характеристики на тялото, например:
Подостра.
Хронична.
Часове от деня. Температурата се променя много често поради промените в времето на деня. В тази връзка сутрин телесната температура може да бъде малко по-ниска (с 0,4-0,7 градуса), но не по-ниска от +35,9°C. Вечер, напротив, температурата може леко да се повиши (с 0,2-0,6 градуса), но не по-висока от +37,2 ° C.
Възраст. При децата най-често температурата е над 36,6 градуса, а при възрастни над 60-65 години обичайната температура се понижава.
Здравословно състояние. Ако в човешкото тяло има инфекция, температурата (за борба с нея) се повишава.
Бременност При бременни жени в ранните етапи температурата не трябва да пада под 36 градуса и да се повишава над 37,5 градуса.
Индивидуални характеристики на тялото.
Влияние на околната среда.
Класификация на телесната температура
Ако анализирате различни показания на термометъра, температурата може да бъде разделена на няколко вида и класификации.
Видове температура според една от класификациите (според нивото на хипертермия):
Ниско и намалено. Показанието на термометъра е под 35°C.
нормално. Стойността на термометъра е в рамките на 35-37°C.
Субфебрилитет. Стойността на термометъра е в рамките на 37-38°C.
Фебрилна. Стойността на термометъра е в рамките на 38-39°C.
Пиретичен. Стойността на термометъра е в рамките на 39-41°C.
Хиперпиретичен. Показанието на термометъра е над 41°C.
Разделяне на температурата в зависимост от продължителността:
Друга класификация на температурните типове:
Хипотермия - ниска телесна температура (под 35°C).
Нормална температура. Този тип телесна температура варира между 35-37°C и варира от много фактори, обсъдени по-горе.
Хипертермия - повишена телесна температура (над 37°C).
Телесната температура е в нормални граници
Средната телесна температура, както бе споменато по-горе, може да се промени под въздействието на различни фактори. Може да се измерва не само в подмишниците, но и в устата, ушната кухина и ректума. В зависимост от това данните на термометъра могат да варират; стойностите на критичните температури ще бъдат много по-високи или по-ниски от представените тук норми.
В устата показанията на термометъра ще бъдат с 0,3-0,6°C по-високи, отколкото при измерване в подмишниците, т.е. тук нормата ще бъде 36,9-37,2°C. В ректума показанията на термометъра ще бъдат с 0,6-1,2 ° C по-високи, т.е. нормата е 37,2-37,8 ° C. В ушната кухина показанията на термометъра ще бъдат същите като в ректума, т.е. 37,2-37,8 ° C.
Тези данни не могат да се считат за точни за всеки индивид. Според много проучвания такива показатели се срещат при повечето хора - това е приблизително 90%, но при 10% от хората нормалната телесна температура се различава от мнозинството и показателите могат да варират нагоре или надолу.
За да разберете каква температура е нормална, трябва да измервате и записвате показанията през целия ден: сутрин, следобед и вечер. След всички измервания трябва да намерите средната аритметична стойност на всички показатели. За да направите това, трябва да добавите показанията сутрин, следобед и вечер и да разделите на 3. Полученото число е нормалната средна телесна температура за конкретен човек.
Критична телесна температура
Или много ниско, или много високо ниво може да стане критично. Високите температури при хората се появяват много по-често от ниските. Когато температурата падне до 26-28°C, има много голям риск човек да изпадне в кома, да се появят проблеми с дишането и сърцето, но тези числа са индивидуални, тъй като има много потвърдени истории как след тежка хипотермия, до 16-17 °C хората успяха да оцелеят. Например една история, в която се казва, че човек прекарал около пет часа в огромна снежна преспа без шанс да излезе и да оцелее, температурата му паднала до 19 градуса, но те успели да го спасят.
Ниска телесна температура
Границата на ниска температура се счита за температура под 36 градуса или варираща от 0,5 до 1,5 градуса под индивидуалната температура на човека. А границата на ниска температура се счита за температура, която е по-ниска с повече от 1,5 ° C от нормалната.
Има много причини за понижаване на температурата, например намален имунитет, продължително излагане на студ и въз основа на това хипотермия на тялото, заболяване на щитовидната жлеза, стрес, отравяне, хронични заболявания, виене на свят и дори банална умора.
Ако телесната температура падне до 35°C, тогава трябва спешно да се обадите на линейка, т.к в повечето случаи този показател е критичен и могат да настъпят необратими последствия!
Каква критична температура трябва да ви предупреди?
Температура, която започва от 37 градуса, се счита за субфертилна и често показва наличието на възпаление, инфекции и вируси в тялото. Температурата от 37 до 38 градуса не може да се свали с помощта на лекарства, т.к В тялото се води борба между здрави клетки и патогенни.
Има много симптоми, които показват повишаване на температурата, например: слабост, умора, втрисане, главоболие и мускулни болки, загуба на апетит и изпотяване. Трябва да им обърнете специално внимание, за да предотвратите повишаване на температурата до 38,5 градуса.
Критичната телесна температура е 42°C, а в повечето случаи марката от 40 градуса вече води до смърт. Високата температура води до необратими последствия в мозъка; метаболизмът в мозъчната тъкан е нарушен.
В този случай, ако температурата се повиши над 38,5 градуса, почивката в леглото, приемането на антипиретици и винаги посещението на лекар или обаждането на линейка са важни! За да предотвратите смърт при много висока или ниска температура, не се самолекувайте, а винаги се консултирайте с лекар, който може правилно да определи причината за такава температура, да постави диагноза и да предпише правилното и ефективно лечение!
Ако определено количество течност се постави в затворен съд, тогава част от течността ще се изпари и над течността ще има наситена пара. Налягането и следователно плътността на тази пара зависи от температурата. Плътността на парата обикновено е много по-малка от плътността на течността при същата температура. Ако увеличите температурата, плътността на течността ще намалее (§ 198), докато налягането и плътността на наситените пари ще се увеличат. В табл Фигура 22 показва стойностите на плътността на водата и наситената водна пара за различни температури (и следователно за съответните налягания). На фиг. 497 същите данни са представени под формата на графика. Горната част на графиката показва промяната в плътността на течността в зависимост от нейната температура. С повишаване на температурата плътността на течността намалява. Долната част на графиката показва зависимостта на плътността на наситените пари от температурата. Плътността на парите се увеличава. При температурата, съответстваща на точка , плътностите на течността и наситената пара съвпадат.
ориз. 497. Зависимост на плътността на водата и нейните наситени пари от температурата
Таблица 22. Свойства на водата и нейната наситена пара при различни температури
|
температура, |
Налягане на наситени пари, |
Плътност на водата, |
Плътност на наситените пари, |
Специфична топлина на изпарение, |
Таблицата показва, че колкото по-висока е температурата, толкова по-малка е разликата между плътността на течността и плътността на нейните наситени пари. При определена температура (при вода) тези плътности съвпадат. Температурата, при която плътностите на течността и нейните наситени пари съвпадат, се нарича критична температура на веществото. На фиг. 497 съответства на точката. Налягането, съответстващо на точка, се нарича критично налягане. Критичните температури на различните вещества варират значително. Някои от тях са дадени в табл. 23.
Таблица 23. Критична температура и критично налягане на някои вещества
|
вещество |
Критична температура |
Критично налягане, атм |
вещество |
Критична температура |
Критично налягане, атм |
|
Въглероден двуокис |
|||||
|
Кислород |
|||||
|
Етилов алкохол |
|||||
Какво показва наличието на критична температура? Какво се случва при още по-високи температури?
Опитът показва, че при температури, по-високи от критичните, веществото може да бъде само в газообразно състояние. Ако намалим обема, зает от пара при температура над критичната температура, тогава налягането на парата се увеличава, но тя не се насища и продължава да остава хомогенна: без значение колко високо е налягането, няма да намерим две разделени състояния по рязка граница, както винаги се наблюдава при по-ниски температури поради кондензация на пара. Така че, ако температурата на веществото е над критичната температура, тогава равновесието на веществото под формата на течност и парата в контакт с него е невъзможно при никакво налягане.
Критичното състояние на дадено вещество може да се наблюдава с помощта на устройството, показано на фиг. 498. Състои се от желязна кутия с прозорци, които могат да се нагряват по-високо („въздушна баня“) и стъклена ампула с етер, разположена вътре във ваната. Когато ваната се нагрява, менискусът в ампулата се издига, става по-плосък и накрая изчезва, което показва преход през критично състояние. Когато ваната изстине, ампулата внезапно помътнява поради образуването на много малки капчици етер, след което етерът се събира на дъното на ампулата.
ориз. 498. Устройство за наблюдение на критичното състояние на етера
Както се вижда от табл. 22, с приближаването на критичната точка специфичната топлина на изпаряване става все по-малка. Това се обяснява с факта, че с повишаване на температурата разликата във вътрешните енергии на веществото в течно и парообразно състояние намалява. Всъщност адхезионните сили на молекулите зависят от разстоянията между молекулите. Ако плътностите на течността и парата се различават малко, тогава средните разстояния между молекулите се различават малко. Следователно стойностите на потенциалната енергия на взаимодействие между молекулите ще се различават малко. Вторият член на топлината на изпаряване - работа срещу външно налягане - също намалява с приближаването на критичната температура. Това следва от факта, че колкото по-малка е разликата в плътността на парата и течността, толкова по-малко е разширението, което се получава по време на изпаряване, и следователно по-малко работа се извършва по време на изпаряване.
Съществуването на критична температура е посочено за първи път през 1860 г. Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907), руски химик, открил основния закон на съвременната химия - периодичния закон на химичните елементи. Големите постижения в изследването на критичната температура принадлежат на английския химик Томас Андрюс, който извърши подробно изследване на поведението на въглеродния диоксид по време на изотермична промяна на обема, който заема. Андрюс показа, че при по-ниски температури в затворен съд е възможно съвместното съществуване на въглероден диоксид в течно и газообразно състояние; при по-високи температури такова съвместно съществуване е невъзможно и целият съд се пълни само с газ, колкото и да е намален обемът му.
След откриването на критичната температура стана ясно защо газове като кислород или водород не могат да се превърнат в течност за дълго време. Тяхната критична температура е много ниска (Таблица 23). За да превърнат тези газове в течност, те трябва да бъдат охладени под критична температура. Без това всички опити за втечняването им са обречени на провал.
Телесна температура- индикатор за топлинното състояние на човешкото тяло или друг жив организъм, който отразява връзката между производството на топлина от различни органи и тъкани и топлообмена между тях и външната среда.
Телесната температура зависи от:
— възраст;
— време на деня;
— въздействието на околната среда върху тялото;
— здравословно състояние;
- бременност;
- характеристики на тялото;
— други фактори, които все още не са изяснени.
Видове телесна температура
В зависимост от показанията на термометъра се разграничават следните видове телесна температура:
— по-малко от 35°C;
— 35°С — 37°С;
— Ниска телесна температура: 37°С - 38°С;
— Фебрилна телесна температура: 38°C - 39°C;
— Пиретична телесна температура: 39°С - 41°С;
— Хиперпиретична телесна температура:над 41°C.
Според друга класификация се разграничават следните видове телесна температура (състояние на тялото):
— Хипотермия.Телесната температура пада под 35°C;
— Нормална температура.Телесната температура варира от 35°C до 37°C (в зависимост от състоянието на тялото, възрастта, пола, момента на измерване и други фактори);
— Хипертермия.телесната температура се повишава над 37°C;
— Треска.Повишаване на телесната температура, което, за разлика от хипотермията, възниква при поддържане на механизмите на терморегулация на тялото.
Ниската телесна температура е по-рядко срещана от високата или високата телесна температура, но въпреки това е доста опасна за човешкия живот. Ако телесната температура падне до 27°C или по-ниска, има шанс човек да изпадне в кома, въпреки че има случаи, когато хората са оцелели при температури до 16°C.
Температурата се счита за нисказа възрастен здрав човек под 36,0°C. В други случаи за ниска температура трябва да се счита температура, която е с 0,5°C - 1,5°C под нормалната ви температура.
Телесната температура се счита за нискакоято е с повече от 1,5°C под нормалната Ви телесна температура или ако температурата Ви падне под 35°C (хипотермия). В този случай трябва спешно да се обадите на лекар.
Причини за ниска температура:
- слаб имунитет;
- тежка хипотермия;
- следствие от заболяване;
- заболяване на щитовидната жлеза;
- лекарства;
- намален хемоглобин;
- хормонален дисбаланс
- вътрешно кървене;
- отравяне
- умора и др.
Основните и най-чести симптоми на ниска температура са загуба на сила и.
Нормалната телесна температура, както отбелязват много експерти, зависи главно от възрастта и времето на деня.
Нека помислим стойности на горната граница на нормалната телесна температура при хора от различни възрасти, ако се измерва под мишницата:
— нормална температура при новородени: 36,8°С;
— нормална температура при бебета на 6 месеца: 37,4°С;
— нормална температура при деца на 1 година: 37,4°С;
— нормална температура при деца на 3 години: 37,4°С;
— нормална температура при деца на 6 години: 37,0°С;
— нормална температура при възрастни: 36,8°С;
— нормална температура за възрастни над 65 години: 36,3°С;
Ако измервате температурата не под мишниците, тогава показанията на термометъра (термометър) ще се различават:
- в устата - 0,3-0,6°C повече;
- в ушната кухина - повече с 0,6-1,2°C;
- в ректума - повече с 0,6-1,2°C.
Струва си да се отбележи, че горните данни се основават на проучване на 90% от пациентите, но в същото време 10% имат телесна температура, която се различава нагоре или надолу, и в същото време те са абсолютно здрави. В такива случаи това също е норма за тях.
Като цяло температурните колебания нагоре или надолу от нормата с повече от 0,5-1,5 ° C са реакция на всякакви нарушения във функционирането на тялото. С други думи, това е знак, че тялото е разпознало болестта и е започнало да се бори с нея.
Ако искате да знаете точния показател за вашата нормална температура, консултирайте се с вашия лекар. Ако това не е възможно, направете го сами. За да направите това, трябва да правите измервания на температурата в продължение на няколко дни, когато се чувствате добре, сутрин, следобед и вечер. Запишете показанията на термометъра в тетрадката си. След това поотделно добавете всички показатели за сутрешните, следобедните и вечерните измервания и разделете сумата на броя на измерванията. Средната стойност ще бъде вашата нормална температура.
Повишената и висока телесна температура се разделя на 4 вида:
— Субфебрилитет: 37°C - 38°C.
— Фебрилна: 38°C - 39°C.
— Пиретик: 39°C - 41°C.
— Хиперпиретичен:над 41°C.
Максимална телесна температура, което се счита за критично, т.е. при която човек умира е 42°C. Опасно е, защото се нарушава обмяната на веществата в мозъчната тъкан, което на практика убива целия организъм.
Само лекар може да посочи причините за висока температура. Най-честите причинители са вируси, бактерии и други чужди микроорганизми, които навлизат в тялото чрез изгаряния, разрушаване, въздушно-капков път и др.
Симптоми на треска и треска
— Температурата на човешкото тяло (орална температура) е измерена за първи път в Германия през 1851 г. с помощта на един от първите появили се живачни термометри.
- Най-ниската телесна температура в света от 14,2 °C е регистрирана на 23 февруари 1994 г. при 2-годишно канадско момиче, което прекарва 6 часа на студено.
- Най-високата телесна температура е регистрирана на 10 юли 1980 г. в болница в Атланта, САЩ, при 52-годишния Уили Джоунс, който получава топлинен удар. Температурата му се оказа 46,5 °C. Пациентът е изписан от болницата след 24 дни.
ТЮМЕНСКИ ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ
КАТЕДРА ПО МОЛЕКУЛАРНА ФИЗИКА
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА КРИТИЧНАТА ТЕМПЕРАТУРА
I. Кратка теория
§ 1. Реални газове.
Уравнението на Клапейрон-Менделеев описва експериментално известните свойства на газовете доста добре. То обаче е приблизително и се оказва валидно само при достатъчно ниски налягания. Освен това опитът показва, че при определени стойности на налягане и температура газовете кондензират, т.е. влизат в течно състояние. Уравнението на Клапейрон-Менделеев не описва това явление. Изотермата за реален газ има характерна форма (фиг. 1).
Нека разгледаме процеса, съответстващ на тази графика, извършен в посока ABCD. Част от изотермата AB описва процеса на компресия на газа преди да започне кондензацията. Тя може да съвпадне доста добре с изотермата, изчислена с помощта на уравнението на Клапейрон-Менделеев (показано с пунктирана линия). Въпреки това, в процес, извършен с истинско вещество при определено налягане, ще започне кондензация (точка B на графиката). Това налягане се нарича налягане на наситените пари или просто налягане на насищане.
BC частта на графиката описва двуфазовото състояние на веществото. Тъй като обемът намалява от до, все по-голяма част от веществото преминава от парообразно състояние в течно състояние. Точка C представлява състоянието, когато цялата материя се е превърнала в течност. И накрая, CD описва процеса на компресия на течност, графиката върви почти успоредно на вертикалната ос, отразявайки добре известния факт, че течностите са много по-малко компресируеми от газовете.
Ако проведем сходни изотермични процеси с едно и също количество вещество при различни температури, ще получим системата от изотерми, показана на фиг.2.
Кривите, съответстващи на по-високи температури, са разположени по-далеч от началото. С повишаване на температурата хоризонталните части на изотермите, описващи двуфазното състояние, намаляват и при определена температура се израждат в една единствена точка. Тази температура се нарича критична.
При температури над критичните е невъзможно да се получи вещество в двуфазно състояние.
§ 2. Уравнение на Ван дер Ваалс. Ван дер Ваалсови изотерми.
Уравнението на състоянието на идеален газ при висока плътност не може да даде добро съгласие с експеримента, тъй като когато е написано, се приема, че молекулите нямат размер и не взаимодействат една с друга. За да се получи уравнение на състоянието, което задоволително описва свойствата на реалните газове, е необходимо да се вземат предвид размерите на молекулите или силите на отблъскване, които възникват между молекулите, разположени на къси разстояния една от друга. Освен това трябва да вземем предвид и силите на привличане между молекулите.
Можете да вземете уравнението на състоянието на Клапейрон-Менделеев като основа и да направите съответните корекции в него. Ще вземем под внимание силите на отблъскване или размерите на молекулите, като въведем корекция на обема в уравнението на Клапейрон-Менделеев за един киломол газ
(1)
(2)
От втория израз става ясно, че когато налягането клони към безкрайност, т.е. Невъзможно е да се компресира вещество до обем, равен на нула.
При относително големи разстояния между молекулите силите на привличане играят значителна роля. Те могат да бъдат взети предвид чрез въвеждане на подходяща корекция на налягането в уравнение (2):
(3)
Тази корекция трябва да се вземе с отрицателен знак, като се приеме, че привличането на молекули води до намаляване на налягането върху стените на съда, съдържащ този газ. Уравнение (3) може да бъде пренаредено, както следва:
(4)
Това е уравнението на състоянието на реалните газове, получено за първи път от Ван дер Ваалс. Можете да го напишете за произволно количество вещество:
(5)
където е относителната молекулна маса.
Уравнение (4) може да бъде представено като степенен ред по обем:
(6)
При фиксирано налягане и температура това ще бъде уравнение от трета степен по отношение на обема и трябва да има три корена. Най-интересните резултати се получават чрез анализиране на изотермите на Ван дер Ваалс, една от които е показана на Фиг. 3.
При фиксирана температура всяка стойност на налягането ще съответства на три корена на уравнение (6). Налягането съответства на три реални корена , , . Наляганията и съответстват на един реален корен и два комплексно спрегнати корена, които нямат физическо значение и няма да бъдат разглеждани по-нататък.
Интересно е да се сравни изотермата на Ван дер Ваалс и експерименталната изотерма. На фиг. 3 хоризонталният разрез на експерименталната изотерма е показан като права линия BF. Част AB описва газообразното състояние на веществото и задоволително съвпада с експерименталната изотерма. Частта FG описва изотермичното компресиране на течност. По този начин уравнението на Ван дер Ваалс описва относително добре поведението на веществото в газообразно и течно състояние по време на изотермичен процес.
Изотермите се различават значително в сечение BF . Разклоненията BC и EF обаче имат определено физическо значение. Състоянията на материята, представени от областта BC, могат да бъдат получени експериментално. Това е пренаситена или преохладена пара. Експериментално се наблюдават и състояния на материята, съответстващи на областта EF. Течността в такива състояния се нарича прегрята. Тези състояния се наричат метастабилни. Част от изотермата на ван дер Ваалс CDE никога не се наблюдава в експерименти. Описва нестабилното състояние на материята.
§ 3. Критична температура. Критично състояние.
Нека изградим семейство от изотерми на Ван дер Ваалс (фиг. 4). С повишаване на температурата кривите ще бъдат разположени по-далеч от началото и характерът им ще се промени. Максимумите и минимумите ще се сближат както по абсцисната, така и по ординатната ос и при определена температура ще се слеят в една точка, инфлексната точка. При тази температура и налягането, съответстващо на тази точка, трите реални корена стават кратни. Разликата между течност и пара и границата между тях изчезват. Това състояние се нарича критично, а температурата се нарича критична температура. Тази температура е характерно свойство на всяко вещество.
С помощта на уравнението на Ван дер Ваалс е възможно да се изразят критичните параметри , , чрез индивидуалните константи на веществото и , както и чрез универсалната газова константа.
Един от начините за намиране на критични параметри се основава на факта, че корените на уравнението на Ван дер Ваалс, написано за критичното състояние, са кратни, тоест уравнението може да бъде представено по следния начин:
Сравнете с уравнение (6)
Това равенство ще бъде идентично изпълнено, ако коефициентите при еднакви степени са равни един на друг:
,
, (8)
.
Решавайки системата от уравнения (8), получаваме изрази за критичните параметри:
, 
, 
. (9)
Същите резултати могат да се получат и по друг начин. Както вече беше отбелязано, точката, представяща критичното състояние, е инфлексна точка на графиката на изотермичния процес в координати , . Използваме уравнение (3), което определя налягането като функция на обема при фиксирана температура. От курса на математическия анализ е известно, че в точката на инфлексия първата и втората производни са равни на нула:
(10)
(11)
Решавайки системата от уравнения (3), (10), (11) за , , получаваме същите съотношения (9) за тях.
След експериментално определяне на критичните параметри е възможно да се намерят индивидуалните константи на веществото и .
, . (12)
Така уравнението на Ван дер Ваалс описва свойствата на течностите и газовете и предсказва съществуването на критично състояние. Въпреки това, то е по-малко универсално от уравнението на Клапейрон-Менделеев, тъй като включва две отделни константи на материята и .
II. Описание на ИНСТАЛАЦИЯТА.
Познаването на критичните параметри е от значителен научен и практически интерес. При температури над критичната температура веществото може да съществува само в газообразно състояние. Скритата топлина на изпаряване и коефициентът на повърхностно напрежение при критичната температура стават нула.
Чрез конструиране на система от изотерми въз основа на експериментални данни (както е показано на фиг.2), е възможно да се определи критичната температура и два други параметъра. Този метод е използван за първи път от Andrews за определяне на критичните параметри на въглеродния диоксид. Когато определяте само критичната температура, можете да използвате по-малко тромавия метод за изчезване на менискуса. Изследваното вещество се поставя в запечатана стъклена ампула и се нагрява. Ако количеството течност в ампулата е избрано по такъв начин, че по време на процеса на нагряване менискусът практически да остане на мястото си, тогава в определен момент веществото ще достигне критично състояние (менискусът ще изчезне). Когато се охлади, той ще се появи отново и веществото ще се раздели на две фази. Температурата, при която менискусът се появява и изчезва, ще бъде критичната температура.
Определянето на критичната температура се извършва на инсталация, чиято схема е показана на фиг.5.
Осветител 1 и термостат 2 са монтирани на обща стойка, в която е поставена специална микропреса 3 с изследваното вещество. В долната част на тялото на осветителя има два превключвателя: единият включва осветителя, а другият включва нагревателите 4 на термостата. Температурата на термостата се контролира с помощта на две последователно свързани термодвойки Chromel-Copel. Работните връзки на термодвойки 5 са разположени в непосредствена близост до микропресата. Топлинна e.m.f. измерено с помощта на цифров волтметър 6.
Структурата на микропреса, която структурно съчетава работна камера и миниатюрна преса, е показана на фиг. 6. Работният обем на пресата е обемът на тънка стъклена тръба 1, която е поставена в тялото на пресата 2. В двата края стъклената тръба е херметично затворена с винтове 3 и 4 с флуоропластични уплътнения 5. Вътре в винта 4, бутало 6 може да се движи по резбата и по този начин да променя работния обем. Визуалното наблюдение на промените в състоянието на веществото се извършва чрез зрителни прорези в тялото на пресата и в корпуса на термостата.
III. ИЗМЕРВАНЕ. ОБРАБОТКА НА РЕЗУЛТАТИТЕ ОТ ИЗМЕРВАНИЯТА.
По време на лабораторната работа е необходимо да се калибрират термодвойки и да се изгради калибровъчна крива. За да направите това, първо включете волтметъра и след 20-30 минути включете нагревателите на термостата. Вместо микропреса в термостата се поставя живачен термометър с обхват на измерване от 0°C до 350°C. Тъй като температурата се повишава, е необходимо да се записват показанията на волтметъра и термометъра Dt=20°С. След това трябва да включите отоплението на термостата и да запишете съответните показания, докато се охлажда. Представете окончателните резултати от калибрирането под формата на графика: показанията на волтметъра в миливолта са нанесени вертикално U , хоризонтално разликата между температурата на термостата и стайната температура. Необходимо е да се вземе точно температурната разлика, тъй като "студените" връзки на термодвойките са при стайна температура.
След калибриране напълнете микропресата с тестваното вещество от страната на винт 3 с помощта на спринцовка. В този случай буталото трябва да се вкара в стъклената тръба до съответната маркировка, приблизително 3/4 от дължината. След това трябва да затворите пресата с винт 3 с уплътнение, така че да не попадне въздушен мехур в стъклената тръба. Винтове 3 и 4 трябва да бъдат затегнати плътно. След това буталото може да бъде извадено от стъклената тръба по такъв начин, че получената газообразна фаза да заема приблизително същия обем като течната. След това пресата се поставя в термостата, така че дръжката на буталото да е отгоре извън термостата и се включва отоплението.
По време на процеса на нагряване е необходимо да се следи позицията на менискуса, движейки буталото в една или друга посока и да не му позволявате да напуска зрителното поле. При определена температура менискусът трябва да изчезне. Това е критична температура. Вещество в критично състояние интензивно разпръсква светлина и става мътно бяло и непрозрачно. При тази инсталация частите на микропресата се простират извън термостата, чрез тях се получава интензивно отвеждане на топлината, поради което температурата в стъклената тръба е неравномерна и критично състояние може да се получи само в долната част на тръбата. Това се наблюдава в експеримента. В този случай в горната част на тръбата може да се наблюдава граница между две фази.
По време на работа е необходимо да се измери температурата, при която започва интензивно разсейване на светлината от веществото в долната част на стъклената тръба. След това нагревателите трябва да се изключат и да се измери температурата, при която това разсейване изчезва. Извършете подобни измервания няколко пъти и вземете средната стойност за критична температура.
Таблица 1.
Въз основа на резултатите от измерването на критичната температура. и като използвате данните в таблица 1 за критичното налягане, изчислете константите на Ван дер Ваалс за изследваното вещество.
ТЕСТОВИ ВЪПРОСИ
1) Защо в уравнението на Ван дер Ваалс бяха въведени константи?
2) Сравнете системата от реални изотерми и изотермната система на Ван дер Ваалс.
3) Как се променя налягането на насищане с температурните промени?
4) Говорете за два метода за извеждане на формули за критични параметри.
5) Напишете редуцираното уравнение на Ван дер Ваалс.
6)
Формулирайте правото на съответните държави.
ЛИТЕРАТУРА.
1) A.K.Kikoin, I.K.Kikoin. Молекулярна физика. Издателство "Наука", 1976, стр. 208-237.
2) Д. В. Сивухин. Общ курс по физика. T.P., изд. "Наука", 1976, стр. 371-399.