Sıvıların buharlaşması. Doymuş ve doymamış çiftler. Doymuş buhar basıncı. Hava nemi.

Buharlaşma- Bir sıvının serbest yüzeyinden herhangi bir sıcaklıkta meydana gelen buharlaşma. Termal hareket sırasında moleküllerin kinetik enerjisinin eşit olmayan dağılımı, herhangi bir sıcaklıkta, bir sıvı veya katının bazı moleküllerinin kinetik enerjisinin, diğer moleküllerle bağlantılarının potansiyel enerjisini aşabileceği gerçeğine yol açar. Daha yüksek hıza sahip moleküller daha büyük kinetik enerjiye sahiptir ve bir cismin sıcaklığı, moleküllerinin hareket hızına bağlıdır, bu nedenle buharlaşmaya sıvının soğuması eşlik eder. Buharlaşma hızı şunlara bağlıdır: açık yüzey alanı, sıcaklık ve sıvının yakınındaki moleküllerin konsantrasyonu.

Yoğuşma- Bir maddenin gaz halinden sıvı duruma geçiş süreci.

Bir sıvının kapalı bir kapta sabit bir sıcaklıkta buharlaşması, buharlaşan maddenin moleküllerinin gaz halindeki konsantrasyonunda kademeli bir artışa yol açar. Buharlaşmanın başlamasından bir süre sonra, maddenin gaz halindeki konsantrasyonu, sıvıya dönen moleküllerin sayısının aynı anda sıvıyı terk eden moleküllerin sayısına eşit olacağı bir değere ulaşacaktır. Maddenin buharlaşma ve yoğunlaşma süreçleri arasında dinamik bir denge kurulur. Sıvı ile dinamik dengede olan gaz halindeki maddeye doymuş buhar denir. (Buhar, buharlaşma işlemi sırasında sıvıyı terk eden moleküllerin toplanmasıdır.) Doymuş basıncın altındaki buhara doymamış denir.

Suyun rezervuarların, toprağın ve bitki örtüsünün yüzeylerinden sürekli buharlaşmasının yanı sıra insanların ve hayvanların solunumu nedeniyle atmosferde her zaman su buharı bulunur. Bu nedenle atmosferik basınç, kuru havanın basıncının ve içinde bulunan su buharının toplamıdır. Hava buhara doyduğunda su buharı basıncı maksimum olacaktır. Doymuş buhar, doymamış buharın aksine ideal gaz kanunlarına uymaz. Dolayısıyla doymuş buhar basıncı hacme değil sıcaklığa bağlıdır. Bu bağımlılık basit bir formülle ifade edilemez, bu nedenle doymuş buhar basıncının sıcaklığa bağımlılığının deneysel bir çalışmasına dayanarak, çeşitli sıcaklıklarda basıncının belirlenebileceği tablolar derlenmiştir.

Belirli bir sıcaklıkta havadaki su buharının basıncına mutlak nem veya su buharı basıncı denir. Buhar basıncı moleküllerin konsantrasyonuyla orantılı olduğundan mutlak nem, belirli bir sıcaklıkta havada bulunan su buharının yoğunluğu olarak tanımlanabilir ve metreküp başına kilogram (p) cinsinden ifade edilir.

Doğada gözlenen olayların çoğu, örneğin buharlaşma hızı, çeşitli maddelerin kuruması ve bitkilerin solması, havadaki su buharı miktarına değil, bu miktarın doygunluğa ne kadar yakın olduğuna bağlıdır. , havanın su buharı ile doygunluk derecesini karakterize eden bağıl nem üzerinde. Düşük sıcaklıklarda ve yüksek nemde ısı transferi artar ve kişi hipotermik hale gelir. Yüksek sıcaklıklarda ve nemde, ısı transferi tam tersine keskin bir şekilde azalır ve bu da vücudun aşırı ısınmasına neden olur. Orta iklim enlemlerinde insanlar için en uygun olanı %40-60 bağıl nemdir. Bağıl nem, belirli bir sıcaklıkta havadaki su buharı yoğunluğunun (veya basıncının) aynı sıcaklıktaki su buharının yoğunluğuna (veya basıncına) oranıdır; yüzde olarak ifade edilir;

Bağıl nem büyük ölçüde değişir. Ayrıca bağıl nemin günlük değişimi, sıcaklığın günlük değişiminin tersidir. Gündüz sıcaklığın artması ve buna bağlı olarak doyma basıncının artmasıyla bağıl nem azalır, geceleri ise artar. Aynı miktarda su buharı havayı doyurabilir veya doyurmayabilir. Hava sıcaklığı düşürülerek içindeki buhar doygunluğa getirilebilir. Çiy noktası, havadaki buharın doygun hale geldiği sıcaklıktır. Havada veya temas ettiği nesneler üzerinde çiğlenme noktasına ulaşıldığında su buharı yoğunlaşmaya başlar. Hava nemini belirlemek için higrometre ve psikrometre adı verilen aletler kullanılır.

Doymuş buhar basıncının sıcaklığa bağlılığı. Doymuş buharın durumu yaklaşık olarak ideal gaz durum denklemi (3.4) ile tanımlanır ve basıncı yaklaşık olarak aşağıdaki formülle belirlenir.

Sıcaklık arttıkça basınç da artar. Doymuş buhar basıncı hacme bağlı olmadığından yalnızca sıcaklığa bağlıdır.

Ancak deneysel olarak bulunan bu bağımlılık, sabit hacimdeki ideal bir gazınki gibi doğrudan orantılı değildir. Sıcaklık arttıkça doymuş buharın basıncı ideal gazın basıncından daha hızlı artar (Şekil 52, AB eğrisinin kesiti).

Bu, aşağıdaki nedenden dolayı olur. Kapalı bir kapta bir sıvı buharla ısıtıldığında sıvının bir kısmı buhara dönüşür. Sonuç olarak, formül (5.1)'e göre buhar basıncı, yalnızca sıcaklıktaki artışa bağlı olarak değil, aynı zamanda buharın molekül konsantrasyonundaki (yoğunluktaki) artışa bağlı olarak da artar. İdeal gaz ile doymuş buharın davranışındaki temel fark, kapalı bir kaptaki buharın sıcaklığı değiştiğinde (veya sabit sıcaklıkta hacim değiştiğinde) buharın kütlesinin değişmesidir. Sıvı kısmen buhara dönüşür veya tam tersine buhar kısmen yoğunlaşır. İdeal bir gazda böyle bir şey olmaz.

Sıvının tamamı buharlaştığında, daha fazla ısıtıldığında buharın doygunluğu sona erecek ve sabit hacimdeki basıncı, mutlak sıcaklıkla doğru orantılı olarak artacaktır (Şekil 52'deki BC bölümü).

Kaynama. Doymuş buhar basıncının sıcaklığa bağlılığı, bir sıvının kaynama noktasının neden basınca bağlı olduğunu açıklar. Kaynama sırasında, sıvının tüm hacmi boyunca yüzeye doğru yüzen hızla büyüyen buhar kabarcıkları oluşur. Açıkçası, içindeki doymuş buharın basıncı, sıvının yüzeyindeki hava basıncının (dış basınç) ve sıvı sütununun hidrostatik basıncının toplamı olan sıvıdaki basıncı biraz aştığında bir buhar kabarcığı büyüyebilir. .

Kaynama, kabarcıklardaki doymuş buhar basıncının sıvıdaki basınca eşit olduğu sıcaklıkta başlar.

Dış basınç ne kadar büyük olursa kaynama noktası da o kadar yüksek olur. Böylece bir buhar kazanında Pa'ya ulaşan basınçta su 200°C sıcaklıkta bile kaynamaz. Tıbbi kurumlarda, suyun hava geçirmez şekilde kapatılmış kaplarda - otoklavlarda (Şekil 53) - kaynaması da yüksek basınçta meydana gelir. Bu nedenle kaynama noktası 100°C'nin oldukça üzerindedir. Otoklavlar cerrahi aletleri, pansumanları vb. sterilize etmek için kullanılır.

Tam tersine basıncı azaltarak kaynama noktasını düşürürüz. Şişeden havayı ve su buharını dışarı pompalayarak suyun oda sıcaklığında kaynamasını sağlayabilirsiniz (Şek. 54). Dağlara tırmandıkça atmosfer basıncı azalır. Bu nedenle kaynama noktası düşer. üstte

7134 m (Pamirlerde Lenin Zirvesi) basınç yaklaşık olarak Pa'ya (300 mm Hg) eşittir. Burada suyun kaynama noktası yaklaşık 70°C'dir. Örneğin bu koşullar altında et pişirmek imkansızdır.

Sıvıların kaynama noktaları arasındaki fark, doymuş buhar basınçlarındaki farkla belirlenir. Doymuş buhar basıncı ne kadar yüksek olursa, karşılık gelen sıvının kaynama noktası da o kadar düşük olur, çünkü daha düşük sıcaklıklarda doymuş buhar basıncı atmosfer basıncına eşit olur. Örneğin, 100 °C'de doymuş su buharının basıncı (760 mm Hg)'ye eşittir ve cıva buharı yalnızca 117 Pa'dır (0,88 mm Hg). Cıva normal basınçta 357 °C'de kaynar.

Kritik sıcaklık. Sıcaklık arttıkça doymuş buharın basıncının artmasıyla eş zamanlı olarak yoğunluğu da artar. Buharıyla dengede olan bir sıvının yoğunluğu ise sıvının ısıtıldığında genleşmesi nedeniyle azalır. Bir şekilde bir sıvının yoğunluğunun ve buharının sıcaklığa bağımlılığı için eğriler çizersek, o zaman eğri sıvı için aşağı inecek ve buhar için yükselecektir (Şekil 55).

Kritik olarak adlandırılan belirli bir sıcaklıkta, her iki eğri de birleşir, yani sıvının yoğunluğu buharın yoğunluğuna eşit olur.

Kritik sıcaklık, sıvı ile doymuş buharı arasındaki fiziksel özelliklerdeki farkların ortadan kalktığı sıcaklıktır.

Kritik sıcaklıkta doymuş buharın yoğunluğu (ve basıncı) maksimum olur ve buharla dengedeki sıvının yoğunluğu minimum olur. Buharlaşmanın özgül ısısı sıcaklık arttıkça azalır ve kritik sıcaklıkta sıfır olur.

Her madde kendi kritik sıcaklığı ile karakterize edilir. Örneğin suyun ve sıvı karbon monoksitin kritik sıcaklığı (IV)

Buharlaşma ve yoğunlaşma süreçleri sürekli ve birbirine paralel olarak gerçekleşir.

Açık kapta sıvı miktarı zamanla azalır çünkü buharlaşma yoğunlaşmaya üstün gelir.

Bir sıvının yokluğunda buharlaşmanın yoğuşmaya üstün gelmesi durumunda sıvının yüzeyi üzerinde oluşan buhara denir. doymamış.

Hermetik olarak kapatılmış bir kapta sıvı seviyesi zamanla değişmez çünkü buharlaşma ve yoğunlaşma birbirini telafi eder: sıvıdan ne kadar çok molekül uçarsa, aynı sayıda molekül aynı anda ona geri döner ve buhar ile sıvısı arasında dinamik (hareketli) bir denge oluşur.

Sıvısıyla dinamik dengede olan buhara denir. doymuş.

Belirli bir sıcaklıkta herhangi bir sıvının doymuş buharı en yüksek yoğunluğa sahiptir ( ) ve maksimum basınç yaratır ( ) bu sıvının buharının bu sıcaklıkta sahip olabileceği.

Aynı sıcaklıkta doymuş buharın basıncı ve yoğunluğu, maddenin türüne bağlıdır: daha yüksek basınç, daha hızlı buharlaşan sıvının doymuş buharını oluşturur.Örneğin ve

Doymamış buharların özellikleri: Doymamış buharlar Boyle - Mariotte, Gay-Lussac, Charles'ın gaz yasalarına uyar ve ideal bir gazın durum denklemi onlara uygulanabilir.

Doymuş buharların özellikleri:1. Sabit bir hacimde, artan sıcaklıkla birlikte doymuş buharın basıncı artar, ancak doğrudan orantılı değildir (Charles yasası karşılanmaz), basınç ideal bir gazınkinden daha hızlı artar. , artan sıcaklıkla ( ) buharın kütlesi artar ve dolayısıyla buhar moleküllerinin konsantrasyonu artar () ve doymuş buharın basıncı iki nedenden dolayı eriyecektir (

3 1 – doymamış buhar (ideal gaz);

2 2 – doymuş buhar; 3 – doymamış buhar,

1 aynı ortamda doymuş buhardan elde edilen

Isıtıldığında hacim.

2. Sabit sıcaklıkta doymuş buharın basıncı, kapladığı hacme bağlı değildir.

Hacim arttıkça buharın kütlesi artar ve sıvının kütlesi azalır (sıvının bir kısmı buhara dönüşür); hacim azaldığında buhar azalır ve sıvı büyür (buharın bir kısmı buhara dönüşür); sıvı), doymuş buhar moleküllerinin yoğunluğu ve konsantrasyonu sabit kalırken, bu nedenle basınç sabit kalır ().

sıvı

(doygunluk. buhar + sıvı)

Doymamış buhar

Doymuş buharlar Boyle - Mariotte, Gay-Lussac, Charles'ın gaz yasalarına uymaz çünkü Süreçlerdeki buharın kütlesi sabit kalmaz ve tüm gaz yasaları sabit bir kütle için elde edilmiştir. İdeal gaz hal denklemi doymuş buhara uygulanabilir.

Bu yüzden, doymuş buhar, sabit bir hacimde ısıtılarak veya sabit bir sıcaklıkta hacminin arttırılmasıyla doymamış buhara dönüştürülebilir. Doymamış buhar, sabit hacimde soğutularak veya sabit sıcaklıkta sıkıştırılarak doymuş buhara dönüştürülebilir.

Kritik durum

Bir sıvının serbest yüzeyinin varlığı, bir maddenin sıvı fazının nerede bulunduğunu ve gaz fazının nerede olduğunu belirtmeyi mümkün kılar. Bir sıvı ile onun buharı arasındaki keskin fark, sıvının yoğunluğunun buharınkinden kat kat daha fazla olmasıyla açıklanır. Bir sıvıyı hava geçirmez şekilde kapatılmış bir kapta ısıtırsanız, genleşme nedeniyle yoğunluğu azalacak ve üzerindeki buharın yoğunluğu artacaktır. Bu, sıvı ile doymuş buharı arasındaki farkın düzeldiği ve yeterince yüksek bir sıcaklıkta tamamen ortadan kalktığı anlamına gelir. Bir sıvı ile doymuş buharı arasındaki fiziksel özellik farklılıklarının ortadan kalktığı ve yoğunluklarının aynı olduğu sıcaklığa denir.kritik sıcaklık.

Kritik nokta

Gazdan sıvı oluşması için moleküllerin ortalama potansiyel çekim enerjisinin ortalama kinetik enerjisini aşması gerekir.

Kritik sıcaklık – buharın sıvıya dönüştüğü maksimum sıcaklık. Kritik sıcaklık, moleküller arasındaki etkileşimin potansiyel enerjisine bağlıdır ve bu nedenle farklı gazlar için farklıdır. Su moleküllerinin güçlü etkileşimi nedeniyle, su buharı 0.000 C sıcaklıkta bile suya dönüşebilmektedir. Aynı zamanda nitrojenin sıvılaşması yalnızca = -147˚'den daha düşük bir sıcaklıkta meydana gelir, çünkü Azot molekülleri birbirleriyle zayıf etkileşime girer.

Buhar-sıvı geçişini etkileyen bir diğer makroskopik parametre ise basınçtır. Gazın sıkıştırılması sırasında dış basıncın artmasıyla birlikte parçacıklar arasındaki ortalama mesafe azalır, aralarındaki çekim kuvveti ve buna bağlı olarak etkileşimlerinin ortalama potansiyel enerjisi artar.

BasınçKritik sıcaklıktaki doymuş buhara denir kritik. Bu, belirli bir maddenin mümkün olan en yüksek doymuş buhar basıncıdır.

Maddenin durumu kritik parametrelere denir kritik(kritik nokta) . Her maddenin kendine ait kritik sıcaklığı ve basıncı vardır.

Kritik durumda, sıvının özgül buharlaşma ısısı ve yüzey gerilimi katsayısı kaybolur. Kritik değerlerin üzerindeki sıcaklıklarda, hatta çok yüksek basınçlarda bile gazın sıvıya dönüşümü imkansızdır. Kritik sıcaklığın üzerinde sıvı bulunamaz. Süperkritik sıcaklıklarda maddenin yalnızca buhar durumu mümkündür.

Gazların sıvılaştırılması ancak kritik sıcaklığın altındaki sıcaklıklarda mümkündür. Sıvılaştırmak için gazlar, adyabatik genleşme yoluyla kritik bir sıcaklığa kadar soğutulur ve ardından izotermal olarak sıkıştırılır.

Kaynama

Dışarıdan fenomen şöyle görünür: Hızla büyüyen kabarcıklar sıvının tüm hacminden yüzeye çıkar, yüzeyde patlar ve ortama buhar salınır.

MKT kaynamayı şu şekilde açıklıyor: Bir sıvının içinde her zaman hava kabarcıkları bulunur; içlerinde buharlaşma meydana gelir. Kabarcıkların kapalı hacminin sadece havayla değil aynı zamanda doymuş buharla da dolu olduğu ortaya çıkıyor. Sıvı ısıtıldığında içlerindeki doymuş buhar basıncı, hava basıncından daha hızlı artar. Yeterince ısıtılmış bir sıvıda kabarcıklardaki doymuş buhar basıncı dış basınçtan büyük olduğunda hacimleri artar ve yerçekimini aşan bir kaldırma kuvveti kabarcıkları yüzeye kaldırır. Yüzen kabarcıklar, belirli bir sıcaklıkta içlerindeki doymuş buharın basıncı, sıvının üzerindeki basıncı aştığında patlamaya başlar. Bir sıvının kabarcıklarındaki doymuş buhar basıncının, sıvı üzerindeki dış basınca eşit veya bu basıncı aştığı sıcaklığa denir. kaynama noktası.

Farklı sıvıların kaynama noktaları farklıdır, Çünkü kabarcıklarındaki doymuş buhar basıncı, farklı sıcaklıklardaki aynı dış basınçla karşılaştırılır. Örneğin, kabarcıklardaki doymuş buharın basıncı, su için 100˚C'de, cıva için 357˚C'de, alkol için 78˚C'de, eter için 35˚C'de normal atmosfer basıncına eşittir.

Kaynama işlemi sırasında kaynama noktası sabit kalır,Çünkü ısıtılmış sıvıya sağlanan tüm ısı buharlaşmaya harcanır.

Kaynama noktası sıvı üzerindeki dış basınca bağlıdır: basınç arttıkça sıcaklık artar; Basınç azaldıkça sıcaklık düşer.Örneğin deniz seviyesinden 5 km yükseklikte, basıncın atmosfer basıncından 2 kat daha düşük olduğu bir yerde, buhar basıncının 15 atm olduğu buhar motorlarının kazanlarında suyun kaynama noktası 83˚C'dir. (), su sıcaklığı yaklaşık 200˚С'dir.

Nem

Havada her zaman su buharı bulunur, bu nedenle aşağıdaki değerlerle karakterize edilen hava nemi hakkında konuşabiliriz:

1.Mutlak nem havadaki su buharının yoğunluğu (veya bu buharın oluşturduğu basınçtır (.

Mutlak nem, havanın su buharına doyma derecesi hakkında fikir vermez. Farklı sıcaklıklarda aynı miktardaki su buharı, farklı nem hissi yaratır.

2.Bağıl nem- belirli bir sıcaklıkta havada bulunan su buharının yoğunluğunun (basıncının) aynı sıcaklıkta doymuş buharın yoğunluğuna (basıncına) oranıdır : veya

– belirli bir sıcaklıkta mutlak nem; - yoğunluk, aynı sıcaklıkta doymuş buhar basıncı. Herhangi bir sıcaklıkta doymuş su buharının yoğunluğu ve basıncı tabloda bulunabilir. Tablo, hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, havanın doyması için havadaki su buharının yoğunluğunun ve basıncının da o kadar yüksek olması gerektiğini göstermektedir.

Bağıl nemi bilerek, belirli bir sıcaklıkta havadaki su buharının doygunluktan ne kadar uzak olduğunu anlayabilirsiniz. Havadaki buhar doymuşsa, o zaman . Eğer , o zaman havada doyma durumuna ulaşmaya yetecek kadar buhar yoktur.

Havadaki buharın doymuş hale gelmesi, nemin sis veya çiy şeklinde ortaya çıkmasıyla değerlendirilir. Havadaki su buharının doygun hale geldiği sıcaklığa denir. çiğ noktası.

Havadaki buhar, hava sıcaklığını değiştirmeden sıvının ilave buharlaştırılması yoluyla buhar ilave edilerek doymuş hale getirilebilir veya havada bir miktar buhar varsa sıcaklığı düşürülebilir.

İnsanlar için en uygun olan normal bağıl nem %40-60'tır. Meteorolojide nem bilgisi, hava tahmini için büyük önem taşımaktadır. Dokuma ve şekerleme üretiminde sürecin normal akışı için belli bir nem oranına ihtiyaç vardır. Sanat eserlerinin ve kitapların saklanması, hava nemini gerekli seviyede tutmayı gerektirir.

Nemi belirlemek için aletler:

1. Yoğuşma higrometresi (çiy noktasını belirlemenizi sağlar).

2. Saç higrometresi (çalışma prensibi, yağsız saç uzunluğunun neme bağlı olmasına dayanır) bağıl nemi yüzde olarak ölçer.

3. Psikrometre kuru ve nemlendirilmiş iki termometreden oluşur. Nemlendirilmiş termometrenin haznesi suya batırılmış bir beze sarılır. Kumaştan buharlaşma nedeniyle nemli olanın sıcaklığı kuru olana göre daha düşüktür. Termometre okumalarındaki fark çevredeki havanın nemine bağlıdır: hava ne kadar kuru olursa, kumaştan buharlaşma o kadar yoğun olur, termometre okumalarındaki fark o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Hava nemi %100 ise termometre okumaları aynıdır, yani. okumalardaki fark 0'dır. Bir psikrometre kullanarak nemi belirlemek için psikrometrik bir tablo kullanılır.

Erime ve kristalleşme

Eridiğinde katı gövde, kristal kafesi oluşturan parçacıklar arasındaki mesafe artar ve kafesin kendisi yok edilir. Eritme işlemi enerji gerektirir. Katı bir cisim ısıtıldığında titreşen moleküllerin kinetik enerjisi ve buna bağlı olarak titreşimlerinin genliği artar. Belirli bir sıcaklıkta erime noktası, kristallerdeki parçacıkların diziliş düzeni bozulur, kristaller şeklini kaybeder. Bir madde eriyerek katı halden sıvı hale geçer.

Kristalleşme üzerine Moleküller bir araya gelerek kristal bir kafes oluşturur. Kristalleşme yalnızca sıvı enerji açığa çıkardığında meydana gelebilir. Erimiş madde soğudukça moleküllerin ortalama kinetik enerjisi ve hızı azalır. Çekici kuvvetler parçacıkları denge konumlarına yakın tutabilir. Belirli bir sıcaklıkta katılaşma sıcaklığı (kristalizasyon), tüm moleküller kendilerini kararlı bir denge konumunda bulurlar, düzenleri düzenli hale gelir - bir kristal oluşur.

Bir katının erimesi, maddenin katılaştığı sıcaklıkta gerçekleşir

Her maddenin kendine ait bir erime noktası vardır. Örneğin, helyumun erime noktası -269,6˚С, cıva için -38,9˚С, bakır için 1083˚С'dir.

Eritme işlemi sırasında sıcaklık sabit kalır. Dışarıdan sağlanan ısı miktarı kristal kafesi yok etmek için kullanılır.

Kürleme işlemi sırasında ısı uzaklaştırılsa da sıcaklık değişmez. Kristalizasyon sırasında açığa çıkan enerji, sabit bir sıcaklığın korunmasına harcanır.

Maddenin tamamı eriyene veya maddenin tamamı sertleşene kadar, yani. Bir maddenin katı ve sıvı halleri bir arada bulunduğu sürece sıcaklık değişmez.

TV+sıvı sıvı+tv

, ısı miktarı nerede, - Bir maddenin kütlece kristalleşmesi sırasında açığa çıkan bir maddeyi eritmek için gereken ısı miktarı

- özgül füzyon ısısı– 1 kg ağırlığındaki bir maddenin erime noktasında erimesi için gereken ısı miktarı.

Bir maddenin belirli bir kütlesinin erimesi sırasında ne kadar ısı harcanıyorsa, bu kütlenin kristalleşmesi sırasında da aynı miktarda ısı açığa çıkar.

Ayrıca denir spesifik kristalleşme ısısı.

Erime noktasında, sıvı haldeki bir maddenin iç enerjisi, aynı kütledeki maddenin katı haldeki iç enerjisinden daha büyüktür.

Çok sayıda madde için erime sırasında hacim artar ve yoğunluk azalır. Sertleştiğinde ise tam tersine hacim azalır ve yoğunluk artar. Örneğin katı naftalin kristalleri sıvı naftalin içinde batar.

Bizmut, buz, galyum, dökme demir vb. gibi bazı maddeler erirken sıkışır ve katılaşırken genişler. Genel kuraldan bu sapmalar kristal kafeslerin yapısal özellikleriyle açıklanmaktadır. Bu nedenle suyun buzdan daha yoğun olduğu ortaya çıkar, buz suda yüzer. Suyun donduğunda genleşmesi kayaların tahrip olmasına yol açar.

Dökümhanede eritme ve katılaşma sırasında metallerin hacmindeki değişim büyük önem taşımaktadır.

Tecrübe şunu gösteriyor katı bir madde üzerindeki dış basınçtaki değişiklik bu maddenin erime noktasına yansır. Erime sırasında genleşen maddeler için dış basınçtaki artış erime sıcaklığının artmasına neden olur, çünkü erime sürecini zorlaştırır. Maddeler erime sırasında sıkıştırılırsa, onlar için dış basınçtaki bir artış erime sıcaklığında bir düşüşe yol açar, çünkü erime sürecine yardımcı olur. Sadece basınçtaki çok büyük bir artış erime noktasını gözle görülür şekilde değiştirir. Örneğin buzun erime sıcaklığının 1˚C düşürülmesi için basıncın 130 atm kadar arttırılması gerekmektedir. Normal atmosfer basıncında bir maddenin erime noktasına denir. bir maddenin erime noktası.

Sıvı sadece buharlaşmaz. Belli bir sıcaklıkta kaynar.
Doymuş buhar basıncının sıcaklığa bağımlılığı. Deneyimlerin gösterdiği gibi doymuş buharın durumu (bunun hakkında önceki paragrafta konuştuk), yaklaşık olarak ideal bir gazın durum denklemi (10.4) ile tanımlanır ve basıncı, formül ile belirlenir.

Sıcaklık arttıkça basınç da artar. Çünkü Doymuş buhar basıncı hacme bağlı değildir, dolayısıyla yalnızca sıcaklığa bağlıdır.
Ancak bağımlılık r n.p. itibaren T Deneysel olarak bulunan , sabit hacimdeki ideal bir gazınki gibi doğrudan orantılı değildir. Sıcaklık arttıkça gerçek doymuş buharın basıncı ideal gazın basıncından daha hızlı artar ( Şekil 11.1, eğrinin bir parçası AB). İdeal bir gazın izokorlarını noktalardan çizersek bu açıkça ortaya çıkar. A VeİÇİNDE

(kesikli çizgiler). Bu neden oluyor? Kapalı bir kapta bir sıvı ısıtıldığında sıvının bir kısmı buhara dönüşür. Sonuç olarak, formül (11.1)'e göre doymuş buhar basıncı yalnızca sıvının sıcaklığının artması nedeniyle değil, aynı zamanda buharın molekül konsantrasyonunun (yoğunluğunun) artması nedeniyle de artar.
. Temel olarak, artan sıcaklıkla birlikte basınçtaki artış, tam olarak konsantrasyondaki artışla belirlenir. İdeal gaz ile doymuş buharın davranışındaki temel fark, kapalı bir kaptaki buharın sıcaklığı değiştiğinde (veya sabit sıcaklıkta hacim değiştiğinde) buharın kütlesinin değişmesidir. Sıvı kısmen buhara dönüşür veya tam tersine buhar kısmen yoğunlaşır. İdeal bir gazda böyle bir şey olmaz. Şekil 11.1 Sıvının tamamı buharlaştığında, daha fazla ısıtıldığında buharın doygunluğu sona erecek ve sabit hacimdeki basıncı, mutlak sıcaklıkla doğru orantılı olarak artacaktır (bkz. , eğrinin bir parçası).
Kaynama. Güneş
Bir sıvı her zaman kabın tabanında ve duvarlarında salınan çözünmüş gazların yanı sıra, buharlaşma merkezleri olan sıvı içinde asılı kalan toz parçacıklarını da içerir. Kabarcıkların içindeki sıvı buharlar doymuştur. Sıcaklık arttıkça doymuş buhar basıncı artar ve kabarcıkların boyutu artar. Kaldırma kuvvetinin etkisi altında yüzerler. Sıvının üst katmanları daha düşük bir sıcaklığa sahipse bu katmanlardaki kabarcıklarda buhar yoğuşması meydana gelir. Basınç hızla düşer ve kabarcıklar çöker. Çökme o kadar hızlı gerçekleşir ki balonun duvarları çarpışır ve patlamaya benzer bir şey meydana gelir. Bu tür mikro patlamaların çoğu karakteristik bir gürültü yaratır. Sıvı yeterince ısındığında kabarcıklar çökmeyi bırakacak ve yüzeye çıkacak.
Sıvı kaynayacaktır. Ocaktaki çaydanlığı dikkatle izleyin. Kaynamadan önce ses çıkarmanın neredeyse durduğunu göreceksiniz.
Doymuş buhar basıncının sıcaklığa bağımlılığı, bir sıvının kaynama noktasının neden yüzeyindeki basınca bağlı olduğunu açıklar. Bir buhar kabarcığı, içindeki doymuş buharın basıncı, sıvının yüzeyindeki hava basıncının (dış basınç) ve sıvı sütununun hidrostatik basıncının toplamı olan sıvıdaki basıncı biraz aştığında büyüyebilir.
Bir sıvının buharlaşmasının kaynama noktasının altındaki sıcaklıklarda ve yalnızca sıvının yüzeyinden olmasına dikkat edelim; kaynama sırasında buhar oluşumu sıvının tüm hacmi boyunca meydana gelir.
Kaynama, kabarcıklardaki doymuş buhar basıncının sıvıdaki basınca eşit olduğu sıcaklıkta başlar. Dış basınç ne kadar büyük olursa kaynama noktası da o kadar yüksek olur . Böylece 1,6 10 6 Pa'ya ulaşan basınçtaki bir buhar kazanında su 200 ° C sıcaklıkta bile kaynamaz. Hermetik olarak kapatılmış kaplardaki tıbbi kurumlarda - otoklavlar (Şekil 11.2

) suyun kaynaması da yüksek basınçta meydana gelir. Bu nedenle sıvının kaynama noktası 100°C'nin çok üzerindedir. Otoklavlar cerrahi aletleri vb. sterilize etmek için kullanılır. Ve tam tersi, dış basıncı azaltarak kaynama noktasını düşürürüz .). Dağlara tırmanıldıkça atmosfer basıncı düşer, dolayısıyla kaynama noktası düşer. 7134 m yükseklikte (Pamirlerdeki Lenin Zirvesi) basınç yaklaşık 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg)'dir. Su burada yaklaşık 70°C'de kaynar. Bu şartlarda et pişirmek mümkün değildir.

Her sıvının doymuş buhar basıncına bağlı olan kendi kaynama noktası vardır. Doymuş buhar basıncı ne kadar yüksek olursa, sıvının kaynama noktası da o kadar düşük olur, çünkü daha düşük sıcaklıklarda doymuş buhar basıncı atmosfer basıncına eşit olur. Örneğin, 100°C kaynama noktasında suyun doymuş buhar basıncı 101.325 Pa (760 mm Hg) ve cıva buharının basıncı ise yalnızca 117 Pa (0,88 mm Hg)'dir. Cıva normal basınçta 357°C sıcaklıkta kaynar.
Bir sıvı, doymuş buhar basıncı, sıvının içindeki basınca eşit olduğunda kaynar.

Termal hareket nedeniyle, sıvı yüzeyindeki bazı moleküller, molekülleri sıvı içinde tutan ve sıvıyı terk eden kohezyon kuvvetlerini yenebilecek kadar yüksek hızlara sahiptir. Bu olaya buharlaşma denir. Çarpışma sonucunda buhar molekülleri tekrar kendilerini sıvının yüzeyine yakın bulabilir ve daha derinlere nüfuz edebilir.

Böylece bireysel moleküller sıvıyı terk edip tekrar ona geri dönerler. Geri dönen moleküllerden daha fazlası kaçarsa sıvı buharlaşır. Aksine, geri dönen moleküllerden daha az sayıda molekül dışarı uçarsa, buhar yoğunlaşması meydana gelir. Aynı sayıda molekülün sıvıdan dönerken ayrılması durumunda, buhar ve sıvı arasında denge kurulur. Bu durumda buhar denir zengin. Sabit sıcaklıkta doymuş buhar basıncı sabit bir değerdir.

Bazı maddeler için T = 20 °C'de doymuş buhar basıncı

Bir çözelti için doymuş buhar basıncı, çözelti bileşenlerinin konsantrasyonları dikkate alınarak doymuş buhar basınçlarının toplamıdır ve Raoult yasasına göre belirlenir.

Doymuş buhar basıncının değeri sıvının uçuculuğunu karakterize eder. Son özellik, geliştiricilerin sıvı fazı için, özellikle sonbahar-kış döneminde, geliştiricinin uzun süre kuruması nedeniyle hava sıcaklığının düştüğü ve kontrol işleminin verimliliğinin keskin bir şekilde düştüğü saha koşullarında kullanıldığında pratik olarak çok önemlidir. Ayrıca uçuculuk, hata dedektörünün çevre güvenliğinin yanı sıra tüm tesisin yangın ve patlama güvenliğiyle de ilişkilidir.

Kılcal yoğunlaşma- bu, kılcal damarlarda ve gözenekli gövdelerin mikro çatlaklarında ve ayrıca yakın bitişik katı parçacıklar veya gövdeler arasındaki boşluklarda buharın yoğunlaşmasıdır. Kılcal yoğuşma, buhar moleküllerinin yoğuşma yüzeyi tarafından adsorbe edilmesi ve sıvı menisküs oluşumu ile başlar. Islanma meydana geldiğinden kılcal damarlardaki menisküslerin şekli içbükeydir ve bunların üzerindeki doymuş buhar basıncı p, düz yüzeyin üzerindeki doymuş buhar basıncından p 0 daha düşüktür.

Böylece p0'dan daha düşük basınçlarda kılcal yoğuşma meydana gelir. Gözeneklerde yoğunlaşan sıvının hacmi p = p 0'da sınırlayıcı bir değere ulaşır. Bu durumda sıvı-gaz ​​arayüzünün eğriliği (düzlüğü) sıfırdır.

Kılcal yoğuşma, özellikle buhar doyma noktasına yakın yerlerde buharların gözenekli cisimler tarafından emilimini (emilimini) artırır. Kılcal yoğuşma, kılcal kusur tespitinde kullanılan geliştiricilerin, özellikle yüksek nem koşullarında, gevşek kapalı kaplarda saklandıklarında özelliklerinde önemli bir bozulmaya yol açabilir.