Випаровування рідин. Насичені та ненасичені пари. Тиск насиченої пари. Вологість повітря.

Випаровування- Пароутворення, що відбувається при будь-якій температурі з вільної поверхні рідини. Нерівномірний розподіл кінетичної енергії молекул при тепловому русі призводить до того, що за будь-якої температури кінетична енергія деяких молекул рідини або твердого тіла може перевищувати потенційну енергію їхнього зв'язку з іншими молекулами. Більшу кінетичну енергію мають молекули, що мають велику швидкість, а температура тіла залежить від швидкості руху його молекул, отже, випаровування супроводжується охолодженням рідини. Швидкість випаровування залежить від площі відкритої поверхні, температури, концентрації молекул поблизу рідини.

Конденсація- Процес переходу речовини з газоподібного стану в рідке.

Випаровування рідини в закритій посудині при незмінній температурі призводить до поступового збільшення концентрації молекул речовини, що випаровується в газоподібному стані. Через деякий час після початку випаровування концентрація речовини в газоподібному стані досягне такого значення, при якому число молекул, що повертаються в рідину, дорівнює кількості молекул, що залишають рідину за той же час. Встановлюється динамічна рівновага між процесами випаровування та конденсації речовини. Речовину в газоподібному стані, що знаходиться в динамічній рівновазі з рідиною, називають насиченою парою. (Паром називають сукупність молекул, що залишили рідину в процесі випаровування.) Пар, що знаходиться при тиску нижче насиченого, називають ненасиченим.

Внаслідок постійного випаровування води з поверхонь водойм, ґрунту та рослинного покриву, а також дихання людини та тварин в атмосфері завжди міститься водяна пара. Тому атмосферний тиск являє собою суму тиску сухого повітря і водяної пари, що знаходиться в ньому. Тиск водяної пари буде максимальним при насиченні повітря парою. Насичена пара на відміну ненасиченого не підпорядковується законам ідеального газу. Так, тиск насиченої пари не залежить від об'єму, але залежить від температури. Ця залежність не може бути виражена простою формулою, тому на основі експериментального вивчення залежності тиску насиченої пари від температури складено таблиці, за якими можна визначити її тиск при різних температурах.

Тиск водяної пари, що знаходиться в повітрі при даній температурі, називають абсолютною вологістю або пружністю водяної пари. Оскільки тиск пари пропорційний концентрації молекул, можна визначити абсолютну вологість як щільність водяної пари, що знаходиться в повітрі при даній температурі, виражену в кілограмах на метр кубічний (р).

Більшість явищ, що спостерігаються в природі, наприклад швидкість випаровування, висихання різних речовин, в'янення рослин залежить не від кількості водяної пари в повітрі, а від того, наскільки ця кількість близька до насичення, тобто від відносної вологості, яка характеризує ступінь насичення повітря водяною парою. При низькій температурі та високій вологості підвищується теплопередача і людина піддається переохолодженню. За високих температур і вологості теплопередача, навпаки, різко скорочується, що веде до перегрівання організму. Найбільш сприятливим для людини в середніх кліматичних широтах є відносна вологість 40-60%. Відносною вологістю називають відношення густини водяної пари (або тиску), що знаходиться в повітрі при даній температурі, до густини (або тиску) водяної пари при тій же температурі, виражене у відсотках, тобто.

Відносна вологість коливається у межах. Причому добовий перебіг відносної вологості оборотний добовому ходу температури. Вдень, зі зростанням температури і, отже, зі зростанням тиску насичення, відносна вологість зменшується, а вночі зростає. Одна й та кількість водяної пари може або насичувати, або не насичувати повітря. Знижуючи температуру повітря, можна довести пар, що знаходиться в ньому, до насичення. Точкою роси називають температуру, при якій пара, що знаходиться в повітрі, стає насиченою. При досягненні точки роси в повітрі або на предметах, з якими він стикається, починається конденсація водяної пари. Для визначення вологості повітря використовуються прилади, які називаються гігрометрами та психрометрами.

Залежність тиску насиченої пари від температури.Стан насиченої пари наближено описується рівнянням стану ідеального газу (3.4), яке тиск наближено визначається формулою

Зі зростанням температури тиск зростає. Так як тиск насиченої пари не залежить від об'єму, то отже, воно залежить тільки від температури.

Однак ця залежність знайдена експериментально, не є прямо пропорційною, як ідеальний газ при постійному обсязі. Зі збільшенням температури тиск насиченої пари зростає швидше, ніж тиск ідеального газу (рис. 52, ділянка кривої АВ).

Це відбувається з наступної причини. При нагріванні рідини з парою в закритій посудині частина рідини перетворюється на пару. В результаті згідно з формулою (5.1) тиск пари зростає не тільки внаслідок підвищення температури, а й внаслідок збільшення концентрації молекул (щільності) пари. Основна відмінність у поведінці ідеального газу та насиченої пари полягає в тому, що при зміні температури пари в закритій посудині (або при зміні об'єму при постійній температурі) змінюється маса пари. Рідина частково перетворюється на пару або, навпаки, пар частково конденсується. З ідеальним газом нічого такого не відбувається.

Коли вся рідина випарується, пара при подальшому нагріванні перестане бути насиченою і її тиск при постійному обсязі зростатиме прямо пропорційно до абсолютної температури (ділянка ВС на малюнку 52).

Кипіння.Залежність тиску насиченої пари від температури пояснює, чому температура кипіння рідини залежить від тиску. При кипінні по всьому об'єму рідини утворюються бульбашки пари, що швидко ростуть, які спливають на поверхню. Очевидно, що бульбашка пари може зростати, коли тиск насиченої пари всередині нього трохи перевищує тиск у рідині, який складається з тиску повітря на поверхню рідини (зовнішній тиск) та гідростатичного тиску стовпа рідини.

Кипіння починається при температурі, при якій тиск насиченої пари в бульбашках порівнюється з тиском у рідині.

Чим більший зовнішній тиск, тим вища температура кипіння. Так, при тиску в паровому котлі, що досягає Па вода не кипить і при температурі 200°С. У медичних установах кипіння води в герметично закритих судинах - автоклавах (рис. 53) - також відбувається за підвищеного тиску. Тому температура кипіння значно вища за 100°С. Автоклави застосовують для стерилізації хірургічних інструментів, перев'язувального матеріалу тощо.

Навпаки, зменшуючи тиск, тим самим знижуємо температуру кипіння. Відкачуючи насосом повітря та пари води з колби, можна змусити воду кипіти за кімнатної температури (рис. 54). При підйомі гори атмосферний тиск зменшується. Тому зменшується температура кипіння. на висоті

7134 м (пік Леніна на Памірі) тиск приблизно дорівнює Па (300 мм рт. ст.). Температура кипіння води становить приблизно 70 °С. Зварити, наприклад, м'ясо за цих умов неможливо.

Відмінність температур кипіння рідин визначається різницею тиску їх насичених парів. Чим вищий тиск насиченої пари, тим нижча температура кипіння відповідної рідини, так як при менших температурах тиск насиченої пари стає рівним атмосферному. Наприклад, при 100 °С тиск насичених парів води дорівнює (760 мм рт. ст.), а парів ртуті лише 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Кипить ртуть при 357 ° при нормальному тиску.

Критична температура.При збільшенні температури одночасно зі збільшенням тиску насиченої пари зростає також її щільність. Щільність рідини, що знаходиться в рівновазі зі своєю парою, навпаки, зменшується внаслідок розширення рідини при нагріванні. Якщо одному малюнку накреслити криві залежності щільності рідини та її пари від температури, то рідини крива піде вниз, а пари - вгору (рис. 55).

При деякій температурі, званої критичної, обидві криві зливаються, тобто щільність рідини стає рівною щільності пари.

Критичною називається температура, при якій зникають відмінності у фізичних властивостях між рідиною та її насиченою парою.

При критичній температурі щільність (і тиск) насиченої пари стає максимальною, а щільність рідини, що знаходиться в рівновазі з парою, - мінімальною. Питома теплота пароутворення зменшується зі зростанням температури і за критичної температури стає рівною нулю.

Кожна речовина характеризується своєю критичною температурою. Наприклад, критична температура води , а рідкого оксиду вуглецю (IV)

Процеси випаровування та конденсації йдуть безперервно та паралельно один одному.

У відкритій посудині кількість рідини згодом зменшується, т.к. випаровування переважає над конденсацією.

Пар, який знаходиться над поверхнею рідини, коли випаровування переважає над конденсацією або пара за відсутності рідини, називається ненасиченим.

У герметично закритому посудині рівень рідини згодом змінюється, т.к. випаровування і конденсація компенсують один одного: скільки молекул вилітає з рідини, стільки ж їх за той же час повертається до неї, настає динамічна (рухлива) рівновага між парою та її рідиною.

Пара, що знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називається насиченим.

При цій температурі насичена пара будь-якої рідини має найбільшу щільність ( ) і створює максимальний тиск ( ), яке може мати пару цієї рідини за цієї температури.

Тиск і щільність насиченої пари за однієї і тієї ж температури залежить від роду речовини: більший тиск створює насичена пара тієї рідини, яка швидше випаровується.Наприклад, і

Властивості ненасиченої пари:Ненасичені пари підпорядковуються газовим законам Бойля – Маріотта, Гей-Люссака, Шарля, до яких можна застосовувати рівняння стану ідеального газу.

Властивості насиченої пари:1. При незмінному обсязі зі зростанням температури тиск насиченої пари збільшується, але не прямо пропорційно (закон Шарля не виконується), тиск зростає швидше, ніж у ідеального газу. , при зростанні температури ( ) , збільшується маса пари, а тому зростає концентрація молекул пари () і тиск насиченої пари розтане з двох причин (

3 1 - Ненасичена пара (ідеальний газ);

2 2 – насичена пара; 3 - Ненасичена пара,

1 отриманий з насиченої пари у тому ж

Об'єм при нагріванні.

2. Тиск насиченої пари при постійній температурі не залежить від об'єму, який він займає.

Зі збільшенням об'єму маса пари збільшується, а маса рідини зменшується (частина рідини переходить у пару), при зменшенні об'єму пари стає менше, а рідини більше (частина пари переходить у рідину), щільність і концентрація молекул насиченої пари залишаються постійними, отже, і тиск залишається постійним ().

рідина

(насич. пар + рідина)

Ненасич. пар

Насичені пари підпорядковуються газовим законам Бойля – Маріотта, Гей-Люссака, Шарля, т.к. маса пари у процесах залишається постійної, проте газові закони отримані для постійної маси. До насиченої пари можна застосовувати рівняння стану ідеального газу.

Отже, насичену пару можна перевести в ненасичену пару, або нагріваючи її при постійному обсязі, або збільшуючи її за постійної температури. Ненасичену пару можна перевести в насичену пару або охолоджуючи її при постійному обсязі, або стискаючи її при постійній температурі.

Критичний стан

Наявність вільної поверхні рідини дає можливість вказати, де знаходиться рідка фаза речовини, а де газоподібна. Різка різниця між рідиною та її парою пояснюється тим, що щільність рідини у багато разів більша, ніж у пари. Якщо нагрівати рідину в герметично закритому посудині, то внаслідок розширення її щільність зменшуватиметься, а щільність пари над нею збільшуватиметься. Це означає, що різниця між рідиною та її насиченою парою згладжується і за досить високої температури зникає зовсім. Температура, при якій зникають відмінності у фізичних властивостях між рідиною та її насиченою парою, та їх щільності стають однаковими, називаєтьсякритичною температурою.

Критична точка

Для утворення рідини з газу середня потенційна енергія тяжіння молекул має перевищувати їхню середню кінетичну енергію.

Критична температура – максимальна температура, при якій пара перетворюється на рідину.Критична температура залежить від потенційної енергії взаємодії молекул і тому є різною для різних газів. Через сильну взаємодію молекул води водяну пару можна перетворити на воду навіть за температури . У той самий час зрідження азоту відбувається при температурі, меншої =-147˚ , т.к. молекули азоту слабо взаємодіють між собою.

Іншим макроскопічним параметром, що впливає перехід пар - рідина, є тиск. Зі зростанням зовнішнього тиску при стисканні газу зменшується середня відстань між частинками, зростає сила тяжіння між ними та відповідно середня потенційна енергія їхньої взаємодії.

Тискнасиченої пари при її критичній температурі називається критичним. Це найбільший можливий тиск насиченої пари даної речовини.

Стан речовини з критичними параметрами називається критичним(Критична точка) . У кожної речовини свої критичні температура та тиск.

У критичному стані перетворюються на нуль питома теплота пароутворення і коефіцієнт поверхневого натягу рідини. При температурах вище критичної, навіть за дуже великих тисках неможливе перетворення газу рідина, тобто. вище критичної температури рідина не може існувати. При надкритичних температурах можливий лише пароподібний стан речовини.

Зрідження газів можливе лише за температури нижче критичної температури. Для зрідження гази охолоджують до критичної температури, наприклад, при адіабатному розширенні, а потім стискають ізотермічно.

Кипіння

Зовні явище виглядає так:з усього обсягу рідини до поверхні піднімаються бульбашки, що швидко ростуть, на поверхні вони лопаються, і пара викидається в навколишнє середовище.

МКТ пояснює кипіння так:у рідині завжди є бульбашки повітря, у них із рідини відбувається випаровування. Замкнутий об'єм бульбашок виявляється заповненим не тільки повітрям, а й насиченою парою. Тиск насиченої пари в них при нагріванні рідини зростає швидше, ніж тиск повітря. Коли в досить нагрітій рідині тиск насиченої пари в бульбашках стає більше зовнішнього тиску, вони збільшуються в об'ємі, і сила, що виштовхує, перевершує їх силу тяжкості, піднімає бульбашки до поверхні. Спливлі бульбашки починають лопатися, коли при певній температурі тиск насиченої пари в них перевершує тиск над рідиною. Температура рідини, при якій тиск її насиченої пари в бульбашках дорівнює або перевищує зовнішній тиск на рідину, називається температурою кипіння.

Температура кипіння різних рідин різна, т.к. тиск насиченої пари в їх бульбашках порівнюється з тим самим зовнішнім тиском при різних температурах. Наприклад, тиск насиченої пари в бульбашках дорівнює нормальному атмосферному тиску у води при 100С, у ртуті при 357С, у спирту при 78С, в ефіру при 35С.

Температура кипіння в процесі кипіння залишається постійною,т.к. все тепло, яке підводиться до рідини, що нагрівається, витрачається на пароутворення.

Температура кипіння залежить від зовнішнього тиску на рідину: із збільшенням тиску температура підвищується; із зменшенням тиску температура знижується.Наприклад, на висоті 5км над рівнем моря, де тиск в 2 рази нижче атмосферного, температура кипіння води 83С, в котлах парових машин, де тиск пари 15 атм. (), температура води близько 200?

Вологість повітря

У повітрі завжди є водяна пара, тому можна говорити про вологість повітря, яка характеризується такими величинами:

1.Абсолютна вологість- Це щільність водяної пари, що знаходиться в повітрі (або тиск, який ця пара створює ( ).

Абсолютна вологість не дає уявлення про рівень насичення повітря водяними парами. Одна і та ж кількість водяної пари при різній температурі створює різне відчуття вологості.

2.Відносна вологість- це відношення щільності (тиску) водяної пари, що міститься в повітрі при даній температурі, до щільності (тиску) насиченої пари при тій же температурі : або

- Абсолютна вологість при даній температурі; - щільність, тиск насиченої пари за тієї ж температури. Щільність і тиск насиченої водяної пари за будь-якої температури можна знайти в таблиці. З таблиці видно, чим вище температура повітря, тим більше повинні бути щільність і тиск водяної пари в повітрі, щоб вона була насиченою.

Знаючи відносну вологість, можна зрозуміти, на скільки відсотків водяна пара в повітрі при даній температурі далека від насичення. Якщо пара в повітрі насичена, то . Якщо , то до стану насичення повітря не вистачає пари.

Про те, що пара в повітрі стає насиченою, судять за появою вологи у вигляді туману, роси. Температура, при якій водяна пара в повітрі стає насиченою, називається точкою роси.

Пара в повітрі можна зробити насиченою, якщо додати пари за рахунок додаткового випаровування рідини, не змінюючи температури повітря, або при кількості пари в повітрі знизити її температуру.

Нормальна відносна вологість, найбільш сприятлива для людини 40 – 60%. Велике значення має знання вологості у метеорології для передбачення погоди. У ткацькому, кондитерському виробництві для нормального перебігу процесу потрібна певна вологість. Зберігання творів мистецтва та книг потребує підтримки вологості повітря на необхідному рівні.

Прилади для визначення вологості:

1. Конденсаційний гігрометр (дозволяє визначити точку роси).

2. Волосний гігрометр (принцип дії заснований на залежності довжини знежиреного волосся від вологості) вимірює відносну вологість у відсотках.

3. Психрометр складається з двох термометрів сухого та зволоженого. Резервуар зволоженого термометра обмотаний тканиною, опущеною у воду. За рахунок випаровування тканини температура зволоженого нижче, ніж сухого. Різниця показань термометрів залежить від вологості навколишнього повітря: чим сухіше повітря, тим інтенсивніше випаровування з тканини, тим більша різниця показань термометрів і навпаки. Якщо вологість повітря 100%, показання термометрів однакові, тобто. різницю показань 0. Для визначення вологості за допомогою психрометра використовують психрометричну таблицю.

Плавлення та кристалізація

При плавленнітвердого тіла збільшується відстань між частинками, що утворюють кристалічну решітку, і відбувається руйнування самої ґрат. На процес плавлення потрібно витрачати енергію. При нагріванні твердого тіла зростає кінетична енергія молекул, що коливаються, і відповідно амплітуда їх коливань. При певній температурі, яка називається температурою плавлення,порушується порядок розташування частинок в кристалах, кристали втрачають свою форму. Речовина плавиться, переходячи з твердого стану в рідкий стан.

При кристалізаціївідбувається зближення молекул, що утворюють кристалічну решітку. Кристалізація може відбуватися лише тоді, коли рідина віддає енергію. При охолодженні розплавленої речовини середня кінетична енергія та швидкість молекул зменшуються. Сили тяжіння можуть утримувати частки біля положення рівноваги. При певній температурі, яка називається температурою затвердіння (кристалізації),всі молекули опиняються у положенні стійкої рівноваги, їхнє розташування стає впорядкованим – утворюється кристал.

Плавлення твердого тіла відбувається за тієї ж температури, за якої ця речовина твердне

Кожна речовина має власну температуру плавлення. Наприклад, температури плавлення у гелію -269,6С, у ртуті -38,9С, у міді 1083С.

Під час процесу плавлення температура залишається незмінною. Кількість теплоти, що підводиться ззовні, йде на руйнування кристалічної решітки.

Під час процесу затвердіння, незважаючи на те, що тепло відводиться, температура не змінюється. Енергія, що виділяється при кристалізації, витрачається на підтримку постійної температури.

Поки що вся речовина не розплавиться чи вся речовина не затвердіє, тобто. поки існують спільно тверда та рідка фази речовини, температура не змінюється.

Тв.+жид. жид.+тв.

, де – кількість теплоти, - кількість теплоти, необхідне для розплавлення речовини, що виділяється при кристалізації речовини масою масою

- Питома теплота плавлення– кількість теплоти, необхідне плавлення речовини масою 1кг за нормальної температури плавлення.

Яка кількість теплоти витрачається при плавленні певної маси речовини, така кількість теплоти виділяється при кристалізації цієї маси.

Називається також питомою теплотою кристалізації.

При температурі плавлення внутрішня енергія речовини в рідкому стані більша від внутрішньої енергії такої ж маси речовини в твердому стані.

У багатьох речовин обсяг при плавленні збільшується, а щільність зменшується. При затвердінні навпаки обсяг зменшується, а щільність збільшується. Наприклад, кристали твердого нафталіну тонуть у рідкому нафталіні.

Деякі речовини, наприклад, вісмут, лід, галій, чавун та ін. При плавленні стискуються, а при затвердінні розширюються. Ці відхилення від загального правила пояснюються особливостями будови кристалічних ґрат. Тому вода виявляється щільнішою за льоду, лід плаває у воді. Розширення води під час замерзання веде до руйнації гірських порід.

Зміна обсягу металів під час плавлення та затвердіння має істотне значення у ливарній справі.

Досвід показує, що зміна зовнішнього тиску на тверду речовину відбивається на температурі плавлення цієї речовини. p align="justify"> Для тих речовин, які при плавленні розширюються, збільшення зовнішнього тиску призводить до підвищення температури плавлення, т.к. ускладнює процес плавлення. Якщо ж речовини при плавленні стискуються, то їм збільшення зовнішнього тиску веде до зниження температури плавлення, т.к. допомагає процесу плавлення. Тільки дуже велике збільшення тиску помітно змінює температуру плавлення. Наприклад, щоб знизити температуру плавлення льоду на 1С, тиск потрібно підвищити на 130 атм. Температуру плавлення речовини за нормального атмосферного тиску називають точкою плавлення речовини.

Рідина не тільки випаровується. За деякої температури вона кипить.
Залежність тиску насиченої пари від температури. Стан насиченої пари, як показує досвід (ми говорили про це в попередньому параграфі), приблизно описується рівнянням стану ідеального газу (10.4), а його тиск визначається формулою

Зі зростанням температури тиск зростає. Бо тиск насиченої пари не залежить від об'єму, то отже, воно залежить тільки від температури.
Однак залежність р н.від Т, Знайдена експериментально, не є прямо пропорційною, як у ідеального газу при постійному обсязі. Зі збільшенням температури тиск реальної насиченої пари зростає швидше, ніж тиск ідеального газу ( рис.11.1, ділянка кривої АВ). Це стає очевидним, якщо провести ізохори ідеального газу через точки Аі У(Штрихові прямі). Чому це відбувається?

При нагріванні рідини в закритій посудині частина рідини перетворюється на пару. В результаті згідно з формулою (11.1) тиск насиченої пари зростає не тільки внаслідок підвищення температури рідини, але і внаслідок збільшення концентрації молекул (щільності) пари. В основному збільшення тиску при підвищенні температури визначається збільшенням концентрації. Головна відмінність у поведінці ідеального газу та насиченої пари полягає в тому, що при зміні температури пари в закритій посудині (або при зміні об'єму при постійній температурі) змінюється маса пари. Рідина частково перетворюється на пару, або, навпаки, пара частково конденсується. Із ідеальним газом нічого подібного не відбувається.
Коли вся рідина випарується, пара при подальшому нагріванні перестане бути насиченою і її тиск при постійному обсязі зростатиме прямо пропорційно до абсолютної температури (див. рис.11.1, ділянка кривої НД).
Кипіння.У міру збільшення температури рідини інтенсивність випаровування збільшується. Зрештою, рідина починає кипіти. При кипінні по всьому об'єму рідини утворюються бульбашки пари, що швидко ростуть, які спливають на поверхню. Температура кипіння рідини залишається незмінною. Це відбувається тому, що вся енергія, що підводиться до рідини, витрачається на перетворення її в пару. За яких умов починається кипіння?
У рідині завжди присутні розчинені гази, що виділяються на дні та стінках судини, а також на зважених у рідині порошинках, які є центрами пароутворення. Пари рідини, що знаходяться всередині бульбашок, є насиченими. Зі збільшенням температури тиск насиченої пари зростає і бульбашки збільшуються в розмірах. Під дією сили, що виштовхує, вони спливають вгору. Якщо верхні шари рідини мають нижчу температуру, то цих шарах відбувається конденсація пари в бульбашках. Тиск стрімко падає, і бульбашки закриваються. Захлопування відбувається настільки швидко, що стінки бульбашки, стикаючись, виробляють щось на зразок вибуху. Безліч таких мікровибухів створює характерний шум. Коли рідина досить прогріється, бульбашки перестануть захлопуватись і спливуть на поверхню. Рідина закипить. Слідкуйте за чайником на плиті. Ви побачите, що перед закипанням він майже перестає шуміти.
Залежність тиску насиченої пари від температури пояснює, чому температура кипіння рідини залежить від тиску її поверхню. Пухирець пари може зростати, коли тиск насиченої пари всередині нього трохи перевищує тиск у рідині, який складається з тиску повітря на поверхню рідини (зовнішній тиск) і гідростатичного тиску стовпа рідини.
Звернемо увагу на те, що випаровування рідини відбувається при температурах, менших за температуру кипіння, і тільки з поверхні рідини, при кипінні утворення пари відбувається по всьому об'єму рідини.
Кипіння починається при температурі, при якій тиск насиченої пари в бульбашках порівнюється з тиском у рідині.
Чим більший зовнішній тиск, тим вища температура кипіння. Так, у паровому котлі при тиску, що досягає 1,6 10 6 Па вода не кипить і при температурі 200°С. У медичних установах у герметично закритих судинах - автоклавах ( рис.11.2) кипіння води також відбувається за підвищеного тиску. Тому температура кипіння рідини значно вища за 100°С. Автоклави застосовують для стерилізації хірургічних інструментів та ін.

І навпаки, зменшуючи зовнішній тиск, ми тим самим знижуємо температуру кипіння. Відкачуючи насосом повітря та пари води з колби, можна змусити воду кипіти при кімнатній температурі ( рис.11.3). При підйомі гори атмосферний тиск зменшується, тому зменшується температура кипіння. На висоті 7134 м (пік Леніна на Памірі) тиск приблизно дорівнює 4 10 4 Па (300 мм рт. ст.). Вода кипить там приблизно за 70°С. Зварити м'ясо у умовах неможливо.

Кожна рідина має свою температуру кипіння, яка залежить від тиску її насиченої пари. Чим вищий тиск насиченої пари, тим нижча температура кипіння рідини, тому що при менших температурах тиск насиченої пари стає рівним атмосферному. Наприклад, при температурі кипіння 100°С тиск насичених парів води дорівнює 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а парів ртуті - лише 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Кипить ртуть при температурі 357°З нормальному тиску.
Рідина закипає, коли тиск її насиченої пари стає рівним тиску всередині рідини.

Завдяки тепловому руху деяка частина молекул на поверхні рідини має досить великі швидкості, щоб подолати сили когезії, що утримують молекули рідини, і залишає рідину. Це явище називають випаровуванням. Внаслідок зіткнення молекули пари можуть знову опинитися поблизу поверхні рідини та проникнути вглиб.

Таким чином, окремі молекули залишають рідину і знову повертаються до неї. Якщо вилітає більше молекул, ніж повертається назад, рідина випаровується. Якщо, навпаки, вилітає менше молекул, ніж повертається, відбувається конденсація пари. У тому випадку, коли рідина залишає стільки молекул, скільки повертається, встановлюється рівновага між парою і рідиною. Пара в цьому випадку називають насиченим. Тиск насиченої пари при постійній температурі є постійною величиною.

Тиск насиченої пари для деяких речовин при Т = 20 °С

Для розчину тиск насиченої пари складається з тисків насичених пар компонентів розчину з урахуванням їх концентрацій і визначається законом Рауля.

Величина тиску насиченої пари характеризує леткість рідини. Остання характеристика практично є дуже важливою для рідкої фази проявників при використанні в польових умовах, особливо в осінньо-зимовий період, коли температура повітря знижується і продуктивність процесу контролю різко падає внаслідок довгого висихання проявника. Крім того, леткість пов'язана з екологічною безпекою дефектоскопіста, а також з пожежо- та вибухобезпекою всього об'єкта.

Капілярна конденсація- це конденсація пари в капілярах і мікротріщин пористих тіл, а також у проміжках між тісно зближеними твердими частинками або тілами. Капілярна конденсація починається з адсорбції молекул пари поверхнею конденсації та утворення менісків рідини. Так як має місце змочування, форма менісків в капілярах - увігнута, і тиск насиченої пари p над ними нижче, ніж тиск насиченої пари р 0 над плоскою поверхнею.

Таким чином, капілярна конденсація відбувається при нижчих, ніж р 0 тисках. Об'єм рідини, що сконденсувалась у порах, досягає граничної величини при р = р 0 . У цьому випадку поверхня розділу "рідина - газ" має нульову кривизну (площину).

Капілярна конденсація підвищує поглинання (сорбцію) парів пористими тілами, особливо поблизу точки насичення парів. Капілярна конденсація може призвести до значного погіршення властивостей застосовуваних капілярної дефектоскопії проявників при їх зберіганні в нещільно закритих ємностях, особливо в умовах підвищеної вологості.