Trước khi trả lời câu hỏi được đặt ra ở tiêu đề bài viết, chúng ta cùng tìm hiểu xem steam là gì nhé. Hình ảnh mà hầu hết mọi người đều có khi nghe từ này là: ấm đun nước hoặc chảo sôi, phòng xông hơi, đồ uống nóng và nhiều hình ảnh tương tự khác. Bằng cách này hay cách khác, trong ý tưởng của chúng tôi, có một chất lỏng và một chất khí nổi lên trên bề mặt của nó. Nếu được yêu cầu đưa ra một ví dụ về hơi nước, bạn sẽ nhớ ngay đến hơi nước, rượu, ete, xăng, axeton.

Có một từ khác cho trạng thái khí - khí đốt. Ở đây chúng ta thường nhớ oxy, hydro, nitơ và các loại khí khác mà không liên kết chúng với các chất lỏng tương ứng. Hơn nữa, người ta biết rằng chúng tồn tại ở trạng thái lỏng. Thoạt nhìn, sự khác biệt là hơi nước tương ứng với chất lỏng tự nhiên và khí phải được hóa lỏng đặc biệt. Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn đúng. Hơn nữa, những hình ảnh nảy sinh từ từ hơi nước không phải là hơi nước. Để đưa ra câu trả lời chính xác hơn, chúng ta hãy xem hơi nước phát sinh như thế nào.

Hơi nước khác với khí như thế nào?

Trạng thái kết tụ của một chất được xác định bởi nhiệt độ, hay chính xác hơn là bởi mối quan hệ giữa năng lượng mà các phân tử của nó tương tác và năng lượng của chuyển động hỗn loạn nhiệt của chúng. Khoảng, chúng ta có thể giả định rằng nếu năng lượng tương tác lớn hơn nhiều - trạng thái rắn, nếu năng lượng của chuyển động nhiệt lớn hơn nhiều - trạng thái khí, nếu năng lượng tương đương - trạng thái lỏng.

Hóa ra, để một phân tử tách ra khỏi chất lỏng và tham gia vào quá trình hình thành hơi, lượng năng lượng nhiệt phải lớn hơn năng lượng tương tác. Làm thế nào điều này có thể xảy ra? Tốc độ chuyển động nhiệt trung bình của các phân tử bằng một giá trị nhất định tùy thuộc vào nhiệt độ. Tuy nhiên, tốc độ riêng lẻ của các phân tử là khác nhau: hầu hết chúng có tốc độ gần với giá trị trung bình, nhưng một số có tốc độ lớn hơn mức trung bình, một số thì nhỏ hơn.

Các phân tử nhanh hơn có thể có năng lượng nhiệt lớn hơn năng lượng tương tác, điều đó có nghĩa là khi ở trên bề mặt chất lỏng, chúng có thể tách ra khỏi chất lỏng, tạo thành hơi. Phương pháp hóa hơi này được gọi là bay hơi. Do sự phân bố tốc độ như nhau nên cũng tồn tại quá trình ngược lại - ngưng tụ: các phân tử từ hơi chuyển sang chất lỏng. Nhân tiện, hình ảnh thường xuất hiện khi nghe từ hơi nước không phải là hơi nước mà là kết quả của quá trình ngược lại - sự ngưng tụ. Không thể nhìn thấy hơi nước.

Trong những điều kiện nhất định, hơi nước có thể trở thành chất lỏng, nhưng để điều này xảy ra, nhiệt độ của nó không được vượt quá một giá trị nhất định. Giá trị này được gọi là nhiệt độ tới hạn. Hơi nước và khí là những trạng thái khí khác nhau về nhiệt độ mà chúng tồn tại. Nếu nhiệt độ không vượt quá nhiệt độ tới hạn thì đó là hơi nước; nếu vượt quá nhiệt độ tới hạn thì đó là khí. Nếu bạn giữ nhiệt độ không đổi và giảm thể tích thì hơi nước sẽ hóa lỏng nhưng khí không hóa lỏng.

Hơi nước bão hòa và không bão hòa là gì

Bản thân từ “bão hòa” mang một số thông tin nhất định; rất khó để bão hòa một vùng không gian rộng lớn. Điều này có nghĩa là để thu được hơi nước bão hòa, bạn cần giới hạn không gian chứa chất lỏng. Nhiệt độ phải nhỏ hơn nhiệt độ tới hạn đối với một chất nhất định. Bây giờ các phân tử bay hơi vẫn còn trong không gian chứa chất lỏng. Lúc đầu, hầu hết các quá trình chuyển đổi phân tử sẽ xảy ra từ chất lỏng và mật độ hơi sẽ tăng lên. Điều này sẽ gây ra số lượng lớn hơn các chuyển đổi ngược của các phân tử vào chất lỏng, điều này sẽ làm tăng tốc độ của quá trình ngưng tụ.

Cuối cùng, một trạng thái được thiết lập mà tại đó số lượng phân tử trung bình chuyển từ pha này sang pha khác sẽ bằng nhau. Điều kiện này được gọi là trạng thái cân bằng động. Trạng thái này được đặc trưng bởi sự thay đổi tương tự về cường độ và hướng của tốc độ bay hơi và ngưng tụ. Trạng thái này tương ứng với hơi nước bão hòa. Nếu trạng thái cân bằng động không đạt được thì điều này tương ứng với hơi nước chưa bão hòa.

Họ bắt đầu nghiên cứu một đối tượng, luôn với mô hình đơn giản nhất của nó. Trong lý thuyết động học phân tử, đây là một loại khí lý tưởng. Sự đơn giản hóa chính ở đây là bỏ qua khối lượng riêng của phân tử và năng lượng tương tác của chúng. Hóa ra mô hình như vậy mô tả hơi nước không bão hòa khá thỏa đáng. Hơn nữa, nó càng ít bão hòa thì việc sử dụng nó càng hợp pháp. Khí lý tưởng là chất khí; nó không thể trở thành hơi hoặc lỏng. Do đó, đối với hơi nước bão hòa, mô hình như vậy là không phù hợp.

Sự khác biệt chính giữa hơi nước bão hòa và không bão hòa

1. Bão hòa có nghĩa là đối tượng này có giá trị lớn nhất có thể có của một số tham số. Đối với một cặp vợ chồng thì đây là mật độ và áp suất. Các thông số này cho hơi nước chưa bão hòa có giá trị thấp hơn. Hơi nước càng ở xa độ bão hòa thì các giá trị này càng nhỏ. Một điều cần làm rõ: nhiệt độ tham chiếu phải không đổi.
2. Đối với hơi nước chưa bão hòa: Định luật Boyle-Mariotte: nếu nhiệt độ và khối lượng của chất khí không đổi thì thể tích tăng hay giảm thì áp suất tăng hoặc giảm một lượng bằng nhau thì áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch. Từ mật độ và áp suất tối đa ở nhiệt độ không đổi, chúng độc lập với thể tích hơi bão hòa; hóa ra đối với hơi bão hòa, áp suất và thể tích độc lập với nhau.
3. Đối với hơi nước chưa bão hòa mật độ không phụ thuộc vào nhiệt độ và nếu âm lượng được duy trì thì giá trị mật độ không thay đổi. Đối với hơi nước bão hòa, trong khi vẫn duy trì thể tích, mật độ sẽ thay đổi nếu nhiệt độ thay đổi. Sự phụ thuộc trong trường hợp này là trực tiếp. Nếu nhiệt độ tăng thì mật độ cũng tăng, nếu nhiệt độ giảm thì mật độ cũng thay đổi.
4. Nếu thể tích không đổi thì hơi nước không bão hòa hoạt động theo định luật Charles: khi nhiệt độ tăng thì áp suất cũng tăng theo hệ số tương tự. Sự phụ thuộc này được gọi là tuyến tính. Đối với hơi bão hòa, khi nhiệt độ tăng, áp suất tăng nhanh hơn so với hơi không bão hòa. Sự phụ thuộc là theo cấp số nhân.

Tóm lại, chúng ta có thể lưu ý những khác biệt đáng kể về thuộc tính của các đối tượng được so sánh. Sự khác biệt chính là hơi nước ở trạng thái bão hòa không thể được xem xét tách biệt khỏi chất lỏng của nó. Đây là một hệ thống gồm hai phần mà hầu hết các định luật về khí không thể áp dụng được.

Hơi nước bão hòa.

Nếu một tàu có đóng chặt chất lỏng, lượng chất lỏng lúc đầu sẽ giảm đi và sau đó không đổi. Khi không Menn Ở nhiệt độ này, hệ thống hơi-lỏng sẽ đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt và sẽ tồn tại trong đó bao lâu tùy thích. Đồng thời với quá trình bay hơi cũng xảy ra hiện tượng ngưng tụ, tính trung bình cả hai quá trình đều xảy ra.động viên lẫn nhau. Tại thời điểm đầu tiên, sau khi chất lỏng được đổ vào bình và đóng lại, chất lỏng sẽbay hơi và mật độ hơi trên nó sẽ tăng lên. Tuy nhiên, đồng thời, số lượng phân tử quay trở lại chất lỏng sẽ tăng lên. Mật độ của hơi càng lớn thì số lượng phân tử của nó quay trở lại chất lỏng càng lớn. Kết quả là, trong một bình kín ở nhiệt độ không đổi, trạng thái cân bằng động (di động) sẽ được thiết lập giữa chất lỏng và hơi, tức là số lượng phân tử rời khỏi bề mặt chất lỏng sau một thời gian nhất định. r khoảng thời gian thứ đó sẽ bằng số lượng phân tử hơi quay trở lại chất lỏng trong cùng thời gian b. Hơi nước, không nổi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng của nó được gọi là hơi bão hòa. Đây là định nghĩa của dấu gạch dướiĐiều đó có nghĩa là trong một thể tích nhất định ở nhiệt độ nhất định không thể có lượng hơi nước lớn hơn.

Áp suất hơi bão hòa .

Điều gì sẽ xảy ra với hơi nước bão hòa nếu thể tích nó chiếm giữ giảm đi? Ví dụ: nếu bạn nén hơi nước ở trạng thái cân bằng với chất lỏng trong xi lanh dưới pít-tông, duy trì nhiệt độ của chất chứa trong xi-lanh không đổi. Khi hơi nước bị nén, trạng thái cân bằng sẽ bắt đầu bị xáo trộn. Lúc đầu, mật độ hơi sẽ tăng nhẹ và một số lượng lớn các phân tử sẽ bắt đầu chuyển từ khí sang lỏng hơn là từ lỏng sang khí. Rốt cuộc, số lượng phân tử rời khỏi chất lỏng trong một đơn vị thời gian chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và việc nén hơi không làm thay đổi con số này. Quá trình tiếp tục cho đến khi trạng thái cân bằng động và mật độ hơi được thiết lập trở lại, và do đó nồng độ của các phân tử của nó lấy lại giá trị trước đó. Do đó, nồng độ của các phân tử hơi bão hòa ở nhiệt độ không đổi không phụ thuộc vào thể tích của nó. Vì áp suất tỷ lệ thuận với nồng độ của các phân tử (p=nkT), nên theo định nghĩa này, áp suất của hơi bão hòa không phụ thuộc vào thể tích mà nó chiếm giữ. Áp suất p n.p. áp suất hơi tại đó chất lỏng cân bằng với hơi của nó được gọi là áp suất hơi bão hòa.

Sự phụ thuộc của áp suất hơi bão hòa vào nhiệt độ.

Trạng thái của hơi bão hòa, như kinh nghiệm cho thấy, được mô tả gần đúng bằng phương trình trạng thái của khí lý tưởng và áp suất của nó được xác định theo công thức P = nkT. Khi nhiệt độ tăng, áp suất cũng tăng. Vì áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc vào thể tích nên chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Tuy nhiên, sự phụ thuộc của p.n. từ T, tìm được bằng thực nghiệm, không tỉ lệ thuận, giống như tỉ lệ của khí lý tưởng ở thể tích không đổi. Khi nhiệt độ tăng, áp suất của hơi bão hòa thực tăng nhanh hơn áp suất của khí lý tưởng (Hình 2).đường cong cống 12). Tại sao điều này lại xảy ra? Khi một chất lỏng được đun nóng trong một bình kín, một phần chất lỏng sẽ biến thành hơi nước. Kết quả là, theo công thức P = nkT, áp suất hơi bão hòa tăng không chỉ do nhiệt độ của chất lỏng tăng mà còn do nồng độ các phân tử (mật độ) của hơi tăng. Về cơ bản, sự gia tăng áp suất khi nhiệt độ tăng được xác định chính xác bằng sự gia tăng nồng độ trung tâm ii. (Sự khác biệt chính trong hành vi vàkhí lý tưởng và hơi bão hòa là khi nhiệt độ của hơi trong bình kín thay đổi (hoặc khi thể tích thay đổi ở nhiệt độ không đổi) thì khối lượng của hơi thay đổi. Chất lỏng biến thành hơi một phần hoặc ngược lại, hơi ngưng tụ một phầntsya. Không có điều gì như thế xảy ra với khí lý tưởng.) Khi toàn bộ chất lỏng đã bay hơi hết, hơi nước sẽ không còn bão hòa khi tiếp tục đun nóng và áp suất của nó ở thể tích không đổi sẽ tăng lên.tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối (xem hình, phần đường cong 23).

Đun sôi.

Đun sôi là sự chuyển đổi mạnh mẽ của một chất từ ​​trạng thái lỏng sang trạng thái khí, xảy ra trên toàn bộ thể tích chất lỏng (và không chỉ trên bề mặt của nó). (Ngưng tụ là quá trình ngược lại.) Khi nhiệt độ của chất lỏng tăng, tốc độ bay hơi tăng. Cuối cùng, chất lỏng bắt đầu sôi. Khi sôi, bong bóng hơi phát triển nhanh chóng được hình thành trong toàn bộ thể tích chất lỏng, nổi lên bề mặt. Điểm sôi của chất lỏng không đổi. Điều này xảy ra vì tất cả năng lượng cung cấp cho chất lỏng đều được dùng để chuyển nó thành hơi. Trong những điều kiện nào sự sôi bắt đầu?

Chất lỏng luôn chứa các khí hòa tan thoát ra ở đáy và thành bình, cũng như trên các hạt bụi lơ lửng trong chất lỏng, là trung tâm hóa hơi. Hơi chất lỏng bên trong bong bóng đã bão hòa. Khi nhiệt độ tăng, áp suất hơi bão hòa tăng và kích thước bong bóng tăng. Dưới tác dụng của lực nổi chúng nổi lên trên. Nếu các lớp trên của chất lỏng có nhiệt độ thấp hơn thì sự ngưng tụ hơi nước xảy ra dưới dạng bong bóng ở các lớp này. Áp suất giảm nhanh và bong bóng vỡ ra. Sự sụp đổ xảy ra nhanh đến mức các bức tường của bong bóng va vào nhau và tạo ra thứ gì đó giống như một vụ nổ. Nhiều vụ nổ vi mô như vậy tạo ra tiếng ồn đặc trưng. Khi chất lỏng đủ ấm, các bong bóng sẽ ngừng xẹp xuống và nổi lên bề mặt. Chất lỏng sẽ sôi. Cẩn thận canh giữ ấm đun nước trên bếp. Bạn sẽ thấy nó gần như ngừng phát ra tiếng động trước khi sôi. Sự phụ thuộc của áp suất hơi bão hòa vào nhiệt độ giải thích tại sao điểm sôi của chất lỏng phụ thuộc vào áp suất trên bề mặt của nó. Bong bóng hơi có thể phát triển khi áp suất của hơi bão hòa bên trong nó vượt quá áp suất trong chất lỏng một chút, đó là tổng áp suất không khí trên bề mặt chất lỏng (áp suất bên ngoài) và áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng. Quá trình sôi bắt đầu ở nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bão hòa trong bong bóng bằng áp suất trong chất lỏng. Áp suất bên ngoài càng lớn thì nhiệt độ sôi càng cao. Và ngược lại, bằng cách giảm áp suất bên ngoài, chúng ta sẽ hạ thấp điểm sôi. Bằng cách bơm không khí và hơi nước ra khỏi bình, bạn có thể làm cho nước sôi ở nhiệt độ phòng. Mỗi chất lỏng có điểm sôi riêng (không đổi cho đến khi toàn bộ chất lỏng sôi), điều này phụ thuộc vào áp suất hơi bão hòa của nó. Áp suất hơi bão hòa càng cao thì nhiệt độ sôi của chất lỏng càng thấp.

Độ ẩm không khí và phép đo của nó.

Hầu như luôn có một lượng hơi nước nhất định trong không khí xung quanh chúng ta. Độ ẩm không khí phụ thuộc vào lượng hơi nước chứa trong đó. Không khí ẩm chứa tỷ lệ phân tử nước cao hơn không khí khô. Nỗi đau Tầm quan trọng lớn nhất là độ ẩm tương đối của không khí, những thông điệp được nghe thấy hàng ngày trong các báo cáo dự báo thời tiết.

VềĐộ ẩm mạnh là tỷ lệ giữa mật độ hơi nước chứa trong không khí với mật độ hơi bão hòa ở nhiệt độ nhất định, được biểu thị bằng phần trăm (cho thấy mức độ gần của hơi nước trong không khí với độ bão hòa).

điểm sương

Độ khô hoặc độ ẩm của không khí phụ thuộc vào mức độ bão hòa của hơi nước. Nếu không khí ẩm được làm mát, hơi nước trong đó có thể đạt đến trạng thái bão hòa và sau đó sẽ ngưng tụ. Dấu hiệu cho thấy hơi nước đã bão hòa là sự xuất hiện của những giọt chất lỏng ngưng tụ đầu tiên - sương. Nhiệt độ tại đó hơi trong không khí trở nên bão hòa được gọi là điểm sương. Điểm sương cũng đặc trưng cho độ ẩm không khí. Ví dụ: sương rơi vào buổi sáng, làm mờ kính lạnh nếu bạn hít phải nó, hình thành giọt nước trên ống dẫn nước lạnh, độ ẩm trong tầng hầm của các ngôi nhà. Để đo độ ẩm không khí người ta sử dụng dụng cụ đo - ẩm kế. Có một số loại máy đo độ ẩm, nhưng loại chính là đo tóc và đo tâm lý.

Nếu để một cốc nước đã mở nắp trong một thời gian dài, cuối cùng nước sẽ bay hơi hoàn toàn. Chính xác hơn là nó sẽ bốc hơi. Sự bay hơi là gì và tại sao nó xảy ra?

2.7.1 Sự bay hơi và ngưng tụ

Ở một nhiệt độ nhất định, các phân tử chất lỏng có tốc độ khác nhau. Vận tốc của hầu hết các phân tử đều gần với một giá trị trung bình nhất định (đặc trưng của nhiệt độ này). Nhưng có những phân tử có tốc độ khác biệt đáng kể so với mức trung bình, cả nhỏ hơn và lớn hơn.

Trong hình. Hình 2.16 biểu diễn đồ thị gần đúng về sự phân bố vận tốc của các phân tử chất lỏng. Nền màu xanh lam hiển thị phần lớn các phân tử có vận tốc được nhóm xung quanh giá trị trung bình. “Đuôi” màu đỏ của biểu đồ là một số lượng nhỏ các phân tử “nhanh”, tốc độ của chúng vượt quá đáng kể tốc độ trung bình của phần lớn các phân tử chất lỏng.

Số lượng phân tử

Phân tử nhanh

Tốc độ của phân tử

Cơm. 2.16. Phân phối các phân tử theo tốc độ

Khi một phân tử rất nhanh như vậy xuất hiện trên bề mặt tự do của chất lỏng (tức là ở bề mặt tiếp xúc giữa chất lỏng và không khí), động năng của phân tử này có thể đủ để thắng lực hấp dẫn của các phân tử khác và bay ra khỏi chất lỏng. . Quá trình này là sự bay hơi và các phân tử rời khỏi chất lỏng tạo thành hơi.

Vì vậy, bay hơi là quá trình chuyển chất lỏng thành hơi, xảy ra trên bề mặt tự do của chất lỏng7.

Có thể xảy ra hiện tượng sau một thời gian phân tử hơi quay trở lại chất lỏng.

Quá trình các phân tử hơi biến thành chất lỏng được gọi là sự ngưng tụ. Ngưng tụ hơi là quá trình bay hơi ngược của chất lỏng.

2.7.2 Cân bằng động

Điều gì xảy ra nếu một bình chứa chất lỏng được bịt kín? Mật độ hơi phía trên bề mặt chất lỏng sẽ bắt đầu tăng lên; các hạt hơi sẽ ngày càng cản trở các phân tử chất lỏng khác bay ra ngoài và tốc độ bay hơi sẽ bắt đầu giảm. Đồng thời nó sẽ bắt đầu

7 Trong những điều kiện đặc biệt, sự biến đổi chất lỏng thành hơi có thể xảy ra trong toàn bộ thể tích chất lỏng. Quá trình này bạn đã biết rõ - đun sôi.

p n = n RT:

tốc độ ngưng tụ sẽ tăng lên, vì khi nồng độ hơi tăng lên, số lượng phân tử quay trở lại chất lỏng sẽ tăng lên.

Cuối cùng, tại một thời điểm nào đó tốc độ ngưng tụ sẽ bằng tốc độ bay hơi. Một trạng thái cân bằng động sẽ xảy ra giữa chất lỏng và hơi: trong một đơn vị thời gian, cùng một số lượng phân tử sẽ bay ra khỏi chất lỏng khi trở về từ hơi. Kể từ thời điểm này, lượng chất lỏng sẽ không còn giảm và lượng hơi sẽ không còn tăng nữa; hơi nước sẽ đạt tới ¾bão hòa¿.

Hơi bão hòa là hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng của nó. Hơi chưa đạt đến trạng thái cân bằng động với chất lỏng được gọi là không bão hòa.

Áp suất và mật độ của hơi bão hòa được ký hiệu là pн in. Rõ ràng, pn in là áp suất và mật độ tối đa mà hơi nước có thể có ở nhiệt độ nhất định. Nói cách khác, áp suất và mật độ của hơi bão hòa luôn vượt quá áp suất và mật độ của hơi chưa bão hòa.

2.7.3 Tính chất của hơi bão hòa

Hóa ra trạng thái của hơi bão hòa (và thậm chí hơn thế nữa của hơi không bão hòa) có thể được mô tả gần đúng bằng phương trình trạng thái của khí lý tưởng (phương trình Mendeleev-Clapeyron). Cụ thể, chúng ta có mối quan hệ gần đúng giữa áp suất hơi bão hòa và mật độ của nó:

Đây là một thực tế rất đáng ngạc nhiên, được xác nhận bằng thực nghiệm. Thật vậy, về tính chất, hơi bão hòa khác biệt đáng kể so với khí lý tưởng. Hãy để chúng tôi liệt kê những khác biệt quan trọng nhất.

1. Ở nhiệt độ không đổi, mật độ hơi bão hòa không phụ thuộc vào thể tích của nó.

Ví dụ, nếu hơi bão hòa bị nén đẳng nhiệt thì khối lượng riêng của nó ban đầu sẽ tăng lên, tốc độ ngưng tụ sẽ vượt quá tốc độ bay hơi và một phần hơi sẽ ngưng tụ thành chất lỏng cho đến khi trạng thái cân bằng động xảy ra trở lại, trong đó mật độ hơi sẽ trở về giá trị trước đó của nó.

Tương tự, trong quá trình giãn nở đẳng nhiệt của hơi bão hòa, mật độ của nó sẽ giảm ở thời điểm đầu tiên (hơi nước sẽ trở nên không bão hòa), tốc độ bay hơi sẽ vượt quá tốc độ ngưng tụ và chất lỏng sẽ bay hơi thêm cho đến khi trạng thái cân bằng động được thiết lập trở lại, tức là. , cho đến khi hơi nước trở nên bão hòa với mật độ như cũ.

2. Áp suất của hơi bão hòa không phụ thuộc vào thể tích của nó.

Điều này xuất phát từ thực tế là mật độ hơi bão hòa không phụ thuộc vào thể tích và áp suất có liên hệ duy nhất với mật độ theo phương trình (2.6).

Như chúng ta thấy, định luật Boyle-Mariotte đúng với khí lý tưởng nhưng không đúng với hơi bão hòa. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì nó thu được từ phương trình Mendeleev-Clapeyron với giả thiết rằng khối lượng của chất khí không đổi.

3. Ở một thể tích không đổi, mật độ hơi bão hòa tăng khi nhiệt độ tăng và giảm khi nhiệt độ giảm.

Thật vậy, khi nhiệt độ tăng thì tốc độ bay hơi của chất lỏng cũng tăng. Trạng thái cân bằng động bị phá vỡ ở thời điểm đầu tiên và thêm vào đó

sự bay hơi của một số chất lỏng. Cặp này sẽ được thêm vào cho đến khi trạng thái cân bằng động được khôi phục lại.

Theo cách tương tự, khi nhiệt độ giảm, tốc độ bay hơi của chất lỏng trở nên chậm hơn và một phần hơi ngưng tụ cho đến khi trạng thái cân bằng động được phục hồi, nhưng với ít hơi hơn.

Do đó, khi hơi bão hòa được làm nóng hoặc làm lạnh đẳng tích, khối lượng của nó thay đổi, do đó định luật Charles không đúng trong trường hợp này. Sự phụ thuộc của áp suất hơi bão hòa vào nhiệt độ sẽ không còn là hàm tuyến tính nữa.

4. Áp suất hơi bão hòa tăng theo nhiệt độ nhanh hơn theo định luật tuyến tính.

Trên thực tế, khi nhiệt độ tăng, mật độ hơi bão hòa tăng và theo phương trình (2.6), áp suất tỷ lệ thuận với tích của mật độ và nhiệt độ.

Sự phụ thuộc của áp suất hơi bão hòa vào nhiệt độ là theo cấp số nhân (Hình 2.17). Nó được thể hiện bằng phần 1–2 của biểu đồ. Sự phụ thuộc này không thể bắt nguồn từ các định luật khí lý tưởng.

cặp isochore

Cơm. 2.17. Sự phụ thuộc của áp suất hơi vào nhiệt độ

Tại điểm 2 tất cả chất lỏng đều bay hơi; khi nhiệt độ tăng thêm, hơi nước trở nên không bão hòa và áp suất của nó tăng tuyến tính theo định luật Charles (phần 2–3).

Chúng ta hãy nhớ lại rằng sự tăng tuyến tính của áp suất của một loại khí lý tưởng là do sự gia tăng cường độ tác động của các phân tử lên thành bình. Khi hơi nước bão hòa được làm nóng, các phân tử bắt đầu đập không chỉ mạnh hơn mà còn thường xuyên hơn vì hơi nước trở nên lớn hơn. Tác động đồng thời của hai yếu tố này làm tăng áp suất hơi bão hòa theo cấp số nhân.

2.7.4 Độ ẩm

Độ ẩm tuyệt đối là áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí (tức là áp suất mà hơi nước tự tạo ra khi không có các loại khí khác). Đôi khi độ ẩm tuyệt đối còn được gọi là mật độ hơi nước trong không khí.

Độ ẩm tương đối của không khí "là tỷ số giữa áp suất riêng phần của hơi nước trong đó với áp suất của hơi nước bão hòa ở cùng nhiệt độ. Theo quy luật, đây là

tỷ lệ được biểu thị bằng phần trăm:

" = p 100%: pн

Từ phương trình Mendeleev-Clapeyron (2.6), suy ra rằng tỷ số áp suất hơi bằng tỷ số mật độ. Vì bản thân phương trình (2.6), hãy nhớ lại, chỉ mô tả hơi nước bão hòa một cách gần đúng, nên chúng ta có một hệ thức gần đúng:

" = 100%:n

Một trong những thiết bị đo độ ẩm không khí là máy đo độ ẩm. Nó bao gồm hai nhiệt kế, bình chứa của một trong số đó được bọc trong một miếng vải ướt. Độ ẩm càng thấp, sự bay hơi của nước từ vải càng mạnh, bình chứa của nhiệt kế ướt càng nguội và sự khác biệt giữa số đọc của nó và số đọc của nhiệt kế khô càng lớn. Sử dụng sự khác biệt này, độ ẩm không khí được xác định bằng bảng đo tâm lý đặc biệt.

Luôn có hơi của chất lỏng này phía trên bề mặt tự do của chất lỏng. Nếu thùng chứa chất lỏng không được đóng kín thì sẽ luôn có các phân tử hơi di chuyển ra khỏi bề mặt chất lỏng và không thể quay trở lại chất lỏng. Trong một bình kín, sự ngưng tụ hơi nước xảy ra đồng thời với sự bay hơi của chất lỏng. Đầu tiên, số lượng phân tử bay ra khỏi chất lỏng trong 1 giây lớn hơn số lượng phân tử quay trở lại, và mật độ, cũng như áp suất hơi, tăng lên. Số lượng phân tử hơi tăng lên cho đến khi số lượng phân tử rời khỏi chất lỏng (bay hơi) bằng số lượng phân tử trở lại chất lỏng (ngưng tụ) trong cùng một khoảng thời gian. Điều kiện này được gọi là cân bằng động.

Hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng được gọi là hơi nước bão hòa. Các đại lượng sau đây được sử dụng để mô tả hơi bão hòa: áp suất hơi bão hòa P n và mật độ hơi bão hòaρn. Ở nhiệt độ nhất định, hơi bão hòa có áp suất và mật độ hơi tối đa có thể.

Hơi có áp suất nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ nhất định được gọi là không bão hòa. Tương tự, có thể đưa ra định nghĩa về mật độ hơi.

Kinh nghiệm cho thấy rằng hơi không bão hòa tuân theo mọi định luật về khí, và chúng càng ở xa độ bão hòa thì càng chính xác.

Tính chất của hơi bão hòa

Các tính chất sau đây là đặc trưng của hơi bão hòa:

Kể từ đây, hơi bão hòa không tuân theo các định luật khí lý tưởng. Các giá trị áp suất và mật độ hơi bão hòa ở nhiệt độ nhất định được xác định từ bảng (xem bảng).

Bàn. Áp lực ( r) và mật độ (ρ) của hơi nước bão hòa ở các nhiệt độ khác nhau ( t).

Độ ẩm

Do sự bốc hơi nước từ nhiều vùng nước (biển, hồ, sông, v.v.), cũng như từ thảm thực vật, không khí trong khí quyển luôn chứa hơi nước. Lượng hơi nước chứa trong không khí ảnh hưởng đến thời tiết, sức khỏe con người, hoạt động của nhiều cơ quan, đời sống thực vật, cũng như sự an toàn của các vật thể kỹ thuật, công trình kiến ​​​​trúc và tác phẩm nghệ thuật. Vì vậy, điều rất quan trọng là phải theo dõi độ ẩm không khí và có thể đo được nó.

Hơi nước trong không khí thường không bão hòa. Sự chuyển động của các khối không khí, cuối cùng do bức xạ của Mặt trời gây ra, dẫn đến thực tế là ở một số nơi trên hành tinh của chúng ta vào thời điểm này, sự bay hơi của nước chiếm ưu thế so với sự ngưng tụ, trong khi ở những nơi khác, ngược lại, sự ngưng tụ lại chiếm ưu thế.

Độ ẩm tuyệt đốiρ của không khí là một giá trị về mặt số lượng bằng khối lượng hơi nước chứa trong 1 m 3 không khí (tức là mật độ hơi nước trong không khí ở những điều kiện nhất định).

Đơn vị SI của độ ẩm tuyệt đối là kilogam trên mét khối (kg/m3). Đôi khi các đơn vị không mang tính hệ thống là gam trên mét khối (g/m3) được sử dụng.

Độ ẩm tuyệt đối ρ và áp suất P hơi nước được liên kết với nhau bằng phương trình trạng thái

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

Nếu chỉ biết độ ẩm tuyệt đối thì vẫn không thể đánh giá được không khí khô hay ẩm. Để xác định độ ẩm không khí, bạn cần biết hơi nước ở gần hay xa bão hòa.

Độ ẩm tương đối không khí φ là tỷ lệ phần trăm của độ ẩm tuyệt đối với mật độ ρ 0 của hơi bão hòa ở nhiệt độ nhất định (hoặc tỷ lệ áp suất P hơi nước đến áp suất P 0 hơi bão hòa ở nhiệt độ nhất định):

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

Độ ẩm tương đối càng thấp, hơi nước càng xa độ bão hòa, sự bốc hơi càng xảy ra mạnh hơn. Áp suất hơi bão hòa P 0 ở nhiệt độ nhất định là một giá trị dạng bảng. Áp lực P hơi nước (và do đó độ ẩm tuyệt đối) được xác định bởi điểm sương.

Để ở nhiệt độ t 1 áp suất hơi nước P 1. Trạng thái hơi nước trên sơ đồ r, t sẽ được biểu diễn bằng một điểm MỘT(Hình 5).

Khi làm nguội đẳng áp đến nhiệt độ t p hơi nước trở nên bão hòa và trạng thái của nó được biểu thị bằng một điểm TRONG. Nhiệt độ t p mà tại đó hơi nước trở nên bão hòa được gọi là điểm sương. Khi làm mát dưới điểm sương, quá trình ngưng tụ hơi bắt đầu: sương mù xuất hiện, sương rơi và cửa sổ có sương mù. Điểm sương cho phép bạn xác định áp suất hơi nước P 1 trong không khí ở nhiệt độ t 1 .

Thật vậy, từ Hình 5 chúng ta thấy rằng áp suất P 1 bằng áp suất hơi bão hòa tại điểm sương P 1 = P 0tp. Do đó, \(~\varphi = \dfrac(p_(0tp))(p_0) \cdot 100 \;\%\)

Máy đo tâm thần. máy đo độ ẩm

Khi nhiệt độ giảm, độ ẩm tương đối tăng. Ở một nhiệt độ nhất định ( điểm sương) hơi nước trở nên bão hòa. Nhiệt độ giảm thêm dẫn đến hơi nước dư thừa bắt đầu ngưng tụ dưới dạng giọt sương hoặc sương mù.

Để xác định độ ẩm không khí tương đối, bạn có thể hạ nhiệt độ không khí xuống một cách giả tạo ở một khu vực giới hạn đến điểm sương. Độ ẩm tuyệt đối và theo đó, áp suất hơi nước sẽ không thay đổi. Bằng cách so sánh áp suất hơi nước tại điểm sương với áp suất hơi bão hòa có thể ở nhiệt độ mà chúng ta quan tâm, từ đó chúng ta sẽ tìm được độ ẩm tương đối của không khí. Làm mát nhanh có thể đạt được bằng cách bay hơi mạnh một số chất lỏng dễ bay hơi. Phương pháp này được sử dụng để đo độ ẩm bằng máy đo độ ẩm ngưng tụ.

ẩm kế ngưng tụ bao gồm một hộp kim loại có hai lỗ (Hình 6).

Ether được đổ vào hộp. Sử dụng bóng cao su, không khí được bơm qua hộp. Ether bay hơi rất nhanh, nhiệt độ của hộp và không khí gần nó giảm đi và độ ẩm tương đối tăng lên. Ở một nhiệt độ nhất định, được đo bằng nhiệt kế nhét vào lỗ của thiết bị, bề mặt hộp được bao phủ bởi những giọt sương li ti. Để ghi lại chính xác hơn thời điểm hộp sương xuất hiện trên bề mặt, bề mặt này được đánh bóng thành gương và một vòng kim loại bóng được đặt cạnh hộp để điều khiển.

Trong máy đo độ ẩm ngưng tụ hiện đại, một phần tử bán dẫn được sử dụng để làm mát gương, nguyên lý hoạt động của nó dựa trên hiệu ứng Peltier và nhiệt độ của gương được đo bằng điện trở dây hoặc vi nhiệt kế bán dẫn được tích hợp trong đó.

Hoạt động máy đo độ ẩm tóc dựa trên đặc tính của tóc người đã được khử chất béo để thay đổi độ dài khi độ ẩm không khí thay đổi, điều này giúp có thể đo độ ẩm tương đối từ 30 đến 100%. Tóc 1 (Hình 7) được căng trên khung kim loại 2. Sự thay đổi về độ dài tóc được truyền đến mũi tên 3, di chuyển dọc theo thang đo.

Cơm. 7

Hoạt động ẩm kế gốm dựa trên sự phụ thuộc của điện trở của khối gốm rắn và xốp (hỗn hợp đất sét, silicon, cao lanh và một số oxit kim loại) vào độ ẩm không khí.

Các quá trình bay hơi và ngưng tụ diễn ra liên tục và song song với nhau.

Trong một bình hở, lượng chất lỏng giảm dần theo thời gian, vì sự bay hơi chiếm ưu thế hơn sự ngưng tụ.

Hơi tồn tại trên bề mặt chất lỏng khi sự bay hơi chiếm ưu thế so với sự ngưng tụ hoặc hơi tồn tại khi không có chất lỏng được gọi là không bão hòa.

Trong bình kín, mức chất lỏng không thay đổi theo thời gian vì sự bay hơi và ngưng tụ bù đắp cho nhau: khi nhiều phân tử bay ra khỏi chất lỏng, cùng một số lượng chúng quay trở lại chất lỏng cùng lúc và trạng thái cân bằng động (di động) xảy ra giữa hơi và chất lỏng của nó.

Hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng gọi là hơi bão hòa.

Ở một nhiệt độ nhất định, hơi bão hòa của bất kỳ chất lỏng nào có mật độ cao nhất ( ) và tạo ra áp suất tối đa ( ) mà hơi của chất lỏng này có thể có ở nhiệt độ này.

Áp suất và mật độ hơi bão hòa ở cùng nhiệt độ phụ thuộc vào loại chất: áp suất lớn hơn tạo ra hơi bão hòa của chất lỏng bay hơi nhanh hơn. Ví dụ, và

Tính chất của hơi không bão hòa: Hơi không bão hòa tuân theo các định luật khí Boyle - Mariotte, Gay-Lussac, Charles và phương trình trạng thái của khí lý tưởng có thể được áp dụng cho chúng.

Tính chất của hơi bão hòa:1. Ở một thể tích không đổi, khi nhiệt độ tăng, áp suất của hơi bão hòa tăng, nhưng không tỷ lệ thuận (định luật Charles không thỏa mãn), áp suất tăng nhanh hơn áp suất của khí lý tưởng. , khi nhiệt độ tăng dần ( ) , khối lượng hơi nước tăng lên và do đó nồng độ của các phân tử hơi nước tăng lên () và áp suất của hơi nước bão hòa sẽ tan chảy vì hai lý do (

3 1 - hơi nước chưa bão hòa (khí lý tưởng);

2 2 - hơi nước bão hòa; 3 - hơi nước chưa bão hòa,

1 thu được từ hơi nước bão hòa trong cùng

Thể tích khi đun nóng.

2. Áp suất của hơi bão hòa ở nhiệt độ không đổi không phụ thuộc vào thể tích mà nó chiếm giữ.

Khi thể tích tăng, khối lượng của hơi tăng và khối lượng của chất lỏng giảm (một phần chất lỏng biến thành hơi); khi thể tích giảm, hơi trở nên ít hơn và chất lỏng trở nên lớn hơn (một phần của hơi biến thành hơi). chất lỏng), trong khi mật độ và nồng độ của các phân tử hơi bão hòa không đổi, do đó áp suất không đổi ().

chất lỏng

(đã ngồi. hơi nước + chất lỏng)

Không bão hòa hơi nước

Hơi bão hòa không tuân theo định luật khí Boyle - Mariotte, Gay-Lussac, Charles, vì Khối lượng hơi nước trong các quá trình không giữ nguyên không đổi và mọi định luật về khí đều thu được đối với khối lượng không đổi. Phương trình trạng thái khí lý tưởng có thể áp dụng cho hơi bão hòa.

Vì thế, hơi bão hòa có thể được chuyển thành hơi không bão hòa bằng cách đun nóng nó ở một thể tích không đổi hoặc bằng cách tăng thể tích của nó ở nhiệt độ không đổi. Hơi nước chưa bão hòa có thể chuyển thành hơi bão hòa bằng cách làm lạnh nó ở một thể tích không đổi hoặc bằng cách nén nó ở nhiệt độ không đổi.

Tình trạng nguy kịch

Sự hiện diện của bề mặt tự do của chất lỏng giúp có thể chỉ ra vị trí của pha lỏng và pha khí ở đâu. Sự khác biệt rõ rệt giữa chất lỏng và hơi của nó được giải thích là do mật độ của chất lỏng lớn hơn nhiều lần so với hơi. Nếu bạn đun nóng một chất lỏng trong một bình kín, thì do sự giãn nở, mật độ của nó sẽ giảm và mật độ của hơi phía trên nó sẽ tăng lên. Điều này có nghĩa là sự khác biệt giữa chất lỏng và hơi bão hòa của nó được làm phẳng đi và biến mất hoàn toàn ở nhiệt độ đủ cao. Nhiệt độ tại đó sự khác biệt về tính chất vật lý giữa chất lỏng và hơi bão hòa của nó biến mất và mật độ của chúng trở nên giống nhau, được gọi lànhiệt độ tới hạn.

Điểm tới hạn

Để chất lỏng hình thành từ chất khí, thế năng hút trung bình của các phân tử phải vượt quá động năng trung bình của chúng.

Nhiệt độ tới hạn – nhiệt độ tối đa mà hơi nước biến thành chất lỏng. Nhiệt độ tới hạn phụ thuộc vào thế năng tương tác giữa các phân tử và do đó khác nhau đối với các loại khí khác nhau. Do sự tương tác mạnh mẽ của các phân tử nước, hơi nước có thể chuyển hóa thành nước ngay cả ở nhiệt độ . Đồng thời, quá trình hóa lỏng nitơ chỉ xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn = -147˚, vì các phân tử nitơ tương tác yếu với nhau.

Một thông số vĩ mô khác ảnh hưởng đến quá trình chuyển đổi hơi-lỏng là áp suất. Với sự gia tăng áp suất bên ngoài trong quá trình nén khí, khoảng cách trung bình giữa các hạt giảm đi, lực hút giữa chúng và theo đó, thế năng trung bình khi tương tác của chúng tăng lên.

Áp lựchơi bão hòa ở nhiệt độ tới hạn được gọi là phê bình. Đây là áp suất hơi bão hòa cao nhất có thể có của một chất nhất định.

Trạng thái của vật chất với các tham số quan trọng được gọi là phê bình(điểm quan trọng) . Mỗi chất có nhiệt độ và áp suất tới hạn riêng.

Ở trạng thái tới hạn, nhiệt dung riêng bay hơi và hệ số căng bề mặt của chất lỏng biến mất. Ở nhiệt độ trên tới hạn, thậm chí ở áp suất rất cao, việc chuyển khí thành lỏng là không thể, tức là không thể thực hiện được. Chất lỏng không thể tồn tại trên nhiệt độ tới hạn. Ở nhiệt độ siêu tới hạn, chất chỉ có thể ở trạng thái hơi.

Sự hóa lỏng khí chỉ có thể xảy ra ở nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn. Để hóa lỏng, khí được làm lạnh đến nhiệt độ tới hạn, chẳng hạn như thông qua sự giãn nở đoạn nhiệt, sau đó được nén đẳng nhiệt.

Đun sôi

Hiện tượng bên ngoài trông như thế này: Các bong bóng phát triển nhanh chóng nổi lên từ toàn bộ thể tích chất lỏng lên bề mặt, vỡ ra trên bề mặt và hơi nước thoát ra môi trường.

MKT giải thích sự sôi như sau: Luôn có bọt khí trong chất lỏng; sự bay hơi xảy ra trong đó. Thể tích kín của bong bóng hóa ra không chỉ chứa đầy không khí mà còn chứa đầy hơi nước bão hòa. Khi chất lỏng được làm nóng, áp suất hơi bão hòa trong chúng tăng nhanh hơn áp suất không khí. Khi ở trong một chất lỏng được làm nóng đủ, áp suất hơi bão hòa trong bong bóng trở nên lớn hơn áp suất bên ngoài, chúng tăng thể tích và một lực nổi vượt quá trọng lực của chúng sẽ nâng bong bóng lên bề mặt. Các bong bóng nổi bắt đầu vỡ khi ở một nhiệt độ nhất định, áp suất của hơi bão hòa trong chúng vượt quá áp suất trên chất lỏng. Nhiệt độ của chất lỏng mà tại đó áp suất của hơi bão hòa trong bong bóng bằng hoặc vượt quá áp suất bên ngoài tác dụng lên chất lỏng được gọi là nhiệt độ điểm sôi.

Điểm sôi của các chất lỏng khác nhau là khác nhau, bởi vì áp suất hơi bão hòa trong bong bóng của chúng được so sánh với cùng áp suất bên ngoài ở các nhiệt độ khác nhau. Ví dụ, áp suất của hơi bão hòa trong bong bóng bằng áp suất khí quyển bình thường đối với nước ở 100˚C, đối với thủy ngân ở 357˚C, đối với rượu ở 78˚C, đối với ether ở 35˚C.

Điểm sôi không đổi trong quá trình sôi, bởi vì tất cả nhiệt lượng cung cấp cho chất lỏng được làm nóng đều được dùng cho quá trình bay hơi.

Điểm sôi phụ thuộc vào áp suất bên ngoài tác dụng lên chất lỏng: khi áp suất tăng, nhiệt độ tăng; Khi áp suất giảm thì nhiệt độ giảm. Ví dụ, ở độ cao 5 km so với mực nước biển, nơi áp suất thấp hơn 2 lần so với áp suất khí quyển, nhiệt độ sôi của nước là 83˚C, trong nồi hơi của động cơ hơi nước, nơi áp suất hơi nước là 15 atm. (), nhiệt độ nước khoảng 200˚С.

Độ ẩm

Luôn có hơi nước trong không khí, vì vậy chúng ta có thể nói về độ ẩm không khí, được đặc trưng bởi các giá trị sau:

1.Độ ẩm tuyệt đối là mật độ hơi nước trong không khí (hoặc áp suất mà hơi nước này tạo ra (.

Độ ẩm tuyệt đối không cho biết mức độ bão hòa của không khí với hơi nước. Cùng một lượng hơi nước ở nhiệt độ khác nhau tạo ra cảm giác ẩm khác nhau.

2.Độ ẩm tương đối- là tỷ số giữa mật độ (áp suất) của hơi nước chứa trong không khí ở nhiệt độ nhất định với mật độ (áp suất) của hơi bão hòa ở cùng nhiệt độ : hoặc

- độ ẩm tuyệt đối ở nhiệt độ nhất định; - mật độ, áp suất hơi bão hòa ở cùng nhiệt độ. Mật độ và áp suất của hơi nước bão hòa ở nhiệt độ bất kỳ có thể được tìm thấy trong bảng. Bảng cho thấy nhiệt độ không khí càng cao thì mật độ và áp suất của hơi nước trong không khí càng lớn thì nó mới bão hòa.

Biết được độ ẩm tương đối, bạn có thể hiểu được bao nhiêu phần trăm hơi nước trong không khí ở nhiệt độ nhất định còn xa mới bão hòa. Nếu hơi trong không khí bão hòa thì . Nếu như , khi đó không có đủ hơi nước trong không khí để đạt đến trạng thái bão hòa.

Việc hơi nước trong không khí trở nên bão hòa được đánh giá bằng sự xuất hiện của hơi ẩm ở dạng sương mù hoặc sương. Nhiệt độ tại đó hơi nước trong không khí trở nên bão hòa gọi là điểm sương.

Hơi trong không khí có thể được bão hòa bằng cách thêm hơi thông qua sự bay hơi bổ sung của chất lỏng mà không làm thay đổi nhiệt độ không khí, hoặc nếu có một lượng hơi trong không khí, hãy giảm nhiệt độ của nó.

Độ ẩm tương đối bình thường, thuận lợi nhất cho con người là 40 - 60%. Kiến thức về độ ẩm trong khí tượng học có tầm quan trọng rất lớn đối với việc dự báo thời tiết. Trong sản xuất dệt và bánh kẹo, cần có độ ẩm nhất định cho quá trình bình thường. Việc lưu trữ các tác phẩm nghệ thuật và sách đòi hỏi phải duy trì độ ẩm không khí ở mức cần thiết.

Dụng cụ xác định độ ẩm:

1. Máy đo độ ẩm ngưng tụ (cho phép bạn xác định điểm sương).

2. Máy đo độ ẩm tóc (nguyên lý hoạt động dựa trên sự phụ thuộc của độ dài của tóc không chứa chất béo vào độ ẩm) đo độ ẩm tương đối theo phần trăm.

3. Máy đo tâm thần bao gồm hai nhiệt kế, khô và ẩm. Bình chứa nhiệt kế đã được làm ẩm được bọc trong một miếng vải nhúng vào nước. Do sự bay hơi của vải nên nhiệt độ của vải được làm ẩm thấp hơn nhiệt độ của vải khô. Sự khác biệt về chỉ số nhiệt kế phụ thuộc vào độ ẩm của không khí xung quanh: không khí càng khô, sự bay hơi từ vải càng mạnh thì sự chênh lệch về chỉ số nhiệt kế càng lớn và ngược lại. Nếu độ ẩm không khí là 100% thì số đo của nhiệt kế sẽ giống nhau, tức là. sự khác biệt về số đọc là 0. Để xác định độ ẩm bằng máy đo độ ẩm, người ta sử dụng bảng đo độ ẩm.

Nóng chảy và kết tinh

Khi tan chảy thể rắn, khoảng cách giữa các hạt tạo thành mạng tinh thể tăng lên và mạng tinh thể bị phá hủy. Quá trình nóng chảy cần năng lượng. Khi một vật rắn được làm nóng, động năng của các phân tử dao động tăng lên và theo đó, biên độ dao động của chúng tăng lên. Ở một nhiệt độ nhất định gọi là điểm nóng chảy, trật tự sắp xếp các hạt trong tinh thể bị phá vỡ, tinh thể mất đi hình dạng. Một chất tan chảy, chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng.

Khi kết tinh các phân tử kết hợp với nhau tạo thành mạng tinh thể. Sự kết tinh chỉ có thể xảy ra khi chất lỏng giải phóng năng lượng. Khi chất nóng chảy nguội đi, động năng trung bình và tốc độ của các phân tử giảm xuống. Lực hấp dẫn có thể giữ các hạt ở gần vị trí cân bằng của chúng. Ở một nhiệt độ nhất định gọi là nhiệt độ đông đặc (kết tinh), tất cả các phân tử đều ở vị trí cân bằng ổn định, sự sắp xếp của chúng trở nên có trật tự - một tinh thể được hình thành.

Sự nóng chảy của một chất rắn xảy ra ở cùng nhiệt độ mà chất đó đông đặc lại

Mỗi chất có điểm nóng chảy riêng. Ví dụ, điểm nóng chảy của helium là -269,6˚С, đối với thủy ngân -38,9˚С, đối với đồng 1083˚С.

Trong quá trình nóng chảy nhiệt độ không đổi. Lượng nhiệt cung cấp từ bên ngoài được sử dụng để phá hủy mạng tinh thể.

Trong quá trình đóng rắn, tuy nhiệt bị loại bỏ nhưng nhiệt độ không thay đổi. Năng lượng giải phóng trong quá trình kết tinh được dùng để duy trì nhiệt độ không đổi.

Cho đến khi toàn bộ chất tan chảy hoặc toàn bộ chất cứng lại, tức là. Chừng nào pha rắn và pha lỏng của một chất tồn tại cùng nhau thì nhiệt độ không thay đổi.

tivi+chất lỏng chất lỏng+tivi

, lượng nhiệt ở đâu, - nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy một chất được giải phóng trong quá trình kết tinh theo khối lượng

- nhiệt dung riêng của phản ứng tổng hợp– lượng nhiệt cần thiết để làm nóng chảy một chất nặng 1 kg tại điểm nóng chảy của nó.

Lượng nhiệt tiêu hao trong quá trình nóng chảy của một khối lượng nhất định của một chất thì lượng nhiệt tỏa ra tương đương trong quá trình kết tinh của khối lượng này.

Còn được gọi là nhiệt dung riêng của sự kết tinh.

Tại điểm nóng chảy, nội năng của một chất ở trạng thái lỏng lớn hơn nội năng của cùng một khối lượng chất đó ở trạng thái rắn.

Đối với một số lượng lớn các chất, khi nóng chảy, thể tích tăng và mật độ giảm. Ngược lại, khi đông cứng, thể tích giảm và mật độ tăng. Ví dụ, tinh thể naphtalen rắn chìm trong naphtalen lỏng.

Một số chất, ví dụ như bismuth, nước đá, gali, gang, v.v., nén lại khi nóng chảy và nở ra khi đông đặc. Những sai lệch so với quy luật chung này được giải thích bằng các đặc điểm cấu trúc của mạng tinh thể. Do đó, nước đặc hơn băng, băng nổi trong nước. Sự giãn nở của nước khi đóng băng dẫn đến sự phá hủy đá.

Sự thay đổi thể tích của kim loại trong quá trình nóng chảy và hóa rắn có tầm quan trọng đáng kể trong xưởng đúc.

Kinh nghiệm cho thấy rằng sự thay đổi áp suất bên ngoài tác dụng lên một chất rắn được phản ánh ở điểm nóng chảy của chất này. Đối với những chất nở ra khi nóng chảy, áp suất bên ngoài tăng dẫn đến nhiệt độ nóng chảy tăng, vì làm phức tạp quá trình nóng chảy. Nếu các chất bị nén trong quá trình nóng chảy, thì đối với chúng, áp suất bên ngoài tăng sẽ dẫn đến nhiệt độ nóng chảy giảm, bởi vì hỗ trợ quá trình nóng chảy. Chỉ có sự gia tăng áp suất rất lớn mới làm thay đổi đáng kể điểm nóng chảy. Ví dụ, để giảm nhiệt độ tan của băng xuống 1˚C, áp suất cần tăng thêm 130 atm. Điểm nóng chảy của một chất ở áp suất khí quyển bình thường được gọi là điểm nóng chảy của một chất.