Penguapan cairan. pasangan jenuh dan tidak jenuh. Tekanan uap jenuh. Kelembaban udara.

Penguapan- penguapan yang terjadi pada suhu berapa pun dari permukaan bebas cairan. Distribusi energi kinetik molekul yang tidak merata selama gerakan termal mengarah pada fakta bahwa pada suhu berapa pun energi kinetik beberapa molekul cairan atau padat dapat melebihi energi potensial hubungannya dengan molekul lain. Molekul dengan kecepatan tinggi memiliki energi kinetik yang lebih besar, dan suhu tubuh tergantung pada kecepatan pergerakan molekulnya, oleh karena itu, penguapan disertai dengan pendinginan cairan. Laju penguapan tergantung pada: luas permukaan terbuka, suhu, konsentrasi molekul di dekat cairan.

Kondensasi- proses transisi suatu zat dari keadaan gas ke keadaan cair.

Penguapan cairan dalam bejana tertutup pada suhu konstan menyebabkan peningkatan bertahap dalam konsentrasi molekul zat yang menguap dalam keadaan gas. Beberapa waktu setelah dimulainya penguapan, konsentrasi zat dalam keadaan gas akan mencapai nilai di mana jumlah molekul yang kembali ke cairan menjadi sama dengan jumlah molekul yang meninggalkan cairan dalam waktu yang sama. Kesetimbangan dinamis terbentuk antara proses penguapan dan pengembunan materi. Suatu zat dalam keadaan gas yang berada dalam kesetimbangan dinamis dengan cairan disebut uap jenuh. (Uap adalah kumpulan molekul yang telah meninggalkan cairan dalam proses penguapan.) Uap pada tekanan di bawah saturasi disebut tak jenuh.

Karena penguapan air yang konstan dari permukaan reservoir, tanah dan tumbuh-tumbuhan, serta pernapasan manusia dan hewan, atmosfer selalu mengandung uap air. Oleh karena itu, tekanan atmosfer adalah jumlah dari tekanan udara kering dan uap air di dalamnya. Tekanan uap air akan maksimum ketika udara jenuh dengan uap. Uap jenuh, tidak seperti uap tidak jenuh, tidak mematuhi hukum gas ideal. Dengan demikian, tekanan uap jenuh tidak tergantung pada volume, tetapi tergantung pada suhu. Ketergantungan ini tidak dapat dinyatakan dengan rumus sederhana, oleh karena itu, berdasarkan studi eksperimental ketergantungan tekanan uap jenuh pada suhu, telah disusun tabel yang dapat digunakan untuk menentukan tekanannya pada berbagai suhu.

Tekanan uap air di udara pada suhu tertentu disebut kelembaban mutlak, atau tekanan uap air. Karena tekanan uap sebanding dengan konsentrasi molekul, kelembaban absolut dapat didefinisikan sebagai kerapatan uap air di udara pada suhu tertentu, yang dinyatakan dalam kilogram per meter kubik (p).

Sebagian besar fenomena yang diamati di alam, misalnya, laju penguapan, pengeringan berbagai zat, layu tanaman, tidak tergantung pada jumlah uap air di udara, tetapi pada seberapa dekat jumlah ini dengan saturasi, yaitu, pada kelembaban relatif, yang mencirikan tingkat kejenuhan udara dengan uap air. Pada suhu rendah dan kelembaban tinggi, perpindahan panas meningkat dan orang tersebut terkena hipotermia. Pada suhu dan kelembaban tinggi, perpindahan panas, sebaliknya, berkurang tajam, yang menyebabkan tubuh menjadi terlalu panas. Yang paling menguntungkan bagi manusia di lintang iklim sedang adalah kelembaban relatif 40-60%. Kelembaban relatif adalah rasio densitas uap air (atau tekanan) di udara pada suhu tertentu dengan densitas (atau tekanan) uap air pada suhu yang sama, dinyatakan dalam persentase, yaitu.

Kelembaban relatif sangat bervariasi. Selain itu, variasi diurnal kelembaban relatif berbanding terbalik dengan variasi diurnal suhu. Pada siang hari, dengan peningkatan suhu dan, akibatnya, dengan peningkatan tekanan saturasi, kelembaban relatif menurun, dan pada malam hari meningkat. Jumlah uap air yang sama dapat menjenuhkan atau tidak menjenuhkan udara. Dengan menurunkan suhu udara, dimungkinkan untuk membuat uap di dalamnya menjadi jenuh. Titik embun adalah suhu di mana uap di udara menjadi jenuh. Ketika titik embun tercapai di udara atau pada benda-benda yang bersentuhan dengannya, uap air mulai mengembun. Untuk menentukan kelembaban udara, alat yang disebut higrometer dan psikrometer digunakan.

Teori kinetik molekuler memungkinkan tidak hanya untuk memahami mengapa suatu zat dapat berada dalam keadaan gas, cair dan padat, tetapi juga untuk menjelaskan proses transisi suatu zat dari satu keadaan ke keadaan lainnya.

Penguapan dan kondensasi. Jumlah air atau cairan lain dalam bejana terbuka secara bertahap berkurang. Penguapan cairan terjadi, mekanisme yang dijelaskan dalam pelajaran fisika kelas VII. Selama gerakan kacau, beberapa molekul memperoleh energi kinetik yang begitu besar sehingga mereka meninggalkan cairan, mengatasi gaya tarik-menarik dari molekul lainnya.

Bersamaan dengan penguapan, proses sebaliknya terjadi - transisi bagian dari molekul uap yang bergerak secara acak menjadi cairan. Proses ini disebut kondensasi. Jika bejana terbuka, maka molekul yang telah meninggalkan cairan tidak dapat kembali ke

cairan. Dalam kasus ini, penguapan tidak dikompensasi oleh kondensasi dan jumlah cairan berkurang. Ketika aliran udara di atas bejana membawa uap yang terbentuk, cairan menguap lebih cepat, karena molekul uap memiliki lebih sedikit kesempatan untuk kembali ke cairan lagi.

Uap jenuh. Jika bejana berisi cairan tertutup rapat, maka penurunannya akan segera berhenti. Pada suhu konstan, sistem "cair - uap" akan mencapai keadaan kesetimbangan termal dan akan tetap berada di dalamnya untuk waktu yang lama.

Pada saat pertama, setelah cairan dituangkan ke dalam bejana dan ditutup, itu akan menguap dan kerapatan uap di atas cairan akan meningkat. Namun, pada saat yang sama, jumlah molekul yang kembali ke cairan akan meningkat. Semakin besar kerapatan uap, semakin besar jumlah molekul uap yang kembali ke cairan. Akibatnya, dalam bejana tertutup pada suhu konstan, keseimbangan dinamis (bergerak) antara cairan dan uap pada akhirnya akan terbentuk. Jumlah molekul yang meninggalkan permukaan zat cair akan sama dengan jumlah molekul uap yang kembali ke zat cair dalam waktu yang sama. Bersamaan dengan proses penguapan, kondensasi terjadi, dan kedua proses rata-rata saling mengimbangi.

Uap dalam kesetimbangan dinamis dengan cairannya disebut uap jenuh. Nama ini menekankan bahwa volume tertentu pada suhu tertentu tidak dapat mengandung lebih banyak uap.

Jika udara dari bejana berisi cairan sebelumnya dipompa keluar, maka hanya uap jenuh yang akan berada di atas permukaan cairan.

Tekanan uap jenuh. Apa yang akan terjadi pada uap jenuh jika volumenya dikurangi, misalnya dengan mengompresi uap dalam kesetimbangan dengan cairan dalam silinder di bawah piston, menjaga suhu isi silinder konstan?

Ketika uap dikompresi, keseimbangan akan mulai terganggu. Pada saat pertama, kerapatan uap sedikit meningkat, dan lebih banyak molekul mulai berpindah dari gas ke cair daripada dari cair ke gas. Hal ini berlanjut sampai keseimbangan dan kerapatan terbentuk kembali, dan karenanya konsentrasi molekul tidak mengambil nilai yang sama. Oleh karena itu, konsentrasi molekul uap jenuh tidak tergantung pada volume pada suhu konstan.

Karena tekanan sebanding dengan konsentrasi sesuai dengan rumus, maka dari kebebasan konsentrasi (atau densitas) uap jenuh dari volume mengikuti kebebasan tekanan uap jenuh dari volume yang ditempatinya.

Tekanan uap volume-independen di mana cairan berada dalam kesetimbangan dengan uapnya disebut tekanan uap jenuh.

Ketika uap jenuh dikompresi, semakin banyak yang masuk ke keadaan cair. Cairan dengan massa tertentu menempati volume yang lebih kecil daripada uap dengan massa yang sama. Akibatnya, volume uap pada kerapatan konstan berkurang.

Kami telah menggunakan kata "gas" dan "uap" berkali-kali. Tidak ada perbedaan mendasar antara gas dan uap, dan kata-kata ini umumnya setara. Tetapi kita terbiasa dengan kisaran suhu lingkungan tertentu yang relatif kecil. Kata "gas" biasanya digunakan untuk zat-zat yang tekanan uap jenuhnya pada suhu biasa di atas atmosfer (misalnya, karbon dioksida). Sebaliknya, mereka berbicara tentang uap ketika, pada suhu kamar, tekanan uap jenuh kurang dari tekanan atmosfer dan zat lebih stabil dalam keadaan cair (misalnya, uap air).

Independensi tekanan uap jenuh dari volume telah ditetapkan dalam banyak percobaan pada kompresi isotermal uap dalam kesetimbangan dengan cairannya. Biarkan zat pada volume besar berada dalam keadaan gas. Saat kompresi isotermal meningkat, densitas dan tekanannya meningkat (bagian dari isoterm AB pada Gambar 51). Ketika tekanan tercapai, uap mulai mengembun. Selanjutnya, ketika uap jenuh dikompresi, tekanannya tidak berubah sampai semua uap berubah menjadi cairan (garis lurus BC pada Gambar 51). Setelah itu, tekanan selama kompresi mulai meningkat tajam (sebuah segmen kurva, karena cairan sedikit dapat dimampatkan.

Kurva yang ditunjukkan pada Gambar 51 disebut isoterm gas nyata.

Tekanan uap jenuh cairan meningkat tajam dengan meningkatnya suhu. Hal ini dapat dilihat dari gambar 12 yang menunjukkan kurva tekanan uap beberapa zat cair, dimulai dari titik leleh dan berakhir pada titik kritis.

Beras. 12. Ketergantungan tekanan uap jenuh beberapa cairan pada suhu.

Ketergantungan fungsional tekanan uap jenuh cairan pada suhu dapat dinyatakan dengan persamaan (IV, 5), dan jauh dari suhu kritis, dengan persamaan (IV, 8).

Dengan asumsi kalor penguapan (sublimasi) konstan dalam rentang suhu yang kecil, kita dapat mengintegrasikan persamaan (IV, 8)

(IV, 9)

Mewakili persamaan (IV, 9) sebagai integral tak tentu, kita memperoleh:

(IV, 10),

di mana C adalah konstanta integrasi.

Sesuai dengan persamaan ini, ketergantungan tekanan uap jenuh cairan (atau zat kristal) pada suhu dapat dinyatakan dengan garis lurus dalam koordinat (dalam hal ini, kemiringan garis lurus adalah ). Ketergantungan seperti itu hanya terjadi pada kisaran suhu tertentu yang jauh dari suhu kritis.

Gambar 13 menunjukkan ketergantungan tekanan uap jenuh dari beberapa cairan dalam koordinat yang ditunjukkan, yang sesuai dengan garis lurus dalam kisaran 0-100 °C.

Beras. 13. Ketergantungan logaritma tekanan uap jenuh beberapa cairan pada suhu timbal balik.

Namun, persamaan (IV, 10) tidak mencakup ketergantungan tekanan uap jenuh pada suhu di seluruh rentang suhu - dari suhu leleh hingga suhu kritis. Di satu sisi, panas penguapan tergantung pada suhu, dan integrasi harus dilakukan dengan mempertimbangkan ketergantungan ini. Di sisi lain, uap jenuh pada suhu tinggi tidak dapat dianggap sebagai gas ideal, karena pada saat yang sama, tekanannya meningkat secara signifikan. Oleh karena itu, persamaan yang mencakup ketergantungan P = f(T) pada rentang suhu yang luas, pasti menjadi empiris.

keadaan superkritis- bentuk keempat dari keadaan agregat materi, di mana banyak zat organik dan anorganik dapat lewat.

Keadaan materi superkritis pertama kali ditemukan oleh Cañar de la Tour pada tahun 1822. Minat nyata pada fenomena baru muncul pada tahun 1869 setelah eksperimen T. Andrews. Melakukan eksperimen dalam tabung kaca berdinding tebal, ilmuwan menyelidiki sifat-sifat CO 2, yang mudah mencair dengan meningkatnya tekanan. Hasilnya, ia menemukan bahwa pada 31 ° C dan 7,2 MPa, meniskus - batas yang memisahkan cairan dan uap dalam kesetimbangan dengannya, menghilang, sementara sistem menjadi homogen (homogen) dan seluruh volume berbentuk cairan opalescent putih susu. Dengan peningkatan suhu lebih lanjut, ia dengan cepat menjadi transparan dan bergerak, terdiri dari pancaran yang terus-menerus mengalir, menyerupai aliran udara hangat di atas permukaan yang dipanaskan. Peningkatan lebih lanjut dalam suhu dan tekanan tidak menyebabkan perubahan yang terlihat.

Titik di mana transisi semacam itu terjadi, ia sebut kritis, dan keadaan materi di atas titik ini - superkritis. Terlepas dari kenyataan bahwa secara lahiriah keadaan ini menyerupai cairan, istilah khusus sekarang digunakan untuk itu - cairan superkritis (dari kata bahasa Inggris cairan, yaitu "mampu mengalir"). Dalam literatur modern, singkatan untuk fluida superkritis diterima - SCF.

Lokasi garis yang membatasi wilayah gas, cair dan padat, serta posisi titik rangkap tiga, di mana ketiga wilayah bertemu, adalah individual untuk setiap zat. Wilayah superkritis dimulai pada titik kritis (ditunjukkan dengan tanda bintang), yang harus dicirikan oleh dua parameter - suhu ( T cr.) dan tekanan ( R cr.). Penurunan suhu atau tekanan di bawah nilai kritis membawa zat keluar dari keadaan superkritis.

Fakta keberadaan titik kritis memungkinkan untuk memahami mengapa beberapa gas, misalnya, hidrogen, nitrogen, dan oksigen, tidak dapat diperoleh dalam bentuk cair dengan peningkatan tekanan untuk waktu yang lama, itulah sebabnya mereka disebut gas permanen. (dari bahasa Latin permanen- "konstan"). Diagram di atas menunjukkan bahwa daerah keberadaan fase cair terletak di sebelah kiri garis suhu kritis. Jadi, untuk mencairkan gas apa pun, pertama-tama harus didinginkan hingga suhu di bawah suhu kritis. CO2 memiliki suhu kritis di atas suhu kamar, sehingga dapat dicairkan dalam kondisi ini dengan meningkatkan tekanan. Nitrogen memiliki suhu kritis yang jauh lebih rendah, -239,9°C, jadi jika Anda memampatkan nitrogen dalam kondisi normal, Anda akhirnya dapat mencapai wilayah superkritis, tetapi nitrogen cair tidak dapat terbentuk. Hal ini diperlukan untuk mendinginkan nitrogen terlebih dahulu di bawah suhu kritis dan kemudian, dengan meningkatkan tekanan, mencapai daerah di mana keberadaan cairan dimungkinkan. Situasinya serupa untuk hidrogen dan oksigen (suhu kritis masing-masing adalah –118,4° C dan –147° C), oleh karena itu, sebelum pencairan, mereka didinginkan hingga suhu di bawah suhu kritis, dan baru kemudian tekanannya dinaikkan. Keadaan superkritis dimungkinkan untuk sebagian besar zat, hanya saja zat tersebut perlu tidak terurai pada suhu kritis. Dibandingkan dengan zat yang ditunjukkan, titik kritis untuk air dicapai dengan sangat sulit: t cr\u003d 374,2 ° C dan R cr = 21,4 MPa.

Titik kritis diakui sebagai parameter fisik penting suatu zat, sama seperti titik leleh atau titik didih. Kepadatan SCF sangat rendah, misalnya, air dalam keadaan SCF memiliki kerapatan tiga kali lebih rendah daripada dalam kondisi normal. Semua SCF memiliki viskositas yang sangat rendah.

Fluida superkritis adalah persilangan antara cairan dan gas. Mereka dapat memampatkan seperti gas (cairan biasa praktis tidak dapat dimampatkan) dan, pada saat yang sama, mereka mampu melarutkan banyak zat dalam keadaan padat dan cair, yang tidak biasa untuk gas. Etanol superkritis (pada suhu di atas 234° C) sangat mudah melarutkan beberapa garam anorganik (CoCl 2 , KBr, KI). Karbon dioksida, nitrous oxide, ethylene dan beberapa gas lainnya dalam keadaan SCF memperoleh kemampuan untuk melarutkan banyak zat organik - asam stearat, parafin, naftalena. Sifat-sifat CO2 superkritis sebagai pelarut dapat dikontrol - dengan peningkatan tekanan, daya larutnya meningkat tajam.

Cairan superkritis mulai digunakan secara luas hanya pada tahun 1980-an, ketika tingkat umum perkembangan industri membuat fasilitas SFR tersedia secara luas. Sejak saat itu, pengembangan intensif teknologi superkritis dimulai. SCF tidak hanya pelarut yang baik, tetapi juga zat dengan koefisien difusi tinggi, mis. mereka dengan mudah menembus ke lapisan dalam dari berbagai padatan dan bahan. CO 2 superkritis menemukan aplikasi terluas, yang ternyata menjadi pelarut untuk berbagai senyawa organik. Karbon dioksida telah menjadi pemimpin di dunia teknologi superkritis, sebagai memiliki berbagai keunggulan. Sangat mudah untuk mentransfernya ke keadaan superkritis ( t cr- 31 ° , R cr – 73,8 ATM.), selain itu, tidak beracun, tidak mudah terbakar, tidak mudah meledak, apalagi murah dan tersedia. Dari sudut pandang teknolog mana pun, ini adalah komponen ideal dari proses apa pun. Ini sangat menarik karena merupakan bagian integral dari udara atmosfer dan, oleh karena itu, tidak mencemari lingkungan. CO2 superkritis dapat dianggap sebagai pelarut yang benar-benar murni lingkungan.

Sekarang dua arah independen penggunaan cairan superkritis telah dikembangkan dan hidup berdampingan secara produktif. Kedua arah ini berbeda dalam tujuan akhir dari apa yang dicapai dengan bantuan media superkritis ini. Dalam kasus pertama, SCF digunakan untuk mengekstrak zat yang diperlukan dari berbagai bahan, produk, atau limbah produksi. Dan ada kepentingan ekonomi yang besar dalam hal ini. Dalam kasus kedua, SCF digunakan secara langsung untuk implementasi transformasi kimia yang berharga dan seringkali baru. Harus ditekankan bahwa keunggulan SCF sebagai ekstraktan terutama disebabkan oleh fakta bahwa mereka ternyata mampu melarutkan senyawa non-polar secara sangat efektif, termasuk padatan. Keuntungan utama ini ditingkatkan secara tajam oleh difusivitas SCF yang tinggi, yang telah kami sebutkan, dan viskositasnya yang sangat rendah. Kedua fitur terakhir mengarah pada fakta bahwa tingkat ekstraksi menjadi sangat tinggi. Mari kita berikan beberapa contoh.

Dengan demikian, deasphalting minyak pelumas dilakukan dengan menggunakan propana superkritis. Minyak mentah larut dalam propana superkritis pada tekanan yang jauh lebih tinggi dari R cr. Dalam hal ini, semuanya masuk ke dalam larutan, kecuali fraksi aspal berat. Karena perbedaan besar dalam viskositas antara cairan superkritis dan fraksi aspal, pemisahan mekanis sangat mudah. Kemudian larutan superkritis memasuki tangki ekspansi, di mana tekanan secara bertahap berkurang, namun tetap lebih tinggi R cr sampai tangki terakhir. Dalam tangki ini, fraksi pengotor minyak yang lebih ringan secara bertahap dipisahkan dari larutan karena penurunan kelarutannya dengan penurunan tekanan. Pemisahan fase di masing-masing wadah ini sekali lagi sangat mudah karena perbedaan tajam dalam viskositasnya. Tekanan di tangki terakhir lebih rendah R cr, propana menguap, akibatnya, minyak yang dimurnikan dari kotoran yang tidak diinginkan dilepaskan.

Kafein, obat yang digunakan untuk meningkatkan aktivitas sistem kardiovaskular, diperoleh dari biji kopi bahkan tanpa penggilingan awal. Kelengkapan ekstraksi dicapai karena kemampuan penetrasi SCF yang tinggi. Biji-bijian ditempatkan dalam autoklaf - wadah yang dapat menahan peningkatan tekanan, kemudian gas CO 2 diumpankan ke dalamnya, kemudian dibuat tekanan yang diperlukan (> 73 ATM.), akibatnya, CO 2 masuk ke keadaan superkritis. Semua isinya dicampur, setelah itu cairan, bersama dengan kafein terlarut, dituangkan ke dalam wadah terbuka. Karbon dioksida, berada pada tekanan atmosfer, berubah menjadi gas dan terbang ke atmosfer, dan kafein yang diekstraksi tetap berada dalam wadah terbuka dalam bentuk murni.

Saat ini, kelarutan H2 yang tinggi dalam cairan superkritis sangat penting secara praktis, karena proses hidrogenasi yang bermanfaat sangat umum. Misalnya, proses yang efisien telah dikembangkan untuk hidrogenasi katalitik CO2 dalam keadaan superkritis, yang mengarah pada pembentukan asam format. Prosesnya sangat cepat dan bersih.

Dalam pelajaran ini, kita akan menganalisis sifat-sifat gas yang agak spesifik - uap jenuh. Kami akan mendefinisikan gas ini, menunjukkan bagaimana perbedaan mendasar dari gas ideal yang kami pertimbangkan sebelumnya, dan, lebih khusus, bagaimana ketergantungan tekanan gas jenuh berbeda. Juga dalam pelajaran ini, proses seperti perebusan akan dipertimbangkan dan dijelaskan.

Untuk memahami perbedaan antara uap jenuh dan gas ideal, Anda perlu membayangkan dua eksperimen.

Pertama, mari kita ambil bejana yang tertutup rapat dengan air dan mulai memanaskannya. Dengan meningkatnya suhu, molekul-molekul cairan akan memiliki energi kinetik yang meningkat, dan semakin banyak molekul yang dapat keluar dari cairan (lihat Gambar 2), oleh karena itu, konsentrasi uap akan meningkat dan, akibatnya, tekanan. Jadi posisi pertama:

Tekanan uap jenuh tergantung pada suhu

Beras. 2.

Namun ketentuan ini cukup diharapkan dan tidak semenarik berikut ini. Jika Anda menempatkan cairan dengan uap jenuhnya di bawah piston yang dapat digerakkan dan mulai menurunkan piston ini, maka, tidak diragukan lagi, konsentrasi uap jenuh akan meningkat karena penurunan volume. Namun, setelah beberapa waktu, uap akan bergerak bersama cairan ke kesetimbangan dinamis baru dengan mengembunkan kelebihan jumlah uap, dan tekanan pada akhirnya tidak akan berubah. Posisi kedua dari teori uap jenuh:

Tekanan uap jenuh tidak bergantung pada volume

Sekarang perlu dicatat bahwa tekanan uap jenuh, meskipun tergantung pada suhu, seperti gas ideal, tetapi sifat ketergantungan ini agak berbeda. Faktanya adalah, seperti yang kita ketahui dari persamaan dasar MKT, tekanan gas bergantung pada suhu dan konsentrasi gas. Dan oleh karena itu, tekanan uap jenuh tergantung pada suhu secara non-linier sampai konsentrasi uap meningkat, yaitu sampai semua cairan menguap. Grafik di bawah ini (Gbr. 3) menunjukkan sifat ketergantungan tekanan uap jenuh pada suhu,

Beras. 3

apalagi, transisi dari bagian non-linier ke bagian linier hanya berarti titik penguapan seluruh cairan. Karena tekanan gas jenuh hanya bergantung pada suhu, adalah mungkin untuk secara mutlak menentukan berapa tekanan uap jenuh pada suhu tertentu. Rasio ini (serta nilai kepadatan uap jenuh) tercantum dalam tabel khusus.

Sekarang mari kita mengalihkan perhatian kita ke proses fisik yang penting seperti perebusan. Di kelas delapan, perebusan sudah didefinisikan sebagai proses penguapan yang lebih intens daripada penguapan. Sekarang kita akan sedikit memperluas konsep ini.

Definisi. Mendidih- proses penguapan yang terjadi di seluruh volume cairan. Bagaimana mekanisme pendidihannya? Faktanya adalah bahwa selalu ada udara terlarut dalam air, dan sebagai akibat dari peningkatan suhu, kelarutannya berkurang, dan gelembung mikro terbentuk. Karena bagian bawah dan dinding bejana tidak mulus sempurna, gelembung-gelembung ini menempel pada ketidakteraturan di bagian dalam bejana. Sekarang bagian air-udara ada tidak hanya di permukaan air, tetapi juga di dalam volume air, dan molekul air mulai masuk ke dalam gelembung. Dengan demikian, uap jenuh muncul di dalam gelembung. Selanjutnya, gelembung-gelembung ini mulai mengapung, bertambah volumenya dan membawa lebih banyak molekul air ke dalam dirinya sendiri, dan meledak di permukaan, melepaskan uap jenuh ke lingkungan (Gbr. 4).

Beras. 4. Proses perebusan ()

Kondisi untuk pembentukan dan naiknya gelembung-gelembung ini adalah ketidaksamaan berikut: tekanan uap jenuh harus lebih besar atau sama dengan tekanan atmosfer.

Jadi, karena tekanan uap jenuh tergantung pada suhu, titik didih ditentukan oleh tekanan lingkungan: semakin rendah, semakin rendah suhu di mana cairan mendidih, dan sebaliknya.

Dalam pelajaran berikutnya, kita akan mulai mempertimbangkan sifat-sifat benda tegar.

Bibliografi

1. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Fisika molekuler. Termodinamika. - M.: Bustard, 2010.
2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fisika kelas 10. - M.: Ileksa, 2005.
3. Kasyanov V.A. Fisika kelas 10. - M.: Bustard, 2010.

1. Fisika.ru ().
2. Chemport.ru ().
3. Narod.ru ().

Pekerjaan rumah

1. Halaman 74: No. 546-550. Fisika. Buku tugas. kelas 10-11. Rymkevich A.P. - M.: Bustard, 2013. ()
2. Mengapa pendaki tidak bisa merebus telur di ketinggian?
3. Apa saja cara untuk mendinginkan teh panas? Membenarkan mereka dalam hal fisika.
4. Mengapa tekanan gas pada kompor harus dikurangi setelah air mendidih?
5. * Bagaimana air bisa dipanaskan di atas seratus derajat Celcius?

Untuk menggunakan pratinjau presentasi, buat akun Google (akun) dan masuk: https://accounts.google.com

Teks slide:

Uap jenuh. Ketergantungan tekanan uap jenuh pada suhu. Kelembaban. Guseva N.P. MOU sekolah menengah No. 41, Saratov

EVAPORASI Proses transisi suatu zat dari wujud cair ke wujud gas adalah penguapan; proses sebaliknya disebut kondensasi; Penguapan terjadi pada suhu apapun selain nol mutlak; laju penguapan suatu zat cair bergantung pada suhu, luas permukaan yang diuapkan, jenis zat cair, dan angin.

BOILING - proses penguapan yang terjadi di seluruh volume cairan Titik didih adalah suhu cairan di mana tekanan uap jenuhnya sama dengan atau lebih besar dari tekanan eksternal. Untuk mempertahankan mendidih, panas harus disuplai ke cairan, yang dihabiskan untuk penguapan, karena energi internal uap lebih besar dari energi internal cairan dengan massa yang sama. Selama proses perebusan, suhu cairan tetap konstan.

Uap adalah gas yang dibentuk oleh molekul cair yang diuapkan. Persamaan p \u003d nkT berlaku untuk itu. Perbedaan utama dalam perilaku gas ideal dan uap jenuh: ketika suhu uap dalam bejana tertutup berubah (atau ketika perubahan volume pada suhu konstan), massa uap berubah. Cairan sebagian berubah menjadi uap, atau, sebaliknya, sebagian uap mengembun. Hal seperti ini tidak terjadi pada gas ideal.

Sifat utama dari uap jenuh adalah bahwa tekanan uap pada suhu konstan tidak bergantung pada volume. Ketika semua cairan telah menguap, uap, pada pemanasan lebih lanjut, akan berhenti jenuh dan tekanannya pada volume konstan akan meningkat sebanding dengan suhu absolut (lihat Gambar 11.1, bagian dari kurva BC). p = nkT

Dalam kondisi apa perebusan dimulai? Gas terlarut selalu ada dalam cairan, yang dilepaskan di bagian bawah dan dinding bejana, serta pada partikel debu yang tersuspensi dalam cairan, yang merupakan pusat penguapan. Uap cair di dalam gelembung jenuh. Dengan meningkatnya suhu, tekanan uap meningkat dan gelembung bertambah besar. Di bawah aksi gaya apung, mereka mengapung. Mendidih dimulai ketika tekanan uap jenuh di dalam gelembung menjadi sama dan lebih besar dari tekanan eksternal dan tekanan hidrostatik kolom cairan.

Semakin besar tekanan eksternal, semakin tinggi titik didih. Jadi, dalam ketel uap pada tekanan mencapai 1,6 10 6 Pa, air tidak mendidih bahkan pada suhu 200 °C. Di institusi medis dalam bejana yang tertutup rapat - otoklaf (Gbr. 11.2), air juga mendidih pada tekanan tinggi. Oleh karena itu, titik didih cairan jauh lebih tinggi dari 100 ° C. Autoklaf digunakan untuk mensterilkan instrumen bedah, dll.

Dengan menurunkan tekanan eksternal, dengan demikian kita menurunkan titik didih. Dengan memompa keluar udara dan uap air dari labu, Anda dapat membuat air mendidih pada suhu kamar (Gbr. 11.3). Saat Anda mendaki gunung, tekanan atmosfer menurun, sehingga titik didihnya menurun. Pada ketinggian 7134 m (Puncak Lenin di Pamir), tekanannya kira-kira sama (300 mm Hg). Air mendidih di sana pada sekitar 70 ° C. Tidak mungkin memasak daging dalam kondisi ini.

Proses apa yang disebut evaporasi? Faktor apa saja yang mempengaruhi laju penguapan zat cair? Proses apa yang disebut kondensasi? Bagaimana menjelaskan proses penguapan dari sudut pandang MKT? Mengapa penguapan disertai dengan penurunan suhu cairan?

5. Mengapa suhu zat cair tidak berubah selama perebusan, meskipun zat cair terus menerima energi dari pemanas? 6. Gaya apa yang menaikkan gelembung ke permukaan cairan? 7. Apakah mungkin membuat air mendidih pada suhu di bawah 100 °C?

KELEMBABAN UDARA Di atmosfer bumi terdapat 13 - 15 ribu km 3 air dalam bentuk tetesan, kristal dan uap air. Jumlah uap air di udara disebut kelembaban. Kelembaban dicirikan oleh: tekanan parsial (p) - tekanan yang akan dihasilkan uap air jika semua gas lainnya tidak ada; kelembaban relatif (φ) - rasio tekanan parsial p uap air yang terkandung di udara pada suhu tertentu dengan tekanan p uap jenuh pada suhu yang sama

Prakiraan cuaca menunjukkan nilai kelembaban relatif dalam persen! Kelembaban relatif menunjukkan seberapa dekat kandungan uap air di udara dengan saturasi. Pada kelembaban relatif 100%, ada uap air jenuh di udara. Udara kering yang berlebihan dan kelembaban yang tinggi berbahaya bagi kesehatan manusia. Kelembaban udara paling nyaman bagi seseorang terletak pada kisaran 40-60%.