Evaporarea lichidelor. Perechi saturate și nesaturate. Presiunea aburului saturat. Umiditatea aerului.

Evaporare- vaporizarea care apare la orice temperatura de la suprafata libera a lichidului. Distribuția neuniformă a energiei cinetice a moleculelor în timpul mișcării termice duce la faptul că la orice temperatură energia cinetică a unor molecule dintr-un lichid sau solid poate depăși energia potențială a conexiunii lor cu alte molecule. Moleculele cu viteză mare au o energie cinetică mai mare, iar temperatura corpului depinde de viteza de mișcare a moleculelor sale, prin urmare, evaporarea este însoțită de răcirea lichidului. Viteza de evaporare depinde de: suprafața deschisă, temperatură, concentrația moleculelor în apropierea lichidului.

Condensare- procesul de trecere a unei substanțe de la starea gazoasă la starea lichidă.

Evaporarea unui lichid într-un vas închis la o temperatură constantă duce la o creștere treptată a concentrației de molecule ale substanței care se evaporă în stare gazoasă. La ceva timp după începerea evaporării, concentrația substanței în stare gazoasă va atinge o asemenea valoare la care numărul de molecule care se întorc în lichid devine egal cu numărul de molecule care părăsesc lichidul în același timp. Se stabilește un echilibru dinamic între procesele de evaporare și condensare a materiei. O substanță în stare gazoasă care se află în echilibru dinamic cu un lichid se numește vapori saturati. (Vaporii sunt o colecție de molecule care au părăsit lichidul în procesul de evaporare.) Aburul la o presiune sub saturație se numește nesaturat.

Datorită evaporării constante a apei de pe suprafețele rezervoarelor, a solului și a vegetației, precum și a respirației oamenilor și animalelor, atmosfera conține întotdeauna vapori de apă. Prin urmare, presiunea atmosferică este suma presiunii aerului uscat și a vaporilor de apă din acesta. Presiunea vaporilor de apă va fi maximă atunci când aerul este saturat cu abur. Aburul saturat, spre deosebire de aburul nesaturat, nu respectă legile unui gaz ideal. Astfel, presiunea vaporilor de saturație nu depinde de volum, ci depinde de temperatură. Această dependență nu poate fi exprimată printr-o formulă simplă, prin urmare, pe baza unui studiu experimental al dependenței presiunii vaporilor saturați de temperatură, au fost întocmite tabele care pot fi folosite pentru a determina presiunea acesteia la diferite temperaturi.

Presiunea vaporilor de apă în aer la o anumită temperatură se numește umiditate absolută sau presiunea vaporilor de apă. Deoarece presiunea vaporilor este proporțională cu concentrația de molecule, umiditatea absolută poate fi definită ca densitatea vaporilor de apă din aer la o anumită temperatură, exprimată în kilograme pe metru cub (p).

Cele mai multe dintre fenomenele observate în natură, de exemplu, viteza de evaporare, uscarea diferitelor substanțe, ofilirea plantelor, nu depind de cantitatea de vapori de apă din aer, ci de cât de aproape este această cantitate de saturație, adica asupra umiditatii relative, care caracterizeaza gradul de saturare a aerului cu vapori de apa. La temperaturi scăzute și umiditate ridicată, transferul de căldură crește și persoana este expusă la hipotermie. La temperaturi ridicate și umiditate, transferul de căldură, dimpotrivă, este redus brusc, ceea ce duce la supraîncălzirea corpului. Cea mai favorabilă pentru oameni în latitudinile climatice medii este o umiditate relativă de 40-60%. Umiditatea relativă este raportul dintre densitatea vaporilor de apă (sau presiunea) din aer la o anumită temperatură și densitatea (sau presiunea) vaporilor de apă la aceeași temperatură, exprimată ca procent, adică

Umiditatea relativă variază foarte mult. Mai mult, variația diurnă a umidității relative este inversă variației diurne a temperaturii. În timpul zilei, cu creșterea temperaturii și, în consecință, cu creșterea presiunii de saturație, umiditatea relativă scade, iar noaptea crește. Aceeași cantitate de vapori de apă poate satura sau nu satura aerul. Prin scăderea temperaturii aerului, este posibil să aduceți vaporii din acesta la saturație. Punctul de rouă este temperatura la care vaporii din aer devin saturati. Când punctul de rouă este atins în aer sau pe obiectele cu care intră în contact, vaporii de apă încep să se condenseze. Pentru determinarea umidității aerului se folosesc aparate numite higrometre și psihrometre.

Teoria cinetică moleculară permite nu numai să înțelegem de ce o substanță poate fi în stare gazoasă, lichidă și solidă, ci și să explice procesul de tranziție a unei substanțe de la o stare la alta.

Evaporare și condensare. Cantitatea de apă sau orice alt lichid dintr-un vas deschis scade treptat. Are loc evaporarea lichidului, al cărui mecanism a fost descris în cursul fizicii din clasa a VII-a. În timpul mișcării haotice, unele molecule capătă o energie cinetică atât de mare încât părăsesc lichidul, depășind forțele de atracție de la restul moleculelor.

Concomitent cu evaporarea, are loc procesul invers - tranziția unei părți din moleculele de vapori care se mișcă aleator într-un lichid. Acest proces se numește condensare. Dacă vasul este deschis, atunci moleculele care au părăsit lichidul s-ar putea să nu se întoarcă

lichid. În aceste cazuri, evaporarea nu este compensată prin condensare și cantitatea de lichid scade. Când fluxul de aer peste vas duce vaporii formați, lichidul se evaporă mai repede, deoarece molecula de vapori are mai puține șanse de a se întoarce în lichid.

Abur saturat. Dacă vasul cu lichid este închis etanș, atunci scăderea lui se va opri în curând. La o temperatură constantă, sistemul „lichid - vapori” va ajunge într-o stare de echilibru termic și va rămâne în el pentru o perioadă de timp arbitrar.

În primul moment, după ce lichidul este turnat în vas și închis, acesta se va evapora și densitatea vaporilor de deasupra lichidului va crește. Totuși, în același timp, numărul de molecule care se întorc în lichid va crește. Cu cât densitatea vaporilor este mai mare, cu atât este mai mare numărul de molecule de vapori returnate în lichid. Ca rezultat, într-un vas închis la o temperatură constantă, se va stabili în cele din urmă un echilibru dinamic (în mișcare) între lichid și vapori. Numărul de molecule care părăsesc suprafața lichidului va fi egal cu numărul de molecule de vapori care se întorc în lichid în același timp. Concomitent cu procesul de evaporare, are loc condensul și ambele procese, în medie, se compensează reciproc.

Aburul aflat în echilibru dinamic cu lichidul său se numește abur saturat. Acest nume subliniază faptul că un anumit volum la o anumită temperatură nu poate conține mai mult abur.

Dacă aerul din vasul cu lichid este pompat anterior, atunci numai vaporii saturati vor fi deasupra suprafeței lichidului.

Presiunea aburului saturat. Ce se întâmplă cu aburul saturat dacă volumul pe care îl ocupă este redus, de exemplu, prin comprimarea vaporilor în echilibru cu lichidul dintr-un cilindru sub piston, menținând constantă temperatura conținutului cilindrului?

Când vaporii sunt comprimați, echilibrul va începe să fie perturbat. În primul moment, densitatea vaporilor crește ușor și mai multe molecule încep să treacă de la gaz la lichid decât de la lichid la gaz. Aceasta continuă până când echilibrul și densitatea sunt din nou stabilite și, prin urmare, concentrația de molecule nu ia aceeași valoare. Concentrația moleculelor de vapori saturați este deci independentă de volum la temperatură constantă.

Deoarece presiunea este proporțională cu concentrația conform formulei, atunci din independența concentrației (sau a densității) vaporilor saturați față de volum urmează independența presiunii vaporilor saturați față de volumul pe care îl ocupă.

Presiunea de vapori independentă de volum la care un lichid este în echilibru cu vaporii săi se numește presiune de vapori de saturație.

Când vaporii saturati sunt comprimați, din ce în ce mai mulți dintre ei intră în stare lichidă. Un lichid cu o masă dată ocupă un volum mai mic decât un vapor de aceeași masă. Ca urmare, volumul de vapori la o densitate constantă scade.

Am folosit de multe ori cuvintele „gaz” și „abur”. Nu există nicio diferență fundamentală între gaz și abur, iar aceste cuvinte sunt în general echivalente. Dar suntem obișnuiți cu o anumită gamă relativ mică de temperatură ambientală. Cuvântul „gaz” se aplică de obicei acelor substanțe a căror presiune de saturație a vaporilor la temperaturi obișnuite este peste cea atmosferică (de exemplu, dioxid de carbon). Dimpotrivă, se vorbește de abur atunci când, la temperatura camerei, presiunea vaporilor saturați este mai mică decât presiunea atmosferică, iar substanța este mai stabilă în stare lichidă (de exemplu, vaporii de apă).

Independența presiunii vaporilor saturați față de volum a fost stabilită în numeroase experimente privind compresia izotermă a vaporilor în echilibru cu lichidul acestuia. Lăsați substanța în volume mari să fie în stare gazoasă. Pe măsură ce compresia izotermă crește, densitatea și presiunea acesteia cresc (secțiunea izotermei AB din Figura 51). Când se atinge presiunea, aburul începe să se condenseze. În plus, atunci când vaporii saturați sunt comprimați, presiunea nu se schimbă până când toți vaporii se transformă într-un lichid (linia dreaptă BC în Figura 51). După aceea, presiunea în timpul compresiei începe să crească brusc (un segment al curbei, deoarece lichidele sunt puțin compresibile.

Curba prezentată în figura 51 se numește izoterma gazelor reale.

Presiunea vaporilor de saturație a unui lichid crește brusc odată cu creșterea temperaturii. Acest lucru se poate observa din figura 12, care prezintă curbele de presiune a vaporilor ale unor lichide, începând de la punctele de topire și terminând în punctele critice.

Orez. 12. Dependenţa presiunii vaporilor de saturaţie a unor lichide de temperatură.

Dependența funcțională a presiunii vaporilor saturați a unui lichid de temperatură poate fi exprimată prin ecuația (IV, 5), iar departe de temperatura critică, prin ecuația (IV, 8).

Presupunând că căldura de evaporare (sublimare) este constantă într-un interval mic de temperatură, putem integra ecuația (IV, 8)

(IV, 9)

Reprezentând ecuația (IV, 9) ca o integrală nedefinită, obținem:

(IV, 10),

unde C este constanta de integrare.

În conformitate cu aceste ecuații, dependența presiunii vaporilor saturați a unui lichid (sau a unei substanțe cristaline) de temperatură poate fi exprimată printr-o dreaptă în coordonate (în acest caz, panta dreptei este ). O astfel de dependență are loc doar într-un anumit interval de temperatură, departe de cel critic.

Figura 13 arată dependența presiunii vaporilor saturați a unor lichide în coordonatele indicate, care se încadrează satisfăcător în linii drepte în intervalul 0-100°C.

Orez. 13. Dependenţa logaritmului presiunii vaporilor saturaţi a unor lichide de temperatura reciprocă.

Cu toate acestea, ecuația (IV, 10) nu acoperă dependența presiunii vaporilor saturați de temperatură pe întregul interval de temperatură - de la temperatura de topire la cea critică. Pe de o parte, căldura de evaporare depinde de temperatură, iar integrarea trebuie efectuată ținând cont de această dependență. Pe de altă parte, aburul saturat la temperaturi ridicate nu poate fi considerat un gaz ideal, deoarece în același timp, presiunea acestuia crește semnificativ. Prin urmare, ecuația care acoperă dependența P = f(T)într-un interval larg de temperatură, devine inevitabil empiric.

stare supercritică- a patra formă a stării agregate a materiei, în care pot trece multe substanțe organice și anorganice.

Starea supercritică a materiei a fost descoperită pentru prima dată de Cañar de la Tour în 1822. Adevăratul interes pentru noul fenomen a apărut în 1869 după experimentele lui T. Andrews. Efectuând experimente în tuburi de sticlă cu pereți groși, omul de știință a investigat proprietățile CO 2, care se lichefiază cu ușurință odată cu creșterea presiunii. Drept urmare, a constatat că la 31 ° C și 7,2 MPa, meniscul - limita care separă lichidul și vaporii în echilibru cu acesta, dispare, în timp ce sistemul devine omogen (omogen) și întregul volum ia forma unui lichid opalescent alb-laptos. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, devine rapid transparent și mobil, constând din jeturi care curg constant, asemănătoare cu fluxurile de aer cald pe o suprafață încălzită. O creștere suplimentară a temperaturii și presiunii nu a dus la modificări vizibile.

Punctul în care are loc o astfel de tranziție, el l-a numit critic, iar starea materiei de deasupra acestui punct - supercritică. În ciuda faptului că în exterior această stare seamănă cu un lichid, acum este folosit un termen special pentru aceasta - fluid supercritic (din cuvântul englezesc fluid, adică „capabil să curgă”). În literatura modernă este acceptată abrevierea pentru fluide supercritice - SCF.

Locația liniilor care delimitează regiunile din starea gazoasă, lichidă și solidă, precum și poziția punctului triplu, unde converg toate cele trei regiuni, este individuală pentru fiecare substanță. Regiunea supercritică începe în punctul critic (indicat printr-un asterisc), care este în mod necesar caracterizat de doi parametri - temperatura ( T cr.) și presiune ( R cr.). O scădere a temperaturii sau a presiunii sub valorile critice scoate substanța din starea supercritică.

Faptul existenței unui punct critic a făcut posibil să se înțeleagă de ce unele gaze, de exemplu, hidrogenul, azotul și oxigenul, nu au putut fi obținute în formă lichidă cu creșterea presiunii timp îndelungat, motiv pentru care au fost numite gaze permanente. (din latină permanents- "constant"). Diagrama de mai sus arată că regiunea de existență a fazei lichide este situată în stânga liniei de temperatură critică. Astfel, pentru a lichefia orice gaz, acesta trebuie mai întâi răcit la o temperatură sub cea critică. CO 2 are o temperatură critică peste temperatura camerei, deci poate fi lichefiat în aceste condiții prin creșterea presiunii. Azotul are o temperatură critică mult mai scăzută, -239,9°C, așa că dacă comprimați azotul în condiții normale, puteți ajunge în cele din urmă în regiunea supercritică, dar azotul lichid nu se poate forma. Este necesar să se răcească mai întâi azotul sub temperatura critică și apoi, prin creșterea presiunii, să se ajungă într-o regiune în care este posibilă existența unui lichid. Situația este similară pentru hidrogen și oxigen (temperaturile critice sunt –118,4° C, respectiv –147° C), prin urmare, înainte de lichefiere, acestea sunt răcite la o temperatură sub cea critică și abia atunci presiunea este crescută. O stare supercritică este posibilă pentru majoritatea substanțelor, este necesar doar ca substanța să nu se descompună la o temperatură critică. În comparație cu substanțele indicate, punctul critic pentru apă este atins cu mare dificultate: t cr\u003d 374,2 ° C și R cr = 21,4 MPa.

Punctul critic este recunoscut ca un parametru fizic important al unei substanțe, la fel ca și punctul de topire sau de fierbere. Densitatea SCF este excepțional de scăzută, de exemplu, apa în starea SCF are o densitate de trei ori mai mică decât în ​​condiții normale. Toate SCF au o vâscozitate extrem de scăzută.

Fluidele supercritice sunt o încrucișare între un lichid și un gaz. Se pot comprima ca gazele (lichidele obișnuite sunt practic incompresibile) și, în același timp, sunt capabile să dizolve multe substanțe în stare solidă și lichidă, ceea ce este neobișnuit pentru gaze. Etanolul supercritic (la temperaturi peste 234°C) dizolvă foarte ușor unele săruri anorganice (CoCl 2 , KBr, KI). Dioxidul de carbon, protoxidul de azot, etilena și alte gaze în starea SCF dobândesc capacitatea de a dizolva multe substanțe organice - acid stearic, parafină, naftalină. Proprietățile CO 2 supercritic ca solvent pot fi controlate - cu o creștere a presiunii, puterea sa de dizolvare crește brusc.

Fluidele supercritice au început să fie utilizate pe scară largă abia în anii 1980, când nivelul general de dezvoltare industrială a făcut ca instalațiile SFR să fie disponibile pe scară largă. Din acel moment a început dezvoltarea intensivă a tehnologiilor supercritice. SCF-urile nu sunt doar solvenți buni, ci și substanțe cu un coeficient de difuzie ridicat, de exemplu. ele pătrund cu ușurință în straturile adânci ale diverselor solide și materiale. CO 2 supercritic a găsit cea mai largă aplicație, care s-a dovedit a fi un solvent pentru o gamă largă de compuși organici. Dioxidul de carbon a devenit lider în lumea tehnologiilor supercritice, așa cum are o serie întreagă de avantaje. Este destul de ușor să-l transferați în starea supercritică ( t cr- 31 ° С, R cr – 73,8 ATM.), în plus, este netoxic, neinflamabil, neexploziv, în plus, este ieftin și disponibil. Din punctul de vedere al oricărui tehnolog, este o componentă ideală a oricărui proces. Este deosebit de atractiv pentru că este parte integrantă a aerului atmosferic și, prin urmare, nu poluează mediul. CO 2 supercritic poate fi considerat un solvent absolut pur din punct de vedere al mediului.

Acum s-au dezvoltat două direcții independente de utilizare a fluidelor supercritice și coexistă productiv. Aceste două direcții diferă în scopurile ultime a ceea ce se realizează cu ajutorul acestor medii supercritice. În primul caz, SCF-urile sunt folosite pentru a extrage substanțele necesare din diverse materiale, produse sau deșeuri de producție. Și există un interes economic enorm în acest sens. În al doilea caz, SCF este utilizat direct pentru implementarea unor transformări chimice valoroase, adesea noi. Trebuie subliniat faptul că avantajele SCF ca extractanți se datorează în primul rând faptului că s-au dovedit a fi capabili să dizolve extrem de eficient compușii nepolari, inclusiv solide. Acest avantaj principal este puternic îmbunătățit de difuzivitatea ridicată a SCF-urilor, pe care am menționat-o deja, și de vâscozitatea lor excepțional de scăzută. Ambele caracteristici din urmă duc la faptul că rata de extracție devine extrem de mare. Să dăm doar câteva exemple.

Astfel, dezasfaltarea uleiurilor lubrifiante se realizează cu propan supercritic. Țițeiul se dizolvă în propan supercritic la o presiune semnificativ mai mare decât R cr. În acest caz, totul trece în soluție, cu excepția fracțiunilor grele de asfalt. Datorită diferenței uriașe de viscozități dintre fluidul supercritic și fracția de asfalt, separarea mecanică este foarte ușoară. Apoi soluția supercritică intră în vasele de expansiune, în care presiunea scade treptat, rămânând, totuși, mai mare. R cr până la ultimul rezervor. În aceste rezervoare, fracțiile de impurități din uleiuri din ce în ce mai ușoare sunt separate succesiv din soluție datorită scăderii solubilității lor cu scăderea presiunii. Separarea fazelor în fiecare dintre aceste recipiente este din nou foarte ușoară datorită diferenței puternice a vâscozităților lor. Presiunea din ultimul rezervor este mai mică R cr, propanul se evaporă, ca urmare, se eliberează ulei purificat din impuritățile nedorite.

Cofeina, un medicament folosit pentru a îmbunătăți activitatea sistemului cardiovascular, se obține din boabele de cafea chiar și fără măcinarea lor preliminară. Completitudinea extracției este atinsă datorită capacității mari de penetrare a SCF. Boabele sunt plasate într-o autoclavă - un recipient care poate rezista la o presiune crescută, apoi se introduce CO 2 gazos în el, apoi se creează presiunea necesară (> 73 ATM.), ca urmare, CO 2 trece în starea supercritică. Se amestecă tot conținutul, după care lichidul, împreună cu cofeina dizolvată, este turnat într-un recipient deschis. Dioxidul de carbon, aflat la presiunea atmosferică, se transformă în gaz și zboară în atmosferă, iar cofeina extrasă rămâne într-un recipient deschis în forma sa pură.

În prezent, solubilitatea ridicată a H2 în fluide supercritice este de mare importanță practică, deoarece procesele de hidrogenare utile sunt foarte frecvente. De exemplu, a fost dezvoltat un procedeu eficient pentru hidrogenarea catalitică a CO 2 în stare supercritică, conducând la formarea acidului formic. Procesul este foarte rapid și curat.

În această lecție, vom analiza proprietățile unui gaz oarecum specific - abur saturat. Vom defini acest gaz, vom sublinia cum diferă fundamental de gazele ideale pe care le-am considerat mai devreme și, mai precis, cum diferă dependența presiunii unui gaz saturat. De asemenea, în această lecție, un astfel de proces precum fierberea va fi luat în considerare și descris.

Pentru a înțelege diferențele dintre aburul saturat și un gaz ideal, trebuie să vă imaginați două experimente.

Mai întâi, să luăm un vas închis ermetic cu apă și să începem să-l încălzim. Pe măsură ce temperatura crește, moleculele lichidului vor avea o energie cinetică din ce în ce mai mare, iar un număr tot mai mare de molecule vor putea scăpa din lichid (vezi Fig. 2), prin urmare, concentrația de vapori va crește și, în consecință, va crește presiune. Deci prima pozitie:

Presiunea vaporilor saturați depinde de temperatură

Orez. 2.

Cu toate acestea, această prevedere este destul de așteptată și nu la fel de interesantă ca următoarele. Dacă plasați un lichid cu vapori saturați sub un piston mobil și începeți să coborâți acest piston, atunci, fără îndoială, concentrația de vapori saturați va crește din cauza scăderii volumului. Cu toate acestea, după un timp, vaporii se vor deplasa odată cu lichidul la un nou echilibru dinamic prin condensarea unei cantități în exces de vapori, iar presiunea nu se va schimba în final. A doua pozitie a teoriei aburului saturat:

Presiunea vaporilor saturați nu depinde de volum

Acum, trebuie remarcat faptul că presiunea vaporilor saturați, deși depinde de temperatură, ca un gaz ideal, dar natura acestei dependențe este oarecum diferită. Cert este că, după cum știm din ecuația de bază a MKT, presiunea gazului depinde atât de temperatură, cât și de concentrația gazului. Și, prin urmare, presiunea vaporilor saturați depinde de temperatură în mod neliniar până când concentrația de vapori crește, adică până când tot lichidul s-a evaporat. Graficul de mai jos (Fig. 3) arată natura dependenței presiunii vaporilor saturați de temperatură,

Orez. 3

în plus, trecerea de la o secțiune neliniară la una liniară înseamnă doar punctul de evaporare a întregului lichid. Deoarece presiunea unui gaz saturat depinde numai de temperatură, este posibil să se determine absolut fără ambiguitate care va fi presiunea vaporilor saturati la o anumită temperatură. Aceste rapoarte (precum și valorile densității aburului saturat) sunt enumerate într-un tabel special.

Să ne îndreptăm acum atenția asupra unui proces fizic atât de important precum fierberea. În clasa a VIII-a, fierberea era deja definită ca un proces de vaporizare mai intens decât evaporarea. Acum vom extinde oarecum acest concept.

Definiție. Fierbere- procesul de vaporizare care are loc pe tot volumul lichidului. Care este mecanismul de fierbere? Faptul este că întotdeauna există aer dizolvat în apă și, ca urmare a creșterii temperaturii, solubilitatea acestuia scade și se formează microbule. Deoarece fundul și pereții vasului nu sunt perfect netede, aceste bule se agață de neregularitățile din interiorul vasului. Acum secțiunea apă-aer există nu numai la suprafața apei, ci și în interiorul volumului de apă, iar moleculele de apă încep să treacă în bule. Astfel, în interiorul bulelor apare aburul saturat. În plus, aceste bule încep să plutească, crescând în volum și luând în sine un număr mai mare de molecule de apă și izbucnesc la suprafață, eliberând abur saturat în mediu (Fig. 4).

Orez. 4. Procesul de fierbere ()

Condiția pentru formarea și ascensiunea acestor bule este următoarea inegalitate: presiunea vaporilor saturați trebuie să fie mai mare sau egală cu presiunea atmosferică.

Astfel, deoarece presiunea vaporilor saturați depinde de temperatură, punctul de fierbere este determinat de presiunea mediului: cu cât este mai scăzută, cu atât temperatura la care fierbe lichidul este mai scăzută și invers.

În lecția următoare, vom începe să luăm în considerare proprietățile corpurilor rigide.

Bibliografie

1. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Fizica moleculară. Termodinamica. - M.: Dropia, 2010.
2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fizica clasa a 10-a. - M.: Ileksa, 2005.
3. Kasyanov V.A. Fizica clasa a 10-a. - M.: Dropia, 2010.

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

Teme pentru acasă

1. Pagină 74: nr. 546-550. Fizică. Caiet de sarcini. 10-11 clase. Rymkevici A.P. - M.: Dropia, 2013. ()
2. De ce alpiniștii nu pot fierbe ouă la altitudine?
3. Care sunt câteva modalități prin care poți răci ceaiul fierbinte? Justificați-le din punct de vedere fizic.
4. De ce ar trebui să se reducă presiunea gazului pe arzător după fierberea apei?
5. * Cum poate fi încălzită apa peste o sută de grade Celsius?

Pentru a utiliza previzualizarea prezentărilor, creați un cont Google (cont) și conectați-vă: https://accounts.google.com

Subtitrările diapozitivelor:

Abur saturat. Dependența presiunii vaporilor saturați de temperatură. Umiditate. Guseva N.P. MOU școala gimnazială Nr. 41, Saratov

EVAPORARE Procesul de trecere a unei substanțe de la starea lichidă la starea gazoasă este evaporarea; procesul invers se numește condensare; Evaporarea are loc la orice temperatură, alta decât zero absolut; rata de evaporare a unui lichid depinde de temperatură, de aria suprafeței evaporate, de tipul de lichid și de vânt.

FIERBERE - procesul de vaporizare care are loc în volumul unui lichid. Punctul de fierbere este temperatura unui lichid la care presiunea vaporilor saturați este egală sau mai mare decât presiunea exterioară. Pentru a menține fierberea, lichidul trebuie să fie furnizat de căldură, care este cheltuit pentru vaporizare, deoarece energia internă a unui vapor este mai mare decât energia internă a unui lichid de aceeași masă. În timpul procesului de fierbere, temperatura lichidului rămâne constantă.

Aburul este un gaz format din molecule lichide evaporate. Ecuația p \u003d nkT este adevărată pentru acesta. Principala diferență în comportamentul unui gaz ideal și al aburului saturat: atunci când temperatura aburului într-un vas închis se modifică (sau când volumul se modifică la o temperatură constantă), masa vaporilor se modifică. Lichidul se transformă parțial în vapori sau, dimpotrivă, vaporii se condensează parțial. Nimic de genul acesta nu se întâmplă cu un gaz ideal.

Proprietatea principală a aburului saturat este că presiunea vaporilor la temperatură constantă nu depinde de volum. Când tot lichidul s-a evaporat, vaporii, la încălzirea ulterioară, vor înceta să fie saturati și presiunea sa la volum constant va crește direct proporțional cu temperatura absolută (vezi Fig. 11.1, secțiunea curbei BC). p = nkT

În ce condiții începe fierberea? Lichidul conține întotdeauna gaze dizolvate care sunt eliberate pe fundul și pereții vasului, precum și pe particulele de praf suspendate în lichid, care sunt centrele de vaporizare. Vaporii de lichid din interiorul bulelor sunt saturati. Pe măsură ce temperatura crește, presiunea vaporilor crește și bulele cresc în dimensiune. Sub acțiunea forței de plutire, ele plutesc în sus. Fierberea începe atunci când presiunea vaporilor saturați din interiorul bulelor devine egală și mai mare decât presiunea exterioară și presiunea hidrostatică a coloanei de lichid.

Cu cât presiunea exterioară este mai mare, cu atât este mai mare punctul de fierbere. Deci, într-un cazan cu abur la o presiune care ajunge la 1,6 10 6 Pa, apa nu fierbe nici măcar la o temperatură de 200°C. În instituțiile medicale în vase închise ermetic - autoclave (Fig. 11.2), apa fierbe și la presiune ridicată. Prin urmare, punctul de fierbere al lichidului este mult mai mare de 100°C. Autoclavele sunt folosite pentru sterilizarea instrumentelor chirurgicale etc.

Prin scăderea presiunii externe, scădem astfel punctul de fierbere. Pompând aer și vapori de apă din balon, puteți face apa să fiarbă la temperatura camerei (Fig. 11.3). Pe măsură ce urci munți, presiunea atmosferică scade, astfel încât punctul de fierbere scade. La o altitudine de 7134 m (Vârful Lenin din Pamir), presiunea este aproximativ egală (300 mm Hg). Apa fierbe acolo la aproximativ 70°C. Este imposibil să gătești carne în aceste condiții.

Ce proces se numește evaporare? Ce factori afectează viteza de evaporare a unui lichid? Ce proces se numește condensare? Cum se explică procesele de evaporare din punctul de vedere al MKT? De ce evaporarea este însoțită de o scădere a temperaturii lichidului?

5. De ce temperatura unui lichid nu se modifică în timpul fierberii, deși lichidul continuă să primească energie de la încălzitor? 6. Ce forță ridică bulele la suprafața lichidului? 7. Este posibil să fiarbă apa la temperaturi sub 100°C?

UMIDITATEA AERULUI În atmosfera Pământului există 13 - 15 mii km 3 de apă sub formă de picături, cristale și vapori de apă. Cantitatea de vapori de apă din aer se numește umiditate. Umiditatea se caracterizează prin: presiune parțială (p) - presiunea pe care ar produce-o vaporii de apă dacă toate celelalte gaze ar fi absente; umiditatea relativă (φ) - raportul dintre presiunea parțială p a vaporilor de apă conținută în aer la o temperatură dată și presiunea p a vaporilor saturați la aceeași temperatură

Prognoza meteo indica valoarea umiditatii relative in procente! Umiditatea relativă indică cât de aproape este conținutul de vapori de apă al aerului de saturație. La o umiditate relativă de 100%, în aer există vapori de apă saturați. Atât aerul uscat excesiv, cât și umiditatea ridicată sunt dăunătoare sănătății umane. Cea mai confortabilă umiditate a aerului pentru o persoană se află în intervalul 40-60%.