Pagsingaw ng mga likido. Mga pares na saturated at unsaturated. Saturated steam pressure. Halumigmig ng hangin.

Pagsingaw- singaw na nagaganap sa anumang temperatura mula sa libreng ibabaw ng likido. Ang hindi pantay na pamamahagi ng kinetic energy ng mga molekula sa panahon ng thermal motion ay humahantong sa katotohanan na sa anumang temperatura ang kinetic energy ng ilang mga molekula ng isang likido o solid ay maaaring lumampas sa potensyal na enerhiya ng kanilang koneksyon sa iba pang mga molekula. Ang mga molekula na may mataas na bilis ay may higit na kinetic na enerhiya, at ang temperatura ng katawan ay nakasalalay sa bilis ng paggalaw ng mga molekula nito, samakatuwid, ang pagsingaw ay sinamahan ng paglamig ng likido. Ang rate ng pagsingaw ay depende sa: bukas na lugar sa ibabaw, temperatura, konsentrasyon ng mga molekula malapit sa likido.

Kondensasyon- ang proseso ng paglipat ng isang sangkap mula sa isang gas na estado sa isang likidong estado.

Ang pagsingaw ng isang likido sa isang saradong sisidlan sa isang pare-parehong temperatura ay humahantong sa isang unti-unting pagtaas sa konsentrasyon ng mga molekula ng evaporating substance sa gas na estado. Ilang oras pagkatapos ng pagsisimula ng pagsingaw, ang konsentrasyon ng sangkap sa estado ng gas ay aabot sa isang halaga kung saan ang bilang ng mga molekula na bumabalik sa likido ay magiging katumbas ng bilang ng mga molekula na umaalis sa likido sa parehong oras. Ang isang dinamikong balanse ay itinatag sa pagitan ng mga proseso ng evaporation at condensation ng matter. Ang isang sangkap sa isang gas na estado na nasa dynamic na equilibrium na may isang likido ay tinatawag na saturated vapor. (Ang singaw ay isang koleksyon ng mga molekula na iniwan ang likido sa proseso ng pagsingaw.) Ang singaw sa isang presyon sa ibaba ng saturation ay tinatawag na unsaturated.

Dahil sa patuloy na pagsingaw ng tubig mula sa mga ibabaw ng mga reservoir, lupa at mga halaman, pati na rin ang paghinga ng mga tao at hayop, ang kapaligiran ay palaging naglalaman ng singaw ng tubig. Samakatuwid, ang presyon ng atmospera ay ang kabuuan ng presyon ng tuyong hangin at ang singaw ng tubig sa loob nito. Ang presyon ng singaw ng tubig ay magiging pinakamataas kapag ang hangin ay puspos ng singaw. Ang saturated steam, hindi tulad ng unsaturated steam, ay hindi sumusunod sa mga batas ng isang perpektong gas. Kaya, ang presyon ng singaw ng saturation ay hindi nakasalalay sa dami, ngunit depende sa temperatura. Ang pag-asa na ito ay hindi maaaring ipahayag ng isang simpleng pormula, samakatuwid, sa batayan ng isang eksperimentong pag-aaral ng pag-asa ng puspos na presyon ng singaw sa temperatura, ang mga talahanayan ay pinagsama-sama na maaaring magamit upang matukoy ang presyon nito sa iba't ibang mga temperatura.

Ang presyon ng singaw ng tubig sa hangin sa isang naibigay na temperatura ay tinatawag na absolute humidity, o presyon ng singaw ng tubig. Dahil proporsyonal ang presyon ng singaw sa konsentrasyon ng mga molekula, ang absolute humidity ay maaaring tukuyin bilang density ng singaw ng tubig sa hangin sa isang naibigay na temperatura, na ipinahayag sa kilo bawat metro kubiko (p).

Karamihan sa mga phenomena na naobserbahan sa kalikasan, halimbawa, ang rate ng pagsingaw, ang pagkatuyo ng iba't ibang mga sangkap, ang pagkalanta ng mga halaman, ay hindi nakasalalay sa dami ng singaw ng tubig sa hangin, ngunit sa kung gaano kalapit ang halagang ito sa saturation, iyon ay, sa kamag-anak na kahalumigmigan, na nagpapakilala sa antas ng saturation ng hangin na may singaw ng tubig. Sa mababang temperatura at mataas na kahalumigmigan, tumataas ang paglipat ng init at ang tao ay nalantad sa hypothermia. Sa mataas na temperatura at halumigmig, ang paglipat ng init, sa kabaligtaran, ay nabawasan nang husto, na humahantong sa sobrang pag-init ng katawan. Ang pinaka-kanais-nais para sa mga tao sa gitnang klimatiko latitude ay isang kamag-anak na kahalumigmigan ng 40-60%. Ang kamag-anak na kahalumigmigan ay ang ratio ng density ng singaw ng tubig (o presyon) sa hangin sa isang naibigay na temperatura sa density (o presyon) ng singaw ng tubig sa parehong temperatura, na ipinahayag bilang isang porsyento, i.e.

Ang kamag-anak na kahalumigmigan ay malawak na nag-iiba. Bukod dito, ang diurnal na pagkakaiba-iba ng relatibong halumigmig ay kabaligtaran sa pang-araw-araw na pagkakaiba-iba ng temperatura. Sa araw, na may pagtaas sa temperatura at, dahil dito, na may pagtaas sa presyon ng saturation, bumababa ang kamag-anak na kahalumigmigan, at sa gabi ay tumataas ito. Ang parehong dami ng singaw ng tubig ay maaaring magbabad o hindi magbabad sa hangin. Sa pamamagitan ng pagpapababa ng temperatura ng hangin, posible na dalhin ang singaw sa loob nito sa saturation. Ang dew point ay ang temperatura kung saan ang singaw sa hangin ay nagiging puspos. Kapag ang hamog ay naabot sa hangin o sa mga bagay kung saan ito nadikit, ang singaw ng tubig ay nagsisimulang mag-condense. Upang matukoy ang halumigmig ng hangin, ginagamit ang mga aparatong tinatawag na hygrometer at psychrometer.

Ang molecular kinetic theory ay nagbibigay-daan hindi lamang upang maunawaan kung bakit ang isang substance ay maaaring nasa gaseous, liquid at solid states, ngunit din upang ipaliwanag ang proseso ng paglipat ng isang substance mula sa isang estado patungo sa isa pa.

Pagsingaw at paghalay. Ang dami ng tubig o anumang iba pang likido sa isang bukas na sisidlan ay unti-unting bumababa. Ang pagsingaw ng likido ay nangyayari, ang mekanismo ng kung saan ay inilarawan sa kurso ng pisika ng klase VII. Sa panahon ng magulong paggalaw, ang ilang mga molekula ay nakakakuha ng napakalaking kinetic energy na iniiwan nila ang likido, na nagtagumpay sa mga puwersa ng pagkahumaling mula sa iba pang mga molekula.

Kasabay ng pagsingaw, nangyayari ang kabaligtaran na proseso - ang paglipat ng isang bahagi ng random na paglipat ng mga molekula ng singaw sa isang likido. Ang prosesong ito ay tinatawag na condensation. Kung bukas ang sisidlan, maaaring hindi na bumalik ang mga molekula na naiwan sa likido

likido. Sa mga kasong ito, ang pagsingaw ay hindi binabayaran ng condensation at bumababa ang dami ng likido. Kapag ang daloy ng hangin sa ibabaw ng sisidlan ay dinadala ang nabuong mga singaw, ang likido ay sumingaw nang mas mabilis, dahil ang molekula ng singaw ay may mas kaunting pagkakataon na bumalik muli sa likido.

puspos na singaw. Kung ang sisidlan na may likido ay mahigpit na sarado, ang pagtanggi nito ay hihinto sa lalong madaling panahon. Sa isang pare-parehong temperatura, ang "likido - singaw" na sistema ay darating sa isang estado ng thermal equilibrium at mananatili dito sa loob ng mahabang panahon.

Sa unang sandali, pagkatapos ibuhos ang likido sa sisidlan at sarado, ito ay sumingaw at ang densidad ng singaw sa itaas ng likido ay tataas. Gayunpaman, sa parehong oras, ang bilang ng mga molekula na bumabalik sa likido ay tataas. Kung mas malaki ang density ng singaw, mas malaki ang bilang ng mga molekula ng singaw na bumalik sa likido. Bilang resulta, sa isang saradong sisidlan sa isang pare-parehong temperatura, ang isang dynamic (gumagalaw) equilibrium sa pagitan ng likido at singaw ay sa kalaunan ay maitatag. Ang bilang ng mga molekula na umaalis sa ibabaw ng likido ay magiging katumbas ng bilang ng mga molekula ng singaw na bumabalik sa likido sa parehong oras. Kasabay ng proseso ng pagsingaw, nangyayari ang condensation, at ang parehong mga proseso, sa karaniwan, ay nagbabayad sa bawat isa.

Ang singaw sa dynamic na equilibrium kasama ang likido nito ay tinatawag na saturated steam. Ang pangalang ito ay nagbibigay-diin na ang isang naibigay na volume sa isang partikular na temperatura ay hindi maaaring maglaman ng mas maraming singaw.

Kung ang hangin mula sa sisidlan na may likido ay dati nang nabomba, kung gayon ang puspos na singaw lamang ang nasa ibabaw ng ibabaw ng likido.

Saturated steam pressure. Ano ang mangyayari sa saturated steam kung ang volume na sinasakop nito ay nabawasan, halimbawa, sa pamamagitan ng pag-compress ng singaw sa equilibrium sa likido sa isang silindro sa ilalim ng isang piston, na pinapanatili ang temperatura ng mga nilalaman ng silindro na pare-pareho?

Kapag ang singaw ay na-compress, ang ekwilibriyo ay magsisimulang maabala. Sa unang sandali, ang densidad ng singaw ay bahagyang tumataas, at mas maraming mga molekula ang nagsisimulang dumaan mula sa gas patungo sa likido kaysa mula sa likido patungo sa gas. Nagpapatuloy ito hanggang sa muling maitatag ang balanse at density, at samakatuwid ang konsentrasyon ng mga molekula ay hindi kumukuha ng parehong halaga. Ang konsentrasyon ng puspos na mga molekula ng singaw ay samakatuwid ay independiyente sa dami sa pare-parehong temperatura.

Dahil ang presyon ay proporsyonal sa konsentrasyon alinsunod sa pormula, pagkatapos ay mula sa pagsasarili ng konsentrasyon (o density) ng mga puspos na singaw mula sa dami ay sumusunod sa kalayaan ng presyon ng puspos na singaw mula sa dami na sinasakop nito.

Ang dami-independiyenteng presyon ng singaw kung saan ang isang likido ay nasa ekwilibriyo kasama ang singaw nito ay tinatawag na saturation vapor pressure.

Kapag ang saturated vapor ay na-compress, parami nang parami ang napupunta sa isang likidong estado. Ang isang likido ng isang naibigay na masa ay sumasakop sa isang mas maliit na dami kaysa sa isang singaw ng parehong masa. Bilang isang resulta, ang dami ng singaw sa isang pare-pareho ang density ay bumababa.

Ilang beses na nating ginamit ang mga salitang "gas" at "singaw". Walang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng gas at singaw, at ang mga salitang ito ay karaniwang katumbas. Ngunit nakasanayan na namin ang isang tiyak, medyo maliit na hanay ng temperatura ng kapaligiran. Ang salitang "gas" ay karaniwang ginagamit sa mga sangkap na ang saturation vapor pressure sa mga ordinaryong temperatura ay mas mataas sa atmospheric (halimbawa, carbon dioxide). Sa kabaligtaran, nagsasalita sila ng singaw kapag, sa temperatura ng silid, ang puspos na presyon ng singaw ay mas mababa kaysa sa presyon ng atmospera at ang sangkap ay mas matatag sa likidong estado (halimbawa, singaw ng tubig).

Ang pagsasarili ng saturated vapor pressure mula sa volume ay naitatag sa maraming mga eksperimento sa isothermal compression ng singaw sa equilibrium kasama ang likido nito. Hayaang ang substance sa malalaking volume ay nasa gaseous state. Habang tumataas ang isothermal compression, tumataas ang density at pressure nito (seksyon ng isotherm AB sa Figure 51). Kapag naabot ang presyon, ang singaw ay magsisimulang mag-condense. Dagdag pa, kapag ang saturated vapor ay na-compress, ang presyon ay hindi nagbabago hanggang ang lahat ng singaw ay nagiging likido (tuwid na linya BC sa Figure 51). Pagkatapos nito, ang presyon sa panahon ng compression ay nagsisimulang tumaas nang husto (isang segment ng curve, dahil ang mga likido ay maliit na compressible.

Ang curve na ipinapakita sa Figure 51 ay tinatawag na real gas isotherm.

Ang saturation vapor pressure ng isang likido ay tumataas nang husto sa pagtaas ng temperatura. Ito ay makikita mula sa figure 12, na nagpapakita ng vapor pressure curves ng ilang likido, simula sa mga natutunaw na punto at nagtatapos sa mga kritikal na punto.

kanin. 12. Ang pag-asa ng saturation vapor pressure ng ilang likido sa temperatura.

Ang functional dependence ng saturated vapor pressure ng isang likido sa temperatura ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng equation (IV, 5), at malayo sa kritikal na temperatura, sa pamamagitan ng equation (IV, 8).

Ipagpalagay na ang init ng evaporation (sublimation) ay pare-pareho sa isang maliit na hanay ng temperatura, maaari nating isama ang equation (IV, 8)

(IV, 9)

Kinakatawan ang equation (IV, 9) bilang isang hindi tiyak na integral, nakukuha natin ang:

(IV, 10),

kung saan ang C ay ang integration constant.

Alinsunod sa mga equation na ito, ang pag-asa ng saturated vapor pressure ng isang likido (o crystalline substance) sa temperatura ay maaaring ipahayag ng isang tuwid na linya sa mga coordinate (sa kasong ito, ang slope ng tuwid na linya ay ). Ang gayong pag-asa ay nagaganap lamang sa isang tiyak na hanay ng temperatura na malayo sa kritikal.

Ipinapakita ng Figure 13 ang pag-asa ng saturated vapor pressure ng ilang likido sa ipinahiwatig na mga coordinate, na akma nang kasiya-siya sa mga tuwid na linya sa hanay na 0-100°C.

kanin. 13. Pag-asa ng logarithm ng saturated vapor pressure ng ilang likido sa reciprocal temperature.

Gayunpaman, ang equation (IV, 10) ay hindi sumasaklaw sa dependence ng saturated vapor pressure sa temperatura sa buong saklaw ng temperatura - mula sa temperatura ng pagkatunaw hanggang sa kritikal. Sa isang banda, ang init ng pagsingaw ay nakasalalay sa temperatura, at ang pagsasama ay dapat isagawa na isinasaalang-alang ang pag-asa na ito. Sa kabilang banda, ang saturated steam sa mataas na temperatura ay hindi maaaring ituring na isang perpektong gas, dahil sa parehong oras, ang presyon nito ay tumataas nang malaki. Samakatuwid, ang equation na sumasaklaw sa pagtitiwala P = f(T) sa isang malawak na hanay ng temperatura, hindi maiiwasang maging empirical.

superkritikal na estado- ang ika-apat na anyo ng pinagsama-samang estado ng bagay, kung saan maraming mga organic at inorganic na sangkap ang maaaring pumasa.

Ang supercritical state of matter ay unang natuklasan ng Cañar de la Tour noong 1822. Ang tunay na interes sa bagong phenomenon ay lumitaw noong 1869 pagkatapos ng mga eksperimento ni T. Andrews. Sa pagsasagawa ng mga eksperimento sa makapal na pader na mga tubo ng salamin, sinisiyasat ng siyentipiko ang mga katangian ng CO 2, na madaling tumutunaw sa pagtaas ng presyon. Bilang isang resulta, natagpuan niya na sa 31 ° C at 7.2 MPa, ang meniscus - ang hangganan na naghihiwalay sa likido at ang singaw sa ekwilibriyo kasama nito, ay nawawala, habang ang sistema ay nagiging homogenous (homogeneous) at ang buong volume ay nasa anyo ng isang gatas-puting opalescent na likido. Sa karagdagang pagtaas ng temperatura, mabilis itong nagiging transparent at mobile, na binubuo ng patuloy na pag-agos ng mga jet, na kahawig ng mga daloy ng mainit na hangin sa ibabaw ng mainit na ibabaw. Ang karagdagang pagtaas sa temperatura at presyon ay hindi humantong sa mga nakikitang pagbabago.

Ang punto kung saan nangyayari ang gayong paglipat, tinawag niyang kritikal, at ang estado ng bagay sa itaas ng puntong ito - supercritical. Sa kabila ng katotohanan na sa panlabas ang estado na ito ay kahawig ng isang likido, isang espesyal na termino ang ginagamit ngayon para dito - supercritical fluid (mula sa salitang Ingles fluid, ibig sabihin, "magagawang dumaloy"). Sa modernong panitikan, tinatanggap ang pagdadaglat para sa mga supercritical fluid - SCF.

Ang lokasyon ng mga linyang naglilimita sa mga rehiyon ng gas, likido at solidong estado, pati na rin ang posisyon ng triple point, kung saan ang lahat ng tatlong rehiyon ay nagtatagpo, ay indibidwal para sa bawat sangkap. Ang supercritical na rehiyon ay nagsisimula sa kritikal na punto (ipinahiwatig ng isang asterisk), na kung saan ay kinakailangang nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang mga parameter - temperatura ( T cr.) at presyon ( R cr.). Ang pagbaba sa alinman sa temperatura o presyon sa ibaba ng mga kritikal na halaga ay nag-aalis ng sangkap sa supercritical na estado.

Ang katotohanan ng pagkakaroon ng isang kritikal na punto ay naging posible upang maunawaan kung bakit ang ilang mga gas, halimbawa, hydrogen, nitrogen at oxygen, ay hindi maaaring makuha sa likidong anyo na may pagtaas ng presyon sa loob ng mahabang panahon, kaya naman tinawag silang permanenteng gas. (mula sa Latin permanentis- "pare-pareho"). Ang diagram sa itaas ay nagpapakita na ang rehiyon ng pagkakaroon ng likidong bahagi ay matatagpuan sa kaliwa ng kritikal na linya ng temperatura. Kaya, upang matunaw ang anumang gas, kailangan muna itong palamig sa temperaturang mas mababa sa kritikal. Ang CO 2 ay may kritikal na temperatura sa itaas ng temperatura ng silid, kaya maaari itong matunaw sa ilalim ng mga kondisyong ito sa pamamagitan ng pagtaas ng presyon. Ang nitrogen ay may mas mababang kritikal na temperatura, -239.9°C, kaya kung i-compress mo ang nitrogen sa ilalim ng normal na mga kondisyon, maaari mong maabot ang supercritical na rehiyon, ngunit hindi mabubuo ang likidong nitrogen. Kinakailangan na palamig muna ang nitrogen sa ibaba ng kritikal na temperatura at pagkatapos, sa pamamagitan ng pagtaas ng presyon, maabot ang isang rehiyon kung saan posible ang pagkakaroon ng likido. Ang sitwasyon ay pareho para sa hydrogen at oxygen (ang mga kritikal na temperatura ay -118.4 ° C at -147 ° C, ayon sa pagkakabanggit), samakatuwid, bago ang pagkatunaw, sila ay pinalamig sa isang temperatura sa ibaba ng kritikal, at pagkatapos lamang ang presyon ay tumaas. Ang isang supercritical na estado ay posible para sa karamihan ng mga sangkap, kinakailangan lamang na ang sangkap ay hindi mabulok sa isang kritikal na temperatura. Kung ihahambing sa ipinahiwatig na mga sangkap, ang kritikal na punto para sa tubig ay naabot nang napakahirap: t cr\u003d 374.2 ° C at R cr = 21,4 MPa.

Ang kritikal na punto ay kinikilala bilang isang mahalagang pisikal na parameter ng isang sangkap, katulad ng natutunaw o kumukulo. Ang density ng SCF ay napakababa, halimbawa, ang tubig sa estado ng SCF ay may density na tatlong beses na mas mababa kaysa sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang lahat ng SCF ay may napakababang lagkit.

Ang mga supercritical fluid ay isang krus sa pagitan ng isang likido at isang gas. Maaari silang mag-compress tulad ng mga gas (ang mga ordinaryong likido ay halos hindi mapipigil) at, sa parehong oras, natutunaw nila ang maraming mga sangkap sa solid at likidong estado, na hindi karaniwan para sa mga gas. Ang supercritical ethanol (sa mga temperaturang higit sa 234° C) ay napakadaling natutunaw ang ilang inorganic na salts (CoCl 2, KBr, KI). Ang carbon dioxide, nitrous oxide, ethylene at ilang iba pang mga gas sa estado ng SCF ay nakakakuha ng kakayahang matunaw ang maraming mga organikong sangkap - stearic acid, paraffin, naphthalene. Ang mga katangian ng supercritical CO 2 bilang isang solvent ay maaaring kontrolin - na may pagtaas sa presyon, ang dissolving power nito ay tumataas nang husto.

Ang mga supercritical fluid ay nagsimulang malawakang gamitin lamang noong 1980s, nang ang pangkalahatang antas ng pag-unlad ng industriya ay naging malawak na magagamit ang mga pasilidad ng SFR. Mula sa sandaling iyon, nagsimula ang masinsinang pag-unlad ng mga supercritical na teknolohiya. Ang mga SCF ay hindi lamang magandang solvents, kundi pati na rin ang mga sangkap na may mataas na diffusion coefficient, i.e. madali silang tumagos sa malalim na mga layer ng iba't ibang solids at materyales. Natagpuan ng Supercritical CO 2 ang pinakamalawak na aplikasyon at napatunayang isang solvent para sa isang malawak na hanay ng mga organic compound. Ang carbon dioxide ay naging pinuno sa mundo ng mga supercritical na teknolohiya, bilang ay may isang buong hanay ng mga pakinabang. Madaling ilipat ito sa supercritical na estado ( t cr- 31 ° С, R cr – 73,8 atm.), bilang karagdagan, ito ay hindi nakakalason, hindi nasusunog, hindi sumasabog, bukod dito, ito ay mura at magagamit. Mula sa punto ng view ng anumang technologist, ito ay isang perpektong bahagi ng anumang proseso. Ito ay partikular na kaakit-akit dahil ito ay isang mahalagang bahagi ng hangin sa atmospera at, samakatuwid, ay hindi nagpaparumi sa kapaligiran. Ang supercritical CO 2 ay maaaring ituring na isang ganap na purong solvent sa kapaligiran.

Ngayon, ang dalawang independiyenteng direksyon ng paggamit ng mga supercritical fluid ay nabuo at produktibong magkakasamang nabubuhay. Ang dalawang direksyon na ito ay magkakaiba sa mga sukdulang layunin ng kung ano ang nakakamit sa tulong ng mga supercritical media na ito. Sa unang kaso, ang mga SCF ay ginagamit upang kunin ang mga kinakailangang sangkap mula sa iba't ibang materyales, produkto, o basura sa produksyon. At mayroong malaking interes sa ekonomiya dito. Sa pangalawang kaso, direktang ginagamit ang SCF para sa pagpapatupad ng mahalaga, kadalasang mga bagong pagbabagong kemikal. Dapat itong bigyang-diin na ang mga pakinabang ng SCF bilang mga extractant ay pangunahing dahil sa ang katunayan na sila ay naging epektibong matunaw ang mga non-polar compound, kabilang ang mga solido. Ang pangunahing bentahe na ito ay lubos na pinahusay ng mataas na diffusivity ng mga SCF, na nabanggit na namin, at ang kanilang napakababang lagkit. Pareho sa mga huling tampok ang humahantong sa katotohanan na ang rate ng pagkuha ay nagiging napakataas. Magbigay lang tayo ng ilang halimbawa.

Kaya, ang deasphalting ng lubricating oils ay isinasagawa gamit ang supercritical propane. Ang langis na krudo ay natutunaw sa supercritical propane sa isang presyon na mas mataas kaysa R cr. Sa kasong ito, ang lahat ay pumasa sa solusyon, maliban sa mabibigat na bahagi ng aspalto. Dahil sa malaking pagkakaiba sa mga lagkit sa pagitan ng supercritical fluid at ng asphalt fraction, napakadali ng mekanikal na paghihiwalay. Pagkatapos ang supercritical na solusyon ay pumapasok sa mga tangke ng pagpapalawak, kung saan ang presyon ay unti-unting bumababa, nananatili, gayunpaman, mas mataas. R cr hanggang sa huling tangke. Sa mga tangke na ito, ang mga unti-unting magaan na bahagi ng impurity ng mga langis ay sunud-sunod na pinaghihiwalay mula sa solusyon dahil sa pagbaba ng kanilang solubility na may pagbaba sa presyon. Ang paghihiwalay ng mga phase sa bawat isa sa mga lalagyan na ito ay napakadali dahil sa matalim na pagkakaiba sa kanilang mga lagkit. Ang presyon sa huling tangke ay mas mababa R cr, ang propane ay sumingaw, bilang isang resulta, ang langis na nalinis mula sa mga hindi gustong mga dumi ay inilabas.

Ang caffeine, isang gamot na ginagamit upang mapabuti ang aktibidad ng cardiovascular system, ay nakukuha mula sa mga butil ng kape kahit na wala ang kanilang paunang paggiling. Ang pagkakumpleto ng pagkuha ay nakakamit dahil sa mataas na kakayahang tumagos ng SCF. Ang mga butil ay inilalagay sa isang autoclave - isang lalagyan na makatiis sa pagtaas ng presyon, pagkatapos ay ang gas na CO 2 ay ipinakain dito, pagkatapos ay ang kinakailangang presyon ay nilikha (> 73 atm.), bilang isang resulta, ang CO 2 ay pumasa sa supercritical na estado. Ang lahat ng mga nilalaman ay halo-halong, pagkatapos kung saan ang likido, kasama ang natunaw na caffeine, ay ibinuhos sa isang bukas na lalagyan. Ang carbon dioxide, na nasa atmospheric pressure, ay nagiging gas at lumilipad sa atmospera, at ang nakuhang caffeine ay nananatili sa isang bukas na lalagyan sa dalisay nitong anyo.

Sa kasalukuyan, ang mataas na solubility ng H 2 sa mga supercritical fluid ay may malaking praktikal na kahalagahan, dahil ang mga kapaki-pakinabang na proseso ng hydrogenation ay napaka-pangkaraniwan. Halimbawa, ang isang mahusay na proseso ay binuo para sa catalytic hydrogenation ng CO 2 sa supercritical na estado, na humahantong sa pagbuo ng formic acid. Ang proseso ay napakabilis at malinis.

Sa araling ito, susuriin natin ang mga katangian ng isang medyo tiyak na gas - saturated steam. Ating tutukuyin ang gas na ito, ituro kung paano ito sa panimula ay naiiba mula sa mga ideal na gas na isinasaalang-alang natin kanina, at, mas partikular, kung paano naiiba ang pag-asa ng presyon ng isang saturated gas. Gayundin sa araling ito, ang prosesong tulad ng pagpapakulo ay isasaalang-alang at ilalarawan.

Upang maunawaan ang mga pagkakaiba sa pagitan ng saturated steam at isang perpektong gas, kailangan mong isipin ang dalawang eksperimento.

Una, kumuha tayo ng isang hermetically selyadong sisidlan na may tubig at simulan itong painitin. Habang tumataas ang temperatura, ang mga molekula ng likido ay magkakaroon ng pagtaas ng kinetic energy, at ang pagtaas ng bilang ng mga molekula ay makakatakas mula sa likido (tingnan ang Fig. 2), samakatuwid, ang konsentrasyon ng singaw ay tataas at, dahil dito, ang presyon. Kaya ang unang posisyon:

Ang saturated vapor pressure ay depende sa temperatura

kanin. 2.

Gayunpaman, ang probisyong ito ay lubos na inaasahan at hindi kasing interesante ng mga sumusunod. Kung maglalagay ka ng isang likido na may puspos na singaw sa ilalim ng isang movable piston at nagsimulang ibaba ang piston na ito, kung gayon, walang alinlangan, ang konsentrasyon ng puspos na singaw ay tataas dahil sa pagbaba ng lakas ng tunog. Gayunpaman, pagkaraan ng ilang oras, ang singaw ay lilipat kasama ang likido sa isang bagong dynamic na ekwilibriyo sa pamamagitan ng pagkondensasyon ng labis na dami ng singaw, at ang presyon ay hindi magbabago sa huli. Ang pangalawang posisyon ng teorya ng puspos na singaw:

Ang saturated vapor pressure ay hindi nakadepende sa volume

Ngayon ay dapat tandaan na ang presyon ng puspos na singaw, bagaman ito ay nakasalalay sa temperatura, tulad ng isang perpektong gas, ngunit ang likas na katangian ng pag-asa na ito ay medyo naiiba. Ang katotohanan ay, tulad ng alam natin mula sa pangunahing equation ng MKT, ang presyon ng gas ay nakasalalay sa parehong temperatura at konsentrasyon ng gas. At samakatuwid, ang presyon ng puspos na singaw ay nakasalalay sa temperatura na hindi linearly hanggang sa tumaas ang konsentrasyon ng singaw, iyon ay, hanggang sa ang lahat ng likido ay sumingaw. Ang graph sa ibaba (Larawan 3) ay nagpapakita ng likas na katangian ng pagtitiwala ng saturated vapor pressure sa temperatura,

kanin. 3

bukod pa rito, ang paglipat mula sa isang non-linear na seksyon patungo sa isang linear ay nangangahulugan lamang ng punto ng pagsingaw ng buong likido. Dahil ang presyon ng isang saturated gas ay nakasalalay lamang sa temperatura, posible na ganap na hindi malabo na matukoy kung ano ang magiging saturated vapor pressure sa isang naibigay na temperatura. Ang mga ratio na ito (pati na rin ang mga saturated vapor density value) ay nakalista sa isang espesyal na talahanayan.

Ibaling natin ngayon ang ating pansin sa isang mahalagang pisikal na proseso gaya ng pagkulo. Sa ikawalong baitang, ang pagkulo ay tinukoy na bilang isang proseso ng singaw na mas matindi kaysa sa pagsingaw. Ngayon ay medyo palawakin natin ang konseptong ito.

Kahulugan. kumukulo- ang proseso ng singaw na nagaganap sa buong dami ng likido. Ano ang mekanismo ng pagkulo? Ang katotohanan ay palaging may natunaw na hangin sa tubig, at bilang resulta ng pagtaas ng temperatura, bumababa ang solubility nito, at nabuo ang mga microbubbles. Dahil ang ilalim at mga dingding ng sisidlan ay hindi perpektong makinis, ang mga bula na ito ay kumakapit sa mga iregularidad sa loob ng sisidlan. Ngayon ang seksyon ng tubig-hangin ay umiiral hindi lamang sa ibabaw ng tubig, kundi pati na rin sa loob ng dami ng tubig, at ang mga molekula ng tubig ay nagsisimulang dumaan sa mga bula. Kaya, lumilitaw ang puspos na singaw sa loob ng mga bula. Dagdag pa, ang mga bula na ito ay nagsisimulang lumutang, tumataas ang volume at kumuha ng mas malaking bilang ng mga molekula ng tubig sa kanilang mga sarili, at sumabog sa ibabaw, na naglalabas ng puspos na singaw sa kapaligiran (Fig. 4).

kanin. 4. Proseso ng pagkulo ()

Ang kondisyon para sa pagbuo at pag-akyat ng mga bula na ito ay ang mga sumusunod na hindi pagkakapantay-pantay: ang presyon ng saturated vapor ay dapat na mas malaki kaysa o katumbas ng atmospheric pressure.

Kaya, dahil ang presyon ng puspos na singaw ay nakasalalay sa temperatura, ang punto ng kumukulo ay tinutukoy ng presyon ng kapaligiran: mas mababa ito, mas mababa ang temperatura kung saan kumukulo ang likido, at kabaliktaran.

Sa susunod na aralin, sisimulan nating isaalang-alang ang mga katangian ng matibay na katawan.

Bibliograpiya

1. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Molekular na pisika. Thermodynamics. - M.: Bustard, 2010.
2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Physics grade 10. - M.: Ileksa, 2005.
3. Kasyanov V.A. Physics grade 10. - M.: Bustard, 2010.

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

Takdang aralin

1. Pahina 74: Hindi. 546-550. Physics. Aklat ng gawain. 10-11 baitang. Rymkevich A.P. - M.: Bustard, 2013. ()
2. Bakit hindi makapagpakulo ng itlog ang mga umaakyat sa taas?
3. Ano ang ilang mga paraan na maaari mong palamigin ang mainit na tsaa? Bigyang-katwiran ang mga ito sa mga tuntunin ng pisika.
4. Bakit dapat bawasan ang presyon ng gas sa burner pagkatapos ng tubig na kumukulo?
5. * Paano mapainit ang tubig nang higit sa isang daang digri Celsius?

Upang gamitin ang preview ng mga presentasyon, lumikha ng isang Google account (account) at mag-sign in: https://accounts.google.com

Mga slide caption:

puspos na singaw. Pag-asa ng presyon ng puspos na singaw sa temperatura. Halumigmig. Guseva N.P. MOU sekondaryang paaralan No. 41, Saratov

PAGSANGAW Ang proseso ng paglipat ng isang sangkap mula sa isang likidong estado patungo sa isang gas na estado ay ang pagsingaw; ang reverse process ay tinatawag na condensation; Ang pagsingaw ay nangyayari sa anumang temperatura maliban sa absolute zero; ang rate ng pagsingaw ng isang likido ay depende sa temperatura, ang lugar ng evaporated na ibabaw, ang uri ng likido, at ang hangin.

BOILING - ang proseso ng vaporization na nagaganap sa kabuuan ng volume ng isang likido Ang boiling point ay ang temperatura ng isang likido kung saan ang pressure ng saturated vapor nito ay katumbas o mas malaki kaysa sa external pressure. Upang mapanatili ang kumukulo, ang init ay dapat ibigay sa likido, na ginugol sa singaw, dahil ang panloob na enerhiya ng isang singaw ay mas malaki kaysa sa panloob na enerhiya ng isang likido ng parehong masa. Sa panahon ng proseso ng pagkulo, ang temperatura ng likido ay nananatiling pare-pareho.

Ang singaw ay isang gas na nabuo ng mga evaporated liquid molecule. Totoo ang equation na p \u003d nkT para dito. Ang pangunahing pagkakaiba sa pag-uugali ng isang perpektong gas at saturated steam: kapag ang temperatura ng singaw sa isang saradong sisidlan ay nagbabago (o kapag ang nagbabago ang dami sa pare-parehong temperatura), nagbabago ang masa ng singaw. Ang likido ay bahagyang nagiging singaw, o, sa kabaligtaran, ang singaw ay bahagyang namumuo. Walang ganito ang nangyayari sa isang ideal na gas.

Ang pangunahing pag-aari ng puspos na singaw ay ang presyon ng singaw sa pare-parehong temperatura ay hindi nakasalalay sa dami. Kapag ang lahat ng likido ay sumingaw, ang singaw, sa karagdagang pag-init, ay titigil sa pagiging puspos at ang presyon nito sa pare-pareho ang dami ay tataas sa direktang proporsyon sa ganap na temperatura (tingnan ang Fig. 11.1, seksyon ng BC curve). p = nkT

Sa ilalim ng anong mga kondisyon nagsisimula ang pagkulo? Ang likido ay palaging naglalaman ng mga natunaw na gas na inilabas sa ilalim at mga dingding ng sisidlan, pati na rin sa mga particle ng alikabok na nasuspinde sa likido, na siyang mga sentro ng singaw. Ang mga likidong singaw sa loob ng mga bula ay puspos. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang presyon ng singaw at tumataas ang laki ng mga bula. Sa ilalim ng pagkilos ng buoyant force, lumutang sila. Ang pagkulo ay nagsisimula kapag ang presyon ng puspos na singaw sa loob ng mga bula ay naging pantay at mas malaki kaysa sa panlabas na presyon at ang hydrostatic na presyon ng likidong haligi.

Kung mas malaki ang panlabas na presyon, mas mataas ang punto ng kumukulo. Kaya, sa isang steam boiler sa presyon na umaabot sa 1.6 10 6 Pa, ang tubig ay hindi kumukulo kahit na sa temperatura na 200°C. Sa mga institusyong medikal sa hermetically sealed vessels - autoclaves (Fig. 11.2), kumukulo din ang tubig sa mataas na presyon. Samakatuwid, ang punto ng kumukulo ng likido ay mas mataas kaysa sa 100°C. Ang mga autoclave ay ginagamit upang isterilisado ang mga instrumento sa pag-opera, atbp.

Sa pamamagitan ng pagpapababa ng panlabas na presyon, sa gayon ay binababa natin ang kumukulo. Sa pamamagitan ng pagbomba ng hangin at singaw ng tubig mula sa prasko, maaari mong pakuluan ang tubig sa temperatura ng silid (Larawan 11.3). Habang umaakyat ka sa mga bundok, bumababa ang presyon ng atmospera, kaya bumababa ang kumukulo. Sa taas na 7134 m (Lenin Peak sa Pamirs), ang presyon ay humigit-kumulang pantay (300 mm Hg). Ang tubig ay kumukulo doon sa humigit-kumulang 70°C. Imposibleng magluto ng karne sa mga kondisyong ito.

Anong proseso ang tinatawag na evaporation? Anong mga kadahilanan ang nakakaapekto sa rate ng pagsingaw ng isang likido? Anong proseso ang tinatawag na condensation? Paano ipaliwanag ang mga proseso ng pagsingaw mula sa punto ng view ng MKT? Bakit ang pagsingaw ay sinamahan ng pagbaba ng temperatura ng likido?

5. Bakit hindi nagbabago ang temperatura ng isang likido habang kumukulo, bagama't ang likido ay patuloy na tumatanggap ng enerhiya mula sa pampainit? 6. Anong puwersa ang nagpapataas ng mga bula sa ibabaw ng likido? 7. Posible bang pakuluan ang tubig sa temperaturang mababa sa 100°C?

AIR HUMIDITY Sa kapaligiran ng Earth mayroong 13 - 15 thousand km 3 ng tubig sa anyo ng mga patak, kristal at singaw ng tubig. Ang dami ng singaw ng tubig sa hangin ay tinatawag na kahalumigmigan. Ang halumigmig ay nailalarawan sa pamamagitan ng: bahagyang presyon (p) - ang presyur na ilalabas ng singaw ng tubig kung ang lahat ng iba pang mga gas ay wala; relative humidity (φ) - ang ratio ng partial pressure p ng water vapor na nakapaloob sa hangin sa isang partikular na temperatura sa pressure p ng saturated vapor sa parehong temperatura

Ang taya ng panahon ay nagpapahiwatig ng halaga ng relatibong halumigmig sa porsyento! Ang relatibong halumigmig ay nagpapahiwatig kung gaano kalapit ang tubig na nilalaman ng singaw ng hangin sa saturation. Sa isang relatibong halumigmig na 100%, mayroong puspos na singaw ng tubig sa hangin. Parehong ang labis na tuyong hangin at mataas na kahalumigmigan ay nakakapinsala sa kalusugan ng tao. Ang pinaka komportableng kahalumigmigan ng hangin para sa isang tao ay nasa hanay na 40-60%.