Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang singaw ay itinuturing na isang gas. Maaari siyang maging mayaman at hindi puspos, na nakasalalay sa density, temperatura at presyon nito.

Ang singaw sa dinamikong ekwilibriyo na may sariling likido ay mayaman.

Ang dinamikong ekwilibriyo sa pagitan ng likido at singaw ay nangyayari kapag ang bilang ng mga molekula na ibinubuga mula sa libreng ibabaw ng likido ay katumbas ng bilang ng mga molekula na bumabalik dito.

Sa isang bukas na sisidlan, ang dynamic na equilibrium ay nabalisa, at ang singaw ay nagiging hindi puspos, dahil ang isang tiyak na bilang ng mga molekula ay sumingaw sa atmospera at hindi bumalik sa likido.

puspos na singaw nabuo sa isang saradong sisidlan sa itaas ng libreng ibabaw ng likido.

Busog at hindi puspos singaw may iba't ibang katangian. Tuklasin natin sila.

kanin. 3.2. Isothermal vapor compression

Konsentrasyon ng molekula puspos na singaw ay hindi nakasalalay sa dami nito.

Hayaan unsaturated steam sa isang temperatura T ay matatagpuan sa isang silindro na may piston (Larawan 3.2). Simulan natin itong dahan-dahang i-compress upang matiyak ang isang isothermal na proseso (seksyon AB). Una, kung ang singaw ay makabuluhang bihira, ang pagdepende ng presyon sa volume ay tumutugma sa batas ni Boyle-la-Mariotte para sa isang perpektong gas: pV= const. Gayunpaman, sa isang pagbawas sa dami ng unsaturated steam (isang pagtaas sa density nito), ang isang paglihis mula dito ay nagsisimulang maobserbahan. Ang karagdagang isothermal compression ng singaw ay humahantong sa ang katunayan na ito ay nagsisimula sa condense (point B), ang mga likidong droplet ay nabuo sa silindro at ang singaw ay nagiging puspos. Ang density nito, at samakatuwid ang konsentrasyon ng mga molekula, ay nakakakuha ng pinakamataas na halaga para sa isang naibigay na temperatura. Hindi sila umaasa sa dami na inookupahan ng puspos na singaw at tinutukoy ng presyon at temperatura nito.

Kapag na-compress puspos na singaw(section BC) hindi magbabago ang pressure nito ( p= const). Ito ay dahil sa ang katunayan na sa isang pagbawas sa dami, ang saturated vapor condenses, na bumubuo ng isang likido. Ang bahagi nito sa dami ng silindro ay tumataas sa lahat ng oras, at ang volume na inookupahan ng saturated steam ay bumababa. Nagpapatuloy ito hanggang sa ang lahat ng saturated vapor ay natunaw (point C).

Ang karagdagang pagbaba sa volume ay nagdudulot ng mabilis na pagtaas ng presyon (seksyon DC), dahil ang mga likido ay halos hindi napipiga. materyal mula sa site

Kaya, sa ilalim ng isothermal compression hindi puspos na singaw una (sa mababang density) ito ay nagpapakita ng mga katangian ng isang perpektong gas. Kailan nagiging singaw mayaman, ang mga ari-arian nito ay napapailalim sa ibang mga batas. Sa partikular, sa mababang temperatura, ang estado nito ay tinatayang inilarawan ng equation p = nkt, kapag ang konsentrasyon ng mga molekula ay hindi nakadepende sa volume na inookupahan ng gas. Grap ng presyon p mula sa lakas ng tunog V, ipinapakita sa fig. 3.2, tinatawag isotherm ng mga totoong gas.

Mga tunay na isotherm ng gas kilalanin ang estado ng ekwilibriyo nito sa likido. Ang kanilang pagiging tugma ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang pagtitiwala ng presyon puspos na singaw mula sa temperatura.

Sa pahinang ito, materyal sa mga paksa:

• Pagtaas ng isothermal pressure ng unsaturated vapor

• Ano ang katangian ng saturated steam mula sa molecular point of view

• Sandali na singaw at ang mga katangian nito

• Ano ang katangian ng saturated steam mula sa molecular point of view?

• Ano ang katangian ng isang saturated gas mula sa isang molekular na pananaw

Mga tanong tungkol sa item na ito:

Kung ang isang bukas na baso ng tubig ay naiwan sa loob ng mahabang panahon, sa kalaunan ang tubig ay ganap na sumingaw. Mas parang mag-evaporate. Ano ang evaporation at bakit ito nangyayari?

2.7.1 Pagsingaw at paghalay

Sa isang naibigay na temperatura, ang mga molekula ng isang likido ay may iba't ibang bilis. Ang mga bilis ng karamihan sa mga molekula ay malapit sa ilang average na halaga (katangian ng temperaturang ito). Ngunit may mga molekula na ang mga tulin ay naiiba nang malaki mula sa karaniwan, parehong pataas at pababa.

Sa fig. Ang 2.16 ay nagpapakita ng tinatayang graph ng distribusyon ng mga likidong molekula ayon sa mga tulin. Ipinapakita ng asul na background ang karamihan ng mga molekula na ang mga bilis ay nakapangkat sa average na halaga. Ang pulang ¾tail¿ ng graph ay isang maliit na bilang ng ¾mabilis¿ na mga molekula na ang mga bilis ay higit na lumampas sa average na bilis ng bulto ng mga likidong molekula.

Bilang ng mga molekula

mabilis na mga molekula

Bilis ng molekula

kanin. 2.16. Bilis ng pamamahagi ng mga molekula

Kapag ang napakabilis na molekula ay nasa malayang ibabaw ng likido (i.e., sa interface sa pagitan ng likido at hangin), ang kinetic energy ng molekula na ito ay maaaring sapat upang madaig ang mga kaakit-akit na puwersa ng iba pang mga molekula at lumipad palabas ng likido. Ang prosesong ito ay pagsingaw, at ang mga molekula na nag-iiwan sa likido ay bumubuo ng singaw.

Kaya, ang pagsingaw ay ang proseso ng pag-convert ng likido sa singaw, na nagaganap sa libreng ibabaw ng likido7.

Maaaring mangyari na pagkatapos ng ilang oras ang molekula ng singaw ay babalik sa likido.

Ang proseso ng paglipat ng mga molekula ng singaw sa likido ay tinatawag na condensation. Ang vapor condensation ay ang reverse process ng liquid evaporation.

2.7.2 dynamic na balanse

Ano ang mangyayari kung ang isang lalagyan ng likido ay hermetically sealed? Ang densidad ng singaw sa itaas ng likidong ibabaw ay magsisimulang tumaas; Ang mga particle ng singaw ay lalong pipigil sa paglipad ng ibang mga likidong molekula, at bababa ang rate ng pagsingaw. Magsisimula sa parehong oras

7 Sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon, ang pagbabago ng likido sa singaw ay maaaring mangyari sa buong dami ng likido. Ang prosesong ito ay kilala sa iyo, ang pagkulo na ito.

p n = n RT:

ang rate ng condensation ay tumataas, dahil sa pagtaas ng konsentrasyon ng singaw, ang bilang ng mga molekula na bumabalik sa likido ay tataas nang parami.

Sa wakas, sa ilang mga punto, ang rate ng condensation ay magiging katumbas ng rate ng pagsingaw. Ang isang dinamikong ekwilibriyo ay darating sa pagitan ng likido at ng singaw: bawat yunit ng oras, dahil maraming mga molekula ang lilipad palabas ng likido habang sila ay bumalik dito mula sa singaw. Simula sa sandaling ito, ang dami ng likido ay titigil sa pagbaba, at ang dami ng singaw ay tataas; aabot sa ¾saturation¿ ang singaw.

Ang saturated steam ay singaw na nasa dynamic na equilibrium kasama ang likido nito. Ang singaw na hindi umabot sa estado ng dinamikong ekwilibriyo na may likido ay tinatawag na unsaturated.

Ang presyon at density ng saturated vapor ay tinutukoy na pn in. Malinaw, ang pn in ay ang pinakamataas na presyon at density na maaaring magkaroon ng singaw sa isang naibigay na temperatura. Sa madaling salita, ang presyon at densidad ng saturated vapor ay laging lumalampas sa pressure at density ng unsaturated vapor.

2.7.3 Mga katangian ng saturated steam

Lumalabas na ang estado ng saturated steam (lalo na ang unsaturated steam) ay maaaring humigit-kumulang na inilarawan ng equation ng estado ng isang perpektong gas (Mendeleev's Clapeyron equation). Sa partikular, mayroon kaming tinatayang kaugnayan sa pagitan ng saturated vapor pressure at density nito:

Ito ay isang nakakagulat na katotohanan, na kinumpirma ng eksperimento. Sa katunayan, sa mga katangian nito, ang saturated steam ay naiiba nang malaki sa isang perpektong gas. Inilista namin ang pinakamahalaga sa mga pagkakaibang ito.

1. Sa isang pare-parehong temperatura, ang density ng puspos na singaw ay hindi nakasalalay sa dami nito.

Kung, halimbawa, ang saturated vapor ay isothermally compressed, ang density nito ay tataas sa unang sandali, ang rate ng condensation ay lalampas sa rate ng evaporation, at ang bahagi ng singaw ay mag-condense sa likido hanggang sa maabot muli ang dynamic equilibrium, kung saan. bumabalik ang densidad ng singaw sa dating halaga nito.

Katulad nito, sa panahon ng isothermal expansion ng saturated vapor, ang density nito ay bababa sa unang sandali (ang singaw ay magiging unsaturated), ang evaporation rate ay lalampas sa condensation rate, at ang likido ay dagdag na evaporate hanggang sa ang dynamic na equilibrium ay muling maitatag, ibig sabihin, hanggang sa ang singaw ay nagiging puspos muli na may parehong density.

2. Ang saturated vapor pressure ay hindi nakasalalay sa dami nito.

Ito ay sumusunod mula sa katotohanan na ang density ng puspos na singaw ay hindi nakasalalay sa dami, at ang presyon ay natatanging nauugnay sa density sa pamamagitan ng equation (2.6).

Tulad ng makikita mo, ang batas ni Boyle Mariotte, na wasto para sa mga ideal na gas, ay hindi humahawak para sa saturated steam. Ito ay hindi nakakagulat dahil ito ay nagmula sa Clapeyron equation ni Mendeleev sa ilalim ng pagpapalagay na ang masa ng gas ay nananatiling pare-pareho.

3. Sa isang pare-parehong dami, ang density ng saturated vapor ay tumataas sa pagtaas ng temperatura at bumababa sa pagbaba ng temperatura.

Sa katunayan, habang tumataas ang temperatura, tumataas ang rate ng pagsingaw ng likido. Ang dynamic na balanse ay nabalisa sa unang sandali, at isang karagdagang

pagsingaw ng ilang likido. Idaragdag ang pares hanggang sa maibalik muli ang dynamic na equilibrium.

Sa parehong paraan, habang bumababa ang temperatura, ang rate ng pagsingaw ng likido ay nagiging mas kaunti, at ang bahagi ng singaw ay namumuo hanggang sa maibalik ang dynamic na equilibrium, ngunit may mas kaunting singaw.

Kaya, sa panahon ng isochoric na pag-init o paglamig ng puspos na singaw, nagbabago ang masa nito, kaya hindi gumagana ang batas ni Charles sa kasong ito. Ang pagdepende ng saturation vapor pressure sa temperatura ay hindi na magiging linear function.

4. Ang saturated vapor pressure ay tumataas nang mas mabilis ang temperatura kaysa sa linearly.

Sa katunayan, sa pagtaas ng temperatura, ang density ng saturated vapor ay tumataas, at ayon sa equation (2.6), ang presyon ay proporsyonal sa produkto ng density at temperatura.

Ang pag-asa ng saturated vapor pressure sa temperatura ay exponential (Fig. 2.17). Ito ay kinakatawan ng seksyon 1–2 ng graph. Ang pag-asa na ito ay hindi maaaring makuha mula sa mga batas ng isang perpektong gas.

isochore singaw

kanin. 2.17. Presyon ng singaw kumpara sa temperatura

Sa punto 2, ang lahat ng likido ay sumingaw; na may karagdagang pagtaas sa temperatura, ang singaw ay nagiging unsaturated, at ang presyon nito ay lumalaki nang linearly ayon sa batas ni Charles (segment 2–3).

Alalahanin na ang linear na pagtaas sa presyon ng isang perpektong gas ay sanhi ng pagtaas ng intensity ng mga epekto ng mga molekula sa mga dingding ng sisidlan. Sa kaso ng pagpainit ng isang puspos na singaw, ang mga molekula ay nagsisimulang matalo hindi lamang mas malakas, ngunit mas madalas, dahil ang singaw ay nagiging mas malaki. Ang sabay-sabay na pagkilos ng dalawang salik na ito ay nagdulot ng exponential na pagtaas sa saturation vapor pressure.

2.7.4 Halumigmig ng hangin

Ang ganap na halumigmig ay ang bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa hangin (ibig sabihin, ang presyon na ibibigay ng singaw ng tubig sa sarili nitong, sa kawalan ng iba pang mga gas). Minsan ang ganap na kahalumigmigan ay tinatawag ding density ng singaw ng tubig sa hangin.

Ang kamag-anak na kahalumigmigan "ay ang ratio ng bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa loob nito sa presyon ng puspos na singaw ng tubig sa parehong temperatura. Bilang isang panuntunan, ito ay

Ang ratio ay ipinahayag bilang isang porsyento:

" = p 100%: pn

Mula sa equation ng Mendeleev-Clapeyron (2.6) sumusunod na ang ratio ng mga presyon ng singaw ay katumbas ng ratio ng mga densidad. Dahil ang equation (2.6), naaalala namin, ay naglalarawan lamang ng saturated steam, mayroon kaming tinatayang relasyon:

" = 100%:n

Ang psychrometer ay isa sa mga instrumento na sumusukat sa kahalumigmigan ng hangin. Kabilang dito ang dalawang thermometer, ang reservoir ng isa ay nakabalot sa isang basang tela. Kung mas mababa ang halumigmig, mas matindi ang pagsingaw ng tubig mula sa tela, mas pinalamig ang reservoir ng "basa" na thermometer, at mas malaki ang pagkakaiba sa pagitan ng mga pagbabasa nito at mga pagbabasa ng dry thermometer. Ayon sa pagkakaibang ito, gamit ang isang espesyal na psychrometric table, ang kahalumigmigan ng hangin ay tinutukoy.

Ang molecular kinetic theory ay nagbibigay-daan hindi lamang upang maunawaan kung bakit ang isang substansiya ay maaaring nasa gas, likido at solid na estado, ngunit din upang ipaliwanag ang proseso ng paglipat ng isang sangkap 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) na balanse 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 itaas 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 molekula ang nagsisimulang dumaan mula sa gas patungo sa likido kaysa mula sa likido patungo sa gas. Nagpapatuloy ito hanggang sa muling maitatag ang equilibrium 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 formula, 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.

DEPINISYON

Pagsingaw ay ang proseso ng pag-convert ng likido sa singaw.

Sa isang likido (o solid) sa anumang temperatura, mayroong isang tiyak na bilang ng mga "mabilis" na molekula, ang kinetic energy na kung saan ay mas malaki kaysa sa potensyal na enerhiya ng kanilang pakikipag-ugnayan sa iba pang mga particle ng sangkap. Kung ang gayong mga molekula ay malapit sa ibabaw, maaari nilang madaig ang pagkahumaling ng iba pang mga molekula at lumipad palabas ng likido, na bumubuo ng singaw sa itaas nito. Ang pagsingaw ng mga solid ay madalas ding tinutukoy bilang sublimation o sublimation.

Ang evaporation ay nangyayari sa anumang temperatura kung saan ang isang partikular na substance ay maaaring nasa likido o solid na estado. Gayunpaman, ang rate ng pagsingaw ay depende sa temperatura. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang bilang ng mga "mabilis" na molekula, at, dahil dito, tumataas ang intensity ng pagsingaw. Ang rate ng pagsingaw ay nakasalalay din sa libreng lugar sa ibabaw ng likido at ang uri ng sangkap. Kaya, halimbawa, ang tubig na ibinuhos sa isang platito ay mas mabilis na sumingaw kaysa sa tubig na ibinuhos sa isang baso. Ang alkohol ay sumingaw nang mas mabilis kaysa sa tubig, atbp.

Pagkondensasyon

Ang dami ng likido sa isang bukas na sisidlan ay patuloy na bumababa dahil sa pagsingaw. Ngunit sa isang mahigpit na saradong sisidlan, hindi ito nangyayari. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na, kasabay ng pagsingaw sa isang likido (o solid), ang reverse na proseso ay nangyayari. Ang mga molekula ng singaw ay gumagalaw nang sapalaran sa itaas ng likido, kaya ang ilan sa kanila, sa ilalim ng impluwensya ng pagkahumaling ng mga molekula ng libreng ibabaw, ay bumabalik sa likido. Ang proseso ng paggawa ng singaw sa isang likido ay tinatawag na condensation. Ang proseso ng paggawa ng singaw sa isang solid ay karaniwang tinutukoy bilang pagkikristal mula sa singaw.

Pagkatapos naming ibuhos ang likido sa sisidlan at isara ito nang mahigpit, ang likido ay magsisimulang mag-evaporate, at ang densidad ng singaw sa itaas ng libreng ibabaw ng likido ay tataas. Gayunpaman, sa parehong oras, ang bilang ng mga molekula na bumalik sa likido ay tataas. Sa isang bukas na sisidlan, ang sitwasyon ay iba: ang mga molekula na umalis sa likido ay maaaring hindi bumalik sa likido. Sa isang saradong sisidlan, ang isang estado ng balanse ay itinatag sa paglipas ng panahon: ang bilang ng mga molekula na umaalis sa ibabaw ng likido ay nagiging katumbas ng bilang ng mga molekula ng singaw na bumabalik sa likido. Ang ganitong estado ay tinatawag estado ng dinamikong ekwilibriyo(Larawan 1). Sa isang estado ng dynamic na equilibrium sa pagitan ng likido at singaw, ang parehong evaporation at condensation ay nangyayari nang sabay-sabay, at ang parehong mga proseso ay nagbabayad sa bawat isa.

Fig.1. Fluid sa dynamic na ekwilibriyo

Saturated at unsaturated steam

DEPINISYON

puspos na singaw Ang singaw ay nasa dynamic na equilibrium kasama ang likido nito.

Ang pangalang "saturated" ay nagbibigay-diin na ang isang naibigay na volume sa isang partikular na temperatura ay hindi maaaring maglaman ng mas maraming singaw. Ang saturated steam ay may pinakamataas na density sa isang naibigay na temperatura, at samakatuwid ay nagbibigay ng pinakamataas na presyon sa mga dingding ng sisidlan.

DEPINISYON

unsaturated steam- singaw na hindi umabot sa estado ng dynamic equilibrium.

Para sa iba't ibang mga likido, ang saturation ng singaw ay nangyayari sa iba't ibang mga densidad, na dahil sa pagkakaiba sa istraktura ng molekular, i.e. ang pagkakaiba sa mga puwersa ng intermolecular interaction. Sa mga likido kung saan ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay mataas (halimbawa, sa mercury), ang estado ng dynamic na equilibrium ay nakakamit sa mababang densidad ng singaw, dahil ang bilang ng mga molekula na maaaring umalis sa ibabaw ng likido ay maliit. Sa kabaligtaran, sa pabagu-bago ng isip na mga likido na may mababang puwersa ng atraksyon ng molekular, sa parehong mga temperatura, isang makabuluhang bilang ng mga molekula ang lumilipad mula sa likido at ang saturation ng singaw ay nakakamit sa mataas na density. Ang mga halimbawa ng naturang mga likido ay ethanol, eter, atbp.

Dahil ang intensity ng proseso ng condensation ng singaw ay proporsyonal sa konsentrasyon ng mga molekula ng singaw, at ang intensity ng proseso ng pagsingaw ay nakasalalay lamang sa temperatura at tumataas nang husto sa paglaki nito, ang konsentrasyon ng mga molekula sa saturated vapor ay nakasalalay lamang sa temperatura ng likido. . Kaya Ang saturated vapor pressure ay nakasalalay lamang sa temperatura at hindi nakadepende sa volume. Bukod dito, sa pagtaas ng temperatura, ang konsentrasyon ng mga saturated vapor molecule at, dahil dito, ang density at pressure ng saturated vapor ay mabilis na tumataas. Ang mga partikular na dependence ng pressure at density ng saturated vapor sa temperatura ay iba para sa iba't ibang substance at makikita mula sa mga reference table. Lumalabas na ang saturated steam, bilang panuntunan, ay mahusay na inilarawan ng Claiperon-Mendeleev equation. Gayunpaman, kapag na-compress o pinainit, nagbabago ang masa ng saturated vapor.

Ang unsaturated steam ay sumusunod sa mga batas ng isang perpektong gas na may makatwirang antas ng katumpakan.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Mag-ehersisyo	Sa isang saradong sisidlan na may kapasidad na 0.5 litro sa temperatura, ang singaw ng tubig at isang patak ng tubig ay nasa equilibrium. Tukuyin ang masa ng singaw ng tubig sa sisidlan.
Desisyon	Sa temperatura, ang saturated vapor pressure ay katumbas ng atmospheric pressure, kaya Pa. Isulat natin ang Mendeleev-Clapeyron equation: kung saan nakikita natin ang masa ng singaw ng tubig: Ang molar mass ng water vapor ay tinukoy sa parehong paraan tulad ng molar mass ng tubig. I-convert natin ang mga unit sa SI system: temperatura ng singaw ng dami ng sisidlan. Kalkulahin natin:
Sagot	Ang masa ng singaw ng tubig sa sisidlan ay 0.3 g.

HALIMBAWA 2

Mag-ehersisyo

Sa isang sisidlan na may dami ng 1 litro sa temperatura, ang tubig, singaw ng tubig at nitrogen ay nasa equilibrium. Ang dami ng likidong tubig ay mas mababa kaysa sa dami ng sisidlan. Ang presyon sa sisidlan ay 300 kPa, ang presyon ng atmospera ay 100 kPa. Hanapin ang kabuuang dami ng bagay sa estado ng gas. Ano ang bahagyang presyon ng nitrogen sa system? Ano ang masa ng singaw ng tubig? Ano ang masa ng nitrogen?

Desisyon

Sinusulat namin ang equation ng Mendeleev-Clapeyron para sa pinaghalong gas na singaw ng tubig + nitrogen: kung saan nakita natin ang kabuuang halaga ng bagay sa estado ng gas: Universal gas constant. I-convert natin ang mga unit sa SI system: ang dami ng presyon ng sisidlan sa temperatura ng sisidlan. Kalkulahin natin: Ayon sa batas ni Dalton, ang presyon sa sisidlan ay katumbas ng kabuuan ng mga bahagyang presyon ng singaw ng tubig at nitrogen: kung saan ang bahagyang presyon ng nitrogen: Sa temperatura, ang saturated vapor pressure ay katumbas ng atmospheric pressure, kaya .

Mga paksa ng USE codifier: puspos at unsaturated vapors, air humidity.

Kung ang isang bukas na baso ng tubig ay naiwan sa loob ng mahabang panahon, sa kalaunan ang tubig ay ganap na sumingaw. O sa halip, ito ay sumingaw. Ano ang evaporation at bakit ito nangyayari?

Pagsingaw at paghalay

Sa isang naibigay na temperatura, ang mga molekula ng isang likido ay may iba't ibang bilis. Ang mga bilis ng karamihan sa mga molekula ay malapit sa ilang average na halaga (katangian ng temperaturang ito). Ngunit may mga molekula na ang mga tulin ay naiiba nang malaki mula sa karaniwan, parehong pataas at pababa.

Sa fig. Ang 1 ay nagpapakita ng tinatayang graph ng distribusyon ng mga likidong molekula ayon sa mga tulin. Ipinapakita ng asul na background ang karamihan ng mga molekula na ang mga bilis ay nakapangkat sa average na halaga. Ang pulang "buntot" ng graph ay isang maliit na bilang ng mga "mabilis" na molekula, ang mga bilis nito ay higit na lumampas sa average na bilis ng bulto ng mga likidong molekula.

kanin. 1. Bilis ng pamamahagi ng mga molekula

Kapag ang napakabilis na molekula ay nasa malayang ibabaw ng likido (i.e., sa interface sa pagitan ng likido at hangin), ang kinetic energy ng molekula na ito ay maaaring sapat upang madaig ang mga kaakit-akit na puwersa ng iba pang mga molekula at lumipad palabas ng likido. Ang prosesong ito ay pagsingaw, at ang mga molekula na umalis sa anyo ng likido singaw.

Kaya, Ang pagsingaw ay ang proseso ng pag-convert ng isang likido sa singaw, na nagaganap sa libreng ibabaw ng isang likido.(sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon, ang pagbabago ng likido sa singaw ay maaaring mangyari sa buong dami ng likido. Ang prosesong ito ay kilala sa iyo - ito kumukulo).

Maaaring mangyari na pagkatapos ng ilang oras ang molekula ng singaw ay babalik sa likido.

Ang proseso ng paglipat ng mga molekula ng singaw sa likido ay tinatawag na condensation.. Ang vapor condensation ay ang reverse process ng liquid evaporation.

dynamic na balanse

Ano ang mangyayari kung ang isang lalagyan ng likido ay hermetically sealed? Ang densidad ng singaw sa itaas ng likidong ibabaw ay magsisimulang tumaas; Ang mga particle ng singaw ay lalong pipigil sa paglipad ng ibang mga likidong molekula, at bababa ang rate ng pagsingaw. Kasabay nito, ang rate ng condensation ay magsisimulang tumaas, dahil sa pagtaas ng konsentrasyon ng singaw, ang bilang ng mga molekula na bumabalik sa likido ay magiging higit pa.

Sa wakas, sa ilang mga punto, ang rate ng condensation ay magiging katumbas ng rate ng pagsingaw. darating dynamic na balanse sa pagitan ng likido at singaw: bawat yunit ng oras, dahil maraming mga molekula ang lilipad palabas ng likido bilang pagbabalik dito mula sa singaw. Simula sa sandaling ito, ang dami ng likido ay titigil sa pagbaba, at ang dami ng singaw ay tataas; aabot sa "saturation" ang singaw.

Ang saturated steam ay singaw na nasa dynamic na equilibrium kasama ang likido nito. Ang singaw na hindi umabot sa estado ng dinamikong ekwilibriyo na may likido ay tinatawag na unsaturated..

Ang presyon at density ng saturated vapor ay tinutukoy ng at . Malinaw, at ito ang pinakamataas na presyon at density na maaaring magkaroon ng singaw sa isang partikular na temperatura. Sa madaling salita, ang presyon at densidad ng saturated vapor ay laging lumalampas sa pressure at density ng unsaturated vapor.

Mga katangian ng saturated steam

Lumalabas na ang estado ng saturated steam (lalo na ang unsaturated steam) ay maaaring humigit-kumulang na inilarawan ng equation ng estado ng isang ideal na gas (ang Mendeleev-Clapeyron equation). Sa partikular, mayroon kaming tinatayang kaugnayan sa pagitan ng saturated vapor pressure at density nito:

(1)

Ito ay isang nakakagulat na katotohanan, na kinumpirma ng eksperimento. Sa katunayan, sa mga katangian nito, ang saturated steam ay naiiba nang malaki sa isang perpektong gas. Inilista namin ang pinakamahalaga sa mga pagkakaibang ito.

1. Sa isang pare-parehong temperatura, ang density ng puspos na singaw ay hindi nakasalalay sa dami nito.

Kung, halimbawa, ang saturated steam ay isothermally compressed, kung gayon ang density nito sa unang sandali ay tataas, ang rate ng condensation ay lalampas sa rate ng evaporation, at ang bahagi ng singaw ay mag-condense sa likido - hanggang sa maabot muli ang dynamic equilibrium, sa na ang densidad ng singaw ay bumalik sa dati nitong halaga.

Katulad nito, sa panahon ng isothermal expansion ng saturated vapor, ang density nito ay bababa sa unang sandali (ang singaw ay magiging unsaturated), ang evaporation rate ay lalampas sa condensation rate, at ang likido ay dagdag na sumingaw hanggang sa ang dynamic na equilibrium ay muling maitatag - i.e. hanggang ang singaw ay puspos muli na may parehong density.

2. Ang saturated vapor pressure ay hindi nakasalalay sa dami nito.

Ito ay sumusunod mula sa katotohanan na ang density ng saturated vapor ay hindi nakasalalay sa volume, at ang presyon ay kakaibang nauugnay sa density sa pamamagitan ng equation (1).

Sa nakikita natin, Batas ni Boyle - Ang Mariotte, na may bisa para sa mga ideal na gas, ay hindi humahawak para sa saturated steam. Ito ay hindi nakakagulat - pagkatapos ng lahat, ito ay nakuha mula sa Mendeleev-Clapeyron equation sa ilalim ng pag-aakalang ang masa ng gas ay nananatiling pare-pareho.

3. Sa isang pare-parehong dami, ang density ng saturated vapor ay tumataas sa pagtaas ng temperatura at bumababa sa pagbaba ng temperatura..

Sa katunayan, habang tumataas ang temperatura, tumataas ang rate ng pagsingaw ng likido.

Ang dynamic na equilibrium ay nabalisa sa unang sandali, at ang karagdagang pagsingaw ng ilang bahagi ng likido ay nangyayari. Idaragdag ang pares hanggang sa maibalik muli ang dynamic na equilibrium.

Sa parehong paraan, habang bumababa ang temperatura, ang rate ng pagsingaw ng likido ay nagiging mas kaunti, at ang bahagi ng singaw ay namumuo hanggang sa maibalik ang dynamic na equilibrium - ngunit may mas kaunting singaw.

Kaya, sa panahon ng isochoric na pag-init o paglamig ng puspos na singaw, nagbabago ang masa nito, kaya hindi gumagana ang batas ni Charles sa kasong ito. Ang pagdepende ng saturation vapor pressure sa temperatura ay hindi na magiging linear function.

4. Ang saturated vapor pressure ay tumataas nang mas mabilis ang temperatura kaysa sa linearly.

Sa katunayan, sa pagtaas ng temperatura, ang density ng saturated vapor ay tumataas, at ayon sa equation (1), ang presyon ay proporsyonal sa produkto ng density at temperatura.

Ang pag-asa ng puspos na presyon ng singaw sa temperatura ay exponential (Fig. 2). Ito ay kinakatawan ng seksyon 1–2 ng graph. Ang pag-asa na ito ay hindi maaaring makuha mula sa mga batas ng isang perpektong gas.

kanin. 2. Pag-asa ng presyon ng singaw sa temperatura

Sa punto 2, ang lahat ng likido ay sumingaw; na may karagdagang pagtaas sa temperatura, ang singaw ay nagiging unsaturated, at ang presyon nito ay lumalaki nang linearly ayon sa batas ni Charles (segment 2–3).

Alalahanin na ang linear na pagtaas sa presyon ng isang perpektong gas ay sanhi ng pagtaas ng intensity ng mga epekto ng mga molekula sa mga dingding ng sisidlan. Sa kaso ng pagpainit ng isang puspos na singaw, ang mga molekula ay nagsisimulang tumama hindi lamang mas malakas, ngunit mas madalas din - pagkatapos ng lahat, ang singaw ay nagiging mas malaki. Ang sabay-sabay na pagkilos ng dalawang salik na ito ay nagdulot ng exponential na pagtaas sa saturation vapor pressure.

Halumigmig ng hangin

Ganap na kahalumigmigan- ito ang bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa hangin (i.e., ang presyon na ibibigay ng singaw ng tubig sa sarili nitong, sa kawalan ng iba pang mga gas). Minsan ang ganap na kahalumigmigan ay tinatawag ding density ng singaw ng tubig sa hangin.

Kamag-anak na kahalumigmigan ay ang ratio ng bahagyang presyon ng singaw ng tubig sa loob nito sa presyon ng puspos na singaw ng tubig sa parehong temperatura. Bilang isang patakaran, ang ratio na ito ay ipinahayag bilang isang porsyento:

Mula sa equation ng Mendeleev-Clapeyron (1) sumusunod na ang ratio ng mga presyon ng singaw ay katumbas ng ratio ng mga densidad. Dahil ang equation (1) mismo, naaalala namin, ay naglalarawan lamang ng saturated steam, mayroon kaming tinatayang relasyon:

Isa sa mga instrumentong ginagamit sa pagsukat ng halumigmig ng hangin ay psychrometer. Kabilang dito ang dalawang thermometer, ang reservoir ng isa ay nakabalot sa isang basang tela. Kung mas mababa ang halumigmig, mas matindi ang pagsingaw ng tubig mula sa tela, mas lumalamig ang reservoir ng "basa" na thermometer, at mas malaki ang pagkakaiba sa pagitan ng mga pagbabasa nito at ng mga pagbabasa ng dry thermometer. Ayon sa pagkakaibang ito, gamit ang isang espesyal na psychrometric table, ang kahalumigmigan ng hangin ay tinutukoy.