Насыщенные и ненасыщенные пары и их свойства

Над свободной поверхностью жидкости всегда имеются па­ры этой жидкости. Если сосуд не закрыт то кон­центрация молекул может изме­нятся в широких пределах в сторону уменьшения и в сторону увеличения.Процесс испарения в замкнутое пространство может происходить только до определенного предела (динамического равновесия). Пар,не находится в состоянии динамического равновесия со своей жид­костью-ненасыщенным.Насыщ.пар- пар в динамическом равновесии со своей жидкостью. Динамич.равновесие-число молекул испор. с поверхности жид. в 1 времени=числу молекул возвращающихся в жид.Ненасыщенные пары подчиняются всем газовым законам, а насыщенные нет. Для насыщенных паров характерны следующие свойства:1)p и ρ насыщенного пара при данной тем­пературе—это max p и ρ, которые может иметь пар при данной температуре;2)p и ρ насыщенного пара зависят от рода вещества.Чем меньше удельная теплота парообразования жидко­сти, тем быстрее она испаряется, и тем больше p и ρ ее паров;3)p и ρ быстро растет с увеличением Т.

Опыт показывает, что при нагревании жидкости уровень жидкости в закрытом сосуде понижается. Следовательно, m и ρ пара возрастают.

5) при постоянной температуре p и ρ насы­щенного пара не зависят от объема.При изотермическом рас­ширении уровень жидко­сти в сосуде понижается, при сжатии — увеличи­вается, то есть изменяется число молекул пара так, что плотность пара остается постоянной.

Кипение жидкостей. Зависимость температуры кипения от давления

Кипение — это парообразование, происходящее одновре­менно и с поверхности и по всему объему жидкости. Оно состоит в том, что всплывают и лопаются многочисленные пузырьки, вы­зывая характерное бурление. Кипение происходит только при энерг. из вне Q=rт. r-удельная теплота парообра­зования. Механизм кипения: в жидкости всегда имеется растворен­ный газ.При нагревании жидкости снизу газ начинает выделяться в виде пузырьков у стенок сосуда. В эти пузырьки происходит испарение жидкости. Поэтому в них, кроме воздуха,находится насыщенный пар, давление которого с ростом темпера­туры быстро увеличивается и пузырьки растут в объеме.Когда F_ВЫТ>F_ТЯЖ пузырь­ка, он начинает всплывать. Достигая свободной поверхности пузырьки лопают и насыщ. пар выходит наружу. Температура, при которой давление насыщенного пара жидкости = внешнему давлению -температурой кипения.Чем выше внешн. P тем выше T кип.Температура кипения зависит также от наличия примесей, обычно увеличиваясь с ростом концентрации примесей.

Влажность воздуха. Точка росы. Психрометр. Гигрометр

Водяной пар в воздухе обычно является ненасыщенным. Воздух, содержащий водяные пары, называют влажным. Для характеристики содержания водяного пара в воздухе вводят ряд величин: абсолютную влажность, упругость водяного пара и относительную влажность.

Абсолютной влажностью воздуха -величина, численно = m водяного пара, содержащегося в 1 м³ воз­духа.ρ=m/V Парцианальное давлен водян пара- давлен.производ. вод. паром если бы все остальные газы отсуцтвовали. Упругость водяного пара р — это парциальное давление во­дяного пара, содержащегося в воздухе.

Абсолютная влажность и упругость водяного пара связаны между собой уравнением состояния:PV=m/M*RT P=ρ/MRT

Относительная плотность- отношение обсолютной влажн. к плотности насыщения пара при дан. T. φ=ρ/ρ_n*100%

Относительной влажностью воздуха φ называют выражен­ное в процентах отношение абсолютной влажности к плотности ρ насыщенного пара при данной температуре (или отношение упру­гости водяного пара к давлению насыщенного пара ρ при данной температуре).φ=ρ_порц/ρ_нас100%

Чем меньше относительная влажность, тем дальше пар от насыщения, тем интен­сивнее происходит испарение. Упругость водяного пара определяют по точке росы.Точка рос.-t₀при котором водян парстанов. насыщ. происходит охложд. возд. до точк.росы

При охлаждении до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса. Точка росы позволяет определить упругость водяного пара. Точку росы определяют :гигрометров,психтрометра.

Свойства жидкостей

По своим физ. свойствам жидкости занимают про­межуточное положение между реальными газами и твердыми те­лами. Как твердые:1)Сохраняют V. 2)Не сжимаются. 3)Есть границы раздела.

Как газы:1)не сохраняют форму.Молекулы жидкости совершают непрерывные бес­порядочные движения самых различных типов.Жидкости ближе к твердым телам, чем к газам. На это ука­зывает" количественная близость их плотностей, удельных теплоем-костей, коэффициентов объемного расширения.

Поверхностная энергия

Наиболее характерным свойством жидкости, отличающим ее от газа, является то, что на границе с газом жидкость образует свободную поверхность, наличие которой приводит к возникнове­нию явлений особого рода, называемых поверхностными.На каждую молекулу жидкости действуют силы притяжения со сто­роны окружающих ее молекул.На молекулу расположенную внутри жидкости, действуют силы со сто­роны таких же молекул, и равнодействующая этих сил близка к 0.Для молекулу находящейся частично на поверхности эти равнодействующие отличны от нуля и на­правлены они внутрь жидкости перпендикулярно к ее поверхности. Таким образом, все молекулы жидкости, находящиеся в поверхно­стном слое, втягиваются внутрь жидкости. Но пространство внутри жидкости занято другими молекулами, поэтому поверхностный слой создает давление на жидкость и малек. жидк. стремятся перейти в глубь (молекулярное давление).Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают до­полнительной потенциальной энергией по сравнению с молекула­ми внутри жидкости-поверхностной энергией.Очевидно, что величина поверхностной энергии тем больше, чем больше площадь свободной поверхности.

Пусть площадь свободной поверхности изменилась наΔS, при этом поверхностная энергия изменилась наΔW_P=αΔS,где α — коэффициент поверхностного натяжения. Так как для этого изменения необходимо совершить работу A=ΔW_P;A= αΔS α=A/ΔS; [α]=1Дж/м²

Коэффициент поверхностного натяжения — величина, числено равная работе, совершенной молекулярными силами при уменьшении площади свободной поверхности жидкости на еди­ницу.

Жидк. стремится уменьшить свою S свободной поверхности,стрем. к форме шара.

Поверхностное натяжение

Равнодействующая сил, действующих на все мо­лекулы, находящиеся на границе поверхности, и есть сила поверхностного натяжения.Она действует так,что стремится сократить поверхность жидкости.Сила поверхностного натяжения Р прямо пропорциональна длине I поверхностного слоя жидко­сти;Рассмотрим вертикальный прямоугольный каркас.подвижная часть перемещается из положения 1 в положение 2.Найдем работу, со­вершаемую при перемещении поперечины на расстояние h , А = 2Fh , где F — сила, поверхностного натяжения. А = 2α ΔS = 2αLh . 2Fh=α2Lh F=αL α=F/L.[α]=H/м

F_НАТ 2

h L

F_ТЯЖ

Коэффициент поверхностного натяжения(α) численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости.α зависит от природы жидкости, от температуры и от на­личия примесей.При Т крит. α=0. Ткритическое- это темп. при которой исчезает разница между жидкостью и ее насыщ. паром.Примеси, в основном, уменьшают α.