Насичений і ненасичений пар, фізика
При природних умовах пар вважають газом. Він може бути насиченим і ненасиченим. що залежить від його щільності, температури і тиску.
Пар, що знаходиться в динамічній рівновазі з власної рідиною, є насиченим.
Динамічна рівновага між рідиною і парою виникає тоді, коли кількість молекул, що вилітають з вільної поверхні рідини, дорівнює кількості молекул, які повертаються в неї.
У відкритому посуді порушується динамічна рівновага, і пар стає ненасиченим. оскільки певна кількість молекул випаровується в атмосферу і не повертається в рідину.
Насичений паробразуется в закритій посудині над вільною поверхнею рідини.
Насичений і ненасищеннийпар мають різні властивості. Досліджуємо їх.
Мал. 3.2. Ізотермічне стиснення пари
Концентрація молекул насиченої пари не залежить від його обсягу.
Нехай ненасичений пар при температурі T знаходиться в циліндрі з поршнем (рис. 3.2). Почнемо повільно його стискати, щоб забезпечити ізотермічний процес (ділянка AB). Перш за все, якщо пар значно розріджене, залежність тиску від об'єму буде відповідати закону Бойля-Маріотта для ідеального газу: pV = const. Проте зі зменшенням обсягу ненасиченого пара (збільшенням його щільності) починає спостерігатися відхилення від нього. Подальше ізотермічний стиск пара веде до того, що він починає конденсуватися (точка В), в циліндрі утворюються крапельки рідини і пар стає насиченим. Його щільність, а отже і концентрація молекул, набуває максимальне значення для даної температури. Вони не залежать від обсягу, який займає насичений пар, і визначаються його тиском і температурою.
При стисненні насиченої пари (ділянка BC) його тиск не буде змінюватися (p = const). Це пояснюється тим, що зі зменшенням обсягу насичений пар конденсується, утворюючи рідину. Її частка в обсязі циліндра весь час збільшується, а обсяг, який займає насичений пар, зменшується. Це відбувається до тих пір, поки весь насичений пар не перейде в рідкий стан (точка C).
Отже, при ізотермічному стисканні ненасиченого пара спочатку (при незначній щільності) він проявляє властивості ідеального газу. Коли ж пар стає насиченим. його властивості підпорядковуються іншим закономірностям. Зокрема, при невисоких температурах його стан приблизно описується рівнянням p = nkT, коли концентрація молекул не залежить від обсягу, займаного газом. Графік залежності тиску p від обсягу V, зображений на рис. 3.2, називається ізотермою реальних газів.
Ізотерми реального газахарактерізуют його рівноважний стан з рідиною. Їх сумісність дозволяє визначити залежність тиску насиченої пари від температури.
На цій сторінці матеріал за темами: