Влажность воздуха. Характеристика жидкого состояния вещества. Характеристика твердого состояния вещества. Плавление и кристаллизация, страница 9

Когда свободная поверхность жидкости в сосуде граничит с открытой атмосферой, то испарение граничит над конденсацией   и уровень жидкости с течением времени понижается, Это происходит потому, что движущий воздух уносит пар и уменьшает  его плотность над поверхностью жидкости. Уровень жидкости в герметически закрытом сосуде  со временем не меняется. Это означает, что испарение компенсируется конденсацией пара. В этом случае число молекул, как в жидкости, так и в паре над ней, остается неизменным, хотя между жидкостью и паром происходит непрерывный обмен молекулами.

Такое равновесие   между жидкостью и ее паром называют динамическим.

Пар, который находится в состоянии подвижного равновесия со своей жидкостью, называется паром насыщающим пространство или насыщающим паром.

Пар, который находится над поверхностью жидкости, когда испарение преобладает над конденсацией и пар при отсутствии жидкости называется ненасыщающим паром.

Свойства паров насыщающих пространство

Посмотрим поведение насыщенного пара при изохорическом процессе.

Давление насыщенного пара зависит от его природы и быстро возрастает при повышении температуры.

Масса и плотность пара при охлаждении и нагревании в сосуде меняются. Следовательно, закон Шарля не применим для паров насыщающих пространство.

Рассмотри изотермический процесс.

Пока в сосуде остается жидкость, давление пара остается постоянным. Это означает, что давление насыщенного пара не зависит от объема, при постоянной температуре. Следовательно, закон Бойля-Мариотта не применим для насыщающего пара.


Плотность пара при изотермическом процессе не меняется.

Законы для идеального газа к насыщающим парам не применимы.

Свойства паров, ненасыщающих пространство

Если нагревать сосуд с жидкостью до тех пор, пока жидкость в нем не исчезнет, то пар станет не насыщающим. Его плотность при дальнейшем нагревании будет постоянной, и давление будет уже не так быстро возрастать с увеличением температуры.

Пока пар недалек от насыщения, влияние взаимодействия молекул все же заметно, и только при значительном нагревании ненасыщающий пар подчинен закону Шарля.

При изотермическом расширении, мы заметили изменение давления пара, когда он станет не насыщающим.

Пока плотность ненасыщающего пара близка к плотности насыщенного пара, велико влияние взаимодействия молекул пара и их собственного объема и зависимость давления от объема отличающих от закона Бойля-Мариотта. При малых плотностях ненасыщающий пар подчиняется закону Бойля – Мариотта. Следовательно, к ненасыщающему пару можно применить законы для идеального газа лишь в тех случаях, когда пар далек от насыщения.

Насыщающий пар можно превратить в ненасыщающий либо изохорическим нагреванием, либо изохорическим расширением, либо одновременно нагреванием и расширением. И наоборот, не насыщенный можно превратить в насыщающий либо изохорическим охлаждением, либо изотермическим сжатием, либо одновременно и тем и другим.

Собственный объем молекул пара практически ничтожно мал по сравнению с объемом занятым паром. По этому, если в пространстве находится пар какой-либо жидкости, то это не мешает испаряться в нем другой жидкости.

Закон Дальтона: давление смеси паров и газов равно сумме давлений создаваемых каждым из них в отдельности, если между ними нет химического взаимодействия.


Кипение.

Зависимость кипения от давления

и температуры

Парообразование, которое происходит в объеме всей жидкости и при постоянной температуре, называется кипением.

Кипение жидкости происходит при одинаковой температуре всей жидкости, когда давление насыщенного пара этой жидкости равно внешнему давлению.

Температура кипящей жидкости и температура пара над ее поверхностью одинаковы. Это значит, что вся энергия, подводимая к жидкости в процессе кипения, идет только на увеличение Еп молекул и на работу против внешних сил в процессе расширения вещества.

Температурой кипения жидкости называется такая температура, при которой давление насыщенных паров этой жидкости равно давлению ее на поверхность.