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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.