Властивості насиченої пари
Виявляється, що стан насиченої пари (від ненасиченого – тим більше) можна приблизно описувати рівнянням стану ідеального газу (рівнянням Менделєєва – Клапейрона). Зокрема, маємо наближене співвідношення між тиском насиченої пари і його щільністю:
ph = Рн RT. (2.6)
Це вельми дивний факт, який підтверджується експериментом. Адже за своїми властивостями насичений пар істотно відрізняється від ідеального газу. Перерахуємо найважливіші з цих відмінностей.
1. При незмінній температурі щільність насиченої пари не залежить від його обсягу.
Якщо, наприклад, насичений пар ізотермічні стискати, то його щільність в перший момент зросте, швидкість конденсації перевищить швидкість випаровування, і частина пара конденсується в рідину – до тих пір, поки знову не наступить динамічна рівновага, в якому щільність пара повернеться до свого колишнього значення.
Аналогічно, при ізотермічному розширенні насиченої пари його щільність в перший момент зменшиться (пар стане ненасиченим), швидкість випаровування перевищить швидкість конденсації, і рідина буде додатково випаровуватися доти, поки знову не встановиться динамічна рівновага – т. Е. Поки пар знову не стане насиченим з колишнім значенням щільності.
2. Тиск насиченої пари не залежить від його обсягу.
Це випливає з того, що щільність насиченої пари не залежить від об’єму, а тиск однозначно пов’язане з щільністю рівнянням (2.6).
Як бачимо, закон Бойля – Маріотта, справедливий для ідеальних газів, для насиченої пари не виконується. Це й не дивно – адже він отриманий з рівняння Менделєєва – Клапейрона в припущенні, що маса газу залишається постійною.
3. При незмінному обсязі щільність насиченого пара із підвищенням температури і зменшується з пониженням температури.
Дійсно, при збільшенні температури зростає швидкість випаровування рідини. Динамічна рівновага в перший момент порушується, і відбувається додаткове
випаровування деякої частини рідини. Пара буде додаватися до тих пір, поки динамічна рівновага знову не відновиться.
Точно так само при зниженні температури швидкість випаровування рідини стає менше, і частина пара конденсується до тих пір, поки не відновиться динамічна рівновага – але вже з меншою кількістю пара.
Таким чином, при Ізохоричний нагріванні або охолодженні насиченого пара його маса змінюється, тому закон Шарля в даному випадку не працює. Залежність тиску насиченої пари від температури вже не буде лінійною функцією.
4. Тиск насиченої пари зростає з температурою швидше, ніж за лінійним законом.
Справді, зі збільшенням температури зростає щільність насиченої пари, а згідно з рівнянням (2.6) тиск пропорційно добутку щільності на температуру.
Залежність тиску насиченої пари від температури є експоненційної (рис. 2.17). Вона представлена ділянкою 1-2 графіка. Цю залежність можна вивести із законів ідеального газу. У точці 2 вся рідина випаровується; при подальшому підвищенні температури пар стає ненасиченим, і його тиск зростає лінійно за законом Шарля (ділянка 2-3).
Згадаймо, що лінійний ріст тиску ідеального газу викликаний збільшенням інтенсивності ударів молекул об стінки судини. У разі нагрівання насиченої пари молекули починають бити не тільки сильніше, але і частіше – адже пара стає більше. Одночасною дією цих двох факторів і викликаний експоненціальне зростання тиску насиченої пари.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)