Свойства паров, жидкостей и твердых тел.
Парообразование (испарение и кипение). Конденсация. Удельная теплота парообразования. Насыщенный и ненасыщенный пар, их свойства. Влажность воздуха и ее измерение.
Плавление и отвердевание тел. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива. Уравнение теплового баланса для простейших тепловых процессов.
Поверхностное натяжение жидкостей. Сила поверхностного натяжения. Смачивание. Капиллярные явления.
Кристаллические и аморфные тела. Механические свойства твердых тел. Виды деформаций. Модуль Юнга.
Парообразование (испарение и кипение). Конденсация. Удельная теплота парообразования.
Жидкое состояние вещества характеризуется ближним порядком расположения молекул. Из-за малой сжимаемости жидкости сохраняют свой объем, благодаря текучести принимают форму сосуда.
Парообразование – процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, сопровождающийся поглощением энергии.
Испарение – вид парообразования, происходит с поверхности жидкости при любой температуре. Интенсивность испарения зависит от:
площади поверхности жидкости;
температуры жидкости;
наличия ветра.
Кипение – процесс интенсивного парообразования, происходящий по всему объему жидкости при постоянной температуре, называемой температурой кипения.
Условие кипения: кипение происходит при температуре, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным атмосферному или немного превышает его.
Температура кипения зависит от:
давления газа над поверхностью жидкости;
наличия примесей.
Кипение наступает при определенной температуре лишь тогда, когда жидкость содержит маленькие пузырьки растворенного в ней воздуха или другого газа. Если таковые отсутствуют (жидкость предварительно очищена длительным кипячением), то жидкость можно нагреть до температуры более высокой, чем обычная точка кипения. Такая жидкость называется перегретой.
Конденсация – процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое, сопровождается выделением энергии.
Удельная теплота парообразования – скалярная физическая величина, характеризующая способность вещества к испарению; численно равна количеству теплоты, необходимому для преобразования единицы массы жидкости в пар при температуре её кипения.
Количество теплоты,
необходимое для испарения массы т
жидкости, вычисляется по формуле:
,
где r
– удельная теплота парообразования.
B системе SI:
.
Удельная теплота конденсации равна удельной теплоте парообразования.
Насыщенный и ненасыщенный пар, их свойства.
Динамическое равновесие пара и жидкости – состояние, при котором число молекул, вылетающих из жидкости в единицу времени, равно числу молекул, возвращающихся в нее за то же время.
Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.
Свойства насыщенного пара:
насыщенный пар имеет при данной температуре наибольшее число молекул в единице объема (наибольшую плотность) и оказывает наибольшее давление.
давление насыщенного пара при неизменной температуре – величина постоянная (закон Гей-Люссака неприменим, т.к. объем не зависит от температуры);
давление насыщенного пара не зависит от его объема;
концентрация молекул насыщенного пара в закрытом объеме с жидкостью неизменна при данной температуре, независимо от занимаемого объема;
давление насыщенного пара возрастает с повышением температуры;
законы Бойля-Мариотта и Шарля к насыщенному пару неприменимы вследствие изменения массы газа при изобарическом и изотермическом процессах.
Пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют ненасыщенным.
Ненасыщенным будет пар над поверхностью жидкости, если испарение преобладает над конденсацией. Плотность ненасыщенного пара меньше, чем плотность насыщенного пара.
С
остояние
насыщенного пара приближенно описывается
уравнением состояния идеального газа,
его давление определяется формулой
.
К участку АВ данный закон неприменим, т.к. в закрытом сосуде возрастает концентрация молекул пара, меняется масса пара.
Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестает быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропоционально абсолютной температуре – участок ВС.
Критическая
температура
– это температура, при которой исчезают
различия в физических свойствах между
жидкостью и ее насыщенным
п
аром.
При температуре выше критической ни при каких давлениях газ нельзя обратить в жидкость.