Головна Безкоштовні онлайн підручники Підготовка з усіх предметів онлайн Підготовка до ЄДІ 2018 онлайн
Глава 4. Хімічна термодинаміка
Моделюються процеси конденсації (випаровування) для парів води поблизу температури кипіння при ізотермічному стисканні (розширенні). Демонструється залежність температури кипіння від зовнішнього тиску. Чисельні значення параметрів газу виводяться на екран і вказуються на графіку в координатах (P, V).
Будь-яка речовина може знаходиться в різних станах (фазах) - твердому, рідкому і газоподібному. Перехід з одного стану в інший називають фазовим переходом. Випаровування і конденсація є прикладами фазових переходів. Всі реальні гази здатні за певних умов перетворюватися в рідину. Тому ізотерми реального газу сильно відрізняються від ізотерм ідеальних газів.
У закритій посудині рідина і її пар можуть перебувати в стані динамічної рівноваги, коли число молекул, що вилітають з рідини, дорівнює числу молекул, що повертаються в рідину з пара. Таку систему називають двухфазной. Пар, що знаходиться в рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченою. Тиск насиченої пари P s (T) залежить тільки від його температури і не залежить від його обсягу. Тому ізотерми реального газу на площині P, V містять горизонтальні ділянки, відповідні двухфазной системі.
Кипінням називають процес, при якому по всьому об'єму рідини утворюються швидко зростаючі бульбашки пара, які спливають на поверхню. Кипіння починається при температурі, при якій тиск насиченої пари в бульбашках дорівнює тиску в рідині. При нормальному атмосферному тиску P = 1,01 · 105 Па вода кипить при температурі 373 К (100 ° C). При підйомі в гори атмосферний тиск зменшується, тому знижується температура кипіння води (приблизно на 1 ° C на кожні 300 метрів висоти). На висоті 7 ∙ 103 м тиск становить приблизно 0,4 ∙ 105 Па, і температура кипіння води знижується до 70 ° C.
У герметично закритій посудині рідина кипіти не може. При кожному значенні температури в посудині встановлюється рівновага між рідиною і її насиченим паром. За кривою рівноваги P s (T) можна визначити температури кипіння рідини при різних тисках.
У даній комп'ютерної моделі можна вибирати температуру T, при якій відбувається процес ізотермічного розширення або стиснення. Наводиться графік залежності P (V), на якому є горизонтальна ділянка - двофазна область. Виводиться енергетична діаграма, на якій вказуються підводиться кількість теплоти Q, що здійснюються робота A і зміна Δ U внутрішньої енергії в процесі ізотермічного розширення (стиснення) парів води. За допомогою моделі ви можете переконатися, що в двофазної області тиск пара не залежить від його обсягу. Це тиск і називається тиском насиченої пари (горизонтальну ділянку на изотерме).
