Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
3°. Переход ненасыщенного пара в состояние насыщения может быть осуществлен не только его изотермическим сжатием, но и снижением температуры. Ненасыщенный пар,
J58 ОТДЕЛ II. ГЛ. 5. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
переходя при этом в состояние насыщенного, частично обращается в жидкость. Этим объясняется запотевание холодных предметов, внесенных в теплую комнату, образование тумана, росы и т. д.
Изотерма 3-+*2-+1-у0 может рассматриваться как кривая непрерывного перехода жидкости в состояние ненасыщенного пара. Перевод пара из насыщенного в ненасыщенное состояние может осуществляться не только изотермическим расширением, но и повышением температуры. Ненасыщенный пар, получаемый путем перегрева насыщенного (насыщающего) пара, называется перегретым паром.
При медленном изотермическом сжатии в отсутствие пылинок, ионов и других центров конденсации можно получить пересыщенный пар, давление которого превышает давление насыщенного пара при данной температуре.
4°. Изотермы, построенные при различных, все более высоких температурах T1, T2, T3 (73>7Л>7Л) (рис. П.5.3), показывают, что состояние насыщенного пара получается при все более малых удельных объемах пара: u3<; <?>2*<ul. Это объясняется тем, что с ростом температуры быстро возрастает давление насыщенного пара и для того, чтобы давление ненасыщенного пара сравнялось с ним, нужно объем пара уменьшить. Полная конденсация пара с ростом температуры происходит при больших объемах: v"s>vl>vl. Причиной этого является тепловое расширение жидкостей (11.7.3.3°), которые при более высокой температуре занимают больший объем.
H
У »s »J
Рис. П.5.3
Рис. 11.5.2
Б.5. КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА
159
5.5. Критическое состояние вещества. Сжижение газов
Г. Из рис. II.5.3 видно, что при повышении температуры участок насыщенного пара (горизонтальный участок изотермы) уменьшается; при некоторой температуре Tuv насыщенного пара не образуется. Температура TKV, при которой разность удельных объемов насыщенного пара и жидкости становится равной нулю, называется критической температурой. Горизонтальный участок изотермы при этом обращается в точку перегиба ( К (критическая точка). Это происходит при определенном давлении pKV и удельном объеме укр, называемых вместе с 7кр критическими J параметрами. Состояние вещества, характеризуемое критическими параметрами ркр, икр, Гкр, называется критическим состоянием. " V '
2°. С ростом температуры плот- Рис. II.5.4
ность насыщенного пара и его давление быстро возрастают (11.5.2.4°). Плотность жидкости, находящейся в динамическом равновесии со своим паром, убывает при повышении температуры за счет теплового расширения жидкости (11.7.3.3°). Графики зависимости от температуры плотностей насыщенного пара и жидкости пересекаются в критической точке с температурой Гкр (рис. П.5.4). В критической точке плотность жидкости равна плотности насыщенного пара, находящегося в равновесии с жидкостью.
3°. При Т->Гкр стирается различие между жидким и газообразным состояниями вещества. При Т=Ткр обращается в нуль удельная теплота парообразования (11.5.3.5°) и коэффициент поверхностного натяжения жидкости (II. 6.1.3°).
4°. При температурах 7>Ткр даже при очень больших давлениях невозможно превращение газа в жидкость. При сверхкритических температурах возможно только парообразное состояние вещества.
5°. Сжижение газов — превращение их в жидкое состояние — возможно лишь при температурах ниже критической. Для газов с критической температурой порядка комнатной и выше: NH3 (4Р=132 °С), CO2 (*кр=31,1 °С), Cl2 (^кр= 144 °С) и др.— снижение температуры ниже Ткр и
160 ОТДЕЛ И. ГЛ. 5. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ и ГАЗОВ
последующее изотермическое сжатие не представляют особых трудностей.
6°. Для сжижения газов с низкой критической температурой: O2 (гкр=-П8 °С), N2 (/кр= -147,1 °С), H2 =—239,9 0C) и особенно Не (*кр=—267,9 °С)— необходимо глубокое охлаждение. В основе одного из методов, осуществляемых в холодильных машинах — детандерах, лежит охлаждение газов при совершении ими полезной работы. Газ адиабатически расширяется, и это сопровождается охлаждением газа (11.4.5.4°).
5.6. Влажность воздуха
1°. Абсолютной влажностью воздуха f называется масса водяных паров, содержащихся в 1 м3 воздуха при данных условиях. Значение / оценивается по плотности водяного пара в воздухе. Обычно ее выражают не в СИ, а в г/м3:
f = PnaP (г/м3).
В метеорологии абсолютная влажность оценивается по давлению водяного пара, выраженному в миллиметрах ртутного столба: f=p (мм рт. ст.). При комнатных температурах (Г»300 К) р (мм рт. ст.)«р (г/м3).
2°. Относительной влажностью воздуха г называется отношение абсолютной влажности к тому количеству водяного пара, которое необходимо для насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре. Из предыдущего (п. Г) следует, что относительную влажность можно определять как отношение давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного водяного пара при данной температуре:
г = Р/Р«-
Обычно г<1 и ее выражают в процентах.
