Термодинамика - Базаров И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Н, [Pu 7>М/>2, Г).
При плоской поверхности
й,(я- D=HiiP- Т)
Вследствие малой сжимаемости жидкости може vi написать
Ц,!/'.- 7-)-(1, (/»• Tl = (Pl-P) '-^ = V1-. (1)
ср г
Считая пар идеальным газом и зная химический потенциал такого газа, находим
на(/>2, TVh2(/>. Т)=к-т\п{р21р). (2)
Так как левые части уравнений (1) и (2) равны, то. приравнивая правые
И $ л ой формулы виню, 'но чаплеиие насыщешкио пара малых капель больше чем больших.
Поэтому система из капель различных размеров будет находиться в состоянии неустойчивого равновесия: малые капли будут испаряться, большие—расти.
11.3, Если капли в паре приобретают электрический заряд, то они начинают расти, даже будучи очень малыми, и нс только в псрссышснном парс, но и в паре, не достигшем насыщения Действительно, пусті, капля радиуса г приобретает ион с зарядом е и радиусом а, при равновесии ион сосредоточивается в цен і ре капли Если і акая капля начинает расти, то это приводи і к уменьшению энергии Гиббса системы В самом деле, аналогично формуле (11.14), выражение для AG при образовании вокруг иона капли жидкости
Д C=4ягг'(3(.2) (H2 -Hi )+4тгаг2 + Д(7е, іде AGc—изменение энергии Гиббса электрического поля при образовании заряженной капли (ц2 — химический потенциал капли), равное разносіи между энергией поля, сознаваемого ионом, находящимся в центре капли, и ліері ней поля свободного иона:
.363 (?,—напряженность поля в капле, Е— напряженность поля вне капли; г— диэлектрическая проницаемость капли). Таким образом,
(1)
Последний член в формуле (1) отрицателен, причем по модулю он тем больше, чем больше капля (вторая фаза). Следовательно, с ростом капли за счет электрического заряда AG уменьшается и если при отсутствии заряда при Hj >ц, капля любых размеров всегда испарялась, то теперь даже малая капля при ц2>щ при своем росте может приводить к уменьшению AG и. таким образом, расти, вызывая конденсацию.
Это тем более будет происходить в слабо пересыщенном парс, коїда м2<ц.-Такое состояние пара создается в камере Вильсона, и эффект ei о усиленной конденсации используется для обнаружения треков быстрых ионизкрующих частиц: появление ионов на пути следования частицы вызывает конденсацию пересыщенного пара на них, что делает видным след частицы
Для обнаружения элементарных частиц высоких энергий камера Вильсона не является удовлетворительным трековым прибором вследствие слишком малой тормозной способности рабочего вещества (пара). Поэтому в случае частип высоких энергий употребляется сконструированная в 1952 г. пузырьковая камера. треаставляющая собой сосуд, наполненный какой-либо прозрачной перетретой кидкостью. Ионизирующая частица, проходя через камеру, вызывает резкое (Скипание жидкости в узкой области вдоль всего следа, и таким образом ее туть отмечается цепочкой пузырьков пара.
11.4. Обычно принимается, что поверхностное натяжение стремится уменьшить юверхность. Существуют ли натяжения противоположного знака, которые тремились бы увеличить поверхность? Такие действия известны на самом деле t обнаруживаются при явлениях взаимного растворения жидкостей.
Вначале на поверхности соприкосновения двух несмешиваюшихся жидкостей, "аких. как вода и фенол при невысоких температурах, возникает обычное юверхнос і нос натяжение, стремящееся уменьшить поверхность жидкости. С по-іьшіением температуры это натяжение (в то время как жидкости все более і более растворяются друг в друге) становится все меньше и наконец делается іавньтм нулю Одновременно обе жидкости растворяются друг в друге при [юбых количествах. Из этого можно заключить, что между жидкостями, 'астворимыми при любых количествах, устанавливается поверхностное натяжение ротивоположнот о знака. Если их привести п соприкосновение, то их общая оверхность стремится принять наибольшее значение, а это происходит, когда бс жидкости полностью смешиваются Друг с другом Таким образом, явление астворения связывается с явлениями поверхностною натяжения.
12.1. По уравнению Клапейрона—Клаузиуса,
u-u—я)
dr T(V1-Vi)
5С V2—молярный объем пара; K1 молярный обьем жидкости. Вдали от ритической точки V1»V1 Полагая, что насыщенные пары удовлетворяют
равнению Клапейрона—Менделеева, уравнение (1) принимает вид •
гкуда
Inp= ~\HRT) +і и р = const е-1"""'.
.4 12.2. Из уравнения Клапейрона—Клаузиуса
X=T^-(V1-V1),
dr г "
где V1 и V2 -молярные объемы твердого тела и его пара соответственно. Так как V2»Vlt то, применяя к пару закон состояния идеального газа, получим
dp RT1
л = —-=60974,5 Дж/моль.
dT р
12.3. Определить давление, под которым кипит вода при T-95' С+ 2733 С = 368 К, это значит найти давление насыщенного пара при этой температуре. Согласно задаче 12.1, р = Се~1"ят>. При Г= 373 К давление пара p1 = Ce-llisri 1033,6 ГПа, откуда
с=р'ирШ" wxpRG^)]'
Г 539-18 / 1 1 M = 1033,6„р[-—(---jj,745,9rn..
12.4. Связь между теплотой плавления X2i, теплотой испарения жидкости Xu и теплотой сублимации Xu непосредственно счедует ИЗ того, что при кручовом изоіермическом процессе работа, а следовательно, и количество теплоты равны нулю:
