Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бутиков Е.И. -> "Физика для поступающих в вузы" -> 70

Физика для поступающих в вузы - Бутиков Е.И.

Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика для поступающих в вузы — Наука, 1982. — 610 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyapostupaushih1982.pdf
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 217 >> Следующая


Кривая равновесия жидкости и парада р—Т-диаграмме дает зависимость давления насыщенных паров от температуры. В то же самое время эта кривая дает зависимость температуры кипения жидкости от давления, так как кипение происходит при такой температуре, когда давление" насыщенного пара в пузырьках становится равным давле-

Рис. 10.1. Кривая равновесия жидкости и пара на р — Г-диаграмме.
5 10. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ

193

нию в жидкости.. Поэтому иногда она называется кривой кипения.

Кривая равновесия жидкости и пара разделяет плоскость р—Г-диаграммы на две части. Так как при заданном давлении более высоким температурам соответствует пар, а более низким температурам — жидкость и, наоборот, при заданной температуре более низким давлениям соответствует пар, а более высоким давлениям — жидкость, то область справа и снизу от кривой равновесия соответствует газообразной, а область слева и сверху от нее — жидкой фазе.

Существование на кривой равновесия жидкости и пара критической точки отчетливо демонстрирует отсутствие принципиальной разницы между жидким и газообразным состояниями вещества. Поясним это следующим примером. Возьмем пар в некотором состоянии А (рис. 10.2) и переведем его в жидкость в состоянии, изображаемом точкой В. Такое превращение можно осуществить несколькими путями. Можно,' например, охлаждать газ- при постоянном давлении рА до тех пор, пока температура не станет равной Тв, а затем поднять давление при постоянной температуре до значения рв (путь 1 на рис. 10.2). В процессе изобарического охлаждения путь 1 пересекает кривую равновесия, и в этой точке система расслаивается на две фазы, так как происходит конденсация пара в жидкость. Можно перевести систему из состояния А в состояние В по пути 2, сначала изотермически сжимая газ до давления рв, а затем изобарически охлаждая до температуры Тв. В этом случае конденсация пара и расслоение на две фазы произойдет в процессе изотермического сжатия. Но переход между теми же состояниями Л и В можно провести и таким способом, при котором нигде не будет происходить скачкообразного изменения состояния и вещество все время будет оставаться однородным. Этого можно добиться, осуществляя процесс в обход кривой сосуществования пара и жидкости, например, по пути 3 на рис. 10.2. Осуществляя переход по этому

Рис. 10.2. Переход из газообразного состояния А в жидкое В по разным путям на р — Г-диаграмме.
194 ГАЗЫ, ЖИДКОСТИ, ФАЗОВЫЕ1 ПЕРЕХОДЫ

пути, мы нигде не увидели бы конденсации и, следовательно, не смогли бы сказать, что вещество перестало быть газом и стало жидкостью. И тем не менее и в этом случае мы попадем в то же самое конечное состояние, в котором рассматриваемую систему мы считаем жидкостью. В обычных условиях газы и жидкости настолько сильно отличаются друг от друга по плотности, что не представляет никакого

т^уда различить их. Но, как мы видели, различие между этими состояниями вещества в действительности не принципиальное, а скорее количественное. Различие в плотности сказывается на интенсивности взаимодействия молекул и на характере теплового движения. Но и газ при температурах выше критической можно сжать до такой степени, что его плотность станет больше характерного значения плотности жидкости.

Рассмотрим теперь процесс перехода вещества из одной фазы в другую, происходящий при неизменном объеме. Будем нагревать запаянную ампулу, содержащую некоторое количество жидкости и находящийся над ее поверхностью насыщенный пар (рис, 10.3). Если внутренний объем ампулы V1 превышает критический объем VK, соответствующий находящейся в ампуле массе вещества (рис. 10.4), то прямая, соответствующая изохорическому нагреванию, пройдет справа от критической точки и по мере нагревания количество жидкости в ампуле будет уменьшаться, пока все вещество не обратится в пар в точке С1. При этом граница жидкости опускается и исчезает у ниж-

Р

\

Рис. 10.3. Запаянная ампула с жидкостью и ее насыщенным паром.

Рис. 10.4. Поведение границы раздела в зависимости от объема ампулы.
S 10. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ

195

него конца ампулы. Если объем ампулы У2 меньше критического объема Ук, то при нагревании пар будет конденсироваться, пока все вещество в ампуле не превратится в жидкость. Это произойдет в точке С8. Граница раздела жидкости и пара поднимается и исчезает у верхнего конца ампулы. Если, наконец, объем ампулы равен критическому, то граница исчезнет где-то посредине ампулы, и произойдет это, когда температура станет равной критической. Если объем ампулы лишь немного отличается от критического, например меньше критического, то при нагревании граница жидкость — пар в ампуле перемещается вверх, но исчезает все-таки раньше, чем доходит до верхнего края ампулы. При объемах ампулы Vi и У2, заметно отличающихся от критического объема VK, исчезновение границы раздела в точках Ci и С2 происходит при температурах ниже крити-' ческой. При дальнейшем нагревании ампулы никаких видимых изменений вещества не происходит, в том числе и в точках Dx и D2 при температуре,.равной критической.
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 217 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed