Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ландау Л.Д. -> "Курс общей физики. Механика и молекулярная физика" -> 86

Курс общей физики. Механика и молекулярная физика - Ландау Л.Д.

Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика — МГУ, 1962. — 405 c.
Скачать (прямая ссылка): kursobsheyfiziki1962.djvu
Предыдущая << 1 .. 80 81 82 83 84 85 < 86 > 87 88 89 90 91 92 .. 136 >> Следующая


Воспользуемся для этого тем, что тепловое равновесие — в данном случае равновесие между газом и его насыщенным раствором — по своей молекулярной природе имеет подвижный характер. Это значит, что и после достижения равновесия молекулы газа будут переходить из газа в раствор и обратно, но количество молекул, попадающих (в 1 сек) из газа в раствор, при равновесии равно числу газовых молекул, покидающих за это же время раствор. Число молекул газа, попадающих в жидкость, пропорционально числу ударов (в 1 сек) молекул газа о поверхность жидкости. Это число в свою очередь пропорционально (при заданной температуре) плотности газа, а тем самым и его давлению. Аналогичным образом число газовых молекул, покидающих раствор, пропорционально его концентрации. Поэтому из равенства обоих чисел следует, что концентрация насыщенного раствора, т. е. растворимость газа, пропорциональна давлению газа над раствором (закон Генри).

Следует помнить, что этот закон справедлив лишь для слабого раствора (в противном случае изложенные рассуждения непригодны: в силу взаимодействия газовых молекул в растворе друг с другом число этих молекул, покидающих раствор, уже нельзя считать просто пропорциональным концентрации). Поэтому закон Генри применим, например, к плохо растворимым в воде кислороду и азоту, но неприменим к растворению углекислоты или аммиака, хорошо растворяющихся в воде.

В подавляющем большинстве случаев растворение газа сопровождается выделением тепла — вполне естественный результат перехода молекул из среды (газа) со слабым взаимодействием между молекулами в среду, где они подвержены сильному притяжению со стороны молекул растворителя. В связи с этим растворимость газов в жидкости убывает (при заданном давлении) с увеличением температуры. § 78]

СМЕСИ ЖИДКОСТЕЙ

253

§ 78. Смеси жидкостей

Вещества, разреженные настолько, что взаимодействие между их молекулами играет малую роль, могут свободно смешиваться друг с другом. В этом смысле можно сказать, что все газы смешиваются в произвольных отношениях.

При смешивании же жидкостей возможны различные случаи. Существуют жидкости, смешивающиеся друг с другом в любых отношениях (например, спирт и вода). Взаимная же растворимость других жидкостей, напротив, ограничена, причем в самых различных степенях. Так, вода и керосин практически вовсе не растворяются друг в друге; в воде при комнатной температуре можно растворить не более 8% (весовых) эфира, и т. п.

Свойства взаимной растворимости жидкостей удобно изображать графически с помощью диаграммы, по оси абсцисс которой откладывается концентрация с смеси (например, в весовых процентах), а по оси ординат — температура (или давление, если мы интересуемся зависимостью растворимости от давления при заданной температуре).

На рис. 1 изображена такая диаграмма для смеси воды и фенола (CeH5OH). Одна из вертикальных осей соответствует 0% воды, т. е. чистому фенолу, а другая — чистой воде.

Все точки в незаштрихованных областях диаграммы соответствуют однородным смесям обеих компонент, а кривая, ограничивающая заштрихованную область, определяет предел их смешиваемости. Так при температуре, отвечающей горизонтальной прямой ае, точка b дает предельную растворимость воды в феноле, а точка d — границу растворимости фенола в воде. Если же смешать воду и фенол в количествах, отвечающих какой-либо точке с внутри заштрихованной области, то произойдет расслоение жидкости на два слоя, которые располагаются один под другим — более плотный снизу, менее плотный сверху. Эти два жидких слоя, сосуществующих в равновесии друг с другом, представляют собой две различные фазы. Одна из них есть насыщенный

Рис. 1. 254

РАСТВОРЫ

[ГЛ. X

раствор воды в феноле (изображаемый точкой Ь), а другая — насыщенный раствор фенола в воде (точка d). При этом легко показать (вполне аналогично тому, как это было сделано в § 66 для фазовой диаграммы жидкости и пара), что количества обеих фаз будут определяться тем же правилом рычага: они обратно пропорциональны длинам отрезков cb и cd.

Если взаимная растворимость двух жидкостей возрастает с повышением температуры, то может наступить момент, когда их смешиваемость станет неограниченной. Такой случай осуществляется, например, у фенола и воды — при температуре выше 70° С обе жидкости смешиваются в произвольных отношениях. Эту предельную температуру называют критической температурой смешения, а соответствующую точку К на фазовой диаграмме (рис. 1) — критической точкой смешения-, эта точка по своим свойствам во многом аналогична критической точке для равновесия жидкости и газа.

Существуют также случаи, когда критическая точка является не верхним, а нижним пределом области ограниченной смешиваемости двух жидкостей. Таковы, например,

18,5шс

100'/.

триэтилапина

Рис. 2.

100% 100% никотина

Рис. 3.

вода и триэтиламин (N(C2H5)3), смешивающиеся в произвольных отношениях при температурах ниже определенной критической температуры (рис. 2). Наконец, в некоторых случаях существуют две критические температуры — верхняя и нижняя, в интервале между которыми взаимная растворимость двух жидкостей ограничена. Такой случай имеет место, например, для смеси воды и никотина (рис. 3). § 791
Предыдущая << 1 .. 80 81 82 83 84 85 < 86 > 87 88 89 90 91 92 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed