Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ландау Л.Д. -> "Курс общей физики. Механика и молекулярная физика" -> 89

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 .. 83 84 85 86 87 88 < 89 > 90 91 92 93 94 95 .. 136 >> Следующая


изображаются на диаграмме отрезками (соответственно вертикальным и горизонтальным) между обеими кривыми.

Эти изменения можно вычислить, если раствор является слабым, что мы и будем ниже предполагать.

Вернемся к изображенному на рис. 4 равновесию между чистой водой и раствором, разделенными полупроницаемой перегородкой. Представим себе, что весь прибор заключен в замкнутое пространство, заполненное насыщенным паром воды. Поскольку давление газа в поле тяжести убывает с высотой, то упругость пара над раствором будет меньше, чем над поверхностью чистой воды в сосуде, в согласии со сказанным выше. Разность давлений бр равна, очевидно, весу столба пара высотой h

6р = Pngfc,

где рп—плогность пара. С другой стороны, высота h определяется осмотическим давлением раствора росм: вес столба жидкости в трубке как раз уравновешивает давление росм. С помощью формулы для осмотического давления получим соотношение

, пкТ

Рж&" = Росм = 7Г" .



причем мы будем понимать здесь под п число молекул растворенного вещества в 1 г жидкости; тогда Vik есть удельный объем жидкости, т. е. Vik-IZpik. Найдя отсюда gh=nkT и подставив в выражение для Ьр, получим

бр = р JikT = ~ -

v л

Наконец, рассматривая пар как идеальный газ, имеем для его удельного объема Vn=NkTfp, где N — число молекул в 1 г пара или, что то же, в 1 г воды. В результате получим

б P п

T ~ 77 "

Это и есть искомая формула: относительное понижение упругости пара равно молекулярной концентрации раствора — отношению числа молекул растворенного вещества к числу молекул растворителя (или, что то же самое, отношению числа грамм-молекул того и другого). Это утверждение называется законом Рауля. Мы видим, что изменение упру- § 81]

ЗАКОН РАУЛЯ

261

гости пара над раствором не зависит ни от каких специфических свойств растворителя и растворенного вещества; существенно лишь число их молекул.

Последнее свойство не относится к другой интересующей нас величине — повышению точки кипения 67. Ее легке найти, заметив, что малые величины бр и бT связаны друї с другом соотношением

*Р=рт.

Воспользовавшись формулой Клапейрона — Клаузиуса

dp _ др dT RT2

(q— молярная теплота испарения; см. §68), получим

бГ=№ б др г

Наконец, подставив сюда бpJp=n/N, найдем окончательно

Растворение влияет также и на точку замерзания жидкости. В огромном большинстве случаев растворенное вещество не переходит в твердую фазу, т. е. из раствора вымерзает чистый растворитель. Вполне аналогично тому, как это было сделано для испарения, на основании принципа Ле Шателье легко убедиться в том, что растворение понижает точку замерзания. Оказывается также, что количественная формула для величины бT этого понижения совпадает с полученной выше формулой для изменения точки кипения, причем под q в этой формуле надо понимать теперь молярную теплоту плавления растворителя.

Понижением точки замерзания часто пользуются для определения молекулярного веса (криоскопический метод). Растворяя определенное по весу количество исследуемого вещества, определяют 67", после чего по приведенной формуле можно вычислить число растворенных молекул, а отсюда и молекулярный вес. Аналогичным образом можно определять молекулярный вес и по повышению температуры кипения. 262

РАСТВОРЫ

[ГЛ. X

§ 82. Кипение смеси жидкостей

При кипении смеси двух жидкостей переходят в пар, вообще говоря, обе компоненты смеси, так что мы имеем дело с равновесием жидкой и газообразной фаз, каждая из которых представляет собой смесь. Возникающие при этом явления наиболее наглядным образом изображаются с помощью диаграмм состояния.

На одной из координатных осей таких диаграмм откладывается концентрация с смеси, а на другой — температура T или давление р. Мы будем говорить для определенности о диаграммах в координатах с, T1 относящихся к определенному значению давления.

Существуют различные типы фазовых диаграмм для кипения жидкой смеси. Мы рассмотрим здесь те из них, которые относятся к веществам, смешивающимся в жидком состоянии в произвольных отношениях.

В качестве примера первого типа рассмотрим смесь жидких кислорода и азота (рис. 6). Одна из вертикальных

прямых на диаграмме отвечает чистому кислороду, -183'С а другая — чистому азоту; между ними находятся все промежуточные концентрации.

Область над верхней кривой соответствует состояниям высокотемпературной фазы, т. е. газообразной смеси, а область под нижней кривой — состояниям жидкой смеси. Заштрихованная область между обеими кривыми отвечает равновесию жидкости с ее паром, причем состояния находящихся в равновесии жидкости и пара определяются точками пересечения горизонтальной прямой, проведенной через данную точку, с обеими кривыми диаграммы. Например, в точке а находятся в равновесии газ, состав которого определяется абсциссой точки Ъ, и жидкость, изображаемая точкой с; относительные количества газа и жидкости при этом обратно пропорциональны отрезкам ab и ас. Верхняя кривая

Рис. 6. § 82]

КИПЕНИЕ СМЕСИ ЖИДКОСТЕЙ
Предыдущая << 1 .. 83 84 85 86 87 88 < 89 > 90 91 92 93 94 95 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed