Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Матвеев А.Н. -> "Молекулярная физика. Том 2" -> 103

Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.

Матвеев А.Н. Молекулярная физика. Том 2 — М.: Высшая школа, 1981. — 400 c.
Скачать (прямая ссылка): molekulyarnayafizikat21981.djvu
Предыдущая << 1 .. 97 98 99 100 101 102 < 103 > 104 105 106 107 108 109 .. 181 >> Следующая

состояние Тх характеризуется точкой D. При повышении температуры точка
движется по вертикальной прямой к точке Гкр. В сосуде все время имеются
две фазы, граница между фазами практически неподвижна. При достижении 7^р
вещество переходит в критическое состояние и наблюдается критическая
опалесценция.
Если масса вещества меньше, чем необходимо для заполнения объема с
критической плотностью (т < ркрту, то начальное состояние вещества
характеризуется точкой Е. По правилу рычага часть объема, занятая жидкой
фазой, пропорциональна отрезку ЕВ, а часть объема, занятая газообразной
фазой, пропорциональна отрезку ЕС. С повышением температуры при переходе
системы в точку Е' доля объема, занимаемая жидкостью, уменьшается, а
занимаемая газом - увеличивается. Граница, разделяющая жидкую и
газообразную фазы, опускается в сосуде вниз. При достижении температуры,
соответствующей точке G, весь объем заполнен газом и дальнейшее повышение
температуры при неизменном объеме является нагреванием газа.
Если масса вещества больше необходимой для заполнения объема с
критической плотностью (т > р,ф Гкр), то начальное состояние газа
характеризуется точкой F. При повышении температуры доля объема, занятого
газом, уменьшается, как это непосредственно следует из правила рычага.
Граница раздела между жидкостью и
68. Поведение двухфазной системы при повышении температуры при
неизменном объеме
§ 30. Переход из газообразного состояния в жидкое 233
газом при этом поднимается вверх. При достижении точки Я весь объем
оказывается заполненным жидкостью. Дальнейшее повышение температуры при
неизменном объеме является нагреванием жидкости.
Теплота фазового превращения. В двухфазной системе фазы находятся в
равновесии при одинаковой температуре. При увеличении объема некоторая
часть жидкости превращается в пар, но при этом для поддержания
постоянства температуры системе извне необходимо сообщать соответствующее
количество теплоты. Таким образом, для осуществления перехода из жидкой
фазы в газообразную системе необходимо сообщать теплоту без изменения
температуры системы. Эта теплота идет на изменение фазового состояния
вещества й называется теплотой фазового превращения или скрытой теплотой
перехода.
Скрытая теплота затрачивается на преодоление сил притяжения или, иначе
говоря, на компенсацию отрицательной потенциальной энергии притяжения
между молекулами. Очевидно, что с повышением температуры скрытая теплота
перехода фиксированной массы вещества уменьшается, а при критической
температуре она равна нулю..
Фазовые переходы первого рода. Фазовые переходы с поглощением или
выделением скрытой теплоты перехода называются фазовыми переходами
первого рода. Наряду с ними существуют другие типы фазовых переходов, не
связанных со скрытой теплотой перехода.
234 4. Газы с межмолекулярным взаимодействием и жидкости
§ 31 V равнение Клапейрона - Клаузиуса
Дается вывод уравнения Клапейрона - Клаузиуса и обсуждается область его
применимости.
Вычисляется приближенный интеграл уравнения. Рассматриваются простейшие
применения.
Вывод уравнения. С увеличением температуры давление насыщенных паров
увеличивается (см. § 30). Однако до сих пор нами не была выведена
количественная связь между этими двумя величинами, установленная
уравнением Клапейрона - Клаузиуса.
Рассмотрим бесконечно малый обратимый цикл Карно, изотермами в котором
являются состояния двухфазной системы при температурах Т и Г- dT (рис.
69). Работа в этом цикле
A = (Vi-V2) dp (31.1)
и, следовательно, коэффициент полезного действия
Г| = Л/е<+' = (К, - V2)dp/L, (31.2)
где L - скрытая теплота перехода данной массы вещества. С другой стороны,
для цикла Карно коэффициент полезного действия
г) = 1 - Т2/Тх = 1 - (Т- dT)/T= dT/Г (31.3)
Приравнивая (31.2) и (31.3), находим уравнение
dp/d т= L/C г (К - К2)],
(31.4)
называемое уравнением Клапейрона - Клаузиуса. Оно связывает давление, при
котором находится в равновесии двухфазная система, с температурой. Если
известны скрытая теплота перехода L и объемы жидкой V2 и газообразной У1
фаз как функции температуры, то решение дифференциального уравнения
(31.4) позволяет найти давление как функцию температуры.
Уравнение (31.4) впервые было получено в 1834 г. французским инженером Б.
П. Э. Клапейроном (1799 - 1864), рассмотревшим цикл, в котором рабочим
телом является система из жидкости и насыщенного пара. В дальнейшем это
уравнение было выведено Р. Ю. Клаузиусом (1822 - 1888) на основании
второго начала термодинамики.
Фазовая диаграмма. Объем данной массы пара Ух больше, чем объем жидкости.
Поэтому в (31.4) dp/d Т > 0. Это означает, что давление равновесия фаз
увеличивается с ростом температуры. На рис. 70 изображена кривая р(Т),
точки которой дают определенное соотношение между давлением и
температурой, при котором возможно равновесное состояние двухфазной
системы. Этот график называется фазовой диаграммой.
Кривая начинается в точке А. Это тройная точка, в которой в равновесии
Предыдущая << 1 .. 97 98 99 100 101 102 < 103 > 104 105 106 107 108 109 .. 181 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed