Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Савельев И.В. -> "Курс общей физики Том 1 Механика, колебания и волны, молекулярная физика" -> 119

Курс общей физики Том 1 Механика, колебания и волны, молекулярная физика - Савельев И.В.

Савельев И.В. Курс общей физики Том 1 Механика, колебания и волны, молекулярная физика — М.: Наука, 1970. — 508 c.
Скачать (прямая ссылка): kursobsheyfizikit11970.djvu
Предыдущая << 1 .. 113 114 115 116 117 118 < 119 > 120 121 122 123 124 125 .. 150 >> Следующая


408
таты подобных опытов для температуры ниже критической даны на рис. 270. Вначале с уменьшением объема давление газа1) растет, причем ход изотермы довольно хорошо описывается уравнением Ван-дер-Ваальса. Однако, начиная с некоторого значения объема Vr, экспериментальная изотерма перестает следовать уравнению

(118.3). Начиная с этого значения объема, давление в сосуде перестает изменяться, само же вещество при этом перестает быть однородным: часть газа конденсируется б жидкость. Происходит, как говорят, расслоение вещества на две фазы: жидкую и газообразную. По мере дальнейшего уменьшения объема все большая часть вещества переходит в жидкую фазу, причем переход осуществляется при постоянном давлении, обозначенном на рисунке р„. д.

После того как процесс конденсации вещества в жидкость заканчивается (это происходит при достижении объема Vffi), дальнейшее уменьшение объема начинает сопровождаться быстрым ростом давления. При этом ход изотермы снова примерно следует уравнению (118.3). Вещество в состояниях, соответствующих этому участку изотермы, снова будет однородным, но представляет собой не газ, а жидкость.

Таким образом, уравнение Ван-дер-Ваальса описывает не только газообразное состояние вещества, но охватывает также процесс перехода в жидкое состояние и процесс сжатия жидкости.

Сопоставление экспериментальной изотермы с изотермой Ван-дер-Ваальса дает, что эти изотермы довольно хорошо совпадают на участках, отвечающих однофазным состояниям вещества, но ведут себя совершенно различным образом в области расслоения на две фазы. Вместо S-образного завитка на изотерме Ваи-дер-Ваальса экспериментальная изотерма имеет в этой области прямолинейный горизонтальный участок, который располагается так, что охватываемые завитком площади Fi и F2 (рис. 270) одинаковы.

1) Вещество D газообразном состоянии при температуре ниже критической иногда называют паром.

409
Pu n

Г-4

Wr,



В состояниях, соответствующих горизонтальному участку изотермы, наблюдается равновесие между жид-р кой и газообразной фазами

вещества. Газ (или пар), находящийся в равновесии со своей жидкостью, назьь вается насыщенным паром. Давление рн.п, при котором может существо-' вать равновесие при данной температуре,' называется давлением (или упрогостью) t насыщенного пара.

Vt есть объем, занимаемый веществом в газообразном состоянии при давлении Pb. ш I7;,; — объем вещества в жидком состоянии при том же давлении. Назовем удельным объемом V объем единицы массы вещества. Тогда, если масса вещества равна т, то удельные объемы насыщенного пара и жидкости при температуре T и давлении Pu. п будут равны р . ,,' Vil

Рис. 2/0.

V =

* П -

(119.1)

При любом промежуточном значении объема V (рис. 271) часть вещества с массой тж будет находиться в жидком, а часть с'массой та—в паро-образном состоянии. Следовательно, на долю жидкости будет приходиться объем VЖПжг а на долю насыщенного пара— объем Vntnn. В сумме оба эти объема должны быть равны объему V;

V-Vжїїіж ~г Vatna.

Подставляя сюда выражения (119.1,) для удельных объемов и заменяя массу т суммой тщ + шп, получаем:.

Рис. 271.

V = Fjj

lit ш + тп

Vr-

410
откуда

% _ Vr-V _ Л

та V — Vk X '

Следовательно, отношение масс жидкости и насыщенного пара в двухфазном состоянии равно отношению P

Рис. 272. Рис. 273.

отрезков, на которые делит горизонтальный участок изотермы точка, изображающая состояние.

На рис. 272 приведены экспериментальные изотермы для нескольких значений температуры. Как видно из рисунка, с повышением температуры горизонтальный участок изотермы сокращается, стягиваясь в точку при критической температуре Ткр.

В соответствии с этим уменьшается различие в удельных объемах, а следовательно, и плотностях жидкости и насыщенного пара. При критической температуре это различие полностью исчезает. Одновременно исчезает всякое различие между жидкостью и паром. Температурный ход плотности жидкости и насыщенного пара показан на Рис. 274.

рис. 273.

Из рис. 272 следует, что давление насыщенного пара растет с температурой, достигая в критической точке значения ркр. Зависимость ра. п от температуры дана на рис. 274. Кривая заканчивается в критической точке, так

411
как при температурах выше критической понятие насыщенного пара теряет смысл. Начинается кривая в так называемой тройной точке Tp, о которой речь пойдет в § 15].

Если провести линию через крайние точки горизонтальных участков изотерм (рис. 272), получается колоколообразная кривая, ограничивающая область двухфазных состояний вещества. При температурах выше критической вещество при любом давлении оказывается однородным. При таких температурах никаким сжатием не может быть осуществлено ожижение вещества.

Понятие критической температуры впервые было введено Д. И. Менделеевым в 1860 г. Менделеев назвал ее температурой абсолютного кипения жидкости и рассматривал как ту температуру, при которой исчезают силы сцепления межДу молекулами и жидкость превращается в пар, независимо от давления и занимаемого ею объема.
Предыдущая << 1 .. 113 114 115 116 117 118 < 119 > 120 121 122 123 124 125 .. 150 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed