Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Савельев И.В. -> "Курс общей физики Том 1 Механика, колебания и волны, молекулярная физика" -> 120

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 .. 114 115 116 117 118 119 < 120 > 121 122 123 124 125 126 .. 150 >> Следующая


Колоколообразная кривая и участок критической изотермы, лежащий слева от точки К, делят диаграмму {р, V) на три области (рис. 275). Наклонной штриховкой помечена область однородных жидких состояний р

вещества. Под колоколообразной кривой располагается, как мы знаем, область двухфазных состоянии и, наконец, область, лежащая справа от колоколообразпой кривой и верхней ветви критической изотермы, представляет собой область однородных газообразных состоянии вещества. В последней можно особо выделить часть, лежащую под правой ветвью критической изотермы, назвав ее областью пара. Любое состояние в этой обла-

412
сти отличается от остальных газообразных состояний в том отношении, что при изотермическом сжатии вещество, первоначально находившееся в таком состоянии, претерпевает процесс ожижения. Вещество, находящееся в одном из состояний при температуре выше критической, не может быть ожижено никаким сжатием. Подразделение газообразных состояний на газ и пар не является общепринятым.

Выбрав процесс перехода так, чтобы он не пересекал двухфазную область (рис. 276), можно осуществить переход из жидкого состояния в газообразное (или обратно) без расслаивания вещества на две фазы. В этом случае в процессе перехода вещество будет все время оставаться однородным.

§ 120. Пересыщенный пар и перегретая жидкость

Из сопоставления изотермы Ван-дер-Ваальса с экспериментальной изотермой мы выяснили, что вместо S-образного завитка 1—2—3—4 (рис. 277) эксперименталь* ная изотерма имеет прямолиней- р ньні участок /—4, соответствующий двухфазным состояниям вещества. Это объясняется неустойчивостью однородных состояний, отвечающих завитку 1—2—3—4.

Неустойчивость состояний на участке 2—3 становится очевидной, если учесть, что на этом участке dp

производная положительна.

Следовательно, вещество, способ' ное пройти последовательность состояний 2—3, обладало бы совершенно противоестественными

свойствами: увеличение объема газа сопровождалось бы не уменьшением, а ростом давления.

На участках 1—2 и 3—4 — отрицательно, так что,

казалось бы, эти участки могли бы реализоваться. Действительно, при известных условиях состояния, соответствующие этим участкам, могут осуществляться. Прав* да, они не вполне устойчивы: достаточно, например,

413
в состоянии А попадания в пар пылинки, чтобы все вещество распалось на две фазы и перешло в состояние В (см. указанный стрелкой переход A-* В на рис. 277), Подобные не вполне устойчивые состояния называются метастабильными. Вещество в состояниях І —2 называется перегретой жидкостью, вещество в состояниях 3—4 называется пересыщенным паром.

При достаточно низких температурах нижняя часть завитка изотермы Ван-дер-Ваальса пересекает ось V и переходит в область отрицательных давлений (см. нижнюю изотерму на рис. 277). Вещество под отрицательным давлением, очевидно, находится в состоянии не сжатия, а растяжения. Такие состояния также могут быть при известных условиях реализованы. Таким образом, участок 5—6 на нижней изотерме соответствует перегретой, а участок 6—7 растянутой жидкости.

Рассмотрим условия, при которых могут быть осуществлены метастабильные состояния. Начнем с пересыщенного пара.

Если пар совершенно не содержит посторонних включений, конденсация его в жидкость начаться не может. Для образования капелькн необходимо, чтобы большое количество молекул одновременно сблизилось на рас-стояния того же порядка, что и расстояния между молекулами в жидкости, а это совершенно невероятно. Для возникновения конденсации необходимо наличие так называемых центров конденсации, которые улавливают подлетающие к ним молекулы и переводят их в конденсированную фазу. Центрами конденсации могут служить пылинки, капельки жидкости и, в особенности, заряженные частицы (ионы).

Таким образом, если пар тщательно очистить от по* сторонних включений и ионов, то он может находиться при давлении, превышающем давление насыщенных паров рд.п при данной температуре. Такое состояние будет метастабильным: достаточно возникнуть хотя бы одному центру конденсации, как состояние пересыщенного пара будет нарушено и вещество перейдет в двухфазное состояние.

Практически пересыщенный пар можно получить, подвергнув непересыщенный пар резкому расширению. Быстрое расширение происходит без теплообмена с внешней средой и сопровождается охлаждением пара.

414
Адиабата

Рис. 278.

Точка, изображающая состояние пара, перемещается при этом по адиабате. Адиабата, как было показано в § 103, идет круче, чем изотерма, вледствие чего пар из стабильного состояния 1, соответствующего температуре Ti (рис. 278), может перейти в метастабильное состояние2, соответствующее более низкой температуре T2. Такой процесс используется в камере. Вильсона — приборе, предназначенном для наблюдения следов заряженных частиц (например, а-частиц). Содержащийся в камере Вильсона воздух, насыщенный парами воды или спирта, подвергается резкому расширению. В результате воздух охлаждается и пары оказываются в состоянии пересыщения. Влетевшая в камеру частица вызывает ионизацию молекул на своем пути. Пересыщенный пар конденсируется на возникших ионах в мелкие капельки, образуя хорошо видимый след.
Предыдущая << 1 .. 114 115 116 117 118 119 < 120 > 121 122 123 124 125 126 .. 150 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed