Molekuláris fizika. Telített és telítetlen gőzök

A prezentációk előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot (fiókot), és jelentkezzen be: https://accounts.google.com


Diák feliratai:

Telített gőz. A telített gőz nyomásának függése a hőmérséklettől. Páratartalom. Guseva N.P. MOU 41. számú középiskola, Szaratov

PÁROLGÁS Az anyag folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotúvá történő átalakulásának folyamata a párolgás; a fordított folyamatot kondenzációnak nevezik; A párolgás az abszolút nullától eltérő bármely hőmérsékleten megtörténik; a folyadék párolgási sebessége függ a hőmérséklettől, az elpárolgott felület területétől, a folyadék típusától és a széltől.

FORRÁS - a folyadék teljes térfogatában végbemenő párolgási folyamat A forráspont a folyadéknak az a hőmérséklete, amelyen a telített gőz nyomása egyenlő vagy nagyobb, mint a külső nyomás. A forrás fenntartása érdekében a folyadékot hővel kell ellátni, amelyet párologtatásra fordítanak, mert a gőz belső energiája nagyobb, mint egy azonos tömegű folyadék belső energiája. A forrás során a folyadék hőmérséklete állandó marad.

A gőz egy elpárolgott folyékony molekulák által képzett gáz, igaz rá a p \u003d nkT egyenlet. Az ideális gáz és a telített gőz viselkedésének fő különbsége: amikor a gőz hőmérséklete zárt edényben változik (vagy amikor a térfogat változik állandó hőmérsékleten), a gőz tömege változik. A folyadék részben gőzzé alakul, vagy fordítva, a gőz részben lecsapódik. Ideális gázzal semmi ilyesmi nem történik.

A telített gőz fő tulajdonsága, hogy a gőznyomás állandó hőmérsékleten nem függ a térfogattól. Amikor az összes folyadék elpárolgott, a gőz további melegítés hatására megszűnik telítődni, és nyomása állandó térfogaton az abszolút hőmérséklettel egyenes arányban nő (lásd 11.1. ábra, a BC görbe metszet). p = nkT

Milyen körülmények között kezdődik a forralás? A folyadék mindig tartalmaz oldott gázokat, amelyek az edény alján és falán szabadulnak fel, valamint a folyadékban szuszpendált porszemcsékre, amelyek a párolgási központok. A buborékok belsejében lévő folyadékgőzök telítettek. A hőmérséklet növekedésével a gőznyomás nő, és a buborékok mérete nő. A felhajtóerő hatására felúsznak. A forrás akkor kezdődik, amikor a buborékok belsejében lévő telített gőz nyomása egyenlő és nagyobb lesz, mint a folyadékoszlop külső nyomása és hidrosztatikai nyomása.

Minél nagyobb a külső nyomás, annál magasabb a forráspont. Tehát egy gőzkazánban 1,6 10 6 Pa nyomáson a víz még 200 °C hőmérsékleten sem forr fel. Az egészségügyi intézményekben hermetikusan lezárt edényekben - autoklávokban (11.2. ábra) a víz megemelt nyomáson is felforr. Ezért a folyadék forráspontja jóval magasabb, mint 100 °C. Az autoklávokat sebészeti műszerek sterilizálására használják, stb.

A külső nyomás csökkentésével csökkentjük a forráspontot. Levegőt és vízgőzt kiszivattyúzva a lombikból szobahőmérsékleten felforralhatja a vizet (11.3. ábra). Ahogy felmászik a hegyekre, a légköri nyomás csökken, így a forráspont is csökken. 7134 m magasságban (Lenin-csúcs a Pamírban) a nyomás megközelítőleg egyenlő (300 Hgmm). A víz körülbelül 70 °C-on forr. Ilyen körülmények között lehetetlen húst sütni.

Milyen folyamatot nevezünk párolgásnak? Milyen tényezők befolyásolják a folyadék párolgási sebességét? Milyen folyamatot nevezünk kondenzációnak? Hogyan magyarázhatóak a párolgási folyamatok az MKT szemszögéből? Miért jár együtt a párolgás a folyadék hőmérsékletének csökkenésével?

5. Miért nem változik a folyadék hőmérséklete forrás közben, holott a folyadék továbbra is kap energiát a fűtőberendezéstől? 6. Milyen erővel emelik a buborékokat a folyadék felszínére? 7. Lehetséges-e felforralni a vizet 100°C alatt?

LEVEGŐ PÁRASÁGA A Föld légkörében 13-15 ezer km 3 víz található cseppek, kristályok és vízgőz formájában. A levegőben lévő vízgőz mennyiségét páratartalomnak nevezzük. A páratartalom jellemzői: parciális nyomás (p) - az a nyomás, amelyet a vízgőz akkor termelne, ha minden más gáz hiányzik; relatív páratartalom (φ) - az adott hőmérsékleten a levegőben lévő p parciális nyomás és a telített gőz azonos hőmérsékletű p nyomásának aránya

Az időjárás előrejelzés a relatív páratartalom értékét százalékban jelzi! A relatív páratartalom azt jelzi, hogy a levegő vízgőztartalma milyen közel van a telítettséghez. 100%-os relatív páratartalom mellett telített vízgőz van a levegőben. A túlzottan száraz levegő és a magas páratartalom egyaránt káros az emberi egészségre. Az ember számára a legkényelmesebb páratartalom 40-60% között van.

Vegyünk egy zárt edényt, amibe vizet öntünk. A nagy energiatartalékkal rendelkező hidrogénmolekulák képesek a vízfelszínről a gázfázisba távozni. Néhányan visszatérhetnek a vízbe. Idővel egyensúly jön létre a gőzbe kibocsátott és a folyadékba visszakerülő molekulák száma között.

A folyadékkal egyensúlyban lévő gőzt ún gazdag, és az általa kifejtett nyomást ún telített gőznyomás ( P° A).

P° A- telített gőz nyomása tiszta oldószeren.

Most vegyük ugyanazt a zárt edényt, és öntsünk egy A + B (nem illékony) anyagokat tartalmazó oldatot. Az oldott anyag molekulái nem jönnek ki a sávba, az oldószermolekulák jönnek ki. Kisebb számú oldószermolekula jön ki, mert kevesebb az oldatban, mint a tiszta oldószerben. Ezért az egyensúly alacsonyabb nyomáson jön létre.

P A az oldószer telített gőznyomása az oldat felett. Ez a nyomás mindig kisebb, mint egy tiszta oldószer telítési gőznyomása ( P A< P° A ).

Ezen tapasztalatok alapján Raul Levezette törvényét, amelynek kétféle rögzítési formája van, és ebből következően két megfogalmazása is:

1) az oldószer telített gőznyomása az oldat felett egyenesen arányos az oldószer mólarányával. P A = P° A *N A

2) az oldószer mólfrakciója helyett az oldott anyag mólfrakcióját kell megadni

N A = 1-N B

P A = P° A *(1-N B)

N B =(P° A -P A)/ P° A

P° A – P A jellemzi az oldószer telített gőzének nyomásának csökkenését az oldat felett.

Az oldószer telített gőzének az oldat feletti nyomásának relatív csökkenése megegyezik az oldat móltörtével.

2) az oldat forráspontja - ez az a t, amelynél az oldószer telített gőznyomása az oldat felett egyenlővé válik a külső nyomással.

AB a telített gőznyomás változását tiszta oldószerben t-vel jellemzi

A CD jellemzi az oldószer telített gőzének nyomásváltozását C m 1 koncentrációjú oldat felett, t

A C'D' az oldószer telített gőzének nyomásváltozását jellemzi C m 2 koncentrációjú oldathoz képest, C m 2 > C m 1

Megállapítások:

1) minden oldat t magasabb hőmérsékleten forr, mint a tiszta oldószer

2) a forráspont növekedése egyenesen arányos az oldat moláris koncentrációjával.

∆T k \u003d T - r-ra -T - r-la

∆T to- a forráspont emelkedése

∆T k \u003d E * C m(E - ebullioszkópos állandó)

Az E érték fizikai jelentése:

Az ebullioszkópiai állandó azt a forráspont növekedést jellemzi, amely akkor figyelhető meg, ha C

Ha C m \u003d 1 mol / kg * H 2 O, akkor E \u003d ∆T

E értéke csak az oldószer természetétől függ, és nem függ a reaktáns természetétől

E n2o \u003d 0,51 fok * kg / mol


Számításkor A T hőmérsékletet ºС-ban értjük!!!

3) oldat fagyáspontja t, amelynél az oldószer telítési gőznyomása az oldat felett egyenlővé válik a jég feletti telítési gőznyomással.

MN a telített gőznyomás változását jég felett t-vel jellemzi.

1) minden oldat t alacsonyabb hőmérsékleten fagy meg, mint a tiszta oldószer.

2) a t fagyás csökkenése egyenesen arányos a megoldással.

∆T s \u003d T s r-la - T s r-ra(∆Т=0)

∆T s \u003d K * C m

Nak nek a krisztallográfiai állandó

Ha C m \u003d 1 mol / kg * H 2 O, akkor K \u003d T

K H2O \u003d 1,86 fok * kg / mol

Az oldatok fagyasztási tulajdonságainak gyakorlati felhasználása alacsonyabb t-nél:

1) hűtőkeverékek készítéséhez

2) cserébe jeges út, jég, sóval meghintve.

3) krioszkópos módszer az oldott anyag moláris tömegének meghatározására:

Az oldószerből mintát vesznek, jég és só keverékével lehűtik, és egy speciális hőmérővel meghatározzák a fagyási hőmérsékletet, amely ún. Beckmann hőmérő . Ezt követően az oldószert megolvasztjuk, és az oldott anyag kimért részét hozzáadjuk, és meghatározzuk a fagyáspontot is. Akkor számolj

∆T s \u003d T s r-la - T s r-ra

∆T k \u003d (K * m B * 1000) / (M B * m A)és ebből a képletből számítsuk ki M B .

M B \u003d (K * m B * 1000) / (∆T - * m A)

4) ozmózis és ozmotikus nyomás

Tekintsük a legegyszerűbb ozmométer eszközét. Egy pohár vízbe ozmometrikus cellát helyezünk, amelyet alulról féligáteresztő membránnal lezárunk, hogy a cukorszint és a vízszint egy szinten legyen. A víz emelkedik és a szint emelkedik

Ozmózis - ez az oldószermolekulák egyirányú, spontán diffúziója féligáteresztő membránon keresztül, alacsonyabb koncentrációjú oldatból nagyobb koncentrációjú oldatba.

Ozmotikus nyomás egyenlő egy h magasságú folyadékoszlop hidrosztatikai nyomásával, amelyet az oldatra kell alkalmazni az ozmózis késleltetése érdekében.

R osm. =C M *R*T

CM\u003d 1 mol / m 3

mol / l * 1000 \u003d mol / m 3

P osm. -> Pa (N/m2)

T->K

Az oldatok forráspontja t emelkedésének mértékét nevezzük ebuliometria.

A tiszta oldószer és oldat fagyáscsökkenésének t nagyságának meghatározását ún kriometria .

Van't Hoff törvénye: ozmotikus nyomás ( R osm) egyenesen arányos a moláris koncentrációval (c) és az oldat abszolút hőmérsékletével (T):

R osm. =C M *R*T

Az azonos ozmotikus nyomású oldatokat ún izotóniás.

Ha két oldat ozmózisnyomása eltérő, akkor a nagyobb ozmózisnyomású oldat hipertóniás a másodikhoz és a másodikhoz képest - hipotóniás az elsőhöz képest.

Az elektrolit oldatokban az összes kolligatív tulajdonság értéke nagyobb, mint a nem elektrolitokban.

Az elektrolit oldatok kolligatív tulajdonságai:

1) izotóniás arány (i) - egy érték, amely megmutatja, hogy egy elektrolit oldat tulajdonsága hányszor nagyobb, mint egy azonos koncentrációjú nem elektrolit oldaté:

i = c*R*T el. / c*R*T nem el. \u003d ∆T csere.el. /∆Т csere nem el. = ∆Т forrás.el. /∆T forráspont nem el.

Jelentése én a disszociáció mértékétől függ ( α ) egy adott elektrolit és az egy molekula disszociációja során keletkező ionok száma (v):

i = 1 + α (v – 1)

2) tevékenység (a) Olyan mennyiségnek nevezzük, amelynek helyettesítése az ideális rendszerekre érvényes egyenletekben a koncentráció helyett alkalmazhatóvá teszi azokat erős elektrolitok oldataira is. A koncentráció (c) és valamilyen változó (f) tényező szorzataként ábrázolható, ún aktivitási tényező . azok. a = f*c

Az aktivitási együttható, amely magában foglalja a kölcsönhatási erők korrekcióját, az oldat ionerősségéhez kapcsolódik ( μ ) a következő összefüggéssel: lg f = -0,5Z* μ négyzetgyöke.

ahol Z az ion töltése.

3) ionerősség elektrolitoldat egyenlő az oldatban jelenlévő egyes ionok koncentrációja (c) szorzata és töltésük négyzete összegének felével, azaz.

μ=1/2∑C 1 Z 1 2 = 1/2 (C 1 Z 1 2 + C 2 Z 2 2 +…+ C n Z n 2)

4) disszociációs állandó

A gyenge elektrolitok oldataiban az ionokkal együtt disszociálatlan molekulák is vannak, pl. van egy egyensúly: HA↔H + +A -

Az elektrolit szilárdságának jellemzője a disszociációs állandó: Diss. \u003d [A - ] /

A disszociációs állandó összefüggését az elektrolit koncentrációjával és a disszociáció mértékével Ostwald állapította meg. Ostwald hígítási törvénye: Diss. = cα 2 /(1-α)

Gyenge elektrolitoknál nagyon kicsi és értéke elhanyagolható.

Azután: Diss. =α 2 c

2.10,11,12

Diffúzió - spontán folyamat egy anyag oldatban történő kiegyenlítésére.

A termodinamika szempontjából a diffúzió oka az anyag mozgása magasabb kémiai potenciálról egy alacsonyabbra: μ(s 1)> μ(s 2),с 1 >c 2 esetén

A diffúzió leáll, ha a koncentráció az oldat minden pontján azonos lesz. Ebben az esetben a kémiai potenciál a rendszer különböző pontjain azonos lesz.

Egy anyag diffúziós sebessége függ molekuláinak tömegétől és alakjától, valamint az anyag különböző rétegekben lévő koncentrációitól.

1855-ben Fick, diffúz folyamatokat tanulmányozva megállapította a törvényt: egy anyag diffúziós sebessége arányos azzal a felülettel, amelyen keresztül az anyag átjut, és ennek az anyagnak a koncentráció-gradiensével.

∆n/∆t= -D*S*∆c/∆x

∆n/∆t - diffúziós sebesség, mol/s

S - felület, m 2

∆c/∆x - koncentráció gradiens, mol/m 2

D - egy anyag arányossági vagy diffúziós együtthatója, m 2 / s

Einstein és attól függetlenül Smoluchowski a következőket hozta ki diffúziós együttható egyenlete: D=(RT/N A)*(1/6πηr)

R - univerzális gázállandó, tekercs 8,31 J / (mol K)

T - abszolút hőmérséklet, K

N A - Avogadro-állandó, egyenlő: 6,02 * 10 23 1 / mol

r - diffundáló részecskék sugara, m

D - diffúziós együttható, m 2 / s

η - a közeg viszkozitása, N * s / m 2

Mókusok (fehérjék, polipeptidek) - nagy molekulatömegű szerves anyagok, amelyek peptidkötéssel láncban összekapcsolt aminosavakból állnak.

Külön fehérjék:

1) egyszerű fehérje aminosavak polikondenzációjának termékének tekintjük, azaz. mint specifikus természetes polimer

2) komplex fehérjékáll egy egyszerű fehérje és nem fehérje komponensek - szénhidrátok, nukleinsavak, lipidek és egyéb vegyületek.

Az a pH-érték, amelyen a fehérje található izoelektromos állapot , azaz azt az állapotot, amelyben egy fehérjerészecskében az ellentétes töltések száma azonos, és a teljes töltése nulla, ún. izoelektromos pont ebből a fehérjéből.

kisózva - ez az a jelenség, amikor az oldott IUD kicsapódik nagy koncentrációjú elektrolit hatására.

Kisózási hatásuk szerint minden kation és anion elrendezhető liotróp sorozat :

Az ionok liotróp sorozatokban való elrendeződése nem töltésük nagyságával függ össze, mint a közönséges koagulációnál, hanem hidratáltságuk mértékével. Minél jobban meg tudja kötni az ion az oldószert, annál nagyobb a kisózási hatása. A kisózásban, valamint a duzzadásban a főszerep az anionoké, míg a kationok kevésbé hatnak a kisózásra.

2.13,16,18,19,20,21

A polimerek tulajdonságai jelentősen megváltoznak, ha kis molekulatömegű vegyületeket adnak hozzá. Például, ha egy cellulózból álló celofán filmet glicerinnel megnedvesítenek, a glicerin kis molekulái behatolnak a cellulózmolekulák közötti térbe, és egyfajta kenőanyagot képeznek. Ebben az esetben az intermolekuláris kötések gyengülnek, és a film plasztikusabbá válik.

A polimer lágyítása - A polimer plaszticitásának növelését kis mennyiségű NMS-sel ún.

Az IUD duzzanata és feloldódása. A polimer (VMS) és az oldószer (NMS) érintkezésekor duzzadás következik be, majd a polimer feloldódik.

1) Duzzanat- az oldószer behatolása a polimer anyagba, amelyet a minta térfogatának és tömegének növekedése kísér. Mennyiségileg a duzzanat a duzzanat mértékével mérhető:

A duzzadás mértéke a polimer láncok merevségétől függ. A láncok között nagy számú keresztkötéssel (keresztkötéssel) rendelkező merev polimerekben a duzzadás mértéke alacsony. Így például az ebonitok - erősen vulkanizált gumik - gyakorlatilag nem duzzadnak benzolban. A gumik (gumik) korlátozott mértékben megduzzadnak a benzinben. A hideg vízben lévő zselatint korlátozott duzzanat is jellemzi. Ha forró vizet adnak a zselatinhoz, vagy benzolt adnak a természetes gumihoz, ezek a polimerek korlátlan ideig megduzzadnak.

Különféle tényezők hatása a duzzanat mértékére:

1) A polimer duzzadási foka a polimer természetétől és az oldószer természetétől függ. A polimer jobban megduzzad olyan oldószerben, amelynek molekuláris kölcsönhatása magas a makromolekulákkal. A poláris polimerek poláris folyadékokban duzzadnak (fehérje vízben), nem poláris - nem polárisban (gumi benzolban). A korlátozott duzzadás hasonló a korlátozott oldhatósághoz. Ennek eredményeként zselék képződnek (korlátozott mértékben duzzadt polimer).

2) Az oldószer jellegén túl az IUD duzzadását az elektrolitok jelenléte is befolyásolja.

3) közepes pH

4) hőmérséklet.

2) A szol vagy polimer oldat zselévé való átalakulásának folyamatát gélesedésnek, ill megfagyás.

A folyamatot befolyásoló tényezők:

1) koncentráció(a koncentráció növelése felgyorsítja a gélesedési folyamatot)

2) anyagok természete(nem minden hidrofób szol tud géllé alakulni, például a nemesfémek szolai: arany, ezüst, platina - nem képesek gélesedni, ami a szolok sajátos szerkezetével és alacsony koncentrációjával magyarázható)

3) hőfok(alacsony hőmérséklet hozzájárul a gélesedéshez. A hőmérséklet csökkentése felgyorsítja a részecskék aggregációját és csökkenti az anyag oldhatóságát)

4) feldolgozási idő(A zselésedés folyamata alacsony hőmérsékleten is hosszú időt (percektől hetekig) igényel a sejttérfogat-hálózat kialakulásához. A kialakulásához szükséges időt érési periódusnak nevezzük)

5) részecske alakja(a zselatinizációs folyamatok a rúd vagy szalag alakú részecskékből álló szolokban különösen jól mennek végbe)

6) elektrolitok(eltérően befolyásolja a kocsonyásodás sebességét)

7) környezeti reakció(a kocsonyásodás gyorsabban megy végbe, ha a fehérjemolekulák nem rendelkeznek elektromos töltéssel és kevésbé hidratáltak, azaz izoelektromos állapotban vannak)

Sok gélnek azt a képességét, hogy mechanikai behatás hatására cseppfolyósodik, szolokká alakul, majd ismét nyugalmi állapotba gélesedik, ún. tixotrópia .

3) IUD extrudálás - IUD-ok izolálása az oldatból ionok vagy nem elektrolitok bevezetésével.

A legkevésbé sózó hatást a lágy bázisok - I- és NCS-anionok - mutatják, amelyek gyengén hidratálnak és jól adszorbeálódnak a HMC molekulákon.

A HMS-oldat stabilitásának csökkenése figyelhető meg, ha a polimer liofilitása csökken. A liofilitást nemcsak jól hidratált ionok hozzáadásával lehet csökkenteni, hanem olyan oldószert is adunk a HMW vizes oldatához, amelyben a polimer kevésbé oldódik, mint vízben. Például az etanol kisózza a vízben oldott zselatint.

4) Koacerváció - az IUD oldat stabilitásának megsértése esetén kialakul koacerválni - új, polimerrel dúsított folyékony fázis. A koacervátum lehet a kiindulási oldatban cseppek formájában, vagy folyamatos réteget képezhet (rétegződés);

Koacerváció akkor következik be, amikor az oldat hőmérséklete vagy összetétele megváltozik, és az oldat komponenseinek kölcsönös oldhatóságának csökkenése miatt következik be. A legtöbbet vizsgált fehérjék és poliszacharidok koacervációja vizes oldatokban. A földi élet keletkezésének egyik elmélete (A.I. Oparin) szerint a koacervátumok ősi életformák embriói.

Felhasználás: gyógyszerek mikrokapszulázásához. Ehhez a gyógyászati ​​anyagot polimer oldatban diszpergálják, majd a közeg hőmérsékletének vagy pH-jának változtatásával, az oldószer egy részének elpárologtatásával vagy kisózószer bejuttatásával egy polimerben gazdag fázist izolálnak az oldatból. Ennek a fázisnak a kis cseppjei lerakódnak a diszpergált részecskékből álló kapszulák felületére, folyamatos héjat képezve. A gyógyszerek mikrokapszulázása stabilitást biztosít, meghosszabbítja a hatást, és elfedi a gyógyszerek kellemetlen ízét.

2.24,25,26,27

Viszkozitás- a környezet mozgással szembeni ellenállásának mértéke. Ezt az értéket a viszkozitási együttható jellemzi.

A folyadék nem csak elpárolog. Egy bizonyos hőmérsékleten felforr.
Telített gőznyomás a hőmérséklet függvényében. A telített gőz állapotát a tapasztalatok szerint (erről az előző bekezdésben beszéltünk) közelítőleg az ideális gáz állapotegyenlete (10.4) írja le, nyomását pedig a képlet határozza meg.

A hőmérséklet emelkedésével a nyomás emelkedik. Mint A telített gőznyomás nem függ a térfogattól, ezért csak a hőmérséklettől függ.
Azonban a függőség r n.p. tól től T, amelyet kísérletileg találtunk, nem egyenesen arányos, mint egy állandó térfogatú ideális gázban. A hőmérséklet emelkedésével a valódi telített gőz nyomása gyorsabban növekszik, mint az ideális gázé ( ábra.11.1, a görbe szakasza AB). Ez nyilvánvalóvá válik, ha egy ideális gáz izohorjait a pontokon keresztül megrajzoljuk DEés NÁL NÉL(szaggatott vonal). Miért történik ez?

Amikor egy folyadékot zárt edényben hevítenek, a folyadék egy része gőzzé alakul. Ennek eredményeként a (11.1) képlet szerint a telített gőz nyomása nemcsak a folyadék hőmérsékletének emelkedése miatt növekszik, hanem a gőz molekulák koncentrációjának (sűrűségének) növekedése miatt is. Alapvetően a nyomás növekedését a hőmérséklet növekedésével pontosan a koncentráció növekedése határozza meg. Az ideális gáz és a telített gőz viselkedésében az a fő különbség, hogy amikor a gőz hőmérséklete egy zárt edényben változik (vagy ha a térfogat változik állandó hőmérsékleten), akkor a gőz tömege megváltozik. A folyadék részben gőzzé alakul, vagy fordítva, a gőz részben lecsapódik. Ideális gázzal semmi ilyesmi nem történik.
Amikor az összes folyadék elpárolgott, a gőz a további melegítés hatására megszűnik telítődni, és nyomása állandó térfogat mellett az abszolút hőmérséklettel egyenes arányban nő (lásd 1. ábra.11.1, a görbe szakasza Nap).
Forró. A folyadék hőmérsékletének növekedésével a párolgás sebessége nő. Végül a folyadék forrni kezd. Forráskor a folyadék teljes térfogatában gyorsan növekvő gőzbuborékok képződnek, amelyek a felszínre úsznak. A folyadék forráspontja állandó marad. Ennek az az oka, hogy a folyadékhoz juttatott összes energiát gőzzé alakítására fordítják. Milyen körülmények között kezdődik a forralás?
A folyadék mindig tartalmaz oldott gázokat, amelyek az edény alján és falán szabadulnak fel, valamint a folyadékban szuszpendált porszemcsékre, amelyek a párolgási központok. A buborékok belsejében lévő folyadékgőzök telítettek. A hőmérséklet növekedésével a gőznyomás nő, és a buborékok mérete nő. A felhajtóerő hatására felúsznak. Ha a folyadék felső rétegei alacsonyabb hőmérsékletűek, akkor a gőz ezekben a rétegekben kondenzálódik a buborékokban. A nyomás gyorsan csökken, és a buborékok összeomlanak. Az összeomlás olyan gyors, hogy a buborék falai összeütközve valami robbanásszerűséget produkálnak. Sok ilyen mikrorobbanás jellegzetes zajt kelt. Amikor a folyadék eléggé felmelegszik, a buborékok abbahagyják az összeesést, és a felszínre úsznak. A folyadék felforr. Óvatosan nézze meg a vízforralót a tűzhelyen. Látni fogja, hogy felforralás előtt szinte abbahagyja a zajt.
A telítési gőznyomás hőmérséklettől való függése megmagyarázza, hogy a folyadék forráspontja miért függ a felületén uralkodó nyomástól. Gőzbuborék akkor nőhet, ha a benne lévő telített gőz nyomása kissé meghaladja a folyadékban lévő nyomást, ami a folyadék felszínén uralkodó légnyomás (külső nyomás) és a folyadékoszlop hidrosztatikai nyomásának összege.
Figyeljünk arra, hogy a folyadék párolgása a forráspontnál alacsonyabb hőmérsékleten, és csak a folyadék felszínéről történik, forrás közben a gőzképződés a folyadék teljes térfogatában megy végbe.
A forralás olyan hőmérsékleten kezdődik, amelyen a buborékokban lévő telített gőz nyomása megegyezik a folyadék nyomásával.
Minél nagyobb a külső nyomás, annál magasabb a forráspont. Tehát egy gőzkazánban 1,6 10 6 Pa nyomáson a víz még 200 °C hőmérsékleten sem forr fel. Egészségügyi intézményekben hermetikusan lezárt edényekben - autoklávokban ( ábra.11.2) a víz emelt nyomáson is felforr. Ezért a folyadék forráspontja jóval magasabb, mint 100 °C. Az autoklávokat sebészeti műszerek sterilizálására használják, stb.

És fordítva, csökkentve a külső nyomást, ezáltal csökkentjük a forráspontot. A levegő és a vízgőz kiszivattyúzásával a lombikból a vizet szobahőmérsékleten forralhatja ( ábra.11.3). Ahogy felmászik a hegyekre, a légköri nyomás csökken, így a forráspont is csökken. 7134 m magasságban (Lenin-csúcs a Pamírban) a nyomás körülbelül 4 10 4 Pa ​​(300 Hgmm). A víz körülbelül 70 °C-on forr. Ilyen körülmények között lehetetlen húst sütni.

Minden folyadéknak megvan a saját forráspontja, amely a telített gőz nyomásától függ. Minél nagyobb a telített gőz nyomása, annál alacsonyabb a folyadék forráspontja, mivel alacsonyabb hőmérsékleten a telített gőz nyomása megegyezik a légköri nyomással. Például 100 °C-os forrásponton a telített vízgőz nyomása 101 325 Pa (760 Hgmm), a higanygőzé pedig csak 117 Pa (0,88 Hgmm). A higany normál nyomáson 357 °C-on forr.
A folyadék felforr, amikor a telített gőznyomása megegyezik a folyadék belsejében lévő nyomással.

Mivel a telített gőz az összetételében homogén, de fázisfrakciókban eltérő anyag termodinamikai egyensúlyi rendszerének egyik komponense, az egyes fizikai tényezők által keltett nyomás nagyságára gyakorolt ​​hatásának megértése lehetővé teszi ezen ismeretek felhasználását gyakorlati tevékenységek, például egyes folyadékok kiégési arányának meghatározása tűz esetén stb.

Telített gőznyomás a hőmérséklet függvényében

A telítési gőznyomás a hőmérséklet emelkedésével nő. Ebben az esetben az értékek változása nem egyenesen arányos, hanem sokkal gyorsabban megy végbe. Ez annak köszönhető, hogy a hőmérséklet emelkedésével a molekulák egymáshoz viszonyított mozgása felgyorsul, és könnyebben leküzdik a kölcsönös vonzási erőket, és átmennek egy másik fázisba, pl. a folyékony halmazállapotú molekulák száma csökken, gázhalmazállapotban pedig addig növekszik, amíg az egész folyadék gőzzé nem változik. Ez a növekvő nyomás hatására a fedő felemelkedik az edényben, vagy amikor a víz forrni kezd.

A telített gőznyomás függése más tényezőktől

A telített gőznyomás mértékét a gázhalmazállapotba került molekulák száma is befolyásolja, mivel ezek száma határozza meg a keletkező gőz tömegét egy zárt edényben. Ez az érték nem állandó, mivel az edény alja és az azt lezáró fedél közötti hőmérséklet-különbség mellett két egymással ellentétes folyamat folyamatosan zajlik - a párolgás és a kondenzáció.

Mivel egy bizonyos hőmérsékleten minden egyes anyagra ismertek bizonyos számú molekula átmenetének mutatói az anyag állapotának egyik fázisából a másikba, lehetséges a telítési gőznyomás megváltoztatása az edény térfogatának változtatásával. Tehát ugyanaz a vízmennyiség, például 0,5 liter, különböző nyomásokat hoz létre egy ötliteres kannában és egy vízforralóban.

A telítési gőznyomás referenciaértékének meghatározásához állandó térfogat és fokozatos hőmérséklet-növekedés mellett magának a folyadéknak a molekulaszerkezete a meghatározó, amelyet melegítenek. Tehát az aceton, az alkohol és a közönséges víz mutatói jelentősen eltérnek egymástól.

A folyadék forrási folyamatának megtekintéséhez nemcsak a telített gőz nyomását kell bizonyos határértékekre hozni, hanem ezt az értéket a külső légköri nyomással is korrelálni, mivel a forrás csak akkor lehetséges, ha a külső nyomás nagyobb, mint a nyomás az edényben.