Molekularna fizika. Nasičene in nenasičene pare
Če želite uporabiti predogled predstavitev, ustvarite Google Račun (račun) in se prijavite: https://accounts.google.com
Napisi diapozitivov:
Nasičena para. Odvisnost tlaka nasičene pare od temperature. Vlažnost. Guseva N.P. MOU Srednja šola št. 41, Saratov
EVAPORACIJA Proces prehoda snovi iz tekočega v plinasto stanje je izhlapevanje; obratni proces se imenuje kondenzacija; Izhlapevanje se pojavi pri kateri koli temperaturi, ki ni absolutna nič; Hitrost izhlapevanja tekočine je odvisna od temperature, površine izhlapene površine, vrste tekočine in vetra.
VRELJENJE - proces uparjanja, ki poteka po vsej prostornini tekočine Vrelišče je temperatura tekočine, pri kateri je tlak njene nasičene pare enak ali večji od zunanjega tlaka. Za vzdrževanje vrelišča je treba tekočini dovajati toploto, ki se porabi za uparjanje, ker notranja energija pare je večja od notranje energije tekočine enake mase. Med postopkom vrenja temperatura tekočine ostane konstantna.
Para je plin, ki ga tvorijo izhlapene tekoče molekule. Zanjo velja enačba p \u003d nkT. Glavna razlika v obnašanju idealnega plina in nasičene pare: ko se spremeni temperatura pare v zaprti posodi (ali ko se prostornina se spreminja pri konstantni temperaturi), spreminja se masa pare. Tekočina se delno spremeni v paro ali, nasprotno, para delno kondenzira. Nič takega se ne zgodi z idealnim plinom.
Glavna lastnost nasičene pare je, da parni tlak pri konstantni temperaturi ni odvisen od prostornine. Ko vsa tekočina izhlapi, bo para ob nadaljnjem segrevanju prenehala biti nasičena in njen tlak pri konstantni prostornini se bo povečal premo sorazmerno z absolutno temperaturo (glej sliko 11.1, odsek BC krivulje). p = nkT
Pod kakšnimi pogoji se začne vrenje? Tekočina vedno vsebuje raztopljene pline, ki se sproščajo na dnu in stenah posode, pa tudi na prašnih delcih, suspendiranih v tekočini, ki so središča izhlapevanja. Tekoči hlapi znotraj mehurčkov so nasičeni. Ko se temperatura dvigne, se parni tlak poveča in mehurčki se povečajo. Pod delovanjem vzgonske sile priplavajo navzgor. Vretje se začne, ko tlak nasičene pare v mehurčkih postane enak in večji od zunanjega tlaka in hidrostatičnega tlaka stolpca tekočine.
Večji kot je zunanji tlak, višje je vrelišče. Torej, v parnem kotlu pri tlaku, ki doseže 1,6 10 6 Pa, voda ne vre niti pri temperaturi 200 ° C. V zdravstvenih ustanovah v hermetično zaprtih posodah - avtoklavih (slika 11.2) voda vre tudi pri povišanem tlaku. Zato je vrelišče tekočine veliko višje od 100°C. Avtoklavi se uporabljajo za sterilizacijo kirurških instrumentov itd.
Z znižanjem zunanjega tlaka s tem znižamo vrelišče. S črpanjem zraka in vodne pare iz bučke lahko naredite, da voda zavre pri sobni temperaturi (slika 11.3). Ko se vzpenjate v gore, se atmosferski tlak zmanjša, zato se vrelišče zmanjša. Na nadmorski višini 7134 m (Leninov vrh v Pamirju) je tlak približno enak (300 mm Hg). Tam voda vre pri približno 70°C. V teh pogojih je nemogoče kuhati meso.
Kateri proces se imenuje izhlapevanje? Kateri dejavniki vplivajo na hitrost izhlapevanja tekočine? Kateri proces se imenuje kondenzacija? Kako razložiti procese izhlapevanja z vidika MKT? Zakaj izhlapevanje spremlja znižanje temperature tekočine?
5. Zakaj se temperatura tekočine med vrenjem ne spremeni, čeprav tekočina še naprej prejema energijo iz grelnika? 6. Kakšna sila dvigne mehurčke na površino tekočine? 7. Ali je možno, da voda zavre pri temperaturah pod 100°C?
VLAŽNOST ZRAKA V Zemljini atmosferi je 13 - 15 tisoč km 3 vode v obliki kapljic, kristalov in vodne pare. Količina vodne pare v zraku se imenuje vlažnost. Za vlažnost zraka je značilen: delni tlak (p) - tlak, ki bi ga ustvarila vodna para, če ne bi bilo vseh drugih plinov; relativna vlažnost (φ) - razmerje med parcialnim tlakom p vodne pare v zraku pri dani temperaturi in tlakom p nasičene pare pri isti temperaturi
Vremenska napoved kaže vrednost relativne vlažnosti v odstotkih! Relativna vlažnost kaže, kako blizu je vsebnost vodne pare v zraku nasičenosti. Pri relativni vlažnosti 100 % je v zraku nasičena vodna para. Tako pretirano suh zrak kot visoka vlažnost sta škodljiva za zdravje ljudi. Najbolj udobna vlažnost zraka za osebo je v območju 40-60%.
Vzamemo zaprto posodo, v katero nalijemo vodo. Molekule vodika, ki imajo veliko rezervo energije, lahko iz vodne površine pobegnejo v plinasto fazo. Nekateri se lahko vrnejo nazaj v vodo. Sčasoma se vzpostavi ravnotežje med številom molekul, ki se sprostijo v paro in se vrnejo v tekočino.
Imenuje se para, ki je v ravnotežju s tekočino bogat, in pritisk, ki ga izvaja, se imenuje tlak nasičene pare ( P° A).
P° A- tlak nasičene pare na čisto topilo.
Zdaj vzemimo isto zaprto posodo in nalijemo raztopino, ki vsebuje snovi A + B (nehlapne) molekule topljenca ne pridejo ven v pas, ven pridejo molekule topila. Izstopi manjše število molekul topila, ker v raztopini so manj kot v čistem topilu. Zato bo ravnotežje vzpostavljeno pri nižjem tlaku.
P A je nasičen parni tlak topila nad raztopino. Ta tlak je vedno manjši od nasičenega parnega tlaka čistega topila ( P A< P° A ).
Na podlagi teh izkušenj Raoul Izvedel je svoj zakon, ki ima dve obliki zapisa in posledično dve formulaciji:
1) nasičen parni tlak topila nad raztopino je neposredno sorazmeren z molskim deležem topila. P A = P° A *N A
2) namesto molskega deleža topila morate vnesti molski delež topljenca
N A = 1-N B
P A = P° A *(1-N B)
N B = (P° A -P A)/ P° A
P° A -P A označuje zmanjšanje tlaka nasičene pare topila nad raztopino.
Relativno zmanjšanje tlaka nasičene pare topila nad raztopino je enako molskemu deležu raztopine.
2) vrelišče raztopine - to je t, pri katerem nasičeni parni tlak topila nad raztopino postane enak zunanjemu tlaku.
AB označuje spremembo tlaka nasičene pare v čistem topilu s t
CD označuje spremembo tlaka nasičene pare topila nad raztopino s koncentracijo C m 1, s t
C'D' označuje spremembo tlaka nasičene pare topila nad raztopino s koncentracijo C m 2, C m 2 > C m 1
ugotovitve:
1) vse raztopine vrejo pri t višji od čistega topila
2) povečanje vrelišča je neposredno sorazmerno z molsko koncentracijo raztopine.
∆T k \u003d T do r-ra -T do r-la
∆T do-povečanje vrelišča
∆T k \u003d E * C m(E - ebulioskopska konstanta)
Fizični pomen vrednosti E:
Ebulioskopska konstanta označuje povečanje vrelnega t, ki bi ga opazili, če bi C
Če je C m \u003d 1 mol / kg * H 2 O, potem E = ∆T do
Vrednost E je odvisna samo od narave topila in ni odvisna od narave reaktanta
E n2o \u003d 0,51 stopinj * kg / mol
Pri izračunu ∆ T do temperature so izmerjene v ºС!!!
3) ledišče raztopine je t, pri katerem nasičeni parni tlak topila nad raztopino postane enak nasičenemu parnemu tlaku nad ledom.
MN označuje spremembo tlaka nasičene pare nad ledom s t.
1) vse raztopine zamrznejo pri t nižji od čistega topila.
2) zmanjšanje zmrzovanja t je neposredno sorazmerno z raztopino.
∆T s \u003d T s r-la - T s r-ra(∆Т=0)
∆T s \u003d K * C m
Za je kristalografska konstanta
Če je C m = 1 mol / kg * H 2 O, potem K \u003d ∆ T
K H2O \u003d 1,86 stopinj * kg / mol
Praktična uporaba lastnosti raztopin, da zamrznejo pri nižjih t:
1) za pripravo hladilnih mešanic
2) v zameno za poledenelo cesto, led, posut s soljo.
3) krioskopska metoda za določanje molske mase topljenca:
Vzamejo vzorec topila, ga ohladijo z mešanico ledu in soli ter določijo temperaturo zmrzovanja s posebnim termometrom, ki se imenuje Beckmannov termometer . Po tem se topilo stopi in mu dodamo stehtani del topljenca ter določimo tudi zmrzišče. Nato izračunajte
∆T s \u003d T s r-la - T s r-ra
∆T k \u003d (K * m B * 1000) / (M B * m A) in iz te formule izračunaj M B .
M B \u003d (K * m B * 1000) / (∆T do * m A)
4) osmoza in osmotski tlak
Razmislite o napravi najpreprostejšega osmometra. Osmometrično celico postavimo v kozarec vode, ki ga od spodaj zapremo s polprepustno membrano, tako da sta nivo sladkorja in nivo vode na isti ravni. Voda naraste in nivo naraste
Osmoza - to je enostranska spontana difuzija molekul topila skozi polprepustno membrano iz raztopine z nižjo koncentracijo v raztopino z višjo koncentracijo.
Osmotski tlak enak hidrostatičnemu tlaku stebra tekočine višine h, ki ga je treba nanesti na raztopino, da upočasnimo osmozo.
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
Določanje količine, za katero naraste vrelišče t raztopin, se imenuje ebulometrija.
Določanje velikosti zmanjšanja zmrzovanja t čistega topila in raztopine se imenuje kriometrija .
Van't Hoffov zakon: osmotski tlak ( R osm) je neposredno sorazmerna z molsko koncentracijo (c) in absolutno temperaturo raztopine (T):
R osm. =C M *R*T
Raztopine, ki imajo enak osmotski tlak, se imenujejo izotonični.
Če imata dve raztopini različni osmotski tlaki, potem je raztopina z višjim osmotskim tlakom hipertonična v odnosu do drugega in drugega - hipotonična v odnosu do prvega.
V raztopinah elektrolitov so vrednosti vseh koligativnih lastnosti večje kot pri neelektrolitih.
Koligativne lastnosti raztopin elektrolitov:
1) izotonično razmerje (i) - vrednost, ki kaže, kolikokrat je lastnost raztopine elektrolita večja od lastnosti neelektrolitske raztopine enake koncentracije:
i = c*R*T el. / c*R*T ne-el. \u003d ∆T zamenjaj.el. /∆Т nadomestni ne-el. = ∆Т vre.el. /∆T vrelišče ne-el.
Pomen jaz odvisno od stopnje disociacije ( α ) danega elektrolita in število ionov (v), ki nastanejo med disociacijo ene molekule:
i = 1 + α (v – 1)
2) dejavnost (a) imenujemo taka količina, katere zamenjava namesto koncentracije v enačbah, ki veljajo za idealne sisteme, jih naredi uporabne za raztopine močnih elektrolitov. Lahko ga predstavimo kot produkt koncentracije (c) in nekega spremenljivega faktorja (f), ki se imenuje faktor aktivnosti . tiste. a = f*c
Koeficient aktivnosti, ki vključuje popravek za interakcijske sile, je povezan z ionsko močjo raztopine ( μ ) z naslednjo relacijo: lg f = -0,5Z*kvadratni koren μ.
kjer je Z ionski naboj.
3) ionska moč raztopina elektrolita je enaka polovici vsote produktov koncentracij (c) vsakega od ionov, prisotnih v raztopini, in kvadrata njihovega naboja, t.j.
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) disociacijska konstanta
V raztopinah šibkih elektrolitov so skupaj z ioni nedisociirane molekule, t.j. obstaja ravnovesje: HA↔H + +A -
Značilnost jakosti elektrolita je disociacijska konstanta: Za odpravo. \u003d [A - ] /
Razmerje med disociacijsko konstanto s koncentracijo elektrolita in stopnjo disociacije je ugotovil Ostwald. Ostwaldov zakon redčenja: Za odpravo. = cα 2 /(1-α)
Pri šibkih elektrolitih je zelo majhna in njeno vrednost lahko zanemarimo.
Nato: Za odpravo. =α 2 c
2.10,11,12
Difuzija - spontani proces izravnave snovi v raztopini.
Z vidika termodinamike je vzrok difuzije premik snovi iz višjega kemičnega potenciala v nižji: μ(s 1)> μ(s 2), za с 1 >c 2
Difuzija se ustavi, ko postane koncentracija na vseh točkah raztopine enaka. V tem primeru postane kemični potencial na različnih točkah sistema enak.
Hitrost difuzije snovi je odvisna od mase in oblike njenih molekul, pa tudi od razlike v koncentracijah te snovi v različnih plasteh.
Leta 1855 Fick, s preučevanjem difuznih procesov je vzpostavil zakon: hitrost difuzije snovi je sorazmerna s površino, skozi katero se snov prenaša, in s koncentracijskim gradientom te snovi.
∆n/∆t= -D*S*∆c/∆x
∆n/∆t - hitrost difuzije, mol/s
S - površina, m 2
∆c/∆x - koncentracijski gradient, mol/m 2
D - koeficient sorazmernosti ali difuzijski koeficient snovi, m 2 / s
Einstein in ne glede na to Smoluchowski izpostavil naslednje enačba difuzijskega koeficienta: D=(RT/N A)*(1/6πηr)
R - univerzalna plinska konstanta, rana 8,31 J / (mol K)
T - absolutna temperatura, K
N A - Avogadrova konstanta, enaka 6,02 * 10 23 1 / mol
r - polmer difuzijskih delcev, m
D - difuzijski koeficient, m 2 / s
η - viskoznost medija, N * s / m 2
veverice (beljakovine, polipeptidi) - visokomolekularne organske snovi, sestavljene iz aminokislin, povezanih v verigo s peptidno vezjo.
Ločene beljakovine:
1) preproste beljakovinešteje za produkt polikondenzacije aminokislin, t.j. kot poseben naravni polimer
2) kompleksne beljakovine sestoji iz preprostih beljakovinskih in nebeljakovinskih komponent - ogljikovih hidratov, nukleinskih kislin, lipidov in drugih spojin.
Vrednost pH, pri kateri je beljakovina izoelektrično stanje , tj. v stanju, v katerem je število nasprotnih nabojev v beljakovinskem delcu enako in je njegov skupni naboj enak nič, se imenuje izoelektrična točka te beljakovine.
soljenje - to je pojav precipitacije raztopljenega IUD pod delovanjem velike koncentracije elektrolita.
Glede na njihovo izločevalno delovanje se lahko razporedijo vsi kationi in anioni liotropna serija :
Razporeditev ionov v liotropnih serijah ni povezana z velikostjo njihovega naboja, kot pri običajni koagulaciji, temveč s stopnjo njihove hidracije. Bolj ko je ion sposoben vezati topilo, večji je njegov učinek soljenja. Glavno vlogo pri soljenju, pa tudi pri nabrekanju, imajo anioni, kationi pa na izsoljevanje manj vplivajo.
2.13,16,18,19,20,21
Lastnosti polimerov se bistveno spremenijo, ko dodamo spojine z nizko molekulsko maso. Na primer, če celofanski film, sestavljen iz celuloze, navlažimo z glicerinom, majhne molekule glicerola prodrejo v prostor med molekulami celuloze in tvorijo nekakšno mazivo. V tem primeru so medmolekularne vezi oslabljene in film postane bolj plastičen.
Plastifikacija polimera - Povečanje plastičnosti polimera z majhno količino NMS se imenuje.
Otekanje in raztapljanje IUD. Ob stiku polimera (VMS) in topila (NMS) se pojavi nabrekanje in nato raztapljanje polimera.
1) Oteklina- prodiranje topila v polimerno snov, ki ga spremlja povečanje prostornine in mase vzorca. Kvantitativno se oteklina meri s stopnjo otekline:
Stopnja nabrekanja je odvisna od togosti polimernih verig. Pri trdih polimerih z velikim številom navzkrižnih povezav (zamreženih) med verigami je stopnja nabrekanja nizka. Tako, na primer, eboniti - visoko vulkanizirane gume - praktično ne nabreknejo v benzenu. Gume (gume) v bencinu v omejenem obsegu nabreknejo. Za želatino v hladni vodi je značilno tudi omejeno otekanje. Dodajanje vroče vode želatini ali benzenu naravnemu kavčuku povzroči, da ti polimeri nabreknejo za nedoločen čas.
Vpliv različnih dejavnikov na stopnjo otekline:
1) Stopnja nabrekanja polimera je odvisna od njegove narave in narave topila. Polimer bolje nabrekne v topilu, katerega molekularne interakcije z makromolekulami so visoke. Polarni polimeri nabreknejo v polarnih tekočinah (beljakovine v vodi), nepolarni - v nepolarnih (guma v benzenu). Omejeno otekanje je podobno omejeni topnosti. Posledično nastanejo želeji (omejeno otekel polimer).
2) Poleg narave topila na otekanje IUD vpliva tudi prisotnost elektrolitov
3) srednji pH
4) temperatura.
2) Proces prehoda solne ali polimerne raztopine v žele imenujemo geliranje oz geliranje.
Dejavniki, ki vplivajo na ta proces:
1) koncentracija(povečanje koncentracije pospeši proces geliranja)
2) naravo snovi(vsi hidrofobni soli se ne morejo spremeniti v gele, na primer soli žlahtnih kovin: zlato, srebro, platina - niso sposobni gelirati, kar je razloženo s posebno strukturo in nizko koncentracijo njihovih solov)
3) temperaturo(nizke temperature prispevajo k geliranju. Znižanje temperature pospešuje agregacijo delcev in zmanjša topnost snovi)
4) čas postopka(Proces želeiranja, tudi pri nizkih temperaturah, zahteva dolgo časa (od minut do tednov) za nastanek celične volumetrične mreže. Čas, potreben za njegovo tvorbo, se imenuje obdobje zorenja)
5) oblika delcev(postopki želatinizacije v solah, sestavljenih iz paličastih ali trakastih delcev, potekajo še posebej dobro)
6) elektroliti(različno vplivajo na hitrost želatinizacije)
7) reakcija okolja(želatinizacija poteka hitreje, ko beljakovinske molekule nimajo električnega naboja in so manj hidrirane, t.j. so v izoelektričnem stanju)
Sposobnost mnogih gelov, da se pod vplivom mehanskih vplivov utekočinijo, preidejo v sol, nato pa gel ponovno v stanje mirovanja, se imenuje tiksotropija .
3) ekstruzija IUD - izolacija IUD iz raztopine z uvedbo ionov ali neelektrolitov.
Najmanj soljenja bodo pokazale mehke baze - anioni I- in NCS-, ki so slabo hidrirane in dobro adsorbirane na molekulah HMC.
Z zmanjšanjem liofilnosti polimera opazimo zmanjšanje stabilnosti raztopine HMS. Liofilnost lahko zmanjšamo ne le z dodajanjem dobro hidriranih ionov, ampak tudi z dodajanjem topila v vodno raztopino HMW, v kateri je polimer manj topen kot v vodi. Na primer, etanol ima učinek soljenja na želatino, raztopljeno v vodi.
4) Koacervacija - v primeru kršitve stabilnosti raztopine IUD, nastanek koacervati - nova tekoča faza, obogatena s polimerom. Koacervat je lahko v začetni raztopini v obliki kapljic ali tvori neprekinjeno plast (stratifikacija);
Koacervacija se pojavi, ko se spremeni temperatura ali sestava raztopine in je posledica zmanjšanja medsebojne topnosti sestavin raztopine. Najbolj raziskana koacervacija beljakovin in polisaharidov v vodnih raztopinah. Po eni od teorij o nastanku življenja na Zemlji (A.I. Oparin) so koacervati zarodki starodavnih življenjskih oblik.
Uporaba: za mikrokapsuliranje zdravil. Da bi to naredili, se zdravilna snov dispergira v polimerni raztopini, nato pa s spremembo temperature ali pH medija, izhlapevanjem dela topila ali uvedbo izsoljevalnega sredstva iz raztopine izoliramo s polimeri bogato fazo. Majhne kapljice te faze se odlagajo na površino kapsul razpršenih delcev in tvorijo neprekinjeno lupino. Mikrokapsuliranje zdravil zagotavlja stabilnost, podaljša delovanje in prikrije neprijeten okus zdravil.
2.24,25,26,27
viskoznost- merilo odpornosti okolja na gibanje. Za to vrednost je značilen koeficient viskoznosti.
Tekočina ne izhlapi samo. Vre pri določeni temperaturi.Tlak nasičene pare v odvisnosti od temperature. Stanje nasičene pare, kot kažejo izkušnje (o tem smo govorili v prejšnjem odstavku), je približno opisano z enačbo stanja idealnega plina (10.4), njen tlak pa je določen s formulo
Ko se temperatura dvigne, se tlak dvigne. Kot Tlak nasičene pare ni odvisen od prostornine, zato je odvisen le od temperature.
Vendar pa odvisnost r n.p. od T, eksperimentalno ugotovljeno, ni neposredno sorazmerno, kot v idealnem plinu pri konstantni prostornini. Z naraščajočo temperaturo se tlak prave nasičene hlape poveča hitreje kot tlak idealnega plina ( sl.11.1, odsek krivulje AB). To postane očitno, če skozi točke potegnemo izohore idealnega plina AMPAK in AT(črtane črte). Zakaj se to dogaja?
Ko se tekočina segreje v zaprti posodi, se del tekočine spremeni v paro. Kot rezultat, v skladu s formulo (11.1) Nasičen parni tlak se ne poveča samo zaradi povečanja temperature tekočine, temveč tudi zaradi povečanja koncentracije molekul (gostote) pare. V bistvu je povečanje tlaka z naraščanjem temperature določeno prav s povečanjem koncentracije. Glavna razlika v obnašanju idealnega plina in nasičene pare je v tem, da se ob spremembi temperature hlapov v zaprti posodi (ali ko se prostornina spremeni pri konstantni temperaturi), spremeni masa pare. Tekočina se delno spremeni v paro ali, nasprotno, para delno kondenzira. Nič takega se ne zgodi z idealnim plinom.
Ko vsa tekočina izhlapi, bo para ob nadaljnjem segrevanju prenehala biti nasičena, njen tlak pri konstantni prostornini pa se bo povečal premo sorazmerno z absolutno temperaturo (glej sliko 1). sl.11.1, odsek krivulje sonce).
Vreti. Ko se temperatura tekočine poveča, se hitrost izhlapevanja poveča. Končno začne tekočina vreti. Pri vrenju se po vsej prostornini tekočine tvorijo hitro rastoči parni mehurčki, ki priplavajo na površje. Vrelišče tekočine ostane konstantno. To je zato, ker se vsa energija, ki se dovaja tekočini, porabi za njeno pretvorbo v paro. Pod kakšnimi pogoji se začne vrenje?
Tekočina vedno vsebuje raztopljene pline, ki se sproščajo na dnu in stenah posode, pa tudi na prašnih delcih, suspendiranih v tekočini, ki so središča izhlapevanja. Tekoči hlapi znotraj mehurčkov so nasičeni. Ko se temperatura dvigne, se parni tlak poveča in mehurčki se povečajo. Pod delovanjem vzgonske sile priplavajo navzgor. Če imajo zgornje plasti tekočine nižjo temperaturo, se para v teh plasteh kondenzira v mehurčkih. Tlak hitro pade in mehurčki se zrušijo. Zrušitev je tako hitra, da stene mehurčka ob trku povzročijo nekaj podobnega eksploziji. Mnoge od teh mikroeksplozij ustvarjajo značilen hrup. Ko se tekočina dovolj segreje, se mehurčki prenehajo zrušiti in priplavajo na površje. Tekočina bo zavrela. Pazljivo opazujte kotliček na štedilniku. Ugotovili boste, da skoraj neha hrup pred vrenjem.
Odvisnost nasičenega parnega tlaka od temperature pojasnjuje, zakaj je vrelišče tekočine odvisno od tlaka na njeni površini. Parni mehurček lahko naraste, ko tlak nasičene pare v njem nekoliko preseže tlak v tekočini, ki je vsota zračnega tlaka na površini tekočine (zunanji tlak) in hidrostatičnega tlaka stebra tekočine.
Bodimo pozorni na dejstvo, da izhlapevanje tekočine poteka pri temperaturah, ki so nižje od vrelišča, in samo s površine tekočine; med vrenjem se tvorba hlapov pojavi po celotnem volumnu tekočine.
Vretje se začne pri temperaturi, pri kateri je nasičen parni tlak v mehurčkih enak tlaku v tekočini.
Večji kot je zunanji tlak, višje je vrelišče. Torej, v parnem kotlu pri tlaku, ki doseže 1,6 10 6 Pa, voda ne vre niti pri temperaturi 200 ° C. V zdravstvenih ustanovah v hermetično zaprtih posodah - avtoklavih ( sl.11.2) tudi voda vre pri povišanem tlaku. Zato je vrelišče tekočine veliko višje od 100°C. Avtoklavi se uporabljajo za sterilizacijo kirurških instrumentov itd.
In obratno, zmanjšamo zunanji tlak, s tem znižamo vrelišče. S črpanjem zraka in vodne pare iz bučke lahko voda zavre pri sobni temperaturi ( sl.11.3). Ko se vzpenjate v gore, se atmosferski tlak zmanjša, zato se vrelišče zmanjša. Na nadmorski višini 7134 m (Leninov vrh v Pamirju) je tlak približno 4 10 4 Pa (300 mm Hg). Tam voda vre pri približno 70°C. V teh pogojih je nemogoče kuhati meso.
Vsaka tekočina ima svoje vrelišče, ki je odvisno od tlaka njene nasičene pare. Višji kot je nasičen parni tlak, nižje je vrelišče tekočine, saj pri nižjih temperaturah postane tlak nasičene pare enak atmosferskemu tlaku. Na primer, pri vrelišču 100 ° C je tlak nasičene vodne pare 101 325 Pa (760 mm Hg), živega srebra pa le 117 Pa (0,88 mm Hg). Živo srebro vre pri 357°C pri normalnem tlaku.
Tekočina zavre, ko postane njen nasičeni parni tlak enak tlaku v tekočini.
Ker je nasičena para ena od sestavin termodinamično ravnotežnega sistema snovi, ki je homogena po sestavi, a različna po faznih frakcijah, razumevanje vpliva posameznih fizikalnih dejavnikov na velikost tlaka, ki ga ustvarja, omogoča uporabo tega znanja v praktične dejavnosti, na primer pri določanju stopnje izgorevanja določenih tekočin v primeru požara itd.
Tlak nasičene pare v odvisnosti od temperature
Parni tlak nasičenosti postane večji, ko se temperatura dvigne. V tem primeru sprememba vrednosti ni neposredno sorazmerna, ampak se zgodi veliko hitreje. To je posledica dejstva, da se z naraščanjem temperature gibanje molekul med seboj pospešuje in lažje premagajo sile medsebojne privlačnosti in preidejo v drugo fazo, t.j. število molekul v tekočem stanju se zmanjšuje, v plinastem stanju pa narašča, dokler se celotna tekočina ne spremeni v paro. Ta naraščajoči pritisk povzroči, da se pokrov v loncu dvigne ali ko voda začne vreti.
Odvisnost tlaka nasičene pare od drugih dejavnikov
Na količino nasičenega parnega tlaka vpliva tudi število molekul, ki so prešle v plinasto stanje, saj njihovo število določa maso nastale pare v zaprti posodi. Ta vrednost ni konstantna, saj se pri temperaturni razliki med dnom posode in pokrovom, ki jo zapira, nenehno pojavljata dva medsebojno nasprotna procesa - izhlapevanje in kondenzacija.
Ker so za vsako snov pri določeni temperaturi znani indikatorji prehoda določenega števila molekul iz ene faze agregatnega stanja v drugo, je mogoče s spreminjanjem prostornine posode spremeniti nasičenost parnega tlaka. Torej bo enaka prostornina vode, na primer 0,5 litra, ustvarila različne tlake v petlitrski posodi in kotličku.
Odločilni dejavnik za določitev referenčne vrednosti nasičenega parnega tlaka pri konstantni prostornini in postopnem naraščanju temperature je molekularna struktura same tekočine, ki je izpostavljena segrevanju. Torej se bodo kazalniki za aceton, alkohol in navadno vodo bistveno razlikovali drug od drugega.
Da bi videli proces vrelišča tekočine, je treba ne le tlak nasičenih hlapov pripeljati do določenih meja, ampak tudi povezati to vrednost z zunanjim atmosferskim tlakom, saj je proces vretja možen le, ko je zunanji tlak višji od tlak v posodi.