Скрытая теплота парообразования

Когда вещество изменяет состояние с жидкого на парообразное, его молекулы приобретают достаточно энергии для преодоления всех сил, включая силу притяжения. Энергия, потребляемая насыщенной жидкостью, увеличивает внутреннюю потенциальную энергию вещества, что увеличивает разделение молекул жидкости. Количество энергии, требуемой для данной внутренней работы по преодолению ограничивающих сил, очень велико. По этой причине способность вещества поглощать энергию при изменении состояния с жидкого до парообразного, огромна. Она во много раз больше, чем способность вещества поглощать энергию при переходе от твердой фазы к жидкой.

Так как внутренняя кинетическая энергия при изменении состояния не возрастает, температура жидкости остается постоянной. Количество энергии, которую одна единицы жидкости поглощает при переходе от жидкого состояния к парообразному или отдает при переходе от парообразного состояния к жидкому, называется скрытой теплотой парообразования. Скрытая теплота парообразования различна для разных жидкостей. Как и в случае с температурой насыщения, определенная скрытая теплота парообразования значительно изменяется при изменении давления. Обычно, когда давление в окружающей среде увеличивается, температура насыщения жидкости также увеличивается, а ее скрытая теплота парообразования уменьшается.

"2 комментария"

Температура насыщения

Температуру, при которой жидкость переходит из жидкой фазы в газообразную или наоборот, называют температурой насыщения. Жидкость при температуре насыщения называют насыщенной жидкостью, а пар при температуре насыщения называется насыщенным паром. Для любых условий окружающей среды или давления температура насыщения — это максимальная температура, при которой вещество остается в жидкой фазе. Также это минимальная температура, при которой вещество существует как пар. Температура насыщения различных жидкостей различна и зависит от давления жидкости. При стандартном атмосферном давлении железо испаряется приблизительно при 2454°С, медь — при 2343°С, свинец — при 1649°С, вода — при 100°С, а спирт — при 76,7°С. Другие жидкости испаряются при исключительно низких температурах. Аммиак испаряется при −33°С, кислород — при −182°С, а гелий при −269°С при стандартном атмосферном давлении.

Физические свойства воды на линии насыщения

"4 комментария"

Сухая теплота жидкости

Когда твердое тело преобразуется в жидкую фазу, полученная жидкость имеет температуру его плавления. После того, как тело изменило состояние на жидкое, температуру жидкости можно еще раз увеличить, затратив большее количество энергии. Дополнительная энергия увеличивает внутреннюю кинетическую энергию жидкости. Температура жидкости начинает повышаться. Когда жидкость поглощает достаточно энергии, она достигает точки, в которой скорость молекул жидкости максимальна в жидкой фазе. В этой точке температура жидкости также будет максимальной, которая может быть в жидкой фазе при данном давлении. Любая дополнительная энергия вызовет парообразование. Полное количество энергии, потребляемой жидкостью для увеличения температуры от температуры плавления до температуры парообразования, называют сухой теплотой жидкости. Ее рассчитывают по уравнению с верным значением удельной теплоты.

"Добавить комментарий"

Скрытая теплота плавления

По достижении телом температуры плавления его молекулы вибрируют с максимальной интенсивностью, возможной при кристаллической структуре. При температуре плавления любая дополнительная энергия усиливает колебания молекул настолько, что данная структура разрушается. В результате молекулы свободно скользят относительно друг друга. Движение молекул — это следствие изменения состояния на жидкое. Скрытая теплота плавления изменяет внутреннюю потенциальную энергию вещества. Следовательно, при изменении стадии температура смеси твердого тела и жидкости остается постоянной, так как теплота не изменяет уровень кинетической энергии вещества. После передачи телу достаточного количества энергии все оно переходит в жидкую фазу.

Точная температура, при которой происходит плавление, зависит от давления. Обычно температура плавления твердых тел уменьшается при увеличении давления. В большинстве случаев воздействие давления на температуру сплава довольно маленькое и остается практически постоянным в относительно широком диапазоне давления. При нормальном атмосферном давлении температура плавления свинца приблизительно 315°С, медь плавится приблизительно при 1093°С, а лед при 0°С.

У некристаллических твердых тел, например у стекла, неопределенная температура плавления. Когда жидкое стекло начинает охлаждаться, оно не возвращается к кристаллической структуре. Напротив, оно постепенно застывает в виде случайной молекулярной структуры, подобной той, которая была в жидком состоянии. Следовательно, хотя стекло принимает свойства твердого тела после охлаждения, у него нет температуры плавления, при которой его структура резко изменяется в твердое состояние. Обычно температура плавления некристаллических твердых тел увеличивается при увеличении давления.

Сила притяжения, которая существует между молекулами тела, значительна, что требует относительно большого количества энергии.

"Добавить комментарий"

Сухая теплота твердого вещества

Для лучшего понимания внутренней кинетической энергии рассмотрим возрастающее влияние теплоты, поглощаемой телом, если его начальная температура равна абсолютному нулю. При такой температуре молекулы, хотя и вибрируют немного, не имеют никакой энергии, которую можно передать или преобразовать в любой другой вид. Когда к телу начинает поступать энергия, теплотой или работой, интенсивность колебаний молекул увеличивается, и температура начинает повышаться. При поступлении большего количества энергии движение молекул и температура продолжают повышаться, пока тело не достигнет температуры плавления. Данная температура максимальная, которую может выдержать вещество, сохраняя твердое состояние. По достижении температуры плавления любая дополнительная энергия заставляет тело изменить состояние на жидкое. Полное количество энергии, требуемой для повышения температуры тела от абсолютного нуля до температуры плавления, известно как сухая теплота твердого вещества. Ее можно рассчитать при помощи уравнения с точным значением удельной теплоты вещества.

"Добавить комментарий"

Еще...