এস.এ. বাষ্পীভবন

সব গ্যাসই হয় যে কোন পদার্থের বাষ্প, তাই গ্যাস এবং বাষ্পের ধারণার মধ্যে কোন মৌলিক পার্থক্য নেই। জলীয় বাষ্প একটি ঘটনা। আসল গ্যাস এবং বিভিন্ন শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি জলের সর্বব্যাপীতা, এর সস্তাতা এবং মানব স্বাস্থ্যের জন্য ক্ষতিকারকতা দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে। যখন তাপ সরবরাহ করা হয় তখন জলের বাষ্পীভবনের ফলে জলীয় বাষ্প তৈরি হয়।

বাষ্পীভবনডাকা তরলকে বাষ্পে পরিবর্তন করার প্রক্রিয়া।

বাষ্পীভবনডাকা বাষ্পীভবন যা শুধুমাত্র তরলের পৃষ্ঠ থেকে এবং যেকোনো তাপমাত্রায় ঘটে। বাষ্পীভবনের তীব্রতা তরল এবং তাপমাত্রার প্রকৃতির উপর নির্ভর করে।

ফুটন্তডাকা তরল সমগ্র ভর জুড়ে বাষ্পীভবন.

বাষ্পকে তরলে রূপান্তরিত করার প্রক্রিয়া, যা ঘটে যখন তা থেকে তাপ সরানো হয় এবং এটি বাষ্পীভবনের বিপরীত প্রক্রিয়া, যাকে বলা হয়। ঘনীভবন. এই প্রক্রিয়া, সেইসাথে বাষ্পীকরণ, একটি ধ্রুবক তাপমাত্রায় ঘটে।

পরমানন্দবা পরমানন্দডাকা একটি পদার্থের একটি কঠিন অবস্থা থেকে সরাসরি একটি বাষ্পে পরিবর্তিত হওয়ার প্রক্রিয়া।

প্রক্রিয়াটি পরমানন্দ প্রক্রিয়ার বিপরীত, অর্থাৎ বাষ্পের সরাসরি একটি কঠিন অবস্থায় রূপান্তরের প্রক্রিয়া, যাকে বলা হয়। ডিসবিলিমেশন.

স্যাচুরেটেড বাষ্প।যখন একটি তরল একটি সীমিত আয়তনে বাষ্পীভূত হয়, তখন বিপরীত প্রক্রিয়াটিও একই সাথে ঘটে, যেমন লিকুইফেকশন প্রপঞ্চ। বাষ্প যখন বাষ্পীভূত হয় এবং তরলের উপরের স্থানটি পূরণ করে, বাষ্পীভবনের তীব্রতা হ্রাস পায় এবং বিপরীত প্রক্রিয়ার তীব্রতা বৃদ্ধি পায়। কিছু সময়ে, যখন ঘনীভবনের হার বাষ্পীভবনের হারের সমান হয়ে যায়, তখন সিস্টেমে গতিশীল ভারসাম্য ঘটে। এই অবস্থায়, তরল থেকে উড়ে আসা অণুগুলির সংখ্যা এটিতে ফিরে আসা অণুগুলির সংখ্যার সমান হবে। ফলস্বরূপ, এই ভারসাম্য অবস্থায় বাষ্পের স্থানে সর্বাধিক সংখ্যক অণু থাকবে। এই অবস্থায় বাষ্পের সর্বোচ্চ ঘনত্ব থাকে এবং বলা হয়। ধনী. স্যাচুরেটেড বলতে আমরা বাষ্পকে বুঝি যেটি তরলের সাথে ভারসাম্য বজায় রাখে যা থেকে এটি গঠিত হয়। স্যাচুরেটেড বাষ্পের একটি তাপমাত্রা থাকে যা এটির চাপের একটি ফাংশন, যা ফুটন্ত প্রক্রিয়া ঘটে সেই মাধ্যমের চাপের সমান। যখন ধ্রুব তাপমাত্রায় স্যাচুরেটেড বাষ্পের আয়তন বৃদ্ধি পায়, তখন একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তরল বাষ্পে রূপান্তরিত হয় এবং যখন ধ্রুব তাপমাত্রায় আয়তন হ্রাস পায়, তখন বাষ্প তরলে রূপান্তরিত হয়, তবে প্রথম এবং দ্বিতীয় উভয় ক্ষেত্রেই বাষ্পের চাপ বজায় থাকে। ধ্রুবক

শুষ্ক স্যাচুরেটেড বাষ্পপ্রাপ্ত যখন সমস্ত তরল বাষ্পীভূত হয়. শুষ্ক বাষ্পের আয়তন এবং তাপমাত্রা চাপের কাজ। ফলস্বরূপ, শুষ্ক বাষ্পের অবস্থা একটি পরামিতি দ্বারা নির্ধারিত হয়, উদাহরণস্বরূপ, চাপ বা তাপমাত্রা।

ভেজা স্যাচুরেটেড বাষ্প, একটি তরলের অসম্পূর্ণ বাষ্পীভবনের ফলে, ঘটনা। তরলের ক্ষুদ্র ফোঁটা সহ বাষ্পের মিশ্রণ, তার সমগ্র ভর জুড়ে সমানভাবে বিতরণ করা হয় এবং এতে স্থগিত থাকে।

ভেজা বাষ্পে শুকনো বাষ্পের ভর ভগ্নাংশকে বলা হয়। শুষ্কতা ডিগ্রীবা ভর বাষ্প সামগ্রী এবং x দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। ভেজা বাষ্পে তরলের ভর ভগ্নাংশকে বলা হয়। আর্দ্রতা ডিগ্রীএবং y দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। স্পষ্টতই y=1-x। শুষ্কতার ডিগ্রী এবং আর্দ্রতার ডিগ্রী হয় একটি ইউনিটের ভগ্নাংশ হিসাবে বা শতাংশ হিসাবে প্রকাশ করা হয়।

শুকনো বাষ্পের জন্য x=1, এবং জলের জন্য x=0। বাষ্প গঠনের প্রক্রিয়া চলাকালীন, বাষ্পের শুষ্কতার মাত্রা ধীরে ধীরে শূন্য থেকে এক পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়।

যখন ধ্রুবক চাপে শুকনো বাষ্পে তাপ দেওয়া হয়, তখন এর তাপমাত্রা বৃদ্ধি পাবে। এই প্রক্রিয়ায় যে বাষ্প উৎপন্ন হয় তাকে বলে। অতিরিক্ত উত্তপ্ত.

যেহেতু সুপারহিটেড বাষ্পের নির্দিষ্ট আয়তন স্যাচুরেটেড বাষ্পের নির্দিষ্ট আয়তনের চেয়ে বেশি (যেহেতু р=const, tper>tн), তাহলে সুপারহিটেড বাষ্পের ঘনত্ব স্যাচুরেটেড বাষ্পের ঘনত্বের চেয়ে কম। অতএব, সুপারহিটেড বাষ্প হয় অসম্পৃক্ত এর ভৌত বৈশিষ্ট্যের পরিপ্রেক্ষিতে, অতি উত্তপ্ত বাষ্প আদর্শ গ্যাসের কাছে যায়।

10.3। আর, v- জলীয় বাষ্প চিত্র

আসুন বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্যগুলি বিবেচনা করি। 0 C তাপমাত্রায় একটি সিলিন্ডারে 1 কেজি জল থাকতে দিন, যার পৃষ্ঠে পিস্টন ব্যবহার করে একটি চাপ p প্রয়োগ করা হয়। পিস্টনের নীচে অবস্থিত জলের আয়তন 0 C এ নির্দিষ্ট আয়তনের সমান, যা ( = 0.001 m/kg) দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে, আমরা ধরে নিই যে জল একটি ঘটনা। একটি কার্যত অসংকোচনযোগ্য তরল এবং সর্বোচ্চ ঘনত্ব 0 C, এবং 4 C (আরো সঠিকভাবে 3.98 C) নয়। যখন সিলিন্ডার উত্তপ্ত হয় এবং তাপ জলে স্থানান্তরিত হয়, তখন এর তাপমাত্রা বাড়বে, আয়তন বৃদ্ধি পাবে এবং যখন t = t n, p = p 1 এর সাথে সম্পর্কিত, পৌঁছে যাবে, তখন জল ফুটবে এবং বাষ্প গঠন শুরু হবে।

তরল এবং বাষ্পের অবস্থার সমস্ত পরিবর্তন p এ উল্লেখ করা হবে, vস্থানাঙ্ক (চিত্র 10.1)।

p=const এ সুপারহিটেড বাষ্প গঠনের প্রক্রিয়াটি তিনটি ক্রমানুসারে সম্পাদিত শারীরিক প্রক্রিয়া নিয়ে গঠিত:

1. তাপমাত্রা tn তরল গরম করা;

2. t n = const এ বাষ্পীভবন;

3. বাষ্পের অতিরিক্ত উত্তাপ, তাপমাত্রা বৃদ্ধি দ্বারা অনুষঙ্গী।

যখন p=p 1 এই প্রক্রিয়াগুলি p এ, v- ডায়াগ্রামটি a-a, a-a, a-d বিভাগের সাথে মিলে যায়। পয়েন্ট a এবং a এর মধ্যে ব্যবধানে, তাপমাত্রা স্থির হবে এবং tn1 এর সমান হবে এবং বাষ্প ভেজা হবে এবং t.a এর কাছাকাছি এর শুষ্কতা কম হবে (x = 0), এবং t.a-তে, অবস্থার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ শুষ্ক বাষ্প, x = 1। যদি বাষ্পীভবন প্রক্রিয়াটি উচ্চ চাপে ঘটে (p 2 > p 1), তাহলে জলের আয়তন কার্যত একই থাকবে। ফুটন্ত জলের সাথে সম্পর্কিত ভলিউম v সামান্য বৃদ্ধি পাবে (), কারণ t n2 >t n1, এবং আয়তন, যেহেতু উচ্চ চাপ এবং উচ্চ তাপমাত্রায় বাষ্পীভবনের প্রক্রিয়া আরও তীব্রভাবে ঘটে। ফলস্বরূপ, চাপ বাড়ার সাথে সাথে আয়তনের পার্থক্য (সেগমেন্ট) বৃদ্ধি পায় এবং আয়তনের পার্থক্য (সেগমেন্ট) হ্রাস পায়। একটি অনুরূপ চিত্র ঘটবে যখন বাষ্পীভবন প্রক্রিয়াটি উচ্চ চাপে ঘটে (p 3 >p 2 ; , কারণ t n3 >t n2)।

যদি চিত্র 10.1-এ আমরা আইসোবারগুলিতে পড়ে থাকা এক এবং দুটি স্ট্রোকের সাথে পয়েন্টগুলিকে সংযুক্ত করি

বিভিন্ন চাপ, আমরা লাইন পেতে; ,

যার প্রত্যেকটির একটি খুব নির্দিষ্ট অর্থ রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, লাইন a-b-c চাপের উপর 0 C-তে জলের নির্দিষ্ট আয়তনের নির্ভরতা প্রকাশ করে। এটি অর্ডিনেট অক্ষের প্রায় সমান্তরাল, কারণ জল একটি কার্যত অসংকোচনীয় তরল। লাইনটি চাপের উপর ফুটন্ত পানির নির্দিষ্ট আয়তনের নির্ভরতা দেখায়। এই লাইন বলা হয় নিম্ন সীমানা বক্ররেখা. পি তে, v- চিত্রে, এই বক্ররেখা জলের অঞ্চলকে স্যাচুরেটেড বাষ্পের অঞ্চল থেকে আলাদা করে। রেখাটি চাপের উপর শুষ্ক বাষ্পের নির্দিষ্ট আয়তনের নির্ভরতা দেখায় এবং বলা হয়। উপরের সীমানা বক্ররেখা. এটি স্যাচুরেটেড বাষ্পের অঞ্চলকে সুপারহিটেড (অসম্পৃক্ত) বাষ্পের অঞ্চল থেকে আলাদা করে।

সীমানা বক্ররেখার মিলন বিন্দুকে বলা হয়। সমালোচনামূলক বিন্দু কে. এই বিন্দুটি পদার্থের একটি নির্দিষ্ট সীমাবদ্ধ সমালোচনামূলক অবস্থার সাথে মিলে যায়, যখন তরল এবং বাষ্পের মধ্যে কোন পার্থক্য থাকে না। এই মুহুর্তে বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ার কোন বিভাগ নেই। এই অবস্থায় পদার্থের প্যারামিটার বলা হয়। সমালোচনামূলক উদাহরণস্বরূপ, জলের জন্য: pk=22.1145 MPa; টাকা = 647.266 কে; Vк=0.003147 মি/কেজি।

সংকটপূর্ণ তাপমাত্রা সর্বাধিক সম্পৃক্ত বাষ্প তাপমাত্রা। সমালোচনামূলক তাপমাত্রার উপরে তাপমাত্রায়, শুধুমাত্র অতি উত্তপ্ত বাষ্প এবং গ্যাস থাকতে পারে। 1860 সালে ডি.আই. মেন্ডেলিভ। তিনি এটিকে সংজ্ঞায়িত করেছিলেন তাপমাত্রা হিসাবে যার উপরে একটি গ্যাসকে তরলে রূপান্তর করা যায় না, তা যতই উচ্চ চাপ প্রয়োগ করা হোক না কেন।

যাইহোক, চিত্র 10.1-এ দেখানো হিসাবে বাষ্পীভবন প্রক্রিয়া সবসময় ঘটে না। যদি জল যান্ত্রিক অমেধ্য এবং এতে দ্রবীভূত গ্যাসগুলি থেকে পরিষ্কার করা হয় তবে বাষ্পীভবন কেন্দ্রের অনুপস্থিতির কারণে Tn (কখনও কখনও 15-20 কে) এর উপরে তাপমাত্রায় বাষ্পীভবন শুরু হতে পারে। এই জল বলা হয় অতিরিক্ত উত্তপ্ত. অন্যদিকে, অতি উত্তপ্ত বাষ্পের দ্রুত আইসোবারিক কুলিংয়ের সাথে, এর ঘনীভবন Tn এ শুরু নাও হতে পারে। এবং সামান্য কম তাপমাত্রায়। এই জোড়া বলা হয় হাইপোথার্মিকবা oversaturated. প্রদত্ত p এবং T p এ একত্রিত পদার্থের (বাষ্প বা জল) কোন অবস্থায় থাকতে পারে তা নির্ধারণ করার সময় vঅথবা T এবং V আপনাকে সর্বদা নিম্নলিখিতগুলি মনে রাখতে হবে। যখন সুপারহিটেড বাষ্পের জন্য p=const এবং T d >T n (চিত্র 10.1 দেখুন); জলের জন্য, তদ্বিপরীত এবং টি<Т н; при Т=const для перегретого пара и р е <р н; для воды и р n >Rn. এই সম্পর্কগুলি জেনে এবং স্যাচুরেটেড বাষ্পের জন্য টেবিলগুলি ব্যবহার করে, আপনি সর্বদা নির্ধারণ করতে পারেন যে তিনটি অঞ্চলের মধ্যে কোনটি 1, 2 বা 3 (চিত্র 10.2 দেখুন) প্রদত্ত পরামিতি সহ কার্যকরী তরলটি অবস্থিত, যেমন এটি তরল (অঞ্চল 1), স্যাচুরেটেড (অঞ্চল 2) বা সুপারহিটেড (অঞ্চল 3) বাষ্প।

সুপারক্রিটিকাল অঞ্চলের জন্য, সমালোচনামূলক আইসোথার্ম (ড্যাশ-ডটেড বক্ররেখা) প্রচলিতভাবে সম্ভাব্য জল-বাষ্প সীমানা হিসাবে নেওয়া হয়। এই ক্ষেত্রে, এই আইসোথার্মের বাম এবং ডানদিকে, পদার্থটি একটি একক-ফেজ সমজাতীয় অবস্থায় রয়েছে, যার অধিকারী, উদাহরণস্বরূপ, বিন্দু y তরলের বৈশিষ্ট্য এবং z বিন্দুতে - একটি বাষ্পের বৈশিষ্ট্য .

বাষ্পীভবন কি

সংজ্ঞা

বাষ্পীভবন হল বাষ্পীভবনের প্রক্রিয়া যা তরলের মুক্ত পৃষ্ঠ থেকে ঘটে।

বাষ্পীভবন যেকোনো তাপমাত্রায় ঘটে এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে আরও তীব্রভাবে ঘটে। বাষ্পীভবনের ফলে, তরল ঠান্ডা হয়, যেহেতু বাষ্পীভবনকে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে যে সর্বাধিক গতিশক্তি সম্পন্ন অণুগুলি তরলের পৃষ্ঠের স্তর থেকে উড়ে যায়, প্রতিবেশী অণুগুলির আকর্ষণীয় শক্তিকে অতিক্রম করে। বাষ্পীভবনের হার বাহ্যিক চাপ এবং তরলের মুক্ত পৃষ্ঠের উপরে বায়বীয় পর্যায়ের গতিবিধির উপর নির্ভর করে। ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে, ঘনত্ব, এবং তাই তরলের উপরে স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপ বৃদ্ধি পায়। বাষ্পের ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে তরলের পৃষ্ঠের টান হ্রাস পায়, তাই বাষ্পীভবনের সুপ্ত তাপ ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে হ্রাস পায়। গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রায় ($(\T)_k$), সম্পৃক্ত বাষ্পের ঘনত্ব তরলের ঘনত্বের সমান, পদার্থের এই পর্যায়গুলির মধ্যে পার্থক্য অদৃশ্য হয়ে যায়। দেখা যাচ্ছে যে সমালোচনামূলক তাপমাত্রায়, পৃষ্ঠের টান এবং বাষ্পীভবনের সুপ্ত তাপ শূন্যের সমান। বাষ্প, কঠোরভাবে বলতে গেলে, একটি গ্যাস নয়। সম্পৃক্ততার কাছাকাছি বাষ্পের জন্য, আয়তনের উপর নির্ভর করে চাপ সামান্য পরিবর্তিত হয়। গ্যাস আইন প্রায় অসম্পৃক্ত বাষ্প প্রয়োগ করা যেতে পারে.

কি যেন ফুটছে

সংজ্ঞা

একটি তরলের তীব্র বাষ্পীভবন শুধুমাত্র তার মুক্ত পৃষ্ঠ থেকে নয়, তরলের পুরো আয়তন জুড়ে বাষ্পের বুদবুদে তৈরি হওয়ার প্রক্রিয়াটিকে ফুটন্ত বলা হয়।

বাষ্প বুদ্বুদের ভিতরে চাপ p নিম্নলিখিত অভিব্যক্তি অনুযায়ী নির্ধারিত হয়:

যেখানে $p_0$ হল বাহ্যিক চাপ, $\rho gh$ হল উপরে অবস্থিত তরলের স্তরগুলির চাপ, $p_(R\ )=\frac(2\sigma)(r)$ হল অতিরিক্ত চাপ যা বুদবুদের বক্রতা দ্বারা সৃষ্ট, $r$ হল বুদবুদের ব্যাসার্ধ, $h$ হল বুদবুদের কেন্দ্র থেকে তরল পৃষ্ঠের দূরত্ব, $\rho $ হল তরলের ঘনত্ব, $ \sigma $ হল তরলের পৃষ্ঠ টান।

ফুটন্ত শুরু হয় যখন বুদবুদের ($p_p$) ভিতরে সম্পৃক্ত বাষ্পের চাপ (স্থিতিস্থাপকতা) সূত্রের (1) ডান দিকের চাপের চেয়ে বেশি। যদি কোনো তরলের বাষ্পীভবনের কেন্দ্র থাকে, তাহলে নিম্ন তাপমাত্রায় তরল ফুটানো শুরু হয়। যদি $\rho gh\ll p_0$ হয়, তাহলে আমরা ধরে নিতে পারি যে ফুটন্ত শুরু হয় $p_p\prox p_0$ থেকে। একটি তরলের তাপমাত্রা যেখানে এর সম্পৃক্ত বাষ্পের চাপ বাহ্যিক চাপের সমান হয় তাকে ফুটন্ত তাপমাত্রা (বিন্দু) ($(\T)_k$) বলে। কঠোরভাবে বলতে গেলে, একটি তরলের বিভিন্ন স্তরে ফুটন্ত বিভিন্ন তাপমাত্রায় ঘটে; স্যাচুরেটেড বাষ্প, যা একটি ফুটন্ত তরল পৃষ্ঠের উপরে অবস্থিত, একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা আছে। এর তাপমাত্রা তরলের গভীরতায় কীভাবে ফুটন্ত হয় তার উপর নির্ভর করে না এবং শুধুমাত্র বাহ্যিক চাপ দ্বারা নির্ধারিত হয়। এটি এমন বাষ্পের তাপমাত্রা যা স্ফুটনাঙ্ক সম্পর্কে কথা বলার সময় বোঝানো হয়।

যদি ফুটন্ত ধ্রুবক চাপে ($p_0$) ঘটে, তবে ফুটন্ত তাপমাত্রা স্থির থাকে। এই ক্ষেত্রে সিস্টেমে সরবরাহ করা তাপ শুধুমাত্র বাষ্প গঠনে ব্যয় করা হয়।

ঘনীভবন কি

সংজ্ঞা

বাষ্পীভবনের বিপরীত প্রক্রিয়াকে ঘনীভবন বলে।

ঘনীভবন তাপ প্রকাশ করে। তরল ফুটন্ত এবং বাষ্প ঘনীভবন হল প্রথম-ক্রম পর্যায়ের রূপান্তর। আসুন আমরা স্মরণ করি যে একটি প্রথম-ক্রম পর্বের রূপান্তর হল একটি পরিবর্তন যা একটি পদার্থের অভ্যন্তরীণ শক্তি এবং ঘনত্বের আকস্মিক পরিবর্তনের সাথে থাকে। বাষ্পীভবন এবং ঘনীভবন অন্তর্ভুক্ত প্রথম-অর্ডার ফেজ ট্রানজিশনের সময়, সিস্টেমের থার্মোডাইনামিক পটেনশিয়াল (Ф) পরিবর্তন হয় না।

$(\T)_k$ এর সমান তাপমাত্রায় তরলের একক ভরের বাষ্পীভবনের সময় যে পরিমাণ তাপ গ্রহণ করতে হবে তাকে বাষ্পীভবনের নির্দিষ্ট তাপ (বা ফুটন্তের সুপ্ত তাপ) ($r_k$) বলে। ক্লেপেরন-ক্লাসিয়াস সমীকরণ থেকে বাষ্পীভবনের নির্দিষ্ট তাপ পাওয়া যায়:

যেখানে $v_p,v_j$ হল ফুটন্ত বিন্দুতে বাষ্প এবং তরলের নির্দিষ্ট আয়তন $T_k$। তদনুসারে, বাষ্পীভবন প্রক্রিয়া চলাকালীন চাপের উপর স্ফুটনাঙ্কের নির্ভরতাকে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

\[\frac(dT_k)(dp)=\frac(\left(v_p-v_j\right)T_k)(r_k)\ \left(3\right)\]

যেহেতু $v_p>v_j$ এবং $r_k>0$, তারপর $\frac(dT_k)(dp)>0।\ $ চিত্র 1 বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ার ফেজ ভারসাম্য বক্ররেখা দেখায়। এটি K বিন্দুতে শেষ হয়। K বিন্দুতে বাষ্পীভবন বক্ররেখার বিরতির ফলাফল হল পদার্থের তরল এবং বায়বীয় অবস্থার ধারাবাহিকতা। ক্রমবর্ধমান চাপের সাথে স্ফুটনাঙ্ক বৃদ্ধি পায়।

উদাহরণ 1

অ্যাসাইনমেন্ট: T তাপমাত্রায় তরলের বাষ্পীভবনের মোলার তাপ এবং স্যাচুরেটেড বাষ্পের p চাপ নির্ধারণ করুন, যদি তরল এবং এর বাষ্প ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণ মেনে চলে। ভ্যান ডের ওয়ালস সমীকরণের সহগ হল a এবং b, $T\ll T_k$।

তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের উপর ভিত্তি করে বাষ্পীভবনের তাপকে এইভাবে গণনা করা যেতে পারে:

যেখানে $U_j-$ তরলের অভ্যন্তরীণ শক্তি, $U_p$ বাষ্পের অভ্যন্তরীণ শক্তি, $V_j,V_p$ যথাক্রমে তরল এবং বাষ্পের পরিমাণ, $p\left(V_p-V_j\right)-\work\performed\during\বাষ্পীভবন $ বাহ্যিক চাপ শক্তির বিরুদ্ধে p. ভ্যান ডের ওয়ালস সমীকরণ অনুসারে অভ্যন্তরীণ শক্তির পার্থক্য সমান:

আমরা একটি পদার্থের এক মোলের জন্য ভ্যান ডের ওয়ালস সমীকরণ ব্যবহার করি:

\[\left(p+\frac(a)(V^2)\right)\left(V-b\right)=RT\to p=\frac(RT)(\left(V-b\right))-\frac( a)(V^2)\\left(1.3\right)\]

আমরা পেতে:

উত্তর: প্রদত্ত অবস্থার অধীনে তরলের বাষ্পীভবনের মোলার তাপ সমান: $r_p=V_p\left\(\frac(RT)(V_p-b)-\frac(2a)(V^2_p)\right\) -V_j\ \left\ (\frac(RT)(V_j-b)-\frac(2a)(V^2_j)\right\)$।

উদাহরণ 2

টাস্ক: দুই কিলোগ্রাম জল বায়ুমণ্ডলীয় চাপে 00C তাপমাত্রায় নেওয়া হয়েছিল, উত্তপ্ত এবং সম্পূর্ণরূপে বাষ্পে পরিণত হয়েছিল। এনট্রপিতে পরিবর্তনটি সন্ধান করুন যদি প্রক্রিয়াটিকে বিপরীতমুখী হিসাবে বিবেচনা করা হয়।

\[\triangle S=\int(\frac(\delta Q)(T))=\triangle S_(nagr)+\triangle S_p\ (2.1),\]

যেখানে $\triangle S_(nagr)$ হল এনট্রপির পরিবর্তন যখন জল শূন্য সেলসিয়াস থেকে স্ফুটনাঙ্কে উত্তপ্ত হয়, অর্থাৎ $T_1=273\ K\ থেকে\T_2=373\ K$ পর্যন্ত। $\triangle S_p-\ $বাষ্পীভবনের সময় এনট্রপিতে পরিবর্তন। জল গরম করা হলে এনট্রপির পরিবর্তন খুঁজে বের করা যাক:

\[\ত্রিভুজ S_(nagr)=\int\limits^(T_2)_(T_1)(\frac(\delta Q)(T))=\int\limits^(T_2)_(T_1)(\frac( cmdT)(T))=cm\int\সীমা^(T_2)_(T_1)(\frac(dT)(T))=cmln\left(\frac(T_2)(T_1)\right)\left(2.2 \ঠিক),\]

যেখানে $c$ পানির নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা $c=4.2\ (\cdot 10)^3\frac(J)(kgK)$ এর সমান

ফুটন্ত বিন্দুতে বাষ্পীভবনের প্রক্রিয়াটি তাপমাত্রার পরিবর্তন ছাড়াই ঘটে, তাই এই প্রক্রিয়ায় এনট্রপির পরিবর্তনের অভিব্যক্তিটি হবে:

\[\triangle S_p=\frac(1)(T_2)\int(\delta Q)=\frac(1)(T_2)\triangle Q=\frac(r_pm)(T_2)\left(2.3\right), \]

যেখানে $r_p$ হল রেফারেন্স উপাদান থেকে বাষ্পীভবনের নির্দিষ্ট তাপ এবং জলের জন্য $r_p=22.6\cdot (10)^5\frac(J)(kg)$ এর সমান।

এনট্রপি পরিবর্তনের জন্য চূড়ান্ত অভিব্যক্তি হল:

\[\ত্রিভুজ S=cmln\left(\frac(T_2)(T_1)\right)+\frac(r_pm)(T_2)\ \left(2.4\right)\]

সমস্ত ডেটা এসআই-তে রূপান্তরিত হয়েছে, আসুন গণনাটি করা যাক:

\[\ত্রিভুজ S=4.2\ (\cdot 10)^3\cdot 2(ln \left(\frac(373)(273)\right)\ )+\frac(22.6\cdot (10) ^5\cdot 2)(373)=14.6(\cdot 10)^3\frac(J)(K)।\]

উত্তর: একটি প্রদত্ত প্রক্রিয়ায় এনট্রপির পরিবর্তন $1.46(\cdot 10)^4\frac(J)(K)$ এর সমান।

ইউনিফাইড স্টেট এক্সামিনেশন কোডিফায়ারের বিষয়: পদার্থের সামগ্রিক অবস্থার পরিবর্তন, গলন এবং স্ফটিককরণ, বাষ্পীভবন এবং ঘনীভবন, তরল ফুটন্ত, পর্যায় পরিবর্তনে শক্তির পরিবর্তন।

বরফ, জল এবং জলীয় বাষ্প এই তিনটির উদাহরণ সমষ্টির অবস্থাপদার্থ: কঠিন, তরল এবং বায়বীয়। একটি প্রদত্ত পদার্থের একত্রিতকরণের সঠিক অবস্থা তার তাপমাত্রা এবং অন্যান্য বাহ্যিক অবস্থার উপর নির্ভর করে যেখানে এটি অবস্থিত।

যখন বাহ্যিক অবস্থার পরিবর্তন হয় (উদাহরণস্বরূপ, যদি গরম বা শীতল হওয়ার ফলে শরীরের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায় বা হ্রাস পায়), ফেজ ট্রানজিশন ঘটতে পারে - শরীরের পদার্থের সামগ্রিক অবস্থার পরিবর্তন। আমরা নিম্নলিখিত আগ্রহী হবে ফেজ রূপান্তর.

গলে যাওয়া(কঠিন-তরল) এবং স্ফটিককরণ(তরল-কঠিন)।
বাষ্পীভবন(তরল বাষ্প) এবং ঘনীভবন(বাষ্প তরল)।

গলে যাওয়া এবং স্ফটিককরণ

অধিকাংশ কঠিন পদার্থ হয় স্ফটিক, অর্থাৎ আছে স্ফটিক জাফরি- মহাকাশে এর কণাগুলির একটি কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত, পর্যায়ক্রমে পুনরাবৃত্ত বিন্যাস।

একটি স্ফটিক কঠিন কণা (পরমাণু বা অণু) নির্দিষ্ট ভারসাম্য অবস্থানের কাছাকাছি তাপীয় কম্পনের মধ্য দিয়ে যায় - নোডস্ফটিক জাফরি.

উদাহরণস্বরূপ, টেবিল লবণের স্ফটিক জালির নোডগুলি হল "ত্রিমাত্রিক চেকার্ড পেপার" এর ঘন কোষের শীর্ষবিন্দু (চিত্র 1 দেখুন, যেখানে বড় বলগুলি ক্লোরিন পরমাণুকে প্রতিনিধিত্ব করে (en.wikipedia.org থেকে চিত্র।)) ; আপনি যদি লবণের দ্রবণ থেকে পানিকে বাষ্পীভূত হতে দেন তবে অবশিষ্ট লবণটি ছোট ছোট কিউবের গাদা হবে।

ভাত। 1. ক্রিস্টাল জালি

গলে যাওয়াএকটি স্ফটিক কঠিন একটি তরলে রূপান্তর বলা হয়. যে কোনও শরীর গলে যেতে পারে - এটি করার জন্য আপনাকে এটি গরম করতে হবে গলনাঙ্ক, যা শুধুমাত্র শরীরের পদার্থের উপর নির্ভর করে, কিন্তু তার আকৃতি বা আকারের উপর নয়। একটি প্রদত্ত পদার্থের গলনাঙ্ক টেবিল থেকে নির্ধারণ করা যেতে পারে।

বিপরীতে, আপনি যদি একটি তরল ঠান্ডা করেন, শীঘ্রই বা পরে এটি একটি কঠিন অবস্থায় পরিণত হবে। একটি তরল একটি স্ফটিক কঠিন মধ্যে রূপান্তর বলা হয় স্ফটিককরণবা শক্ত করা. সুতরাং, গলন এবং স্ফটিককরণ পারস্পরিক বিপরীত প্রক্রিয়া।

যে তাপমাত্রায় তরল স্ফটিক হয়ে যায় তাকে বলে স্ফটিককরণ তাপমাত্রা. দেখা যাচ্ছে যে স্ফটিককরণের তাপমাত্রা গলে যাওয়া তাপমাত্রার সমান: একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায়, উভয় প্রক্রিয়াই ঘটতে পারে। সুতরাং, যখন বরফ গলে, জল স্ফটিক হয়ে যায়; ঠিক কিপ্রতিটি নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে ঘটে - বাহ্যিক অবস্থার উপর নির্ভর করে (উদাহরণস্বরূপ, পদার্থে তাপ সরবরাহ করা হয় বা এটি থেকে সরানো হয়)।

কিভাবে গলে যাওয়া এবং স্ফটিককরণ ঘটবে? তাদের মেকানিজম কি? এই প্রক্রিয়াগুলির সারাংশ বোঝার জন্য, আসুন গরম এবং শীতল হওয়ার সময় শরীরের তাপমাত্রার নির্ভরতার গ্রাফগুলি বিবেচনা করি - তথাকথিত গলন এবং স্ফটিককরণ গ্রাফগুলি।

গলে যাওয়া গ্রাফ

আসুন গলানো গ্রাফ দিয়ে শুরু করা যাক (চিত্র 2)। সময়ের প্রাথমিক মুহুর্তে (গ্রাফের বিন্দু) শরীরটি স্ফটিক এবং একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা থাকতে দিন।

ভাত। 2. গলে যাওয়া গ্রাফ

তারপরে শরীরে তাপ সরবরাহ করা শুরু হয় (বলুন, শরীরটি গলানোর চুল্লিতে স্থাপন করা হয়), এবং শরীরের তাপমাত্রা একটি মান বৃদ্ধি পায় - প্রদত্ত পদার্থের গলে যাওয়া তাপমাত্রা। এটি গ্রাফের একটি বিভাগ।

সাইটে শরীর তাপ পরিমাণ গ্রহণ করে

কঠিন পদার্থের নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা কোথায়, এবং শরীরের ভর।

গলে যাওয়ার তাপমাত্রা পৌঁছে গেলে (বিন্দুতে) পরিস্থিতি গুণগতভাবে পরিবর্তিত হয়। তাপ সরবরাহ অব্যাহত থাকা সত্ত্বেও, শরীরের তাপমাত্রা অপরিবর্তিত রয়েছে। সাইটে ঘটছে গলে যাওয়াশরীর - কঠিন থেকে তরলে ধীরে ধীরে রূপান্তর। ক্ষেত্রটির অভ্যন্তরে আমাদের কাছে কঠিন এবং তরলের মিশ্রণ রয়েছে এবং বিন্দুর যত কাছাকাছি, তত কম কঠিন থাকবে এবং তত বেশি তরল প্রদর্শিত হবে। অবশেষে, এক পর্যায়ে আসল কঠিন দেহের কিছুই অবশিষ্ট ছিল না: এটি সম্পূর্ণরূপে একটি তরলে পরিণত হয়েছিল।

এলাকাটি তরলকে আরও গরম করার সাথে সম্পর্কিত (বা, যেমন তারা বলে, গলে) এই এলাকায়, তরল একটি পরিমাণ তাপ শোষণ করে

তরলের নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা কোথায়।

কিন্তু আমরা এখন যেটাতে সবচেয়ে বেশি আগ্রহী তা হল ফেজ ট্রানজিশন এরিয়া। কেন এই এলাকায় মিশ্রণের তাপমাত্রা পরিবর্তন হয় না? গরম আসছে!

চলুন গরম করার প্রক্রিয়ার শুরুতে ফিরে যাই। একটি এলাকায় একটি কঠিন শরীরের তাপমাত্রা বৃদ্ধি ক্রিস্টাল জালির নোডগুলিতে তার কণাগুলির কম্পনের তীব্রতা বৃদ্ধির ফলাফল: সরবরাহকৃত তাপ বৃদ্ধি পায় গতিবিদ্যাশরীরের কণার শক্তি (প্রকৃতপক্ষে, সরবরাহকৃত তাপের কিছু অংশ কণার মধ্যে গড় দূরত্ব বাড়ানোর কাজে ব্যয় করা হয় - যেমনটি আমরা জানি, শরীর উত্তপ্ত হলে প্রসারিত হয়। তবে, এই অংশটি এত ছোট যে এটি উপেক্ষা করা যেতে পারে।) .

স্ফটিক জালিটি আরও বেশি করে শিথিল হতে থাকে এবং গলিত তাপমাত্রায় কম্পনের পরিসর সীমিত মান পর্যন্ত পৌঁছে যায় যেখানে কণাগুলির মধ্যে আকর্ষণীয় শক্তিগুলি একে অপরের সাথে সম্পর্কিত তাদের আদেশকৃত বিন্যাস নিশ্চিত করতে সক্ষম হয়। শক্ত শরীরটি "সিমগুলিতে ফাটতে শুরু করে" এবং আরও গরম করা স্ফটিক জালিকে ধ্বংস করে - এইভাবে এলাকায় গলে যাওয়া শুরু হয়।

এই মুহূর্ত থেকে, সরবরাহ করা সমস্ত তাপ স্ফটিক জালির নোডগুলিতে কণাগুলি ধরে রাখে এমন বন্ধনগুলি ভাঙার কাজ সম্পাদন করতে ব্যবহৃত হয়, যেমন বৃদ্ধি সম্ভাব্যকণা শক্তি কণাগুলির গতিশক্তি একই থাকে, তাই শরীরের তাপমাত্রা পরিবর্তন হয় না। এক পর্যায়ে, স্ফটিক কাঠামো সম্পূর্ণরূপে অদৃশ্য হয়ে যায়, ধ্বংস করার জন্য কিছুই অবশিষ্ট থাকে না, এবং সরবরাহকৃত তাপ আবার কণাগুলির গতিশক্তি বৃদ্ধি করতে যায় - গলে তাপ দিতে।

ফিউশনের নির্দিষ্ট তাপ

সুতরাং, একটি কঠিনকে তরলে রূপান্তর করতে, এটিকে গলনাঙ্কে নিয়ে আসা যথেষ্ট নয়। অতিরিক্তভাবে (ইতিমধ্যে গলে যাওয়া তাপমাত্রায়) স্ফটিক জালির সম্পূর্ণ ধ্বংসের জন্য (অর্থাৎ বিভাগের মধ্য দিয়ে যাওয়ার জন্য) শরীরকে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ সরবরাহ করা প্রয়োজন।

এই পরিমাণ তাপ কণার মিথস্ক্রিয়া সম্ভাব্য শক্তি বৃদ্ধি করে। ফলস্বরূপ, একটি বিন্দুতে গলে যাওয়া অভ্যন্তরীণ শক্তি একটি বিন্দুতে কঠিনের অভ্যন্তরীণ শক্তির চেয়ে একটি পরিমাণে বেশি।

অভিজ্ঞতা দেখায় যে মানটি শরীরের ওজনের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক:

আনুপাতিকতা সহগ শরীরের আকৃতি এবং আকারের উপর নির্ভর করে না এবং এটি পদার্থের একটি বৈশিষ্ট্য। এটা কে বলে একটি পদার্থের ফিউশনের নির্দিষ্ট তাপ. প্রদত্ত পদার্থের ফিউশনের নির্দিষ্ট তাপ টেবিলে পাওয়া যাবে।

ফিউশনের নির্দিষ্ট তাপ সংখ্যাগতভাবে গলনাঙ্কে আনা একটি প্রদত্ত স্ফটিক পদার্থের এক কিলোগ্রামকে তরলে রূপান্তরিত করার জন্য প্রয়োজনীয় তাপের পরিমাণের সমান।

সুতরাং, বরফ গলে যাওয়ার নির্দিষ্ট তাপ সমান kJ/kg, সীসার - kJ/kg। আমরা দেখতে পাই যে বরফের স্ফটিক জালিকে ধ্বংস করতে প্রায় দ্বিগুণ শক্তি লাগে! বরফ হল এমন একটি পদার্থ যার উচ্চমাত্রার নির্দিষ্ট তাপ ফিউশন এবং তাই বসন্তে অবিলম্বে গলে যায় না (প্রকৃতি তার নিজস্ব ব্যবস্থা নিয়েছে: বরফের যদি সীসার মতো ফিউশনের একই নির্দিষ্ট তাপ থাকে তবে বরফ এবং তুষার পুরো ভরই গলে যাবে। প্রথম গলা, চারপাশের সবকিছু বন্যা)।

স্ফটিক গ্রাফ

এখন বিবেচনা করা যাক স্ফটিককরণ- একটি প্রক্রিয়া গলে বিপরীত. আমরা আগের অঙ্কনের বিন্দু থেকে শুরু করি। আসুন আমরা ধরে নিই যে বিন্দুতে গলে যাওয়ার উত্তাপ বন্ধ হয়ে গেছে (চুলাটি বন্ধ হয়ে গেছে এবং গলে যাওয়া বাতাসের সংস্পর্শে এসেছে)। গলিত তাপমাত্রার আরও পরিবর্তনগুলি চিত্রে দেখানো হয়েছে। (3)।

ভাত। 3. ক্রিস্টালাইজেশন গ্রাফ

তরল ঠান্ডা হয় (বিভাগ) যতক্ষণ না এর তাপমাত্রা স্ফটিককরণ তাপমাত্রায় পৌঁছায়, যা গলনাঙ্কের সাথে মিলে যায়।

এই মুহূর্ত থেকে, গলনের তাপমাত্রা পরিবর্তন করা বন্ধ হয়ে যায়, যদিও তাপ এখনও পরিবেশে এটি থেকে পালিয়ে যায়। সাইটে ঘটছে স্ফটিককরণদ্রবীভূত করা - একটি কঠিন অবস্থায় তার ধীরে ধীরে রূপান্তর। ক্ষেত্রটির অভ্যন্তরে আমাদের আবার কঠিন এবং তরল পর্যায়গুলির মিশ্রণ রয়েছে এবং বিন্দুর কাছাকাছি, তত বেশি কঠিন এবং কম তরল হয়ে যায় অবশেষে, বিন্দুতে কোনও তরল অবশিষ্ট নেই - এটি সম্পূর্ণরূপে স্ফটিক হয়ে গেছে।

পরবর্তী বিভাগটি স্ফটিককরণের ফলে কঠিন দেহের আরও শীতল হওয়ার সাথে সম্পর্কিত।

আমরা আবার ফেজ ট্রানজিশন বিভাগে আগ্রহী: কেন তাপ হ্রাস সত্ত্বেও তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকে?

আসুন আবার পয়েন্টে ফিরে আসি। তাপ সরবরাহ বন্ধ হয়ে যাওয়ার পরে, গলিত তাপমাত্রা হ্রাস পায়, কারণ পরিবেশের অণুর সাথে সংঘর্ষ এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ নির্গমনের ফলে এর কণাগুলি ধীরে ধীরে গতিশক্তি হারাতে থাকে।

যখন গলে যাওয়ার তাপমাত্রা স্ফটিকের তাপমাত্রায় (বিন্দু) নেমে যায়, তখন এর কণাগুলি এতটাই ধীর হয়ে যায় যে আকর্ষণ শক্তিগুলি তাদের সঠিকভাবে "উন্মোচন" করতে সক্ষম হবে এবং মহাকাশে তাদের একটি কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত পারস্পরিক অভিযোজন দিতে সক্ষম হবে। এটি একটি স্ফটিক জালির উত্থানের জন্য পরিস্থিতি তৈরি করবে এবং এটি আশেপাশের মহাকাশে গলে যাওয়া থেকে শক্তির আরও মুক্তির কারণে আসলে এটি তৈরি হতে শুরু করবে।

একই সময়ে, শক্তি মুক্তির একটি পাল্টা প্রক্রিয়া শুরু হবে: যখন কণাগুলি স্ফটিক জালির নোডগুলিতে তাদের জায়গা নেয়, তখন তাদের সম্ভাব্য শক্তি তীব্রভাবে হ্রাস পায়, যার কারণে তাদের গতিশক্তি বৃদ্ধি পায় - স্ফটিক তরল তাপের উত্স। (আপনি প্রায়ই বরফের গর্তে বসে থাকা পাখিদের দেখতে পারেন। তারা সেখানে নিজেদের উষ্ণ করে!) স্ফটিককরণের সময় নির্গত তাপ পরিবেশে তাপের ক্ষতির জন্য ঠিকভাবে ক্ষতিপূরণ দেয় এবং সেইজন্য এলাকার তাপমাত্রা পরিবর্তন হয় না।

বিন্দুতে, গলে যাওয়া অদৃশ্য হয়ে যায় এবং স্ফটিককরণের সমাপ্তির সাথে সাথে, তাপের এই অভ্যন্তরীণ "জেনারেটর"ও অদৃশ্য হয়ে যায়। বাহ্যিক পরিবেশে শক্তির ক্রমাগত অপচয়ের কারণে, তাপমাত্রা হ্রাস আবার শুরু হবে, তবে শুধুমাত্র গঠিত কঠিন শরীর (বিভাগ) শীতল হবে।

অভিজ্ঞতা দেখায়, এলাকায় স্ফটিককরণের সময়, ঠিক একইএলাকায় গলে যাওয়ার সময় যে পরিমাণ তাপ শোষিত হয়েছিল।

বাষ্পীভবন এবং ঘনীভবন

বাষ্পীভবনএকটি বায়বীয় অবস্থায় একটি তরল রূপান্তর (in বাষ্প) বাষ্পীভবনের দুটি উপায় রয়েছে: বাষ্পীভবন এবং ফুটন্ত।

বাষ্পীভবনযাকে বলা হয় বাষ্পীভবন, যা যেকোনো তাপমাত্রায় ঘটে মুক্ত পৃষ্ঠ থেকেতরল আপনি যেমন "স্যাচুরেটেড স্টিম" শীট থেকে মনে রেখেছেন, বাষ্পীভবনের কারণ হ'ল দ্রুততম অণুগুলির তরল থেকে প্রস্থান যা আন্তঃআণবিক আকর্ষণ শক্তিকে অতিক্রম করতে সক্ষম। এই অণুগুলি তরল পৃষ্ঠের উপরে বাষ্প গঠন করে।

বিভিন্ন তরল বিভিন্ন গতিতে বাষ্পীভূত হয়: একে অপরের প্রতি অণুগুলির আকর্ষণের শক্তি যত বেশি হবে, প্রতি একক সময় কম অণুগুলি তাদের কাটিয়ে উঠতে এবং উড়তে সক্ষম হবে এবং বাষ্পীভবনের হার তত কম হবে। ইথার, অ্যাসিটোন এবং অ্যালকোহল দ্রুত বাষ্পীভূত হয় (এগুলিকে কখনও কখনও উদ্বায়ী তরল বলা হয়), জল আরও ধীরে ধীরে বাষ্পীভূত হয় এবং তেল এবং পারদ জলের চেয়ে অনেক বেশি ধীরে ধীরে বাষ্পীভূত হয়।

ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে বাষ্পীভবনের হার বৃদ্ধি পায় (গরম আবহাওয়ায়, লন্ড্রি দ্রুত শুকিয়ে যাবে), যেহেতু তরল অণুর গড় গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়, এবং এইভাবে দ্রুত অণুর সীমা ত্যাগ করতে সক্ষম তার সংখ্যা বৃদ্ধি পায়।

বাষ্পীভবনের হার তরলের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের উপর নির্ভর করে: ক্ষেত্রফল যত বড় হবে, তত বেশি অণুগুলি পৃষ্ঠে প্রবেশ করবে এবং বাষ্পীভবন দ্রুত ঘটে (যার কারণে লন্ড্রি ঝুলিয়ে রাখার সময়, এটি সাবধানে সোজা করা হয়)।

বাষ্পীভবনের সাথে সাথে, বিপরীত প্রক্রিয়াটিও পরিলক্ষিত হয়: বাষ্পের অণুগুলি, তরলের পৃষ্ঠের উপরে এলোমেলো নড়াচড়া করে, আংশিকভাবে তরলে ফিরে আসে। বাষ্পের তরলে রূপান্তর বলা হয় ঘনীভবন.

ঘনীভবন তরলের বাষ্পীভবনকে ধীর করে দেয়। সুতরাং, লন্ড্রি আর্দ্র বাতাসের চেয়ে শুষ্ক বাতাসে দ্রুত শুকিয়ে যাবে। এটি বাতাসে দ্রুত শুকিয়ে যাবে: বাষ্প বায়ু দ্বারা বাহিত হয় এবং বাষ্পীভবন আরও তীব্রভাবে ঘটে

কিছু পরিস্থিতিতে, ঘনীভবনের হার বাষ্পীভবনের হারের সমান হতে পারে। তারপর উভয় প্রক্রিয়া একে অপরকে ক্ষতিপূরণ দেয় এবং গতিশীল ভারসাম্য ঘটে: তরলটি কয়েক বছর ধরে শক্তভাবে সিল করা বোতল থেকে বাষ্পীভূত হয় না এবং এই ক্ষেত্রে রয়েছে স্যাচুরেটেড বাষ্প.

আমরা প্রতিনিয়ত সকালে পতিত মেঘ, বৃষ্টি এবং শিশির আকারে বায়ুমণ্ডলে জলীয় বাষ্পের ঘনীভবন পর্যবেক্ষণ করি; এটি বাষ্পীভবন এবং ঘনীভবন যা প্রকৃতিতে জল চক্রকে নিশ্চিত করে, পৃথিবীতে জীবনকে সমর্থন করে।

যেহেতু বাষ্পীভবন হল তরল থেকে দ্রুততম অণুগুলির প্রস্থান, তাই বাষ্পীভবন প্রক্রিয়া চলাকালীন তরল অণুর গড় গতিশক্তি হ্রাস পায়, অর্থাৎ তরল ঠান্ডা হয়। আপনি যখন জল থেকে বেরিয়ে আসেন তখন শীতলতা এবং কখনও কখনও এমনকি শীতলতা (বিশেষ করে বাতাসে) অনুভূতির সাথে আপনি খুব পরিচিত: জল, শরীরের সমগ্র পৃষ্ঠের উপর দিয়ে বাষ্পীভূত হয়, তাপ বহন করে, যখন বাতাস বাষ্পীভবন প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে ( এটা এখন পরিষ্কার যে কেন আমরা গরম চা ফুঁকছি, নিজের মধ্যে বাতাস টানানো আরও ভাল, যেহেতু শুষ্ক পরিবেষ্টিত বাতাস তখন চায়ের পৃষ্ঠে আসে, এবং আমাদের ফুসফুস থেকে আর্দ্র বাতাস নয়।

একই শীতলতা অনুভূত হতে পারে যদি আপনি আপনার হাতের উপর একটি উদ্বায়ী দ্রাবক (বলুন, অ্যাসিটোন বা নেইলপলিশ রিমুভার) ভিজিয়ে রাখা তুলো উলের টুকরো চালান। চল্লিশ-ডিগ্রি তাপে, আমাদের শরীরের ছিদ্রের মাধ্যমে আর্দ্রতার বাষ্পীভবনের জন্য ধন্যবাদ, আমরা আমাদের তাপমাত্রা একটি স্বাভাবিক স্তরে বজায় রাখি; এই থার্মোরেগুলেটরি মেকানিজম ছাড়া, এই ধরনের তাপে আমরা কেবল মারা যাব।

বিপরীতে, ঘনীভবনের প্রক্রিয়া চলাকালীন, তরল উত্তপ্ত হয়: যখন বাষ্পের অণুগুলি তরলে ফিরে আসে, তখন তারা কাছাকাছি তরল অণু থেকে আকর্ষণীয় শক্তি দ্বারা ত্বরান্বিত হয়, যার ফলস্বরূপ তরল অণুর গড় গতিশক্তি বৃদ্ধি পায় ( একটি গলে স্ফটিককরণের সময় শক্তির মুক্তির সাথে এই ঘটনাটির তুলনা করুন!)

ফুটন্ত

ফুটন্ত- এই যে বাষ্পীভবন ঘটে সমগ্র ভলিউম জুড়েতরল

ফুটন্ত সম্ভব কারণ একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ বায়ু সর্বদা একটি তরলে দ্রবীভূত হয়, যা প্রসারণের ফলে সেখানে যায়। যখন তরল উত্তপ্ত হয়, এই বায়ু প্রসারিত হয়, বায়ু বুদবুদগুলি ধীরে ধীরে আকারে বৃদ্ধি পায় এবং খালি চোখে দৃশ্যমান হয় (জলের প্যানে তারা নীচে এবং দেয়ালে বসতি স্থাপন করে)। বায়ু বুদবুদের অভ্যন্তরে স্যাচুরেটেড বাষ্প থাকে, যার চাপ, যেমন আপনি মনে রাখবেন, ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে দ্রুত বৃদ্ধি পায়।

বুদবুদগুলি যত বড় হয়, আর্কিমিডিয়ান শক্তি তত বেশি তাদের উপর কাজ করে এবং একটি নির্দিষ্ট মুহুর্তে বুদবুদগুলি আলাদা হতে শুরু করে এবং ভাসতে থাকে। ঊর্ধ্বমুখী, বুদবুদগুলি তরলের কম উত্তপ্ত স্তরগুলিতে প্রবেশ করে; তাদের মধ্যে বাষ্প ঘনীভূত হয়, এবং বুদবুদ আবার সঙ্কুচিত হয়. বুদবুদগুলির পতনের ফলে কেটলি ফুটানোর আগে পরিচিত শব্দ হয়। অবশেষে, সময়ের সাথে সাথে, পুরো তরলটি সমানভাবে উষ্ণ হয়, বুদবুদগুলি পৃষ্ঠে পৌঁছায় এবং ফেটে যায়, বাতাস এবং বাষ্প নিক্ষেপ করে - গোলমালের পরিবর্তে তরল ফুটতে থাকে।

এইভাবে বুদবুদগুলি তরলের ভিতর থেকে তার পৃষ্ঠে বাষ্পের "পরিবাহী" হিসাবে কাজ করে। ফুটন্ত সময়, স্বাভাবিক বাষ্পীভবনের সাথে সাথে, তরলটি পুরো আয়তন জুড়ে বাষ্পে রূপান্তরিত হয় - বায়ু বুদবুদে বাষ্পীভূত হয়, তারপরে বাষ্প বেরিয়ে যায়। এই কারণেই ফুটন্ত তরল খুব দ্রুত বাষ্পীভূত হয়: একটি কেটলি, যেখান থেকে জল অনেক দিন বাষ্পীভূত হবে, আধা ঘন্টার মধ্যে ফুটে উঠবে।

বাষ্পীভবনের বিপরীতে, যা যেকোনো তাপমাত্রায় ঘটে, একটি তরল তখনই ফুটতে শুরু করে যখন এটি পৌঁছায় স্ফুটনাঙ্ক- ঠিক যে তাপমাত্রায় বায়ু বুদবুদগুলি ভাসতে এবং পৃষ্ঠে পৌঁছাতে সক্ষম হয়। ফুটন্ত বিন্দুতে, স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপ তরলের বাইরের চাপের সমান হয়ে যায়(নির্দিষ্টভাবে, বায়ুমণ্ডলীয় চাপ) তদনুসারে, বাহ্যিক চাপ যত বেশি হবে, তাপমাত্রা তত বেশি হবে যেখানে ফুটন্ত শুরু হবে।

স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে (এটিএম বা পা), জলের স্ফুটনাঙ্ক। এই জন্য তাপমাত্রায় স্যাচুরেটেড জলীয় বাষ্পের চাপপা. সমস্যা সমাধানের জন্য এই সত্যটি অবশ্যই জানা উচিত - এটি প্রায়শই ডিফল্টরূপে পরিচিত বলে বিবেচিত হয়।

এলব্রাসের শীর্ষে, বায়ুমণ্ডলীয় চাপ হল atm, এবং সেখানে জল একটি তাপমাত্রায় ফুটবে। এবং চাপের অধীনে এটিএম, জল শুধুমাত্র তে ফুটতে শুরু করবে।

স্ফুটনাঙ্ক (স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে) একটি প্রদত্ত তরলের জন্য একটি কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত মান (পাঠ্যপুস্তক এবং রেফারেন্স বইয়ের টেবিলে দেওয়া ফুটন্ত পয়েন্ট হল রাসায়নিকভাবে বিশুদ্ধ তরলের স্ফুটনাঙ্ক। একটি তরলে অমেধ্যের উপস্থিতি ফুটন্ত পরিবর্তন করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, কলের জলে দ্রবীভূত ক্লোরিন এবং কিছু লবণ থাকে, তাই স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে এর ফুটন্ত বিন্দু থেকে কিছুটা আলাদা হতে পারে। সুতরাং, অ্যালকোহল ফুটে , ইথার - এ , পারদ - এ। অনুগ্রহ করে মনে রাখবেন: একটি তরল যত বেশি উদ্বায়ী, তার স্ফুটনাঙ্ক তত কম। স্ফুটনাঙ্কের সারণীতে আমরা দেখতে পাই যে অক্সিজেন ফুটতে থাকে। মানে স্বাভাবিক তাপমাত্রায় অক্সিজেন একটি গ্যাস!

আমরা জানি যে কেটলি তাপ থেকে সরানো হলে, ফুটন্ত অবিলম্বে বন্ধ হয়ে যাবে - ফুটন্ত প্রক্রিয়ার জন্য তাপের একটি অবিচ্ছিন্ন সরবরাহ প্রয়োজন। একই সময়ে, কেটলিতে জলের তাপমাত্রা ফুটানোর পরে পরিবর্তিত হওয়া বন্ধ হয়ে যায়, সব সময় সমান থাকে। সরবরাহকৃত তাপ কোথায় যায়?

পরিস্থিতি গলন প্রক্রিয়ার অনুরূপ: তাপ অণুগুলির সম্ভাব্য শক্তি বাড়ানোর জন্য ব্যবহৃত হয়। এই ক্ষেত্রে - এমন দূরত্বে অণুগুলিকে অপসারণ করার জন্য কাজ সম্পাদন করা যাতে আকর্ষণ শক্তিগুলি অণুগুলিকে একে অপরের কাছাকাছি রাখতে অক্ষম হবে এবং তরলটি বায়বীয় অবস্থায় পরিণত হবে।

ফুটন্ত গ্রাফ

আসুন একটি তরল গরম করার প্রক্রিয়াটির একটি গ্রাফিকাল উপস্থাপনা বিবেচনা করি - তথাকথিত ফুটন্ত চার্ট(চিত্র 4)।

ভাত। 4. ফুটন্ত গ্রাফ

অঞ্চলটি ফুটন্ত শুরু হওয়ার আগে। এলাকায়, তরল ফোঁড়া, এর ভর হ্রাস পায়। এই মুহুর্তে তরল সম্পূর্ণভাবে ফুটে যায়।

বিভাগ পাস করতে, i.e. স্ফুটনাঙ্কে আনা তরলকে সম্পূর্ণরূপে বাষ্পে পরিণত করার জন্য, এটিতে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ সরবরাহ করতে হবে। অভিজ্ঞতা দেখায় যে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ সরাসরি তরলের ভরের সমানুপাতিক:

সমানুপাতিকতা ফ্যাক্টর বলা হয় বাষ্পীভবনের নির্দিষ্ট তাপতরল (ফুটন্ত বিন্দুতে)। বাষ্পীভবনের নির্দিষ্ট তাপটি সম্পূর্ণরূপে বাষ্পে রূপান্তরিত করার জন্য স্ফুটনাঙ্কে নেওয়া 1 কেজি তরলকে সরবরাহ করা আবশ্যক তাপের পরিমাণের সমান।

সুতরাং, পানির বাষ্পীকরণের নির্দিষ্ট তাপে kJ/kg সমান। এটি বরফ গলে যাওয়ার নির্দিষ্ট তাপের সাথে তুলনা করা আকর্ষণীয় (kJ/kg)- বাষ্পীভবনের নির্দিষ্ট তাপ প্রায় সাত গুণ বেশি! এটি আশ্চর্যজনক নয়: সর্বোপরি, বরফ গলানোর জন্য, আপনাকে কেবল স্ফটিক জালির নোডগুলিতে জলের অণুর আদেশকৃত বিন্যাসটি ধ্বংস করতে হবে; একই সময়ে, অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব প্রায় একই থাকে। কিন্তু জলকে বাষ্পে পরিণত করতে, আপনাকে অণুগুলির মধ্যে সমস্ত বন্ধন ভাঙতে এবং অণুগুলিকে একে অপরের থেকে উল্লেখযোগ্য দূরত্বে সরিয়ে দেওয়ার জন্য আরও অনেক কাজ করতে হবে।

ঘনীভবন গ্রাফ

বাষ্প ঘনীভবন এবং তরল পরবর্তী শীতল করার প্রক্রিয়াটি গরম এবং ফুটন্ত প্রক্রিয়ার সাথে প্রতিসাম্যভাবে গ্রাফে দেখায়। এখানে প্রাসঙ্গিক এক ঘনীভবন গ্রাফএকশ ডিগ্রি জলীয় বাষ্পের ক্ষেত্রে, যা প্রায়শই সমস্যার সম্মুখীন হয় (চিত্র 5)।

ভাত। 5. ঘনীভবন গ্রাফ

বিন্দুতে আমরা জলীয় বাষ্প আছে. এলাকায় ঘনীভূত হয়; এই এলাকার ভিতরে বাষ্প এবং জলের মিশ্রণ রয়েছে। বিন্দুতে আর কোন বাষ্প নেই, শুধু পানি আছে। এলাকাটি এই পানির ঠাণ্ডা।

অভিজ্ঞতা দেখায় যে একটি ভরের বাষ্পের ঘনীভবনের সময় (অর্থাৎ, একটি অংশের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়) ঠিক একই পরিমাণ তাপ নির্গত হয় যা একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় একটি তরল ভরকে বাষ্পে রূপান্তর করতে ব্যয় করা হয়েছিল।

মজা করার জন্য নিচের পরিমাণ তাপের তুলনা করা যাক:

জলীয় বাষ্প ঘনীভূত হলে যা মুক্তি পায়;
, যা নির্গত হয় যখন ফলে 100-ডিগ্রি জল একটি তাপমাত্রায় ঠান্ডা হয়, বলুন, .

জে;
জে.

এই সংখ্যাগুলি স্পষ্টভাবে দেখায় যে ফুটন্ত জলের পোড়ার চেয়ে বাষ্প পোড়া অনেক খারাপ। ফুটন্ত জল যখন ত্বকের সংস্পর্শে আসে, তখন "শুধু" নির্গত হয় (ফুটন্ত জল ঠান্ডা হয়ে যায়)। কিন্তু বাষ্পের সাথে পোড়ার ক্ষেত্রে, প্রথমে একটি ক্রমবর্ধমান পরিমাণের তাপ নির্গত হবে (বাষ্প ঘনীভূত হয়), একশো ডিগ্রি জল গঠিত হয়, তারপরে এই জল ঠান্ডা হওয়ার সাথে সাথে একই পরিমাণ যোগ করা হবে।

কোনো পদার্থের তরল থেকে বায়বীয় অবস্থায় পরিবর্তিত হওয়ার ঘটনাকে বলে বাষ্পীভবন. বাষ্পীভবন দুটি প্রক্রিয়ার আকারে করা যেতে পারে: বাষ্পীভবনএবং

বাষ্পীভবন

যে কোনো তাপমাত্রায় তরলের পৃষ্ঠ থেকে বাষ্পীভবন ঘটে। এইভাবে, 10°C, 20°C, এবং 30°C তাপমাত্রায় পুঁজ শুকিয়ে যায়। এইভাবে, বাষ্পীভবন হল একটি তরল অবস্থা থেকে একটি বায়বীয় অবস্থায় একটি পদার্থের রূপান্তরের প্রক্রিয়া, যে কোনও তাপমাত্রায় তরলের পৃষ্ঠ থেকে ঘটে।

পদার্থের গঠনের দৃষ্টিকোণ থেকে, তরলের বাষ্পীভবনটি নিম্নরূপ ব্যাখ্যা করা হয়েছে। তরল অণু, ক্রমাগত আন্দোলনে অংশগ্রহণকারী, বিভিন্ন গতি আছে। দ্রুততম অণুগুলি, জল এবং বায়ুর পৃষ্ঠের সীমানায় অবস্থিত এবং তুলনামূলকভাবে উচ্চ শক্তির অধিকারী, প্রতিবেশী অণুগুলির আকর্ষণকে অতিক্রম করে এবং তরল ত্যাগ করে। এইভাবে, উপরে তরল গঠিত হয় বাষ্প.

যেহেতু তরলে থাকা অণুগুলির শক্তির তুলনায় বাষ্পীভবনের সময় তরল থেকে বেশি অভ্যন্তরীণ শক্তি রয়েছে এমন অণুগুলি তরল থেকে উড়ে যায়, তাই তরল অণুর গড় গতি এবং গড় গতিশক্তি হ্রাস পায় এবং ফলস্বরূপ, তরলের তাপমাত্রা হ্রাস পায়।

বাষ্পীভবন হারতরল তরল ধরনের উপর নির্ভর করে। এইভাবে, ইথারের বাষ্পীভবনের হার জল এবং উদ্ভিজ্জ তেলের বাষ্পীভবনের হারের চেয়ে বেশি। উপরন্তু, বাষ্পীভবনের হার তরল পৃষ্ঠের উপরে বায়ু চলাচলের উপর নির্ভর করে। প্রমাণ হতে পারে যে লন্ড্রি একই বাহ্যিক অবস্থার অধীনে একটি বায়ুহীন জায়গায় তুলনায় বাতাসে দ্রুত শুকিয়ে যায়।

বাষ্পীভবন হারতরল তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। উদাহরণস্বরূপ, 30 ডিগ্রি সেলসিয়াসে জল 10 ডিগ্রি সেলসিয়াসে জলের চেয়ে দ্রুত বাষ্পীভূত হয়।

এটি সুপরিচিত যে একটি সসারে ঢালা জল একটি গ্লাসে ঢালা একই ভরের জলের চেয়ে দ্রুত বাষ্পীভূত হবে। অতএব, এটি তরল পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের উপর নির্ভর করে।

ঘনীভবন

কোনো পদার্থকে বায়বীয় অবস্থা থেকে তরল অবস্থায় রূপান্তরিত করার প্রক্রিয়াকে বলে ঘনীভবন.

ঘনীভবন প্রক্রিয়া বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ার সাথে একই সাথে ঘটে। তরল থেকে নির্গত এবং তার পৃষ্ঠের উপরে অবস্থিত অণুগুলি বিশৃঙ্খল গতিতে অংশগ্রহণ করে। তারা অন্যান্য অণুর সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয় এবং কিছু সময়ে তাদের গতি তরলের পৃষ্ঠের দিকে পরিচালিত হতে পারে এবং অণুগুলি এটিতে ফিরে আসবে।

যদি জাহাজটি খোলা থাকে, তবে বাষ্পীভবন প্রক্রিয়া ঘনীভূত হওয়ার চেয়ে দ্রুত ঘটে এবং জাহাজে তরলের ভর হ্রাস পায়। তরলের উপরে যে বাষ্প তৈরি হয় তাকে বলে অসম্পৃক্ত .

যদি তরলটি একটি বদ্ধ পাত্রে থাকে, তবে প্রথমে তরলটি ছেড়ে যাওয়া অণুর সংখ্যা এটিতে ফিরে আসা অণুর সংখ্যার চেয়ে বেশি হবে, তবে সময়ের সাথে সাথে তরলের উপরে বাষ্পের ঘনত্ব এতটাই বেড়ে যাবে যে অণুগুলি ছেড়ে যাওয়ার সংখ্যা। তরল এটিতে ফিরে আসা অণুর সংখ্যার সমান হয়ে যাবে। এই ক্ষেত্রে, তার বাষ্পের সাথে তরলের একটি গতিশীল ভারসাম্য ঘটে।

যে বাষ্প তার তরলের সাথে গতিশীল ভারসাম্যের অবস্থায় থাকে তাকে বলে স্যাচুরেটেড বাষ্প .

যদি স্যাচুরেটেড বাষ্পযুক্ত তরলযুক্ত একটি পাত্রকে উত্তপ্ত করা হয়, তবে প্রাথমিকভাবে তরল ছেড়ে যাওয়া অণুর সংখ্যা বৃদ্ধি পাবে এবং এটিতে ফিরে আসা অণুর সংখ্যার চেয়ে বেশি হবে। সময়ের সাথে সাথে, ভারসাম্য পুনরুদ্ধার করা হবে, তবে তরলের উপরে বাষ্পের ঘনত্ব এবং সেই অনুযায়ী, এর চাপ বৃদ্ধি পাবে।

সমস্ত পদার্থের সমষ্টির তিনটি অবস্থা রয়েছে - কঠিন, তরল এবং বায়বীয়, যা বিশেষ পরিস্থিতিতে উপস্থিত হয়।

সংজ্ঞা 1

ফেজ ট্রানজিশনএকটি পদার্থের এক অবস্থা থেকে অন্য অবস্থার রূপান্তর।

এই ধরনের প্রক্রিয়ার উদাহরণ হল ঘনীভবন এবং বাষ্পীভবন।

আপনি যদি নির্দিষ্ট শর্ত তৈরি করেন, আপনি যেকোন প্রকৃত গ্যাসকে (উদাহরণস্বরূপ, নাইট্রোজেন, হাইড্রোজেন, অক্সিজেন) তরলে পরিণত করতে পারেন। এটি করার জন্য, একটি নির্দিষ্ট সর্বনিম্ন তাপমাত্রার নীচে তাপমাত্রা কমিয়ে আনা প্রয়োজন, যাকে বলা হয় সমালোচনামূলক তাপমাত্রা। এটি T থেকে r মনোনীত। সুতরাং, নাইট্রোজেনের জন্য এই প্যারামিটারের মান হল 126 K, জলের জন্য - 647.3 K, অক্সিজেনের জন্য - 154.3 K। ঘরের তাপমাত্রা বজায় রাখার সময়, জল একটি বায়বীয় এবং তরল উভয় অবস্থা বজায় রাখতে পারে, যখন নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন শুধুমাত্র বায়বীয় অবস্থায় থাকতে পারে।

সংজ্ঞা 2

বাষ্পীভবন- এটি একটি তরল থেকে একটি বায়বীয় অবস্থায় একটি পদার্থের পর্যায় রূপান্তর।

আণবিক গতি তত্ত্ব সেই সমস্ত অণুগুলির তরলের পৃষ্ঠ থেকে ধীরে ধীরে আন্দোলনের মাধ্যমে এই প্রক্রিয়াটিকে ব্যাখ্যা করে যার গতিশক্তি তরল পদার্থের বাকি অণুর সাথে তাদের সংযোগের শক্তির চেয়ে বেশি। বাষ্পীভবনের কারণে, অবশিষ্ট অণুগুলির গড় গতিশক্তি হ্রাস পায়, যা তরলের তাপমাত্রা হ্রাসের দিকে নিয়ে যায় যদি বাহ্যিক শক্তির একটি অতিরিক্ত উত্স এতে সরবরাহ করা না হয়।

সংজ্ঞা 3

ঘনীভবনএকটি বায়বীয় অবস্থা থেকে একটি তরল অবস্থায় একটি পদার্থের একটি পর্যায় রূপান্তর (প্রক্রিয়াটি বাষ্পীভবনের বিপরীতে)।

ঘনীভবনের সময়, বাষ্পের অণুগুলি তরল অবস্থায় ফিরে আসে।

চিত্র 3। 4 1 বাষ্পীভবন এবং ঘনীভবনের মডেল।

যদি একটি তরল বা গ্যাস সম্বলিত একটি পাত্র আটকে থাকে, তাহলে এর বিষয়বস্তু গতিশীল ভারসাম্যে থাকতে পারে, যেমন ঘনীভবন এবং বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ার গতি একই হবে (যত অনেক অণু তরল থেকে বাষ্পীভূত হবে যেমনটি বাষ্প থেকে ফিরে আসে)। এই ব্যবস্থাকে বলা হয় দ্বি-পর্যায়।

সংজ্ঞা 4

স্যাচুরেটেড বাষ্পএকটি বাষ্প যা তার তরলের সাথে গতিশীল ভারসাম্যের অবস্থায় রয়েছে।

এক সেকেন্ডে তরলের পৃষ্ঠ থেকে বাষ্পীভূত হওয়া অণুর সংখ্যা এবং সেই তরলের তাপমাত্রার মধ্যে একটি সম্পর্ক রয়েছে। ঘনীভবন প্রক্রিয়ার গতি বাষ্প অণুগুলির ঘনত্ব এবং তাদের তাপীয় আন্দোলনের গতির উপর নির্ভর করে, যা ফলস্বরূপ, সরাসরি তাপমাত্রার উপরও নির্ভর করে। অতএব, আমরা উপসংহারে পৌঁছাতে পারি যে যখন একটি তরল এবং এর বাষ্প ভারসাম্যের মধ্যে থাকে, তখন অণুর ঘনত্ব ভারসাম্যের তাপমাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হবে। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে বাষ্পের অণুর উচ্চ ঘনত্বের প্রয়োজন হয় যাতে বাষ্পীভবন এবং ঘনীভূত গতি সমান হয়।

যেহেতু, আমরা ইতিমধ্যেই জেনেছি, ঘনত্ব এবং তাপমাত্রা বাষ্পের (গ্যাস) চাপ নির্ধারণ করবে, তাই আমরা নিম্নলিখিত বিবৃতিটি তৈরি করতে পারি:

সংজ্ঞা 5

একটি নির্দিষ্ট পদার্থের স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপ p 0 আয়তনের উপর নির্ভর করে না, তবে তা সরাসরি তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে।

এই কারণেই একটি সমতলে বাস্তব গ্যাসের আইসোথার্মের মধ্যে অনুভূমিক খণ্ডগুলি অন্তর্ভুক্ত থাকে যা একটি দ্বি-ফেজ সিস্টেমের সাথে মিলে যায়।

চিত্র 3। 4 2. আসল গ্যাসের আইসোথার্ম। অঞ্চল I তরল, অঞ্চল I I হল একটি দ্বি-পর্যায়ের সিস্টেম "তরল + স্যাচুরেটেড বাষ্প", অঞ্চল I I হল একটি বায়বীয় পদার্থ। কে - সমালোচনামূলক পয়েন্ট।

যদি তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপ এবং এর ঘনত্ব উভয়ই বৃদ্ধি পাবে, তবে তরলের ঘনত্ব, বিপরীতে, তাপীয় প্রসারণের কারণে হ্রাস পাবে। যখন একটি প্রদত্ত পদার্থের জন্য সমালোচনামূলক তাপমাত্রায় পৌঁছে যায়, তখন তরল এবং গ্যাসের ঘনত্ব সমান হয় এই বিন্দুটি অতিক্রম করার পরে, স্যাচুরেটেড বাষ্প এবং তরলের মধ্যে শারীরিক পার্থক্য অদৃশ্য হয়ে যায়।

আসুন স্যাচুরেটেড বাষ্প গ্রহণ করি এবং এটিকে টি-তে অন্য তাপীয়ভাবে সংকুচিত করি< T к р. Его давление будет постепенно возрастать, пока не сравняется с давлением насыщенного пара. Постепенно на дне сосуда появится жидкость, и между ней и ее насыщенным паром возникнет динамическое равновесие. По мере уменьшения объема будет происходить конденсация все большей части пара при неизменном давлении (на изотерме это состояние соответствует горизонтальному участку). После того, как весь пар перейдет в жидкое состояние, давление начнет резко увеличиваться при дальнейшем уменьшении объема, поскольку жидкость сжимается слабо.

গ্যাস থেকে তরল রূপান্তর করতে একটি দুই-ফেজ অঞ্চলের মধ্য দিয়ে যেতে হবে না। প্রক্রিয়াটি জটিল বিন্দুকে বাইপাস করেও চালানো যেতে পারে। ছবিতে, এই বিকল্পটি একটি ভাঙা লাইন A B C ব্যবহার করে দেখানো হয়েছে।

চিত্র 3। 4 3. আসল গ্যাসের আইসোথার্ম মডেল।

আমরা যে বাতাসে শ্বাস নিই তাতে সবসময় কিছু চাপে জলীয় বাষ্প থাকে। এই চাপ সাধারণত স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপের চেয়ে কম হয়।

সংজ্ঞা 6

আপেক্ষিক আদ্রতাস্যাচুরেটেড জলীয় বাষ্প চাপের আংশিক চাপের অনুপাত।

এটি একটি সূত্র হিসাবে লেখা যেতে পারে:

φ = p p 0 · 100 %।

অসম্পৃক্ত বাষ্প বর্ণনা করার জন্য, বাস্তব গ্যাসের জন্য স্বাভাবিক বিধিনিষেধ বিবেচনা করে আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ ব্যবহার করাও অনুমোদিত: খুব বেশি বাষ্প চাপ নয় (p ≤ (10 6 - 10 7) Pa) এবং একটি প্রতিটি নির্দিষ্ট পদার্থের জন্য নির্ধারিত মানের চেয়ে বেশি তাপমাত্রা।

সম্পৃক্ত বাষ্প বর্ণনা করার জন্য আদর্শ গ্যাস আইন প্রযোজ্য। যাইহোক, প্রতিটি তাপমাত্রার চাপ একটি নির্দিষ্ট পদার্থের জন্য ভারসাম্য বক্ররেখা থেকে নির্ধারণ করা আবশ্যক।

তাপমাত্রা যত বেশি হবে স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপ তত বেশি। এই নির্ভরতা আদর্শ গ্যাস আইন থেকে প্রাপ্ত করা যাবে না. অণুগুলির একটি ধ্রুবক ঘনত্ব ধরে নিলে, গ্যাসের চাপ ক্রমাগত তাপমাত্রার সরাসরি অনুপাতে বৃদ্ধি পাবে। যদি বাষ্প পরিপূর্ণ হয়, তবে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে কেবল ঘনত্বই বাড়বে না, অণুগুলির গড় গতিশক্তিও বাড়বে। এটি থেকে এটি অনুসরণ করে যে তাপমাত্রা যত বেশি হবে, স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপ তত দ্রুত বৃদ্ধি পাবে। এই প্রক্রিয়াটি আদর্শ গ্যাসের চাপ বৃদ্ধির চেয়ে দ্রুত ঘটে, তবে শর্ত থাকে যে এতে অণুর ঘনত্ব স্থির থাকে।

কি যেন ফুটছে

আমরা উপরে নির্দেশ করেছি যে বাষ্পীভবন প্রধানত পৃষ্ঠ থেকে ঘটে, তবে এটি তরলের প্রধান আয়তন থেকেও ঘটতে পারে। যেকোনো তরল পদার্থের মধ্যে ছোট গ্যাসের বুদবুদ থাকে। যদি বাহ্যিক চাপ (অর্থাৎ, তাদের মধ্যে গ্যাসের চাপ) স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপের সাথে সমান হয়, তবে বুদবুদের ভিতরের তরলটি বাষ্পীভূত হবে এবং তারা বাষ্পে পূর্ণ হবে, প্রসারিত হবে এবং পৃষ্ঠে ভাসতে শুরু করবে। এই প্রক্রিয়াটিকে ফুটন্ত বলা হয়। সুতরাং, স্ফুটনাঙ্ক বাহ্যিক চাপের উপর নির্ভর করে।

সংজ্ঞা 7

তরলটি এমন তাপমাত্রায় ফুটতে শুরু করে যেখানে বাহ্যিক চাপ এবং এর স্যাচুরেটেড বাষ্পের চাপ সমান।

যদি বায়ুমণ্ডলীয় চাপ স্বাভাবিক হয়, তাহলে পানি ফুটানোর জন্য 100 ° C তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়, যদি আমরা পাহাড়ে পানি ফুটাতে পারি, তাহলে এই তাপমাত্রায় পরিপূর্ণ জলীয় বাষ্পের চাপ হবে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ হ্রাস, স্ফুটনাঙ্ক 70 ডিগ্রি সেলসিয়াসে নেমে যাবে।

একটি তরল শুধুমাত্র একটি খোলা পাত্রে ফুটতে পারে। যদি এটি hermetically সিল করা হয়, তরল এবং এর সম্পৃক্ত বাষ্পের মধ্যে ভারসাম্য ব্যাহত হবে। আপনি ভারসাম্য বক্ররেখা ব্যবহার করে বিভিন্ন চাপে স্ফুটনাঙ্ক খুঁজে পেতে পারেন।

উপরের চিত্রটি ফেজ ট্রানজিশনের প্রক্রিয়াগুলি দেখায় - একটি বাস্তব গ্যাসের আইসোথার্ম ব্যবহার করে ঘনীভবন এবং বাষ্পীভবন। এই চিত্রটি অসম্পূর্ণ, যেহেতু একটি পদার্থ একটি কঠিন অবস্থাও নিতে পারে। একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় একটি পদার্থের পর্যায়গুলির মধ্যে তাপগতিগত ভারসাম্য অর্জন শুধুমাত্র সিস্টেমের একটি নির্দিষ্ট চাপে সম্ভব।

সংজ্ঞা 8

পর্যায় ভারসাম্য বক্ররেখাভারসাম্য চাপ এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক।

এই ধরনের সম্পর্কের একটি উদাহরণ হতে পারে তরল এবং স্যাচুরেটেড বাষ্পের মধ্যে ভারসাম্য বক্ররেখা। যদি আমরা একটি বক্ররেখা তৈরি করি যা একটি সমতলে একটি পদার্থের পর্যায়গুলির মধ্যে ভারসাম্য প্রদর্শন করে, তাহলে আমরা কিছু নির্দিষ্ট ক্ষেত্র দেখতে পাব যা পদার্থের বিভিন্ন সমষ্টিগত অবস্থার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ - তরল, কঠিন, বায়বীয়। একটি স্থানাঙ্ক ব্যবস্থায় প্লট করা বক্ররেখাকে ফেজ ডায়াগ্রাম বলা হয়।

চিত্র 3। 4 4 একটি পদার্থের সাধারণ ফেজ ডায়াগ্রাম। K - সমালোচনামূলক বিন্দু, T - ট্রিপল পয়েন্ট। অঞ্চল I একটি কঠিন, অঞ্চল I I একটি তরল, অঞ্চল I I একটি বায়বীয় পদার্থ।

একটি পদার্থের বায়বীয় এবং কঠিন পর্যায়গুলির মধ্যে ভারসাম্য তথাকথিত পরমানন্দ বক্ররেখা দ্বারা প্রতিফলিত হয় (চিত্রে এটি 0 টি হিসাবে মনোনীত করা হয়েছে), বাষ্প এবং তরলের মধ্যে - বাষ্পীভবন বক্ররেখা দ্বারা, যা সমালোচনামূলক বিন্দুতে শেষ হয়। একটি তরল এবং একটি কঠিন মধ্যে ভারসাম্য বক্ররেখা একটি গলন বক্ররেখা বলা হয়.

সংজ্ঞা 9

ট্রিপল পয়েন্ট- এটি সেই বিন্দু যেখানে সমস্ত ভারসাম্য বক্ররেখা একত্রিত হয়, যেমন পদার্থের সমস্ত পর্যায় সম্ভব।

অনেক পদার্থ 1 a t m ≈ 10 5 Pa এর কম চাপে ট্রিপল বিন্দুতে পৌঁছায়। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে উত্তপ্ত হলে তারা গলে যায়। সুতরাং, জলের কাছাকাছি ট্রিপল বিন্দুতে স্থানাঙ্ক রয়েছে T t r = 273.16 K, p t r = 6.02 10 2 P a। এটির উপর ভিত্তি করে কেলভিন পরম তাপমাত্রা স্কেল।

কিছু পদার্থের জন্য, ট্রিপল পয়েন্ট 1 a t m এর উপরে চাপে পৌঁছে যায়।

উদাহরণ 1

উদাহরণস্বরূপ, কার্বন ডাই অক্সাইডের জন্য 5.11 a t m চাপ এবং তাপমাত্রা T tr = 216.5 K। চাপ যদি বায়ুমণ্ডলের সমান হয়, তাহলে এটিকে কঠিন অবস্থায় বজায় রাখতে কম তাপমাত্রার প্রয়োজন এবং একটি তরল অবস্থায় স্থানান্তর করা প্রয়োজন। অসম্ভব হয়ে যায়। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে বাষ্পের সাথে ভারসাম্য বজায় রেখে কার্বন ডাই অক্সাইডকে শুষ্ক বরফ বলে। এই পদার্থটি গলতে সক্ষম নয়, তবে কেবল বাষ্পীভূত হতে পারে (উচ্চতর)।

আপনি যদি পাঠ্যটিতে একটি ত্রুটি লক্ষ্য করেন, দয়া করে এটি হাইলাইট করুন এবং Ctrl+Enter টিপুন