S.A. 증발
모든 가스는 모든 물질의 증기이므로 가스와 증기의 개념 사이에는 근본적인 차이가 없습니다. 수증기는 현상입니다. 실제 가스이며 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 이것은 물의 편재성, 물의 저렴함, 인체 건강에 대한 무해성으로 설명됩니다. 물에 열을 가하면 물이 증발하여 수증기가 생성됩니다.
증발~라고 불리는 액체를 증기로 변화시키는 과정.
증발~라고 불리는 어떤 온도에서도 액체 표면에서만 발생하는 기화입니다. 증발 강도는 액체의 성질과 온도에 따라 달라집니다.
비등~라고 불리는 액체 전체 질량에 걸쳐 기화.
증기에서 열이 제거될 때 발생하는 증기를 액체로 변환하는 과정을 기화의 역과정이라고 합니다. 응축. 이 과정과 기화는 일정한 온도에서 발생합니다.
승화또는 승화~라고 불리는 물질이 고체 상태에서 직접 증기로 변하는 과정.
이 과정은 승화 과정의 반대입니다. 증기가 직접 고체 상태로 전환되는 과정을 말합니다. 역승화.
포화 증기.액체가 제한된 부피로 증발하면 반대 과정도 동시에 발생합니다. 액화 현상. 증기가 증발하여 액체 위의 공간을 채우면 증발 강도가 감소하고 역과정의 강도가 증가합니다. 어느 시점에서 응축 속도가 증발 속도와 같아지면 시스템에서 동적 평형이 발생합니다. 이 상태에서 액체 밖으로 날아가는 분자의 수는 다시 액체로 돌아오는 분자의 수와 같습니다. 결과적으로, 이 평형 상태의 증기 공간에는 최대 분자 수가 있습니다. 이 상태의 증기는 최대 밀도를 가지며 호출됩니다. 부자. 포화란 증기가 형성되는 액체와 평형을 이루는 증기를 의미합니다. 포화 증기는 끓는 과정이 일어나는 매체의 압력과 같은 압력의 함수인 온도를 갖습니다. 일정한 온도에서 포화 증기의 부피가 증가하면 일정량의 액체가 증기로 변하고, 일정한 온도에서 부피가 감소하면 증기는 액체로 변하지만, 첫 번째와 두 번째 경우 모두 증기압은 그대로 유지됩니다. 끊임없는.
건조포화증기모든 액체가 증발하면 얻어집니다. 건증기의 부피와 온도는 압력의 함수입니다. 결과적으로 건증기의 상태는 압력이나 온도와 같은 하나의 매개변수에 의해 결정됩니다.
습포화증기, 액체의 불완전한 증발로 인해 발생하는 현상입니다. 증기와 작은 액체 방울의 혼합물로 전체 질량에 고르게 분포되어 그 안에 부유합니다.
습증기 중 건증기의 질량 분율을 호출합니다. 건조함의 정도또는 질량 증기 함량이며 x로 표시됩니다. 습증기 중 액체의 질량 분율을 호출합니다. 습도의 정도그리고 y로 표시됩니다. 분명히 y=1-x입니다. 건조도와 습도는 단위의 분수 또는 백분율로 표시됩니다.
건증기의 경우 x=1, 물의 경우 x=0입니다. 증기 형성 과정에서 증기 건조도는 0에서 1로 점차 증가합니다.
일정한 압력의 건조증기에 열을 가하면 온도가 상승합니다. 이 과정에서 발생하는 증기를 증기라고 합니다. 과열.
과열 증기의 비용적은 포화 증기의 비용적보다 크므로(р=const, tper>tн) 과열 증기의 밀도는 포화 증기의 밀도보다 작습니다. 그러므로 과열증기는 불포화. 과열증기는 물리적 특성상 이상기체에 가깝습니다.
10.3. 아르 자형, V– 수증기 다이어그램
기화 과정의 특징을 고려해 봅시다. 온도가 0°C이고 표면에 피스톤을 사용하여 압력 p가 가해지는 실린더에 물 1kg이 있다고 가정합니다. 피스톤 아래에 위치한 물의 부피는 ( = 0.001 m / kg)로 표시되는 0 C에서의 비 부피와 같습니다. 단순화를 위해 물을 현상이라고 가정합니다. 실질적으로 비압축성 액체이며 4C(보다 정확하게는 3.98C)가 아닌 0C에서 가장 높은 밀도를 갖습니다. 실린더가 가열되고 열이 물에 전달되면 온도가 상승하고 부피가 증가하며 p = p 1에 해당하는 t = t n에 도달하면 물이 끓고 증기 형성이 시작됩니다.
액체 및 증기 상태의 모든 변화는 p에 기록됩니다. V좌표(그림 10.1).
p=const에서 과열 증기가 형성되는 과정은 순차적으로 수행되는 세 가지 물리적 과정으로 구성됩니다.
1. 액체를 온도 tn으로 가열합니다.
2. t n =const에서의 기화;
3. 온도 상승을 동반한 증기 과열.
p=p 1일 때 p에서 이러한 프로세스는, V– 다이어그램은 세그먼트 a-a, a-a, a-d에 해당합니다. a점과 a점 사이의 간격에서 온도는 일정하고 tn1과 같으며 증기는 습해지고 t.a에 가까울수록 건조도는 낮아집니다(x = 0). t.a에서는 상태에 해당합니다. 건증기의 x = 1. 기화 과정이 더 높은 압력(p 2 >p 1)에서 발생하면 물의 양은 실제로 동일하게 유지됩니다. 끓는 물에 해당하는 부피 v는 약간 증가합니다(). t n2 >t n1 및 부피, 더 높은 압력과 고온에서 기화 과정이 더 집중적으로 발생하기 때문입니다. 결과적으로, 압력이 증가함에 따라 부피 차이(세그먼트 )는 증가하고, 부피 차이(세그먼트 )는 감소합니다. 기화 과정이 더 높은 압력에서 발생할 때(t n3 >t n2이기 때문에 p 3 > p 2 ; ; ) 비슷한 그림이 나타납니다.
그림 10.1에서 등압선에 있는 하나의 스트로크와 두 개의 스트로크로 점을 연결합니다.
압력이 다르면 선이 생깁니다. ,
각각은 매우 구체적인 의미를 가지고 있습니다. 예를 들어, a-b-c 선은 0C에서 물의 비체적이 압력에 미치는 영향을 나타냅니다. 세로축과 거의 평행하기 때문에 물은 실질적으로 비압축성 액체입니다. 이 선은 압력에 대한 끓는 물의 특정 부피의 의존성을 보여줍니다. 이 줄은 하한 경계 곡선. p에서, V– 다이어그램에서 이 곡선은 물 영역과 포화 증기 영역을 분리합니다. 이 선은 압력에 대한 건증기의 비체적 의존성을 보여줍니다. 상한 경계 곡선. 이는 포화 증기 영역과 과열(불포화) 증기 영역을 분리합니다.
경계곡선이 만나는 지점을 호출합니다. 임계점 K. 이 지점은 액체와 증기 사이에 차이가 없을 때 물질의 특정 제한 임계 상태에 해당합니다. 이 시점에서는 기화 과정의 섹션이 없습니다. 이 상태에 있는 물질의 매개변수를 호출합니다. 비판적인. 예를 들어, 물의 경우: pk=22.1145MPa; Tk=647.266K; Vк=0.003147m/kg.
임계온도 최대 포화 증기 온도. 임계온도보다 높은 온도에서는 과열된 증기와 가스만 존재할 수 있습니다. 임계온도의 개념은 1860년 D.I. 멘델레예프. 그는 기체에 아무리 높은 압력을 가해도 기체가 액체로 변할 수 없는 온도를 온도라고 정의했습니다.
그러나 그림 10.1에 표시된 것처럼 기화 과정이 항상 발생하는 것은 아닙니다. 물에서 기계적 불순물과 용해된 가스가 제거되면 증발 중심이 없기 때문에 Tn 이상의 온도(때로는 15-20K)에서 증발이 시작될 수 있습니다. 이 물은 과열. 반면에 과열 증기의 급속한 등압 냉각으로 인해 응축이 Tn에서 시작되지 않을 수 있습니다. 그리고 약간 낮은 온도에서. 이 쌍은 저체온의또는 과포화. 주어진 p와 T p에서 응집 물질(증기 또는 물)이 어떤 상태에 있을 수 있는지 결정할 때 V또는 T 및 V 다음 사항을 항상 염두에 두어야 합니다. 과열 증기에 대해 p=const이고 T d > T n일 때(그림 10.1 참조); 물의 경우 그 반대, T<Т н; при Т=const для перегретого пара и р е <р н; для воды и р n >Rn. 이러한 관계를 알고 포화 증기에 대한 표를 사용하면 주어진 매개변수를 가진 작동 유체가 위치하는 세 영역 1, 2 또는 3(그림 10.2 참조)을 항상 결정할 수 있습니다. 액체(영역 1), 포화(영역 2) 또는 과열(영역 3) 증기인지 여부.
초임계 영역의 경우 임계 등온선(점선으로 표시된 곡선)은 일반적으로 가능한 수증기 경계로 간주됩니다. 이 경우 등온선의 왼쪽과 오른쪽에서 물질은 단상 균질 상태에 있으며, 예를 들어 y 지점에서는 액체의 특성을, z 지점에서는 증기의 특성을 갖습니다. .
증발이란 무엇입니까?
정의
증발은 액체의 자유 표면에서 발생하는 증발 과정입니다.
증발은 모든 온도에서 발생하며 온도가 증가함에 따라 더욱 집중적으로 발생합니다. 증발의 결과로 액체가 냉각됩니다. 증발은 가장 큰 운동 에너지를 가진 분자가 액체의 표면층에서 날아가서 이웃 분자의 인력을 극복한다는 사실로 설명될 수 있기 때문입니다. 증발 속도는 외부 압력과 액체의 자유 표면 위의 기체상의 이동에 따라 달라집니다. 온도가 증가함에 따라 밀도, 즉 액체 위의 포화 증기압이 증가합니다. 증기 밀도가 증가하면 액체의 표면 장력이 감소하므로 온도가 증가함에 따라 증발 잠열이 감소합니다. 임계 온도($(\T)_k$)에서 포화 증기의 밀도는 액체의 밀도와 동일하며 물질의 이러한 위상 간의 차이는 사라집니다. 임계 온도에서는 표면 장력과 증발 잠열이 0인 것으로 나타났습니다. 증기는 엄밀히 말하면 가스가 아닙니다. 포화에 가까운 증기의 경우 부피에 따라 압력이 약간 변합니다. 가스 법칙은 대략적으로 불포화 증기에 적용될 수 있습니다.
끓는다는 것은 무엇입니까?
정의
자유 표면뿐만 아니라 액체의 전체 부피에 걸쳐 액체가 이 과정에서 형성된 증기 기포로 집중적으로 증발하는 과정을 비등이라고 합니다.
증기 기포 내부의 압력 p는 다음 식에 따라 결정됩니다.
여기서 $p_0$는 외부 압력, $\rho gh$는 위에 위치한 액체 층의 압력, $p_(R\ )=\frac(2\sigma)(r)$은 추가 압력입니다. 는 기포의 곡률에 의해 발생하며, $r$는 기포의 반경, $h$는 기포 중심에서 액체 표면까지의 거리, $\rho $는 액체의 밀도, $ \sigma$는 액체의 표면장력이다.
기포 내부의 포화증기($p_p$)의 압력(탄성도)이 식(1)의 우변의 압력보다 클 때 끓기 시작한다. 액체에 기화 중심이 있으면 액체의 끓는점은 더 낮은 온도에서 시작됩니다. $\rho gh\ll p_0$이면 $p_p\about p_0$에서 끓는 것이 시작된다고 가정할 수 있습니다. 포화 증기압이 외부 압력과 같아지는 액체의 온도를 끓는점(점)($(\T)_k$)이라고 합니다. 엄밀히 말하면, 서로 다른 온도에서 액체의 다양한 수준에서 끓는 현상이 발생합니다. 끓는 액체 표면 위에 위치한 포화 증기는 특정 온도를 갖습니다. 온도는 액체 깊이에서 끓는 현상이 어떻게 발생하는지에 의존하지 않으며 외부 압력에 의해서만 결정됩니다. 끓는점을 말할 때 의미하는 것은 그러한 증기의 온도입니다.
일정한 압력($p_0$)에서 끓는점이 발생하면 끓는점 온도는 일정합니다. 이 경우 시스템에 공급되는 열은 증기 형성에만 소비됩니다.
응축이란 무엇입니까?
정의
증발의 반대 과정을 응축이라고 합니다.
응축은 열을 방출합니다. 액체 비등과 증기 응축은 1차 상전이입니다. 1차 상전이는 물질의 내부 에너지와 밀도의 급격한 변화를 동반하는 전이임을 기억합시다. 증발과 응축을 포함하는 1차 상전이 동안 시스템의 열역학적 전위(Ф)는 변하지 않습니다.
$(\T)_k$와 동일한 온도에서 단위 질량의 액체가 기화하는 동안 소비해야 하는 열량을 기화 비열(또는 비등 잠열)($r_k$)이라고 합니다. 기화 비열은 Clayperon-Clausius 방정식에서 찾을 수 있습니다.
여기서 $v_p,v_j$는 끓는점 $T_k$에서 증기와 액체의 비체적입니다. 따라서 증발 과정 중 압력에 대한 끓는점의 의존성은 다음과 같이 정의됩니다.
\[\frac(dT_k)(dp)=\frac(\left(v_p-v_j\right)T_k)(r_k)\ \left(3\right).\]
$v_p>v_j$ 및 $r_k>0$이므로 $\frac(dT_k)(dp)>0.\ $ 그림 1은 기화 과정의 상평형 곡선을 보여줍니다. 이는 임계점 K에서 끝납니다. 점 K에서 증발 곡선이 끊어진 결과는 물질의 액체 및 기체 상태의 연속성입니다. 끓는점은 압력이 증가함에 따라 증가합니다.
실시예 1
과제: 액체와 증기가 반 데르 발스 방정식을 따른다면 온도 T와 포화 증기 압력 p에서 액체의 몰 증발열을 결정합니다. 반 데르 발스 방정식의 계수는 a와 b, $T\ll T_k$입니다.
열역학 제1법칙에 기초하여 기화열은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
여기서 $U_j-$ 액체의 내부 에너지, $U_p$ 증기의 내부 에너지, 각각 $V_j,V_p$ 액체와 증기의 부피, $p\left(V_p-V_j\right)-\work\performed\during\evapored $ 외부 압력에 대비 p. 반 데르 발스 방정식에 따른 내부 에너지의 차이는 다음과 같습니다.
물질 1몰에 대해 반 데르 발스 방정식을 사용합니다.
\[\left(p+\frac(a)(V^2)\right)\left(V-b\right)=RT\to p=\frac(RT)(\left(V-b\right))-\frac( a)(V^2)\ \왼쪽(1.3\오른쪽).\]
우리는 다음을 얻습니다:
답: 주어진 조건에서 액체의 몰 증발열은 다음과 같습니다: $r_p=V_p\left\(\frac(RT)(V_p-b)-\frac(2a)(V^2_p)\right\) -V_j\ \왼쪽\(\frac(RT)(V_j-b)-\frac(2a)(V^2_j)\right\)$.
실시예 2
과제: 대기압에서 00C의 온도에서 2kg의 물을 채취하고 가열하여 완전히 증기로 만들었습니다. 과정이 가역적이라고 간주되면 엔트로피의 변화를 구합니다.
\[\triangle S=\int(\frac(\delta Q)(T))=\triangle S_(nagr)+\triangle S_p\ (2.1),\]
여기서 $\triangle S_(nagr)$는 물이 0℃에서 끓는점, 즉 $T_1=273\ K\에서\ T_2=373\ K$로 가열될 때 엔트로피의 변화입니다. $\triangle S_p-\ $기화 중 엔트로피 변화. 물이 가열될 때 엔트로피의 변화를 찾아봅시다.
\[\삼각형 S_(nagr)=\int\limits^(T_2)_(T_1)(\frac(\delta Q)(T))=\int\limits^(T_2)_(T_1)(\frac( cmdT)(T))=cm\int\limits^(T_2)_(T_1)(\frac(dT)(T))=cmln\left(\frac(T_2)(T_1)\right)\left(2.2 \오른쪽),\]
여기서 $c$ 물의 비열 용량은 $c=4.2\ (\cdot 10)^3\frac(J)(kgK)$와 같습니다.
끓는점에서의 기화 과정은 온도 변화 없이 발생하므로 이 과정에서 엔트로피 변화는 다음과 같습니다.
\[\triangle S_p=\frac(1)(T_2)\int(\delta Q)=\frac(1)(T_2)\triangle Q=\frac(r_pm)(T_2)\left(2.3\right), \]
여기서 $r_p$는 기준 물질의 기화 비열이고 물의 경우 $r_p=22.6\cdot (10)^5\frac(J)(kg)$와 같습니다.
엔트로피 변화의 최종 표현은 다음과 같습니다.
\[\삼각형 S=cmln\left(\frac(T_2)(T_1)\right)+\frac(r_pm)(T_2)\ \left(2.4\right).\]
모든 데이터가 SI로 변환되었습니다. 계산을 수행해 보겠습니다.
\[\삼각형 S=4.2\ (\cdot 10)^3\cdot 2(ln \left(\frac(373)(273)\right)\ )+\frac(22.6\cdot (10) ^5\cdot 2)(373)=14.6(\cdot 10)^3\frac(J)(K).\]
답: 주어진 과정에서 엔트로피의 변화는 $1.46(\cdot 10)^4\frac(J)(K)$와 같습니다.
통합 국가 시험 코드화의 주제: 물질의 집합적 상태 변화, 용융 및 결정화, 증발 및 응축, 액체의 비등, 상전이의 에너지 변화.
얼음, 물, 수증기가 이 세 가지의 예입니다. 집계 상태물질: 고체, 액체, 기체. 특정 물질의 정확한 응집 상태는 물질의 온도와 물질이 위치한 기타 외부 조건에 따라 달라집니다.
외부 조건이 변경되면(예: 가열 또는 냉각의 결과로 신체의 내부 에너지가 증가하거나 감소하는 경우) 상전이가 발생할 수 있습니다. 즉 신체 물질의 집합 상태가 변경됩니다. 우리는 다음에 관심을 가질 것입니다 상전이.
녹는(고체-액체) 및 결정화(액체-고체).
증발(액체 증기) 및 응축(증기 액체).
용융 및 결정화
대부분의 고체는 수정 같은, 즉. 가지다 결정 격자- 공간에서 입자의 엄격하게 정의되고 주기적으로 반복되는 배열입니다.
결정질 고체의 입자(원자 또는 분자)는 고정된 평형 위치 근처에서 열 진동을 받습니다. 노드결정 격자.
예를 들어, 식염 결정 격자의 노드는 "3차원 체크 무늬 종이"의 입방체 셀의 정점입니다(그림 1 참조, 여기서 더 큰 공은 염소 원자를 나타냄(en.wikipedia.org의 이미지)). ; 소금 용액의 물을 증발시키면 남은 소금은 작은 입방체 더미가 됩니다.
쌀. 1. 결정 격자
녹는결정성 고체가 액체로 변하는 현상을 말한다. 어떤 몸이라도 녹일 수 있습니다. 이렇게 하려면 몸을 가열해야 합니다. 녹는 점, 이는 신체의 실체에만 의존하고 모양이나 크기에는 의존하지 않습니다. 특정 물질의 녹는점은 표에서 확인할 수 있습니다.
반대로, 액체를 냉각시키면 조만간 고체 상태로 변할 것입니다. 액체가 결정성 고체로 변하는 것을 '결정성 고체'라고 한다. 결정화또는 경화. 따라서 용융과 결정화는 상호 역과정입니다.
액정이 결정화되는 온도를 불린다. 결정화 온도. 결정화 온도는 용융 온도와 동일하다는 것이 밝혀졌습니다. 주어진 온도에서 두 공정이 모두 발생할 수 있습니다. 따라서 얼음이 녹고 물이 결정화되면; 정확히 무엇각각의 특정 경우에 발생합니다. 외부 조건(예: 물질에 열이 공급되는지 또는 물질에서 제거되는지 여부)에 따라 다릅니다.
용융과 결정화는 어떻게 발생합니까? 그들의 메커니즘은 무엇입니까? 이러한 과정의 본질을 이해하기 위해 가열 및 냉각 중 시간에 따른 체온의 의존성 그래프, 즉 소위 용융 및 결정화 그래프를 고려해 보겠습니다.
녹는 그래프
용융 그래프부터 시작해 보겠습니다(그림 2). 초기 순간(그래프의 한 지점)에 몸체가 결정질이고 특정 온도를 갖는다고 가정합니다.
쌀. 2. 녹는 그래프
그런 다음 열이 신체에 공급되기 시작하고 (예를 들어 신체가 용해로에 배치됨) 체온이 특정 물질의 용융 온도 값으로 상승합니다. 그래프의 한 부분입니다.
현장에서 신체는 많은 양의 열을 받습니다.
는 고체 물질의 비열 용량이고 는 몸체의 질량입니다.
용융 온도에 도달하면(점 ) 상황이 질적으로 변합니다. 열이 계속 공급됨에도 불구하고 체온은 변하지 않습니다. 현장에서 일어나는 일 녹는신체 - 고체에서 액체로 점진적으로 전환됩니다. 영역 내부에는 고체와 액체의 혼합물이 있으며, 지점에 가까울수록 고체가 덜 남아 있고 액체가 더 많이 나타납니다. 마침내 어느 순간 원래의 고체는 아무것도 남지 않게 되었습니다. 그것은 완전히 액체로 변했습니다.
이 영역은 액체의 추가 가열에 해당합니다. 녹다). 이 영역에서 액체는 많은 양의 열을 흡수합니다.
액체의 비열 용량은 어디에 있습니까?
하지만 지금 우리가 가장 관심을 갖는 것은 상전이 영역입니다. 이 영역에서 혼합물의 온도가 변하지 않는 이유는 무엇입니까? 더위가 다가오고 있어요!
가열 과정의 시작 부분으로 돌아가 보겠습니다. 특정 지역의 고체 온도가 증가하는 것은 결정 격자 노드에서 입자의 진동 강도가 증가한 결과입니다. 공급되는 열은 증가합니다. 운동신체 입자의 에너지(실제로 공급된 열의 일부는 입자 사이의 평균 거리를 늘리는 작업에 사용됩니다. 아시다시피 가열되면 신체가 팽창합니다. 그러나 이 부분은 너무 작아서 무시할 수 있습니다.) .
결정 격자는 점점 더 느슨해지며, 용융 온도에서 진동 범위는 입자 사이의 인력이 여전히 서로에 대해 질서 있는 배열을 보장할 수 있는 한계값에 도달합니다. 고체 몸체는 "이음새에서 균열"이 발생하기 시작하고 추가 가열로 인해 결정 격자가 파괴됩니다. 이것이 해당 영역에서 용융이 시작되는 방식입니다.
이 순간부터 공급된 모든 열은 결정 격자의 노드에 있는 입자를 고정하는 결합을 끊는 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 증가 시키려고 잠재적인입자 에너지. 입자의 운동에너지는 동일하게 유지되므로 체온은 변하지 않습니다. 어느 시점에서 결정 구조는 완전히 사라지고 파괴할 것이 아무것도 남지 않으며 공급된 열은 다시 입자의 운동 에너지를 증가시켜 용융물을 가열합니다.
비융합열
따라서 고체를 액체로 변환하려면 녹는점까지 올리는 것만으로는 충분하지 않습니다. 결정 격자를 완전히 파괴하려면(즉, 단면을 통과하기 위해) 추가로 (이미 녹는 온도에서) 본체에 일정량의 열을 제공해야 합니다.
이 열량은 입자 상호 작용의 위치 에너지를 증가시킵니다. 결과적으로, 한 지점에서 용융물의 내부 에너지는 한 지점에서 고체의 내부 에너지보다 일정량 더 큽니다.
경험에 따르면 그 값은 체중에 정비례합니다.
비례계수는 물체의 모양이나 크기에 좌우되지 않으며 물질의 특성이다. 그것은이라고 물질의 비융해열. 특정 물질의 비융해열은 표에서 확인할 수 있습니다.
비융해열은 수치적으로 용융점에 도달한 결정질 물질 1kg을 액체로 변환하는 데 필요한 열량과 동일합니다.
따라서 얼음이 녹는 비열은 kJ/kg, 납 - kJ/kg과 같습니다. 우리는 얼음 결정 격자를 파괴하는 데 거의 두 배의 에너지가 필요하다는 것을 알 수 있습니다! 얼음은 비융해열이 높은 물질이므로 봄에 즉시 녹지 않습니다(자연은 자체 조치를 취했습니다. 얼음이 납과 동일한 비융해열을 갖는다면 얼음과 눈 전체 덩어리가 먼저 해동하고 주변의 모든 것을 범람시킵니다).
결정화 그래프
이제 고려해 보겠습니다. 결정화- 용융의 역과정. 이전 그림의 지점부터 시작합니다. 용융물의 가열이 중단된 시점(스토브가 꺼지고 용융물이 공기에 노출된 시점)을 가정해 보겠습니다. 용융 온도의 추가 변화는 그림 1에 나와 있습니다. (삼) .
쌀. 3. 결정화 그래프
액체는 온도가 녹는점과 일치하는 결정화 온도에 도달할 때까지 냉각(단면)됩니다.
이 순간부터 용융물의 온도는 더 이상 변하지 않지만 열은 여전히 외부로 빠져나갑니다. 현장에서 일어나는 일 결정화용융 - 고체 상태로 점진적으로 전환됩니다. 영역 내부에는 다시 고체상과 액체상이 혼합되어 있으며, 지점에 가까울수록 고체가 많아지고 액체가 줄어듭니다. 마지막으로, 그 지점에서는 액체가 전혀 남지 않습니다. 완전히 결정화됩니다.
다음 섹션은 결정화로 인한 고체의 추가 냉각에 해당합니다.
우리는 상전이 부분에 다시 관심이 있습니다. 열 손실에도 불구하고 온도가 변하지 않는 이유는 무엇입니까?
다시 요점으로 돌아 갑시다. 열 공급이 중단된 후에는 환경 분자와의 충돌과 전자기파 방출로 인해 입자가 점차 운동 에너지를 잃기 때문에 용융물의 온도가 감소합니다.
용융물의 온도가 결정화 온도(점)로 떨어지면 입자의 속도가 너무 느려져서 인력으로 인해 입자가 적절하게 "펼쳐지고" 공간에서 엄격하게 정의된 상호 방향을 부여할 수 있습니다. 이것은 결정 격자의 출현 조건을 생성하고 용융물에서 주변 공간으로 에너지가 추가로 방출되어 실제로 형성되기 시작합니다.
동시에 에너지 방출의 반대 과정이 시작됩니다. 입자가 결정 격자의 노드에 자리를 잡으면 위치 에너지가 급격히 감소하여 운동 에너지가 증가합니다. 결정화 액체는 열원입니다. (얼음 구멍에 앉아 있는 새들을 자주 볼 수 있어요. 거기서 몸을 녹이는 거죠!) . 결정화 중에 방출되는 열은 환경으로의 열 손실을 정확하게 보상하므로 해당 영역의 온도는 변하지 않습니다.
이 시점에서 용융물은 사라지고 결정화가 완료됨에 따라 이 내부 열 "발생기"도 사라집니다. 외부 환경으로 에너지가 지속적으로 소산되므로 온도 감소가 다시 시작되지만 형성된 고체(단면)만 냉각됩니다.
경험에 따르면, 해당 지역의 결정화 과정에서 정확히 똑같다해당 지역에서 녹는 동안 흡수된 열의 양.
기화 및 응축
증발액체가 기체 상태로 전이되는 것입니다( 증기). 기화에는 증발과 끓임의 두 가지 방법이 있습니다.
증발어떤 온도에서도 발생하는 기화라고 함 자유 표면에서액체. "포화 증기" 시트에서 기억하는 것처럼 증발의 원인은 분자간 인력을 극복할 수 있는 가장 빠른 분자가 액체에서 이탈하는 것입니다. 이 분자는 액체 표면 위에 증기를 형성합니다.
서로 다른 액체는 서로 다른 속도로 증발합니다. 분자가 서로 끌어당기는 힘이 클수록 단위 시간당 더 적은 수의 분자가 이를 극복하고 날아갈 수 있으며 증발 속도는 낮아집니다. 에테르, 아세톤 및 알코올은 빠르게 증발하고(때때로 휘발성 액체라고도 함) 물은 더 천천히 증발하며, 기름과 수은은 물보다 훨씬 더 천천히 증발합니다.
증발 속도는 온도가 증가함에 따라 증가합니다(더운 날씨에는 세탁물이 더 빨리 건조됩니다). 액체 분자의 평균 운동 에너지가 증가하여 한계를 벗어날 수 있는 빠른 분자의 수가 증가하기 때문입니다.
증발 속도는 액체의 표면적에 따라 달라집니다. 면적이 클수록 더 많은 분자가 표면에 접근할 수 있으며 증발이 더 빨리 발생합니다(이것이 세탁물을 걸 때 조심스럽게 펴는 이유입니다).
증발과 동시에 반대 과정도 관찰됩니다. 액체 표면 위에서 무작위로 움직이는 증기 분자는 부분적으로 액체로 다시 돌아갑니다. 증기가 액체로 변하는 현상을 말한다. 응축.
응축은 액체의 증발 속도를 늦춥니다. 따라서 세탁물은 습한 공기보다 건조한 공기에서 더 빨리 건조됩니다. 바람이 불면 더 빨리 건조됩니다. 증기는 바람에 휩쓸려 증발이 더 강렬하게 일어납니다.
어떤 상황에서는 응축 속도가 증발 속도와 같을 수 있습니다. 그런 다음 두 프로세스가 서로 보상되고 동적 평형이 발생합니다. 액체는 단단히 밀봉된 병에서 수년 동안 증발하지 않으며 이 경우 포화 증기.
우리는 아침에 내리는 구름, 비, 이슬의 형태로 대기 중 수증기가 응결되는 것을 끊임없이 관찰합니다. 자연의 물 순환을 보장하고 지구상의 생명체를 지원하는 것은 증발과 응축입니다.
증발은 액체에서 가장 빠른 분자가 이탈하는 것이므로 증발 과정에서 액체 분자의 평균 운동 에너지가 감소합니다. 액체가 냉각됩니다. 당신은 물에서 나올 때 시원함과 때로는 쌀쌀함(특히 바람 속에서)을 매우 잘 알고 있습니다. 물은 몸 전체 표면에서 증발하여 열을 운반하는 반면 바람은 증발 과정을 가속화합니다. 이제 우리가 뜨거운 차를 마시는 이유가 분명해졌습니다. 건조한 주변 공기가 폐에서 나오는 습한 공기가 아닌 차 표면으로 오기 때문에 공기를 몸 안으로 끌어들이는 것이 더 좋습니다. ;-)).
휘발성 용제(예: 아세톤이나 매니큐어 제거제)에 적신 탈지면을 손에 대면 동일한 시원함을 느낄 수 있습니다. 40도 더위에서는 몸의 모공을 통한 수분 증발이 증가하여 체온을 정상 수준으로 유지합니다. 이러한 체온 조절 메커니즘이 없다면 우리는 그러한 더위 속에서 단순히 죽을 것입니다.
반대로 응축 과정에서 액체가 가열됩니다. 증기 분자가 액체로 돌아올 때 근처 액체 분자의 인력에 의해 가속되어 액체 분자의 평균 운동 에너지가 증가합니다. 이 현상을 용융물 결정화 중 에너지 방출과 비교해 보세요!)
비등
비등- 이것이 증발이다. 전권에 걸쳐액체.
끓는다는 것은 일정량의 공기가 항상 액체에 용해되어 확산의 결과로 액체에 도달하기 때문에 가능합니다. 액체가 가열되면 이 공기가 팽창하고 기포의 크기가 점차 증가하여 육안으로 볼 수 있게 됩니다(물이 담긴 냄비에서는 바닥과 벽에 침전됩니다). 기포 내부에는 포화 증기가 있으며, 기억하는 것처럼 온도가 상승함에 따라 압력이 급격히 증가합니다.
거품이 커질수록 아르키메데스의 힘이 더 크게 작용하고, 어느 순간 거품이 분리되어 떠오르기 시작합니다. 위쪽으로 올라가면 기포는 덜 가열된 액체 층으로 들어갑니다. 그 안의 증기가 응축되고 거품이 다시 수축됩니다. 거품이 터지면 주전자가 끓기 전에 익숙한 소음이 발생합니다. 마지막으로 시간이 지남에 따라 전체 액체가 고르게 데워지고 거품이 표면에 도달하여 터져 공기와 증기가 배출됩니다. 소음은 콸콸 소리로 대체되고 액체는 끓습니다.
따라서 기포는 액체 내부에서 표면까지 증기의 "전도체" 역할을 합니다. 끓는 동안 정상적인 증발과 함께 액체는 전체 부피에 걸쳐 증기로 변환됩니다. 기포로 증발한 다음 외부로 증기가 방출됩니다. 이것이 끓는 액체가 매우 빨리 증발하는 이유입니다. 며칠 동안 물이 증발하는 주전자는 30분 안에 끓을 것입니다.
모든 온도에서 발생하는 증발과 달리 액체는 온도에 도달해야만 끓기 시작합니다. 비점- 기포가 떠서 표면에 도달할 수 있는 정확한 온도입니다. 끓는점에서 포화 증기압은 액체의 외부 압력과 같아집니다.(특히, 기압). 따라서 외부 압력이 클수록 끓기 시작하는 온도가 높아집니다.
정상 대기압(atm 또는 Pa)에서 물의 끓는점은 입니다. 그렇기 때문에 온도에서 포화 수증기의 압력은아빠. 문제를 해결하려면 이 사실을 알아야 하며, 기본적으로 알려진 것으로 간주되는 경우가 많습니다.
Elbrus 꼭대기의 대기압은 atm이고 그곳의 물은 의 온도에서 끓습니다. 그리고 압력 atm 하에서 물은 .
끓는점(일반 대기압에서)은 주어진 액체에 대해 엄격하게 정의된 값입니다(교과서 및 참고 서적의 표에 제공된 끓는점은 화학적으로 순수한 액체의 끓는점입니다. 액체에 불순물이 있으면 끓는점이 바뀔 수 있습니다. 예를 들어, 수돗물에는 용해된 염소와 일부 염분이 포함되어 있으므로 정상 대기압에서의 끓는점은 )과 약간 다를 수 있습니다. 따라서 알코올은 , 에테르 - , 수은 - 에서 끓습니다. 참고: 액체의 휘발성이 높을수록 끓는점이 낮아집니다. 끓는점 표에서 우리는 산소가 끓는다는 것을 알 수 있습니다. 이는 정상 온도에서 산소가 기체라는 것을 의미합니다!
주전자를 불에서 제거하면 끓는 것이 즉시 중단된다는 것을 알고 있습니다. 끓는 과정에는 지속적인 열 공급이 필요합니다. 동시에, 주전자 안의 물의 온도는 끓인 후에 변화를 멈추고 항상 동일하게 유지됩니다. 공급된 열은 어디로 가나요?
상황은 용융 과정과 유사합니다. 열은 분자의 위치 에너지를 증가시키는 데 사용됩니다. 이 경우 인력이 분자를 서로 가깝게 유지할 수 없어 액체가 기체 상태로 변하는 거리에서 분자를 제거하는 작업을 수행합니다.
끓는점 그래프
액체를 가열하는 과정을 그래픽으로 표현한 것을 고려해 봅시다. 끓는 차트(그림 4).
쌀. 4. 끓는점 그래프
이 섹션은 끓기 시작하기 전입니다. 해당 지역에서는 액체가 끓고 질량이 감소합니다. 이 시점에서 액체는 완전히 끓습니다.
섹션을 전달하려면, 즉 끓는점에 도달한 액체가 완전히 증기로 변하려면 일정량의 열이 공급되어야 합니다. 경험에 따르면 이 열량은 액체의 질량에 정비례합니다.
비례 계수는 다음과 같습니다. 비열의 기화열액체(끓는점). 기화 비열은 액체 1kg을 끓는점에서 완전히 증기로 변환하기 위해 공급해야 하는 열량과 수치적으로 동일합니다.
따라서 물의 비열은 kJ/kg과 같습니다. 이를 얼음의 녹는 비열(kJ/kg)과 비교하는 것은 흥미롭습니다. 기화 비열은 거의 7배 더 큽니다! 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 결국 얼음을 녹이려면 결정 격자 노드에서 물 분자의 정렬된 배열만 파괴하면 됩니다. 동시에 분자 사이의 거리는 거의 동일하게 유지됩니다. 그러나 물을 증기로 바꾸려면 분자 사이의 모든 결합을 끊고 분자를 서로 상당한 거리로 제거하기 위해 훨씬 더 많은 작업을 수행해야 합니다.
응축 그래프
증기 응축 및 그에 따른 액체 냉각 과정은 그래프에서 가열 및 비등 과정과 대칭으로 보입니다. 관련 내용은 다음과 같습니다. 응축 그래프 100도 수증기의 경우 문제가 가장 자주 발생합니다(그림 5).
쌀. 5. 응축 그래프
그 시점에서 우리는 수증기를 가지고 있습니다. 해당 지역에 결로 현상이 발생했습니다. 이 영역 내부에는 증기와 물이 혼합되어 있습니다. 그 시점에는 더 이상 증기가 없고 물만 있습니다. 영역은 이 물의 냉각입니다.
경험에 따르면 질량 증기가 응축되는 동안(즉, 섹션을 통과할 때) 주어진 온도에서 액체 질량을 증기로 변환하는 데 소비된 것과 정확히 동일한 양의 열이 방출됩니다.
재미삼아 다음과 같은 열량을 비교해 보겠습니다.
수증기가 응축될 때 방출됩니다.
, 이는 생성된 100도 물이 예를 들어 의 온도로 냉각될 때 방출됩니다.
제이;
제이.
이 수치는 증기 화상이 끓는 물 화상보다 훨씬 더 심각하다는 것을 분명히 보여줍니다. 끓는 물이 피부에 닿으면 '만'이 방출됩니다(끓는 물이 식음). 그러나 증기로 화상을 입으면 먼저 훨씬 더 많은 양의 열이 방출되고 (증기가 응축됨) 100도의 물이 형성되고 그 후 이 물이 냉각됨에 따라 동일한 양이 추가됩니다.
물질이 액체에서 기체 상태로 변하는 현상을 현상이라고 합니다. 증발. 기화는 두 가지 과정의 형태로 수행될 수 있습니다. 증발그리고
증발
증발은 어떤 온도에서도 액체 표면에서 발생합니다. 따라서 웅덩이는 10°C, 20°C, 30°C에서 건조됩니다. 따라서 증발은 어떤 온도에서든 액체 표면에서 발생하는 물질이 액체 상태에서 기체 상태로 변환되는 과정입니다.
물질의 구조적 관점에서 액체의 증발을 설명하면 다음과 같다. 지속적인 운동에 참여하는 액체 분자는 속도가 다릅니다. 물과 공기의 표면 경계에 위치하며 상대적으로 높은 에너지를 갖는 가장 빠른 분자는 이웃 분자의 인력을 극복하고 액체를 떠납니다. 따라서 위에 액체가 형성됩니다. 증기.
증발하는 동안 액체에 남아 있는 분자의 에너지에 비해 내부 에너지가 더 큰 분자가 액체 밖으로 날아가기 때문에 액체 분자의 평균 속도와 평균 운동 에너지가 감소하고 결과적으로 액체의 온도가 감소합니다.
증발율액체는 액체의 종류에 따라 다릅니다. 따라서 에테르의 증발 속도는 물과 식물성 기름의 증발 속도보다 큽니다. 또한 증발 속도는 액체 표면 위의 공기 이동에 따라 달라집니다. 동일한 외부 조건에서 바람이 없는 곳보다 바람이 있는 곳에서 세탁물이 더 빨리 건조된다는 것이 그 증거일 수 있습니다.
증발율액체의 온도에 따라 달라집니다. 예를 들어, 30°C의 물은 10°C의 물보다 더 빨리 증발합니다.
접시에 부은 물은 유리잔에 부은 같은 질량의 물보다 더 빨리 증발한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 따라서 액체의 표면적에 따라 달라집니다.
응축
물질이 기체 상태에서 액체 상태로 변하는 과정을 '기체 상태'라고 합니다. 응축.
응축 과정은 증발 과정과 동시에 발생합니다. 액체에서 방출되어 표면 위에 위치한 분자는 혼란스러운 움직임에 참여합니다. 그들은 다른 분자와 충돌하며 어느 시점에서 속도가 액체 표면을 향해 향할 수 있으며 분자는 액체로 돌아갑니다.
용기가 열려 있으면 증발 과정이 응축보다 빠르게 발생하고 용기 내의 액체 질량이 감소합니다. 액체 위에 형성된 증기를 증기라고 합니다. 불포화 .
액체가 닫힌 용기에 있는 경우 처음에는 액체에서 나가는 분자의 수가 액체로 돌아오는 분자의 수보다 많을 것입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 액체 위의 증기 밀도가 너무 증가하여 떠나는 분자의 수가 많아집니다. 액체는 액체로 되돌아오는 분자의 수와 같아질 것입니다. 이 경우 액체와 증기의 동적 평형이 발생합니다.
액체와 동적 평형 상태에 있는 증기를 증기라고 합니다. 포화 증기 .
포화 증기가 담긴 액체가 담긴 용기를 가열하면 처음에는 액체를 떠나는 분자 수가 증가하고 액체로 돌아오는 분자 수보다 많아집니다. 시간이 지남에 따라 평형이 회복되지만 액체 위의 증기 밀도와 그에 따른 압력이 증가합니다.
모든 물질에는 고체, 액체, 기체의 세 가지 응집 상태가 있으며 특수한 조건에서 나타납니다.
정의 1
상전이물질이 한 상태에서 다른 상태로 전이되는 것입니다.
그러한 과정의 예로는 응축과 증발이 있습니다.
특정 조건을 만들면 실제 가스(예: 질소, 수소, 산소)를 액체로 바꿀 수 있습니다. 이를 위해서는 임계온도라고 불리는 특정 최저치 이하로 온도를 낮추는 것이 필요합니다. T부터 r까지 지정된다. 따라서 질소의 경우 이 매개변수의 값은 126K, 물의 경우 – 647.3K, 산소의 경우 – 154.3K입니다. 실온을 유지할 때 물은 기체 상태와 액체 상태를 모두 유지할 수 있는 반면 질소와 산소는 기체 상태만 유지할 수 있습니다.
정의 2
증발-이것은 물질이 액체에서 기체 상태로 상전이되는 것입니다.
분자 운동 이론은 운동 에너지가 액체 물질의 나머지 분자와의 연결 에너지보다 큰 분자의 액체 표면에서 점진적인 움직임으로 이 과정을 설명합니다. 증발로 인해 나머지 분자의 평균 운동 에너지가 감소하고, 결과적으로 추가 외부 에너지 원이 공급되지 않으면 액체 온도가 감소합니다.
정의 3
응축기체 상태에서 액체 상태로의 물질의 상전이(증발의 역과정)입니다.
응축 중에 증기 분자는 다시 액체 상태로 돌아갑니다.
그림 3. 4 . 1 . 증발과 응축의 모델.
액체나 기체를 담고 있는 용기가 막힌 경우, 그 내용물은 동적 평형 상태에 있을 수 있습니다. 응축 및 증발 과정의 속도는 동일합니다(증기에서 다시 반환되는 분자만큼 액체에서 증발하는 분자의 수). 이 시스템을 2단계라고 합니다.
정의 4
포화 증기액체와 동적 평형 상태에 있는 증기입니다.
1초 동안 액체 표면에서 증발하는 분자의 수와 액체의 온도 사이에는 관계가 있습니다. 응축 과정의 속도는 증기 분자의 농도와 열 이동 속도에 따라 달라지며, 이는 온도에도 직접적으로 영향을 받습니다. 따라서 액체와 증기가 평형 상태에 있을 때 분자의 농도는 평형 온도에 따라 결정된다는 결론을 내릴 수 있습니다. 온도가 상승함에 따라 증발과 응축의 속도가 같아지려면 증기 분자의 농도가 높아야 합니다.
이미 알고 있듯이 농도와 온도가 증기(가스)의 압력을 결정하므로 다음과 같은 설명을 공식화할 수 있습니다.
정의 5
특정 물질의 포화 증기압 p 0은 부피에 의존하지 않고 온도에 직접적으로 의존합니다.
이러한 이유로 평면의 실제 가스 등온선에는 2상 시스템에 해당하는 수평 조각이 포함됩니다.
그림 3. 4 . 2. 실제 가스의 등온선. 영역 I은 액체, 영역 II는 "액체 + 포화 증기"의 2상 시스템, 영역 II는 기체 물질입니다. K – 임계점.
온도가 상승하면 포화 증기압과 밀도가 모두 증가하지만 열팽창으로 인해 액체의 밀도는 감소합니다. 특정 물질의 임계 온도에 도달하면 액체와 기체의 밀도가 동일해지며, 이 지점을 지나면 포화 증기와 액체 사이의 물리적 차이가 사라집니다.
포화증기를 취하고 T에서 등온으로 압축하자< 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.
기체에서 액체로 전환하기 위해 2단계 영역을 거칠 필요는 없습니다. 프로세스는 임계점을 우회하여 수행될 수도 있습니다. 이미지에서 이 옵션은 점선 A B C를 사용하여 표시됩니다.
그림 3. 4 . 삼. 실제 가스의 등온선 모델.
우리가 숨쉬는 공기에는 항상 어느 정도 압력의 수증기가 포함되어 있습니다. 이 압력은 일반적으로 포화 증기압보다 낮습니다.
정의 6
상대습도포화 수증기압에 대한 부분압력의 비율입니다.
이는 다음과 같은 공식으로 작성할 수 있습니다.
Φ = p p 0 · 100% .
불포화 증기를 설명하기 위해 실제 가스에 대한 일반적인 제한 사항을 고려하여 이상 가스의 상태 방정식을 사용하는 것도 허용됩니다. 너무 높지 않은 증기압(p ≤ (10 6 - 10 7) Pa) 및 각 특정 물질에 대해 결정된 값보다 높은 온도.
이상기체 법칙은 포화 증기를 설명하는 데 적용됩니다. 그러나 각 온도에 대한 압력은 주어진 물질의 평형 곡선에서 결정되어야 합니다.
온도가 높을수록 포화 증기압이 높아집니다. 이러한 의존성은 이상기체 법칙에서 파생될 수 없습니다. 분자의 농도가 일정하다고 가정하면 가스 압력은 온도에 정비례하여 지속적으로 증가합니다. 증기가 포화되면 온도가 증가함에 따라 농도뿐만 아니라 분자의 평균 운동 에너지도 증가합니다. 따라서 온도가 높을수록 포화 증기압이 더 빨리 증가합니다. 이 과정은 이상 기체의 분자 농도가 일정하게 유지된다면 이상 기체의 압력 증가보다 빠르게 발생합니다.
끓는다는 것은 무엇입니까?
위에서 증발은 주로 표면에서 발생하지만 액체의 주요 부피에서도 발생할 수 있음을 나타냈습니다. 모든 액체 물질에는 작은 기포가 포함되어 있습니다. 외부 압력(즉, 내부의 가스 압력)이 포화 증기의 압력과 동일해지면 기포 내부의 액체가 증발하고 증기로 채워지기 시작하고 팽창하여 표면으로 떠오릅니다. 이 과정을 끓임이라고 합니다. 따라서 끓는점은 외부 압력에 따라 달라집니다.
정의 7
액체는 외부 압력과 포화 증기의 압력이 동일한 온도에서 끓기 시작합니다.
대기압이 정상이라면 물을 끓이려면 100 ° C의 온도가 필요합니다. 이 온도에서 포화 수증기의 압력은 1a tm입니다. 대기압이 감소하면 끓는점은 70 ° C로 떨어집니다.
액체는 열린 용기에서만 끓을 수 있습니다. 밀봉되어 있으면 액체와 포화 증기 사이의 균형이 깨집니다. 평형 곡선을 사용하여 다양한 압력에서 끓는점을 확인할 수 있습니다.
위 이미지는 실제 가스의 등온선을 사용하여 상전이(응축 및 증발) 과정을 보여줍니다. 물질은 고체 상태를 취할 수도 있으므로 이 다이어그램은 불완전합니다. 주어진 온도에서 물질의 상들 사이의 열역학적 평형을 달성하는 것은 시스템의 특정 압력에서만 가능합니다.
정의 8
상평형 곡선평형 압력과 온도 사이의 관계입니다.
그러한 관계의 예는 액체와 포화 증기 사이의 평형 곡선일 수 있습니다. 평면에서 한 물질의 상 사이의 평형을 표시하는 곡선을 구성하면 액체, 고체, 기체 등 물질의 다양한 집합 상태에 해당하는 특정 영역을 볼 수 있습니다. 좌표계에 그려진 곡선을 상태도라고 합니다.
그림 3. 4 . 4 . 물질의 일반적인 상태 다이어그램. K – 임계점, T – 삼중점. I 영역은 고체, I I 영역은 액체, I I I 영역은 기체입니다.
물질의 기체상과 고체상 사이의 평형은 증기와 액체 사이의 소위 승화 곡선(그림에서는 0T로 지정됨)에 의해 반영되며 증발 곡선에 의해 임계점에서 끝납니다. 액체와 고체 사이의 평형 곡선을 용융 곡선이라고 합니다.
정의 9
삼중점– 이는 모든 평형 곡선이 수렴하는 지점입니다. 물질의 모든 단계가 가능합니다.
많은 물질은 1 a at m ≒ 10 5 Pa 미만의 압력에서 삼중점에 도달합니다. 대기압에서 가열하면 녹습니다. 따라서 물 근처에서 삼중점의 좌표는 T t r = 273.16 K, p t r = 6.02 10 2 P a입니다. 켈빈 절대온도 척도의 기초는 바로 이것입니다.
일부 물질의 경우 1atm 이상의 압력에서 삼중점에 도달합니다.
실시예 1
예를 들어, 이산화탄소에는 5.11 at m의 압력과 온도 T tr = 216.5 K가 필요합니다. 압력이 대기압과 같으면 고체 상태를 유지하려면 낮은 온도가 필요하고 액체 상태로의 전환이 필요합니다 불가능해집니다. 대기압에서 증기와 평형을 이루는 이산화탄소를 드라이아이스라고 합니다. 이 물질은 녹을 수 없으며 증발(승화)만 가능합니다.
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