Усны ууршилтын даралт. Ханалтын температурт үзүүлэх даралтын нөлөө. Хатуу бодисын ууршилт

>>Физик: Ханалтын уурын даралтын температураас хамаарах хамаарал. Буцалж байна

Шингэн нь зүгээр л ууршдаггүй. Энэ нь тодорхой температурт буцалгана.
Температурын эсрэг ханасан уурын даралт. Туршлагаас харахад ханасан уурын төлөвийг (бид энэ талаар өмнөх догол мөрөнд ярьсан) ойролцоогоор идеал хийн төлөвийн тэгшитгэлээр (10.4) дүрсэлсэн бөгөөд түүний даралтыг томъёогоор тодорхойлно.

Температур нэмэгдэхийн хэрээр даралт нэмэгддэг. Учир нь Ханасан уурын даралт нь эзэлхүүнээс хамаардаггүй тул зөвхөн температураас хамаарна.
Гэсэн хэдий ч хараат байдал r n.p.-аас Т, туршилтаар олдсон нь тогтмол эзэлхүүнтэй хамгийн тохиромжтой хийтэй адил шууд пропорциональ биш юм. Температур нэмэгдэхийн хэрээр жинхэнэ ханасан уурын даралт нь хамгийн тохиромжтой хийн даралтаас хурдан нэмэгддэг ( зураг.11.1, муруйн хэсэг AB). Хэрэв бид идеал хийн изохоруудыг цэгээр зурвал энэ нь тодорхой болно ГЭХДЭЭболон AT(тасархай шугам). Яагаад ийм зүйл болж байна вэ?

Шингэнийг хаалттай саванд халаахад шингэний хэсэг нь уур болж хувирдаг. Үүний үр дүнд (11.1) томъёоны дагуу ханасан уурын даралт нь зөвхөн шингэний температурын өсөлтөөс гадна уурын молекулуудын концентраци (нягтрал) нэмэгдсэнтэй холбоотойгоор нэмэгддэг.. Үндсэндээ температур нэмэгдэхийн хэрээр даралтын өсөлт нь концентрацийн өсөлтөөр тодорхойлогддог. Идеал хий ба ханасан уурын зан байдлын гол ялгаа нь хаалттай савны уурын температур өөрчлөгдөхөд (эсвэл эзлэхүүн нь тогтмол температурт өөрчлөгдөхөд) уурын масс өөрчлөгддөг. Шингэн нь хэсэгчлэн уур болж хувирдаг, эсвэл эсрэгээр нь уур нь хэсэгчлэн өтгөрдөг. Идеал хийтэй бол ийм зүйл тохиолддоггүй.
Бүх шингэн уурших үед цааш халах үед уур нь ханахаа больж, тогтмол эзэлхүүн дэх даралт нь үнэмлэхүй температуртай шууд пропорциональ өсөх болно (Зураг 2-ыг үз). зураг.11.1, муруйн хэсэг нар).
. Шингэний температур нэмэгдэхийн хэрээр ууршилтын хурд нэмэгддэг. Эцэст нь шингэн нь буцалгаж эхэлдэг. Буцалж байх үед шингэний бүх эзэлхүүн дээр хурдацтай өсөн нэмэгдэж буй уурын бөмбөлөгүүд үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь гадаргуу дээр хөвдөг. Шингэний буцлах цэг тогтмол хэвээр байна. Учир нь шингэнд нийлүүлсэн бүх энерги нь түүнийг уур болгон хувиргахад зарцуулагддаг. Ямар нөхцөлд буцалгаж эхэлдэг вэ?
Ууссан хий нь савны ёроол, хананд ялгардаг шингэнд, мөн ууршилтын төвүүд болох шингэнд түдгэлзсэн тоосны тоосонцор дээр байнга байдаг. Бөмбөлөг доторх шингэн уур нь ханасан байна. Температур нэмэгдэхийн хэрээр даралт ханасан уурнэмэгдэж, бөмбөлгүүдийн хэмжээ ихсэх болно. Хөвөгч хүчний нөлөөн дор тэд дээшээ хөвдөг. Хэрэв шингэний дээд давхаргууд илүү их байвал бага температур, дараа нь эдгээр давхрагад уур нь бөмбөлөгт конденсац болдог. Даралт хурдан буурч, бөмбөлөгүүд нурж унадаг. Нуралт маш хурдан тул хөөсний хана мөргөлдөж, дэлбэрэлт шиг зүйл үүсгэдэг. Эдгээр бичил дэлбэрэлтийн ихэнх нь өвөрмөц дуу чимээг үүсгэдэг. Шингэн хангалттай дулаарах үед бөмбөлгүүд нурахаа больж, гадаргуу дээр хөвдөг. Шингэн буцалгана. Зуух дээрх данхыг анхааралтай ажигла. Буцалгахаасаа өмнө бараг дуу чимээ гаргахаа больсон гэдгийг та олж мэдэх болно.
Уурын ханалтын даралтын температураас хамаарах хамаарал нь шингэний буцлах цэг яагаад түүний гадаргуу дээрх даралтаас хамаардаг болохыг тайлбарладаг. Уурын бөмбөлөг нь түүний доторх ханасан уурын даралт нь шингэний гадаргуу дээрх агаарын даралт (гадаад даралт) ба шингэний баганын гидростатик даралтын нийлбэр болох шингэний даралтыг бага зэрэг давахад уурын бөмбөлөг ургаж болно.
Шингэний ууршилт нь буцалгах цэгээс бага температурт, зөвхөн шингэний гадаргуугаас үүсдэг гэдгийг анхаарна уу; буцалгах явцад уур үүсэх нь шингэний бүх эзэлхүүн дээр явагддаг.
Буцалгах нь бөмбөлөг дэх ханасан уурын даралт нь шингэний даралттай тэнцүү байх температураас эхэлдэг.
Гадны даралт их байх тусам буцалгах цэг өндөр болно. Тиймээс 1.6 10 6 Па даралттай уурын зууханд ус 200 ° C-ийн температурт ч буцдаггүй. AT эмнэлгийн байгууллагуудгерметик битүүмжилсэн саванд - автоклав ( зураг.11.2) ус буцалгах нь бас тохиолддог цусны даралт өндөр байх. Тиймээс шингэний буцлах цэг нь 100 хэмээс хамаагүй өндөр байна. Автоклавыг ариутгахад ашигладаг мэс заслын багаж хэрэгсэлгэх мэт.

Мөн эсрэгээр, гаднах даралтыг бууруулснаар бид буцалгах цэгийг бууруулдаг. Колбоноос агаар, усны уурыг шахах замаар та усыг буцалгаж болно өрөөний температур (зураг.11.3). Ууланд авирах тусам атмосферийн даралт буурдаг тул буцлах цэг буурдаг. 7134 м өндөрт (Памир дахь Ленин оргил) даралт нь ойролцоогоор 4 10 4 Па (300 мм м.у.) байна. Тэнд ус 70 хэм орчим буцалгана. Ийм нөхцөлд махыг хоол хийх боломжгүй юм.

Шингэн бүр өөрийн гэсэн буцлах цэгтэй байдаг бөгөөд энэ нь түүний ханасан уурын даралтаас хамаардаг. Ханасан уурын даралт ихсэх тусам шингэний буцлах цэг бага байх болно, учир нь бага температурт ханасан уурын даралт нь атмосферийн даралттай тэнцүү болдог. Жишээлбэл, 100 ° C-ийн буцалгах температурт ханасан усны уурын даралт 101,325 Па (760 мм м.у.б), мөнгөн усны уур нь ердөө 117 Па (0.88 мм м.у.б) байна. Мөнгөн ус хэвийн даралттай үед 357 хэмд буцалгана.
Шингэн нь ханасан уурын даралт нь шингэний доторх даралттай тэнцэх үед буцалгана.

???
1. Даралт ихсэх тусам буцлах цэг яагаад нэмэгддэг вэ?
2. Буцалгах үед бөмбөлөг дэх ханасан уурын даралтыг нэмэгдүүлэхийн тулд тэдгээрт байгаа агаарын даралтыг нэмэгдүүлэхгүй байх нь яагаад зайлшгүй шаардлагатай вэ?
3. Савыг хөргөх замаар шингэнийг хэрхэн буцалгах вэ? (Энэ бол төвөгтэй асуулт юм.)

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Соцкий, Физик 10-р анги

Хичээлийн агуулга хичээлийн хураангуй дэмжих хүрээхичээлийн танилцуулга хурдасгах аргууд интерактив технологи Дасгал хийх даалгавар, дасгалууд өөрийгөө шалгах семинар, сургалт, кейс, даалгавар бие даалтын асуулт Зураглал аудио, видео клип, мультимедиагэрэл зураг, зургийн график, хүснэгт, бүдүүвч хошигнол, анекдот, хошигнол, хошин шог, сургаалт зүйрлэл, хэллэг, кроссворд, ишлэл Нэмэлтүүд хураангуйөгүүлэл, эрэл хайгуулд зориулсан чип, сурах бичиг, бусад нэр томьёоны үндсэн болон нэмэлт тайлбар толь Сурах бичиг, хичээлийг сайжруулахсурах бичгийн алдааг засахсурах бичгийн хэсэгчилсэн хэсгийг шинэчлэх, хуучирсан мэдлэгийг шинэ зүйлээр солих хичээл дэх инновацийн элементүүд Зөвхөн багш нарт зориулагдсан төгс хичээлүүджилийн хуанлийн төлөвлөгөө удирдамжхэлэлцүүлгийн хөтөлбөрүүд Нэгдсэн хичээлүүд

Хэрэв танд энэ хичээлтэй холбоотой засвар, санал байвал,

Температурын хооронд шууд хамаарал байдаг шингэний ханалтболон эргэн тойрон дахь хүмүүс даралт. Өмнө дурьдсанчлан шингэний даралтыг нэмэгдүүлэх нь ханасан температурыг нэмэгдүүлдэг. Үүний эсрэгээр шингэний даралтын бууралт нь ханалтын температурыг бууруулдаг.

22.2 хэмийн температуртай усаар дүүргэсэн хаалттай савыг авч үзье. Үйл явцыг хянахын тулд хөлөг онгоцонд тохируулагч хавхлага, даралт хэмжигч, хоёр термометр суурилуулсан. Хавхлага нь хөлөг онгоцны даралтыг зохицуулдаг. Манометр нь савны даралтыг харуулдаг бол термометр нь уур, шингэн усны температурыг хэмждэг. Усан онгоцны эргэн тойронд атмосферийн даралт 101.3 кПа байна.

Усан онгоцонд үүссэн вакуумба хавхлага хаалттай байна. 68.9 кПа дотоод даралттай усны ханалтын температур 89.6 хэм. Энэ нь уурын даралт 68.9 кПа хүрэх хүртэл буцалгахгүй гэсэн үг юм. Учир нь уурын хамгийн их даралт 22.2 ° C 2.7 кПа шингэний температурт шингэнийг мэдээлэхгүй бол буцалгахгүй. олон тооныэрчим хүч.

Эдгээр нөхцөлд буцалгахын оронд ууршилт эхэлнэ, учир нь шингэний уурын даралт нь даралтаас бага байдаг. ханасан уур, энэ нь усны температураас хамаарна. Энэ нь шингэний дээрх эзэлхүүнийг усны уураар ханах хүртэл үргэлжилнэ. Тэнцвэрт ороход шингэн ба орчны температур ижил, дулаан дамжуулалт зогсч, уснаас салж, буцах уурын молекулуудын тоо ижил байх ба уурын даралт тэнцүү байх болно. түүний температураас хамаарах шингэний ханалтын даралт хүртэл. Тэнцвэрт хүрэхэд уурын даралт хүрэх болно хамгийн их утга 2.7 кПа ба шингэний хэмжээ тогтмол хэвээр байх болно.

Хэрэв тэнцвэрийн анхны төлөвт хүрсний дараа хавхлагыг нээвэл савны даралт 101.3 кПа хүртэл хурдан өснө. Тиймээс ус буцалгах цэг хүртэл нэмэгдэх болно 100°С. Усны температур 22.2 ° C хэвээр байгаа тул усны уурын даралт 2.7 кПа хэвээр байна. Уур нь хавхлагаар дамжин савнаас гарч, ууршилтын процесс дахин эхлэхэд усны уурын даралт буурах болно.

Түлшний шаталтын үр дүнд хөлөг онгоцонд дулаан дамжуулах хэмжээ ихсэх тусам усны температур 100 ° C хүртэл нэмэгдэж эхэлдэг. Усны температурын өсөлт нь кинетик энерги нэмэгдсэний үр дүнд илүү их уурын молекулууд ялгарахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь уурын даралтыг 101.3 кПа хүртэл нэмэгдүүлдэг. Уурын даралтыг нэмэгдүүлэхшингэн усны температурын өөрчлөлтийн үр дагавар юм. Шингэний температур нэмэгдэхийн хэрээр уурын даралт нэмэгддэг. Уурын даралт атмосферийн даралтад хүрмэгц буцалгах. Үндэслэн боломжит эрчим хүчбуцалгасны үр дүнд төлөв өөрчлөгдөх үйл явц нь тогтмол температурт явагддаг. Усан онгоц хангалттай дулааныг хүлээн авах үед ус нь хийн төлөвийг хүчээр өөрчлөх болно.

Уурын молекулууд шингэний гадаргуугаас салж, саванд шилжихэд зарим молекулууд нь алдагддаг кинетик энергимөргөлдөөний үр дүнд шингэн рүү унах. Зарим молекулууд нээлттэй хавхлагаар дамжин савнаас гарч, агаар мандалд тархдаг. Хавхлагаас уур гарах хүртэл сав дахь уурын даралт ба даралт 101.3 кПа хэвээр байна. Энэ тохиолдолд уур нь ханасан хэвээр байх бөгөөд түүний температур, даралт нь шингэнийхтэй ижил байх болно: 101.3 кПа үед 100 ° C. Энэ температур, даралт дахь уурын нягт нь 0.596 кг / м3 бөгөөд түүний хувийн эзэлхүүн нь нягтын эсрэг 1.669 мг / кг-тай тэнцүү байна.

Ууршилт

Ууршилт- нимгэн байна термодинамик процесс, шингэний дулааныг хүрээлэн буй орчноос удаан шилжүүлснээс үүсдэг. Үйл явц ууршилтшингэний эзлэхүүн эсвэл массын хурдацтай өөрчлөлтийг бий болгодог. Ууршилтшингэний молекулууд шингэсэний үр дүнд үүсдэг дулааны энергибага температурын зөрүүгээс болж хүрээлэн буй орчноос . Эрчим хүчний ийм өсөлт нь шингэний кинетик энергийг нэмэгдүүлдэг. Мөргөлдөөний үр дүнд кинетик энергийг шилжүүлэхэд гадаргуугийн ойролцоох зарим молекулууд хөрш зэргэлдээх молекулуудын дундаж хурдаас хамаагүй өндөр хурдтай хүрдэг. Зарим өндөр энергитэй молекулууд шингэний гадаргууд ойртоход холбоо тасарч, таталцлын хүчийг давж, уурын молекул хэлбэрээр агаар мандалд ордог.

ууршилтШингэн дээрх уурын даралт нь шингэний температурт тохирсон ханалтын даралтаас бага байвал ууршилт үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл, шингэний уурын даралт ба температурын шугам нь атмосферийн даралтаас доогуур цэгт ханалтын температурын шугам дээр огтлолцох үед ууршилт үүсдэг. Эдгээр нөхцөлүүд идэвхтэй байна ханалтын температурын шугамдоор хэвтээ шугамшингэний температуртай тохирч буй уурын даралт.

Ууршиж буй шингэний хэмжээмолекулуудыг гадаргуугаас салгаж, хүрээлэн буй агаар мандалд оруулах үед тасралтгүй буурдаг. Салсны дараа уурын зарим молекулууд агаар мандалд бусадтай мөргөлдөж, кинетик энергийн зарим хэсгийг шилжүүлдэг. Эрчим хүчний бууралт нь уурын молекулуудын хурдыг шингэнээс тусгаарлах түвшнээс доогуур бууруулахад тэд буцаж унаж, улмаар алдагдсан эзлэхүүний зарим хэсгийг олж авдаг. Шингэнээс салж буй молекулуудын тоо буцаж унасан тоотой тэнцүү байх үед байна тэнцвэрийн байдал. Ийм нөхцөл байдал үүссэний дараа уурын даралт эсвэл температурын өөрчлөлт нь ууршилтын хурдад тохирох өөрчлөлтийг бий болгох хүртэл шингэний эзэлхүүн өөрчлөгдөхгүй хэвээр байх болно.

Уурын даралт

Уурын даралт атмосферийн агаардараах туршилтаар тодорхой харуулж болно. Дээш хөвж буй хэдэн дусал усыг доороос мөнгөн усны барометрийн хоолойд соруулбал Торричелли хоосон зайд үүссэний улмаас хэсэг хугацааны дараа барометр дэх мөнгөн усны түвшин буурна. усны уур. Сүүлийнх нь түүнийг бий болгодог хэсэгчилсэн даралтрН, бүх чиглэлд жигд үйлчилдэг, тэр дундаа мөнгөн усны бууралтын гадаргуу дээр.

Барометрийн хоолой дахь уурын температур өндөр байх нөхцөлд ижил төстэй туршилт хийх үед p-ийн утга нэмэгдэх болно (мөнгөн усны гадаргуу дээр бага зэрэг ус үлдэх ёстой). Ийм туршилтууд нь ханасан уурын даралт ихсэх тусам түүний температур нэмэгдэж байгааг харуулж байна. Хоолойн уурын температур 100 ° C байх үед түүний доторх мөнгөн усны түвшин барометрийн аяган дахь түвшинд хүртэл буурдаг. уурын даралттэнцүү байх болно агаарын даралт. Энэ аргыг заасан уурын параметрүүдийн хоорондох функциональ хамаарлыг судлахад ашигладаг.

Уурын даралтыг аливаа хийн даралтыг паскальаар илэрхийлж болно. Хэмжилт, тооцоолол хийхдээ мод хатаах төхөөрөмжуурын даралтыг тэг даралтын утгаас хэмждэг. Заримдаа даралтын гарал үүслийг барометрийн даралттай харьцуулахад илүүдэл даралт гэж үздэг. Эхлээд секундээс илүү 0.1 МПа-аар. Жишээлбэл, 0.6 МПа нь 0.5 МПа-тай тохирч, уурын зуух эсвэл уурын хоолой дээрх даралт хэмжигч дээр уншина уу.

Ханалтын температур

Шингэн нь шингэнээс хий болон эсрэгээр өөрчлөгдөх температурыг нэрлэдэг ханасан температур. Шингэн үед ханасан температурдуудсан шингэнээр ханасан, ба ханасан температурт уурыг гэж нэрлэдэг ханасан уур. Аливаа орчин, дарамт шахалтад зориулагдсан ханасан температур- энэ бол Хамгийн их температурЭнэ үед бодис шингэн үе шатанд үлддэг. Мөн энэ хамгийн бага температур, энэ үед бодис нь уур хэлбэрээр оршдог. Янз бүрийн шингэний ханалтын температур өөр өөр бөгөөд үүнээс хамаарна шингэний даралт. Стандарт атмосферийн даралтад төмөр ойролцоогоор 2454°С, зэс 2343°С, хар тугалга 1649°С, ус 100°С, спирт 76.7°С-т ууршдаг. Бусад шингэн нь зөвхөн ууршдаг бага температур. Стандарт атмосферийн даралтад аммиак -33°С, хүчилтөрөгч -182°С, гелий -269°С-т ууршдаг.

Ууршилтын хурд

Агаар мандлын хөдөлгөөндээш уурших шингэнтэй шууд холбоотой ууршилтын хурд. Хэрэв шингэний гадаргуу дээрх агаар мандлын хурд нэмэгдвэл ууршилтын хурдМөн уурын молекулууд шингэний гадаргуугаас дээш хуримтлагддаггүй тул нэмэгддэг. Тиймээс шингэний дээрх уурын даралт бага хэвээр байгаа нь молекулын гадаргуугаас салгахад шаардагдах кинетик энергийн хэмжээг бууруулж улмаар нэмэгддэг. ууршилтын хурд. Хэрэв сэнсийг устай саванд байрлуулсан бол ууршилтын хурд нэмэгдэж, шингэн нь богино хугацаанд уурших болно.

Ууршилтын хурдад нөлөөлдөг өөр нэг хүчин зүйл бол шингэний гадаргуугийн талбайуур амьсгалд нээлттэй байдаг. Гадаргуугийн хэмжээ ихсэх тусам уурын молекулын масс тархдаг тул ууршилтын хурд нэмэгддэг. илүү том талбай, энэ нь бууруулдаг даралтшингэн рүү. Уурын даралтыг бууруулах нь хэмжээг бууруулдаг кинетик энергишингэний гадаргуугаас молекулуудыг салгахад шаардлагатай бөгөөд энэ нь ууршилтын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс савнаас усны эзэлхүүнийг лонхонд шилжүүлбэл шингэний гадаргуугийн талбай мэдэгдэхүйц багасах бөгөөд энэ нь илүү их цаг хугацаа шаардах болно. усны ууршилт.

Шингэний буцлах цэг нь гадны даралтаас хамаарах ёстой нь дээрх үндэслэлээс тодорхой харагдаж байна. Ажиглалтууд үүнийг баталж байна.

Гадны даралт их байх тусам буцалгах цэг өндөр болно. Тиймээс 1.6 10 6 Па хүрэх даралттай уурын зууханд ус 200 ° C температурт ч буцдаггүй. Эмнэлгийн байгууллагуудад герметик битүүмжилсэн саванд буцалж буй ус - автоклав (Зураг 6.11) нь өндөр даралттай үед бас тохиолддог. Тиймээс буцалгах цэг нь 100 ° C-аас хамаагүй өндөр байна. Автоклавыг мэс заслын багаж хэрэгсэл, боолт гэх мэт ариутгахад ашигладаг.

Үүний эсрэгээр, гадаад даралтыг бууруулснаар бид буцалгах цэгийг бууруулдаг. Агаарын насосны хонхны дор та өрөөний температурт ус буцалгаж болно (Зураг 6.12). Ууланд авирах тусам атмосферийн даралт буурдаг тул буцлах цэг буурдаг. 7134 м өндөрт (Памир дахь Ленин оргил) даралт нь ойролцоогоор 4 10 4 Па (300 мм м.у.) байна. Тэнд ус 70 хэм орчим буцалгана. Ийм нөхцөлд жишээлбэл, махыг хоол хийх боломжгүй юм.

Зураг 6.13-д усны буцлах цэгийн гадаад даралтаас хамаарлыг харуулав. Энэ муруй нь ханасан усны уурын даралтын температураас хамаарах хамаарлыг илэрхийлдэг муруй гэдгийг хялбархан харж болно.

Шингэний буцлах цэгийн ялгаа

Шингэн бүр өөрийн буцалгах цэгтэй байдаг. Шингэний буцлах цэгүүдийн ялгаа нь ижил температурт ханасан уурын даралтын зөрүүгээр тодорхойлогддог. Жишээлбэл, өрөөний температурт байгаа эфирийн уур нь атмосферийн хагасаас илүү даралттай байдаг. Тиймээс эфирийн уурын даралтыг агаар мандалтай тэнцүү болгохын тулд температурыг бага зэрэг (35 хэм хүртэл) нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Мөнгөн усны ханасан уур нь өрөөний температурт маш бага даралттай байдаг. Мөнгөн усны уурын даралт нь зөвхөн температур мэдэгдэхүйц нэмэгдэхэд (357 ° C хүртэл) атмосфертэй тэнцүү болдог. Энэ температурт гадаад даралт 105 Па байвал мөнгөн ус буцалгана.

Бодисын буцалгах температурын ялгаа нь технологид, жишээлбэл, нефтийн бүтээгдэхүүнийг ялгахад маш их хэрэглэгддэг. Газрын тосыг халаахад түүний хамгийн үнэ цэнэтэй, дэгдэмхий хэсгүүд (бензин) ууршдаг бөгөөд ингэснээр "хүнд" үлдэгдэл (тос, түлшний тос) -аас салгаж болно.

Шингэн нь ханасан уурын даралт нь шингэний доторх даралттай тэнцэх үед буцалгана.

§ 6.6. Ууршилтын дулаан

Шингэнийг уур болгон хувиргахад эрчим хүч шаардлагатай юу? Магадгүй тийм! Биш гэж үү?

Шингэний ууршилт нь түүний хөргөлттэй хамт явагддаг гэдгийг бид тэмдэглэсэн (§ 6.1-ийг үзнэ үү). Ууршиж буй шингэний температурыг өөрчлөхгүйн тулд дулааныг гаднаас нь хангах шаардлагатай. Мэдээжийн хэрэг, дулаан нь өөрөө эргэн тойрон дахь биеэс шингэн рүү шилжиж болно. Тиймээс шилэн доторх ус ууршдаг боловч хүрээлэн буй орчны температураас бага зэрэг доогуур байгаа усны температур өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Бүх ус уурших хүртэл дулааныг агаараас ус руу шилжүүлдэг.

Ус (эсвэл бусад шингэнийг) буцалгахын тулд дулааныг тасралтгүй өгөх ёстой, жишээлбэл, шатаагчаар халаах хэрэгтэй. Энэ тохиолдолд ус ба савны температур нэмэгдэхгүй, харин секунд тутамд тодорхой хэмжээний уур үүсдэг.

Тиймээс ууршилт эсвэл буцалгах замаар шингэнийг уур болгон хувиргахын тулд дулааны урсгал шаардлагатай. Тухайн шингэний массыг ижил температурт уур болгон хувиргахад шаардагдах дулааны хэмжээг тухайн шингэний ууршилтын дулаан гэнэ.

Бие махбодид нийлүүлсэн энерги юунд зарцуулагддаг вэ? Юуны өмнө шингэн төлөвөөс хийн төлөвт шилжих үед түүний дотоод энергийг нэмэгдүүлэхийн тулд: Эцсийн эцэст, энэ тохиолдолд бодисын эзэлхүүн нь шингэний эзэлхүүнээс ханасан уурын эзэлхүүн хүртэл нэмэгддэг. Үүний үр дүнд молекулуудын хоорондох дундаж зай нэмэгдэж, улмаар тэдгээрийн боломжит энерги нэмэгддэг.

Түүнчлэн, бодисын эзэлхүүн нэмэгдэхэд гадны даралтын хүчний эсрэг ажил хийгддэг. Өрөөний температурт ууршилтын дулааны энэ хэсэг нь ууршилтын нийт дулааны хэдхэн хувийг эзэлдэг.

Ууршилтын дулаан нь шингэний төрөл, түүний масс, температураас хамаарна. Ууршилтын дулааны шингэний төрлөөс хамаарал нь ууршилтын хувийн дулаан гэж нэрлэгддэг утгаар тодорхойлогддог.

Өгөгдсөн шингэний ууршилтын дулаан нь шингэний ууршилтын дулааныг түүний масстай харьцуулсан харьцаа юм.

(6.6.1)

хаана r - тодорхой дулааншингэний ууршилт; т- шингэний масс; Q nнь түүний ууршилтын дулаан юм. Ууршилтын тодорхой дулааны SI нэгж нь килограмм тутамд жоуль (Ж/кг) юм.

Усны ууршилтын хувийн дулаан маш өндөр: 100 ° C-ийн температурт 2.256 10 6 Ж/кг. Бусад шингэний хувьд (архи, эфир, мөнгөн ус, керосин гэх мэт) ууршилтын хувийн дулаан нь 3-10 дахин бага байдаг.

ШИНГЭНИЙ ШАТАЛТ

Шингэний шаталт нь хоорондоо холбоотой хоёр үзэгдлээр тодорхойлогддог - шингэний гадаргуугаас дээш уур-агаарын хольцын ууршилт ба шаталт. Тиймээс шингэний шаталт нь зөвхөн дагалддаггүй химийн урвал(исэлдэлт, дөл шаталт болон хувирах), бас физик үзэгдэл (ууршилт, шингэний гадаргуугаас дээш уур-агаарын хольц үүсэх), үүнгүйгээр шатах боломжгүй юм.

Бодисын шингэн төлөвөөс уурын төлөвт шилжихийг нэрлэдэг ууршилт.Энэ процессын хоёр хэлбэр байдаг: ууршилт ба буцалгах. Ууршилт- энэ нь шингэний буцалгах цэгээс доош температурт чөлөөт гадаргуугаас уур руу шилжих явдал юм (4.1-р зургийг үз). Ууршилт нь шингэний молекулуудын дулааны хөдөлгөөний үр дүнд үүсдэг. Молекулуудын хөдөлгөөний хурд нь харилцан адилгүй бөгөөд дундаж утгаасаа хоёр чиглэлд хүчтэй хазайдаг. Хангалттай том кинетик энергитэй зарим молекулууд шингэний гадаргуугийн давхаргаас хийн (агаар) орчинд ордог. Шингэнээр алдагдсан молекулуудын илүүдэл энерги нь молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүчийг даван туулахад зарцуулагддаг бөгөөд шингэнийг уур руу шилжүүлэх явцад тэлэлтийн ажил (эзэлхүүн нэмэгдэх). Буцалж байна- энэ нь зөвхөн гадаргуугаас төдийгүй шингэний эзэлхүүнээс бүхэлдээ уурын бөмбөлөг үүсгэж, тэдгээрийг суллах замаар уурших явдал юм. Аливаа шингэний температурт ууршилт ажиглагддаг. Буцалгах нь зөвхөн ханасан уурын даралт нь гадаад (агаар мандлын) даралтын утгад хүрэх температурт л тохиолддог.

Хийн бүсэд Brownian хөдөлгөөний улмаас бас байдаг урвуу үйл явц – конденсац. Хэрэв шингэний дээрх эзэлхүүн хаалттай байвал шингэний аль ч температурт ууршилт ба конденсацийн процессуудын хооронд динамик тэнцвэр үүснэ.

Шингэнтэй тэнцвэрт байдалд байгаа уурыг ханасан уур гэж нэрлэдэг. Тэнцвэрийн төлөв нь өгөгдсөн температурт тодорхойлсон уурын концентрацтай тохирч байна. Шингэнтэй тэнцвэрт байдалд байгаа уурын даралтыг гэнэ ханасан уурын даралт.

Цагаан будаа. 4.1. Шингэний ууршилтын схем: a) задгай сав, б) хаалттай сав

Тогтмол температурт өгөгдсөн шингэний ханасан уурын даралт (p n.p.) нь түүний хувьд тогтмол бөгөөд өөрчлөгддөггүй. Ханалтын уурын даралтын утгыг шингэний температураар тодорхойлно: температур нэмэгдэх тусам ханасан уурын даралт нэмэгддэг. Энэ нь температур нэмэгдэх тусам шингэний молекулуудын кинетик энерги нэмэгдэж байгаатай холбоотой юм. Энэ тохиолдолд молекулуудын өсөн нэмэгдэж буй хэсэг нь уур руу шилжихэд хангалттай энергитэй болж хувирдаг.

Тиймээс шингэний гадаргуугийн (толин тусгал) дээр уур-агаарын холимог үргэлж байдаг бөгөөд энэ нь тэнцвэрийн төлөвт шингэний ханасан уурын даралт эсвэл тэдгээрийн концентрациар тодорхойлогддог. Температур нэмэгдэхийн хэрээр ханасан уурын даралт Claiperon-Clasius тэгшитгэлийн дагуу нэмэгддэг.

, (4.1)

эсвэл салшгүй хэлбэрээр:

, (4.2)

хаана p n.p. – ханасан уурын даралт, Па;

DH isp нь ууршилтын дулаан, шингэний нэгж массыг уурын төлөвт шилжүүлэхэд шаардагдах дулааны хэмжээ, кЖ / моль;

T нь шингэний температур, K.

Шингэний гадаргуу дээрх ханасан уурын С-ийн концентраци нь түүний даралттай дараахь харьцаагаар хамаарна.

. (4.3)

(4.1 ба 4.2)-аас харахад шингэний температур нэмэгдэхийн хэрээр ханасан уурын даралт (эсвэл тэдгээрийн концентраци) экспоненциалаар нэмэгддэг. Үүнтэй холбогдуулан шингэний гадаргуугаас дээш тодорхой температурт уурын концентраци нь доод хэмжээтэй тэнцүү байдаг концентрацийн хязгаардөл тархсан. Энэ температурыг доод гэж нэрлэдэг температурын хязгаардөл тархалт (NTRP).

Тиймээс аливаа шингэний хувьд толин тусгал дээрх ханасан уурын концентраци нь гал асаах бүсэд байх температурын интервал үргэлж байдаг, өөрөөр хэлбэл HKPRP £ j n £ VKPRP.

Ууршилтын явцад шингэний хөргөлтийн үзэгдлийг ашиглах; усны буцлах цэгийн даралтаас хамаарах хамаарал.

Ууржуулах явцад бодис шингэн төлөвөөс хийн төлөвт (уур) шилждэг. Ууршилт, буцалгах гэсэн хоёр төрөл байдаг.

УуршилтУуржилт нь шингэний чөлөөт гадаргуугаас үүсдэг.

Ууршилт хэрхэн явагддаг вэ? Аливаа шингэний молекулууд тасралтгүй, эмх замбараагүй хөдөлгөөнд байдаг бөгөөд зарим нь илүү хурдан, зарим нь удаан хөдөлдөг гэдгийг бид мэднэ. Бие биенээ татах хүч нь тэднийг нисэхээс сэргийлдэг. Хэрэв шингэний гадаргуугийн ойролцоо хангалттай том кинетик энергитэй молекул гарч ирвэл энэ нь молекул хоорондын таталцлын хүчийг даван туулж, шингэнээс нисч чадна. Хоёр дахь, гурав дахь гэх мэт өөр хурдан молекултай ижил зүйл давтагдах болно. Эдгээр молекулууд нисч, шингэний дээгүүр уур үүсгэдэг. Энэ уур үүсэх нь ууршилт юм.

Ууршилтын үед хамгийн хурдан молекулууд шингэнээс нисдэг тул дундаж кинетик энергишингэн дэх үлдсэн молекулууд улам бүр багасдаг. Үр дүнд нь уурших шингэний температур буурна: шингэнийг хөргөнө. Тийм ч учраас нойтон хувцастай хүн хуурай хувцастай харьцуулахад илүү хүйтэн байдаг (ялангуяа салхитай үед).

Үүний зэрэгцээ, хэрэв та аяганд ус асгаж, ширээн дээр үлдээвэл ууршсан ч тасралтгүй хөргөхгүй, хөлдөх хүртэл улам бүр хүйтэн болж байгааг бүгд мэддэг. Үүнд юу саад болдог вэ? Хариулт нь маш энгийн: шилийг тойрсон дулаан агаартай усны дулаан солилцоо.

Ууршилтын явцад шингэний хөргөлт нь ууршилт хангалттай хурдан явагдах үед илүү мэдэгдэхүйц байдаг (ингэснээр шингэн нь дулааны солилцооны улмаас температураа сэргээх цаг байхгүй болно. орчин). Дэгдэмхий шингэн нь хурдан ууршдаг бөгөөд үүнд молекул хоорондын таталцлын хүч бага байдаг, жишээлбэл, эфир, спирт, бензин. Хэрэв та ийм шингэнийг гартаа унагавал бид даарна. Гарны гадаргуугаас ууршдаг ийм шингэн нь хөргөж, дулааныг нь авдаг.

дэгдэмхий бодис олддог өргөн хэрэглээтехнологид. Жишээлбэл, сансрын технологид буух машиныг ийм бодисоор бүрсэн байдаг. Гаригийн агаар мандлыг дайран өнгөрөхөд үрэлтийн үр дүнд биеийн төхөөрөмж халж, түүнийг бүрхсэн бодис ууршиж эхэлдэг. Ууршиж, энэ нь сансрын хөлгийг хөргөж, улмаар хэт халалтаас хамгаалдаг.

Усны ууршилтын үед хөргөх нь агаарын чийгшлийг хэмжих хэрэгсэлд мөн ашиглагддаг. психометрүүд(Грек хэлнээс "psychros" - хүйтэн). Психрометр нь хоёр термометрээс бүрдэнэ. Тэдгээрийн нэг нь (хуурай) агаарын температурыг, нөгөө нь (усан сан нь камбрикаар бэхлэгдсэн, усанд буулгасан) - нойтон камбрикийн ууршилтын эрчмээс болж бага температурыг харуулдаг. Чийглэгийг хэмжиж буй агаар хуурай байх тусам ууршилт ихсэх тул нойтон чийдэнгийн заалт бага байх болно. Үүний эсрэгээр, агаарын чийгшил их байх тусам ууршилт багасч, илүү их байх болно. өндөр температурЭнэ термометрийг харуулж байна. Хуурай ба нойтон термометрийн заалтыг үндэслэн тусгай (психрометрийн) хүснэгтийг ашиглан агаарын чийгшлийг хувиар илэрхийлнэ. Хамгийн их чийгшил нь 100% (энэ чийгшилд шүүдэр нь объект дээр гарч ирдэг). Хүний хувьд хамгийн таатай чийгшил нь 40-60% хооронд хэлбэлздэг.

Энгийн туршилтуудын тусламжтайгаар шингэний температур нэмэгдэхийн зэрэгцээ түүний чөлөөт гадаргуугийн талбай ихсэх, салхитай үед ууршилтын хурд нэмэгддэг болохыг тогтооход хялбар байдаг.

Салхитай үед шингэн яагаад хурдан ууршдаг вэ? Баримт нь шингэний гадаргуу дээр ууршихтай зэрэгцэн урвуу процесс явагддаг. конденсац. Шингэн дээгүүр санамсаргүй хөдөлж буй уурын молекулуудын нэг хэсэг нь дахин буцаж ирснээс болж конденсац үүсдэг. Салхи нь шингэнээс урсан гарсан молекулуудыг зөөж, буцаж ирэхийг зөвшөөрдөггүй.

Уур нь шингэнтэй холбоогүй үед конденсаци үүсч болно. Жишээлбэл, конденсаци нь үүл үүсэхийг тайлбарладаг: агаар мандлын хүйтэн давхаргад дэлхийн дээгүүр гарч буй усны уурын молекулууд нь жижиг усны дуслуудад хуваагддаг бөгөөд тэдгээрийн хуримтлал нь үүл юм. Агаар мандалд усны уурын конденсаци нь бороо, шүүдэр үүсгэдэг.

Буцлах температур ба даралт

Ус буцалгах цэг нь 100 ° C; Энэ бол усны төрөлхийн шинж чанар бөгөөд ус хаана ч, ямар ч нөхцөлд 100 хэмд буцалгана гэж бодож магадгүй юм.

Гэхдээ энэ нь тийм биш бөгөөд өндөр уулын тосгоны оршин суугчид үүнийг сайн мэддэг.

Эльбрус оргилын ойролцоо жуулчдад зориулсан байшин, шинжлэх ухааны станц байдаг. Эхлэгчдэд заримдаа "буцалж буй усанд өндөг буцалгах нь ямар хэцүү байдаг вэ" эсвэл "буцалж буй ус яагаад шатдаггүй вэ" гэж гайхдаг. Ийм нөхцөлд Эльбрус уулын оройд ус аль хэдийн 82 хэмд буцалж байна гэж тэдэнд хэлдэг.

Энд юу болсон бэ? Буцалгах үзэгдэлд ямар физик хүчин зүйл саад болдог вэ? Өндөр нь ямар ач холбогдолтой вэ?

Энэ физик хүчин зүйл нь шингэний гадаргуу дээр ажилладаг даралт юм. Хэлсэн үгийн үнэн зөв эсэхийг шалгахын тулд уулын оройд гарах шаардлагагүй.

Халаасан усыг хонхны доор байрлуулж, агаарыг дотор нь эсвэл гадагшлуулснаар буцлах цэг нь даралт ихсэх тусам нэмэгдэж, даралт буурах тусам буурдаг гэдэгт итгэлтэй байж болно.

Ус 100 градусын температурт зөвхөн тодорхой даралтаар буцалгана - 760 мм м.у. Урлаг. (эсвэл 1 атм).

Буцлах цэгийн даралтын муруйг Зураг дээр үзүүлэв. 4.2. Эльбрусын оройд даралт нь 0.5 атм бөгөөд энэ даралт нь 82 ° C-ийн буцалгах цэгтэй тохирч байна.

Цагаан будаа. 4.2

Гэхдээ 10-15 мм м.у.б. буцалж буй ус. Урлаг., Та халуун цаг агаарт сэргээж болно. Энэ даралттай үед буцалгах цэг 10-15 хэм хүртэл буурна.

Та хөлдөх усны температуртай "буцалж буй ус" авч болно. Үүнийг хийхийн тулд та даралтыг 4.6 мм м.у.б хүртэл бууруулах хэрэгтэй болно. Урлаг.

Хэрэв та хонхны доор устай задгай сав байрлуулж, агаарыг шахаж авбал сонирхолтой зургийг харж болно. Ус шахах нь усыг буцалгах боловч буцалгахад дулаан шаардагдана. Үүнийг авах газар байхгүй, ус нь эрчим хүчээ өгөх хэрэгтэй болно. Буцалж буй усны температур буурч эхлэх боловч ус шахах тусам даралт буурна. Тиймээс буцалгах нь зогсохгүй, ус нь хөргөж, эцэст нь хөлдөх болно.

Ийм буцалгана хүйтэн усзөвхөн агаар шахах үед тохиолддоггүй. Жишээлбэл, хөлөг онгоцны сэнс эргэх үед хурдацтай хөдөлж буй хөлөг онгоцны даралт металл гадаргууусны давхарга хүчтэй унаж, энэ давхарга дахь ус буцалгана, өөрөөр хэлбэл уураар дүүрсэн олон тооны бөмбөлөгүүд гарч ирдэг. Энэ үзэгдлийг хөндий гэж нэрлэдэг (Латин үгнээс cavitas - хөндий).

Даралтыг бууруулснаар бид буцалгах цэгийг бууруулдаг. Үүнийг нэмэгдүүлэх талаар юу хэлэх вэ? Манайх шиг график энэ асуултад хариулна. 15 атм даралт нь ус буцалгах явцыг удаашруулж болох бөгөөд энэ нь зөвхөн 200 ° C-аас эхлэх бөгөөд 80 атм даралт нь ус зөвхөн 300 ° C-т буцалгана.

Тиймээс тодорхой гадаад даралттай тохирч байна тодорхой температурбуцалгах. Гэхдээ энэ мэдэгдлийг мөн "эргэж" хэлж болно: усны буцалгах цэг бүр өөрийн тодорхой даралттай тохирч байна. Энэ даралтыг уурын даралт гэж нэрлэдэг.

Буцлах цэгийг даралтын функцээр дүрсэлсэн муруй нь мөн температураас хамаарсан уурын даралтын муруй юм.

Буцлах цэгийн график (эсвэл уурын даралтын график) дээр зурсан зургуудаас харахад уурын даралт температурын хувьд маш хурдан өөрчлөгддөг. 0 хэмд (өөрөөр хэлбэл 273 К) уурын даралт 4.6 мм м.у.б байна. Урлаг, 100 ° C (373 K) температурт 760 мм м.у.б. Урлаг, өөрөөр хэлбэл 165 дахин нэмэгддэг. Температур хоёр дахин нэмэгдэхэд (0 ° C, жишээлбэл 273 К, 273 ° C, жишээлбэл 546 К хүртэл) уурын даралт 4.6 мм м.у.б-аас нэмэгддэг. Урлаг. бараг 60 атм хүртэл, өөрөөр хэлбэл 10,000 орчим удаа.

Тиймээс, эсрэгээр, буцалгах цэг нь даралттай харьцуулахад удаан өөрчлөгддөг. Даралтыг 0.5 атм-аас 1 атм хүртэл хоёр дахин нэмэгдүүлэхэд буцлах цэг нь 82 ° C (355 К) -аас 100 ° C (373 К) хүртэл, даралт 1-ээс 2 атм хүртэл хоёр дахин нэмэгдэхэд 100 ° C (373 К) хүртэл нэмэгддэг. K) 120 ° C (393 K) хүртэл.

Бидний одоо авч үзэж байгаа муруй нь уурын конденсацийг (өтгөрүүлэх) ус руу хянадаг.

Уурыг шахах эсвэл хөргөх замаар ус болгон хувиргаж болно.

Буцалгах явцад болон конденсацийн үед уурыг ус руу эсвэл усыг уур болгон хувиргах хүртэл цэг муруйгаас салахгүй. Үүнийг мөн дараах байдлаар томъёолж болно: бидний муруйн нөхцөлд, зөвхөн эдгээр нөхцөлд шингэн ба уур зэрэгцэн орших боломжтой. Хэрэв үүнтэй зэрэгцэн дулааныг нэмж эсвэл авахгүй бол хаалттай саванд байгаа уур, шингэний хэмжээ өөрчлөгдөхгүй хэвээр үлдэнэ. Ийм уур, шингэнийг тэнцвэрт байдалд байгаа, шингэнтэйгээ тэнцвэртэй байгаа уурыг ханасан гэж нэрлэдэг.

Буцлах ба конденсацын муруй нь бидний харж байгаагаар өөр утгатай: энэ нь шингэн ба уурын тэнцвэрийн муруй юм. Тэнцвэрийн муруй нь диаграммын талбарыг хоёр хэсэгт хуваадаг. Зүүн ба дээшээ (илүү өндөр температур ба бага даралт руу) уурын тогтвортой байдлын муж байна. Баруун ба доош - шингэний тогтвортой байдлын бүс.

Уур-шингэний тэнцвэрийн муруй, өөрөөр хэлбэл буцлах цэгийн даралтаас хамаарал эсвэл уурын даралт нь температураас хамаарах нь бүх шингэний хувьд ойролцоогоор ижил байна. Зарим тохиолдолд өөрчлөлт нь арай илүү хурц, зарим тохиолдолд арай удаан байж болох ч температур нэмэгдэхийн хэрээр уурын даралт үргэлж нэмэгддэг.

Бид "хий", "уур" гэсэн үгсийг олон удаа хэрэглэж байсан. Энэ хоёр үг бараг адилхан. Бид хэлж чадна: усны хий нь усны уур, хийн хүчилтөрөгч нь хүчилтөрөгчийн шингэний уур юм. Гэсэн хэдий ч энэ хоёр үгийг ашиглахад зарим зуршил бий болсон. Бид харьцангуй бага температурын хязгаарт дассан тул ердийн температурт уурын даралт нь атмосферийн даралтаас дээш байдаг бодисуудад "хий" гэсэн үгийг ихэвчлэн ашигладаг. Үүний эсрэгээр, өрөөний температур, атмосферийн даралтад бодис нь шингэн хэлбэрээр илүү тогтвортой байх үед бид уурын тухай ярьдаг.