Mettet og umettet damp er eksempler. Hva er forskjellen mellom mettet damp og umettet damp?

En damp som ikke er i likevekt med væsken kalles umettet.

For forskjellige væsker oppstår dynamisk likevekt med damp ved forskjellige damptettheter. Grunnen til dette er forskjellen i styrke intermolekylær interaksjon. I væsker der kreftene til intermolekylær tiltrekning er høye, for eksempel kvikksølv, kan bare de mest "raske" molekylene, hvis antall er lite, fly ut av væsken. Derfor, for slike væsker allerede på nr høy tetthet paret er i likevekt. I flyktige væsker med lav molekylær tiltrekningskraft, som eter, ved samme temperatur, kan mange molekyler fly ut av væsken. Derfor oppstår likevektstilstanden bare ved en betydelig damptetthet.

Mettet damp har maksimal tetthet og trykk ved en gitt temperatur.

§ 6.3. Ekte gassisotermer

For en mer detaljert belysning av forholdene under hvilke gjensidige transformasjoner av en gass og en væske er mulig, er enkle observasjoner av fordampningen av en væske ikke nok. Du må nøye overvåke endringen i trykk ekte gass avhengig av volumet ved forskjellige temperaturer.

La karbondioksid være i sylinderen under stempelet (fig. 6.3). Vi vil sakte komprimere den, mens vi jobber med gassen, som et resultat av at den indre energien til gassen bør øke. Hvis vi ønsker å gjennomføre prosessen ved konstant temperatur T, da er det nødvendig å sikre god varmeveksling mellom sylinderen og omgivelsene. For å gjøre dette kan du plassere sylinderen i et stort kar med en væske med konstant temperatur (termostat) og komprimere gassen så sakte at varmen rekker å overføres fra gassen til de omkringliggende kroppene.

Ved å utføre dette eksperimentet kan man legge merke til at i begynnelsen, når volumet er stort nok ( V > V 2 , se fig. 6,3), trykk karbondioksid med en reduksjon i volum, øker den i samsvar med Boyle-Mariotte-loven, og deretter med en ytterligere økning i trykk, observeres små avvik fra denne loven. Denne avhengigheten mellom gasstrykk og volum er vist grafisk i figur 6.3 kurve AB.

Med en ytterligere reduksjon i volum, med utgangspunkt i verdien V 2 , trykket i sylinderen under stempelet slutter å endre seg. Hvis du ser inn i sylinderen gjennom et spesielt visningsvindu, kan du se at en del av volumet til sylinderen er okkupert av en gjennomsiktig væske. Dette betyr at gassen (dampen) har blitt til mettet damp, og en del av det ble til en væske, dvs. kondensert.

Når vi fortsetter å komprimere innholdet i sylinderen, vil vi legge merke til at væskemengden i sylinderen øker og plassen som okkuperes av mettet damp avtar. Trykket som trykkmåleren viser forblir konstant til hele rommet under stempelet er fylt med væske. Denne prosessen er avbildet i figur 6.3 ved utsnittet sol grafisk kunst.

I fremtiden, med en liten reduksjon i volum, fra verdien V3, trykket øker veldig kraftig CD grafisk kunst; se fig. 6.3). Dette er fordi væsker er inkompressible.

Siden den betraktede prosessen fant sted ved en konstant temperatur T, er grafen ABCD (se fig. 6.3), som viser avhengigheten av gasstrykk R fra volum V, kalles den virkelige gassisotermen. Plott AB (V > V 2 ) tilsvarer umettet damp, plot Sol (V 3 < V < V 2 ) - likevektstilstanden til væsken og dens mettede damp, og området CD (V < V 3 ) - stoffets flytende tilstand.

Eksperimenter viser at isotermene til andre stoffer også har samme form, hvis temperaturen ikke er for høy.

Vannpytter tørker raskere i vindvær enn ved samme temperatur uten vind. Dette viser at for at en væske skal fordampe, må den resulterende dampen fjernes. Hvis dampen ikke fjernes i det hele tatt, for eksempel ved å korke en flaske væske, vil fordampningen snart stoppe. Siden verken væsken blir til damp eller dampen kondenserer til en væske, sies det at dampen og væsken er i likevekt. Dampen i likevekt med væsken kalles mettet damp. Denne tittelen formidler ideen om det gitt volum ved denne temperaturen kan ikke plasseres stor kvantitet par.

I en flaske med væske er det i tillegg til damp også luft over væsken. Det er imidlertid ikke vanskelig å sørge for at bare dampen er over væsken, nesten uten innblanding av andre gasser. For å gjøre dette må rommet over væsken pumpes ut med en pumpe eller gassen må utvises ved langvarig koking av væsken, hvor damp fortrenger gasser. Ved å undersøke oppførselen til damp i rommet, hvorfra alle fremmede gasser er fjernet, får vi viktig informasjon om dens egenskaper. Studien kan for eksempel utføres som følger.

Rundbunnskolbe 1, forseglet med en gummipropp, er rapportert som vist i fig. 477, med et glassrør 2 dyppet i et kar med kvikksølv. Gjennom et annet rør 3, utstyrt med en kran, pumpes luft best mulig ut av kolben, og kvikksølvet i røret 2 stiger under påvirkning av atmosfærisk trykk. Kvikksølvdamp under disse forholdene dannes i så små mengder at dens tilstedeværelse kan neglisjeres.

Ris. 477. De første eterdråpene som faller ned i kolben 1 fordamper, og kvikksølvet i røret 2 synker raskt. Når metning oppstår, fordamper ikke eterdråpene som faller ned i kolben, og kvikksølvnivået endres ikke lenger.

Fra trakt 4, som eter helles i, føres eter forsiktig, dråpe for dråpe, inn i kolbe 1 gjennom kran 5. De første eterdråpene fordamper øyeblikkelig, og kvikksølv i røret faller raskt ned. I dette tilfellet inneholder kolben umettet eterdamp. Med en økning i mengden av fordampet eter øker tettheten til dampen, og samtidig dens trykk, akkurat som trykket til enhver gass øker med en økning i tettheten. Umettet damp, selv om den ikke akkurat følger gasslovene til Boyle - Mariotte og Charles, men har generelt alle egenskapene til gasser. Men når vi fortsetter å tilsette eter til kolbe 1, vil vi legge merke til at kvikksølvet i rør 2 slutter å synke, og den tilsatte eteren fordamper ikke lenger: metning er nådd. Uansett hvor mye mer eter som tilsettes, vil tettheten til dampen og dens trykk forbli konstant. Merk at temperaturen ikke skal endres under forsøket.

Hvis vi gjentar det samme forsøket med en annen væske, for eksempel med alkohol, vil vi se at metningsdamptrykket vil være forskjellig fra eter. Det mettede damptrykket til eter ved er ca, alkohol er ca.

Så tettheten og trykket til mettet damp ved en konstant temperatur er konstante verdier, for forskjellige væsker er de forskjellige.

Før du svarer på spørsmålet i tittelen på artikkelen, la oss finne ut hva damp er. Bildene som folk flest har med dette ordet: en kokende kjele eller kasserolle, et damprom, en varm drikke og mange flere lignende bilder. På en eller annen måte, i våre ideer er det en væske og en gassformig substans som stiger over overflaten. Hvis du blir bedt om å gi et eksempel på damp, vil du umiddelbart huske vanndamp, damp av alkohol, eter, bensin, aceton.

Det er et annet ord for gassformige tilstander - gass. Her tenker vi vanligvis på oksygen, hydrogen, nitrogen og andre gasser uten å assosiere dem med tilsvarende væsker. Det er velkjent at de også finnes i flytende tilstand. Ved første øyekast ligger forskjellene i det faktum at damp tilsvarer naturlige væsker, og gasser må gjøres flytende med vilje. Dette er imidlertid ikke helt sant. Dessuten er bildene som oppstår med ordet damp ikke damp. For å gi et mer presist svar, la oss se på hvordan damp lages.

Hvordan er damp forskjellig fra gass?

Den aggregerte tilstanden til et stoff bestemmes av temperatur, mer presist ved forholdet mellom energien som molekylene samhandler med og energien til deres termiske kaotiske bevegelser. Omtrent kan vi anta at hvis interaksjonsenergien er mye større - fast tilstand, hvis energien til termisk bevegelse er mye større - gassformig, hvis energiene er sammenlignbare - flytende.

Det viser seg at for at et molekyl skal løsrive seg fra en væske og delta i dannelsen av damp, må verdien av termisk energi være større enn interaksjonsenergien. Hvordan kan dette skje? gjennomsnittshastighet termisk bevegelse av molekyler er lik en viss verdi, avhengig av temperatur. Imidlertid er de individuelle hastighetene til molekylene forskjellige: de fleste av dem har hastigheter nær gjennomsnittsverdien, men noen av dem har hastigheter større enn gjennomsnittet, noen mindre.

Raskere molekyler kan ha Termisk energi større enn interaksjonsenergien, noe som betyr at de, etter å ha truffet overflaten av væsken, er i stand til å bryte seg bort fra den og danne damp. Denne typen fordamping kalles fordampning. På grunn av samme fordeling av hastigheter, er det en motsatt prosess - kondensasjon: molekyler fra en damp går over i en væske. Forresten, bildene som vanligvis vises med ordet damp er ikke damp, men resultatet av den motsatte prosessen - kondensering. Du kan ikke se paret.

Damp kan under visse forhold bli en væske, men for dette må temperaturen ikke overstige viss verdi. Denne verdien kalles kritisk temperatur. Damp og gass er gassformige tilstander som varierer i temperaturen de eksisterer ved. Hvis temperaturen ikke overstiger den kritiske - damp, hvis den overstiger - gass. Holder du temperaturen konstant og reduserer volumet, blir dampen flytende, gassen blir ikke flytende.

Hva er mettet og umettet damp

Selve ordet "mettet" bærer viss informasjon, det er vanskelig å mette stort område rom. Dette betyr at for å oppnå mettet damp, er det nødvendig begrense rommet der væsken befinner seg. I dette tilfellet bør temperaturen være lavere enn den kritiske for det gitte stoffet. Nå forblir de fordampede molekylene i rommet der væsken befinner seg. Til å begynne med vil de fleste overganger av molekyler skje fra væsken, mens damptettheten vil øke. Dette vil igjen føre til mer reversere overganger av molekyler til væske, noe som vil øke hastigheten på kondensasjonsprosessen.

Til slutt etableres en tilstand hvor gjennomsnittlig antall molekyler som går fra en fase til en annen vil være lik. En slik tilstand kalles dynamisk balanse. Denne tilstanden er preget av den samme endringen i størrelsen og retningen av fordampnings- og kondenseringshastighetene. Denne tilstanden tilsvarer mettet damp. Hvis tilstanden med dynamisk likevekt ikke nås, tilsvarer dette en umettet damp.

De begynner studiet av et objekt, alltid med den enkleste modellen. I molekylær kinetisk teori er dette en ideell gass. De viktigste forenklingene her er neglisjeringen av det iboende volumet av molekyler og energien til deres interaksjon. Det viser seg at en slik modell ganske tilfredsstillende beskriver umettet damp. Dessuten, jo mindre mettet den er, jo mer legitim er bruken. Ideell gass Det er en gass, den kan ikke bli verken en damp eller en væske. Derfor, for mettet damp, er en slik modell ikke tilstrekkelig.

De viktigste forskjellene mellom mettet og umettet damp

1. Mettet betyr det gitt objekt har størst mulig verdi av noen parametere. For et par er det tetthet og trykk. Disse parameterne for umettet damp har mindre verdier. Jo lenger dampen er fra metning, jo mindre er disse verdiene. En presisering: referansetemperaturen må være konstant.
2. For umettet damp, Boyle-Mariotte lov: hvis temperaturen og massen til gassen er konstant, forårsaker en økning eller reduksjon i volum en reduksjon eller økning i trykket med samme mengde, trykk og volum er omvendt relatert proporsjonal avhengighet. Fra maksimal tetthet og trykk ved konstant temperatur følger deres uavhengighet av volumet av mettet damp, det viser seg at for mettet damp er trykk og volum uavhengige av hverandre.
3. For umettet damp tetthet er ikke avhengig av temperatur, og hvis volumet er bevart, endres heller ikke tetthetsverdien. For mettet damp, mens volumet opprettholdes, endres tettheten hvis temperaturen endres. Avhengighet i denne saken rett. Hvis temperaturen øker, øker også tettheten, hvis temperaturen synker, endres også tettheten.
4. Hvis volumet er konstant, oppfører umettet damp seg i samsvar med Charles' lov: når temperaturen øker, øker trykket med samme faktor. Dette forholdet kalles lineært. For mettet damp, når temperaturen øker, øker trykket raskere enn for umettet damp. Avhengigheten er eksponentiell.

Oppsummert kan det noteres betydelige forskjeller egenskapene til sammenlignede objekter. Hovedforskjellen er at damp, i en tilstand av metning, ikke kan betraktes isolert fra væsken. Det er et to-komponent system som de fleste gasslover ikke kan brukes på.

Hvis i et rom som inneholder damper av en væske, kan ytterligere fordampning av denne væsken skje, så kalles dampen i dette rommet umettet damp.

Ved å endre volumet av umettet damp, vil vi legge merke til at trykket også endres: med en reduksjon i volum øker trykket, og med en økning i volum synker trykket.

La rør B heves så høyt at det inneholder umettet damp. Trykket til denne dampen er H - h, hvor H - Atmosfæretrykk. Hvis røret senkes etter det, vil kvikksølvnivået i det reduseres: h 1< h, а это показывает, что давление пара возрастает (H – h 1 >H-H). Damptrykket vil øke til dampen blir mettende. En væske vil dukke opp over kvikksølvet. Fra øyeblikket av metning av dampen vil trykket bli konstant og lik H - h 2. Dette vil være det høyeste damptrykket ved en gitt temperatur.?

Damp produserer det største trykket ved en gitt temperatur i en tilstand av metning.

Grafisk er overgangen av en umettet damp til en væske ved å redusere volumet uten å endre temperaturen representert av ABCD-kurven. Del AB av denne kurven tilsvarer umettet damp, punkt B til metning, linje BC til dampkondensasjon og CD til væske. ABCD-kurven kalles damp-væske-isotermen.

Umettet damp kan bringes til en metningstilstand, ikke bare ved å redusere volumet, men også ved å senke temperaturen. Så hvis du heller eter på den ytre delen av rør B, vil eteren, som fordamper, avkjøle den, som et resultat av at den umettede dampen vil gå inn i en tilstand av metning og delvis bli til en væske.

Denne egenskapen til damp forklarer dugging av kalde gjenstander som bringes inn i varmt rom, dannelse av tåke, dugg osv. Dermed oppnås overgangen av damp fra umettet tilstand til mettet tilstand på to måter: 1) ved å senke temperaturen og 2) ved å øke trykket (redusere volumet).

Den omvendte overgangen fra en mettet til en umettet tilstand oppnås: 1) uten endring i temperaturen ved en reduksjon i trykk (økning i volum) og 2) ved en økning i dampens temperatur.

Hvis røret som inneholder den mettede dampen varmes forsiktig opp, vil væsken over kvikksølvet gradvis fordampe, og ved videre oppvarming vil det være umettet damp over kvikksølvet.

I ingeniørfag kalles umettet damp oppnådd ved overoppheting av mettet damp overopphetet damp. For drift av dampmotorer brukes for tiden bare overopphetet damp, med en temperatur på 150 til 600 ° C.

DEFINISJON

Fordampning er prosessen med å omdanne væske til damp.

I en væske (eller fast stoff) ved enhver temperatur er det et visst antall "raske" molekyler, kinetisk energi mer potensiell energi deres interaksjoner med andre partikler av materie. Hvis slike molekyler er nær overflaten, kan de overvinne tiltrekningen av andre molekyler og fly ut av væsken og danne damp over den. Fordampning av faste stoffer blir også ofte referert til som sublimering eller sublimering.

Fordampning skjer ved hvilken som helst temperatur der gitt stoff kan være i flytende eller fast tilstand. Imidlertid avhenger fordampningshastigheten av temperaturen. Når temperaturen stiger, øker antallet "raske" molekyler, og følgelig øker fordampningsintensiteten. Fordampningshastigheten avhenger også av væskens frie overflateareal og typen stoff. Så for eksempel vil vann som helles i en tallerken fordampe raskere enn vann helles i et glass. Alkohol fordamper raskere enn vann osv.

Kondensasjon

Mengden væske i en åpen beholder avtar kontinuerlig på grunn av fordampning. Men i et tett lukket kar skjer ikke dette. Dette forklares av det faktum at samtidig med fordampning i en væske (eller fast stoff) skjer den omvendte prosessen. Dampmolekyler beveger seg tilfeldig over væsken, så noen av dem, under påvirkning av tiltrekningen av molekylene på den frie overflaten, faller tilbake i væsken. Prosessen med å omdanne en damp til en væske kalles kondensering. Prosessen med å gjøre damp til fast ofte referert til som dampkrystallisering.

Etter at vi har hellet væsken i beholderen og lukket den tett, vil væsken begynne å fordampe, og damptettheten over den frie overflaten av væsken vil øke. Men samtidig vil antallet molekyler som går tilbake til væsken øke. I et åpent kar er situasjonen annerledes: molekylene som har forlatt væsken kan ikke komme tilbake til væsken. I et lukket kar etableres en likevektstilstand over tid: antall molekyler som forlater overflaten av væsken blir lik tallet dampmolekyler som returnerer til væsken. En slik tilstand kalles tilstand av dynamisk likevekt(Figur 1). I en tilstand av dynamisk likevekt mellom væske og damp skjer både fordampning og kondensering samtidig, og begge prosessene kompenserer hverandre.

Figur 1. Væske i dynamisk likevekt

Mettet og umettet damp

DEFINISJON

Mettet damp Damp er i dynamisk likevekt med væsken.

Navnet "mettet" understreker at et gitt volum ved en gitt temperatur ikke kan inneholde mer damp. Mettet damp har maksimal tetthet ved en gitt temperatur, og utøver derfor maksimalt trykk på karets vegger.

DEFINISJON

umettet damp- damp som ikke har nådd tilstanden dynamisk likevekt.

For ulike væsker oppstår dampmetning når ulike tettheter, som skyldes forskjellen i molekylær struktur, dvs. forskjellen i kreftene til intermolekylær interaksjon. I væsker der interaksjonskreftene til molekyler er høye (for eksempel i kvikksølv), oppnås tilstanden til dynamisk likevekt ved lave damptettheter, siden antallet molekyler som kan forlate overflaten av væsken er lite. Tvert imot, i flyktige væsker med lave tiltrekningskrefter av molekyler, ved samme temperaturer, flyr et betydelig antall molekyler ut av væsken og metning av dampen oppnås med høy tetthet. Eksempler på slike væsker er etanol, eter, etc.

Siden intensiteten av dampkondenseringsprosessen er proporsjonal med konsentrasjonen av dampmolekyler, og intensiteten av fordampningsprosessen bare avhenger av temperaturen og øker kraftig med veksten, avhenger konsentrasjonen av molekyler i mettet damp bare av temperaturen til væsken . Derfor Mettet damptrykk avhenger kun av temperatur og er ikke avhengig av volum. Med økende temperatur øker dessuten konsentrasjonen av mettede dampmolekyler og følgelig tettheten og trykket til mettet damp raskt. Spesifikke avhengigheter trykk og tetthet av mettet damp på temperatur er forskjellig for forskjellige stoffer og kan finnes fra referansetabeller. Det viser seg at mettet damp som regel er godt beskrevet av Claiperon-Mendeleev-ligningen. Men når den komprimeres eller varmes opp, endres massen av mettet damp.

Umettet damp adlyder lovene til en ideell gass med en rimelig grad av nøyaktighet.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

EKSEMPEL 2