Молекулярная физика. Термодинамика. Кузнецов С.И. - 75 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

75
стоянной и равной температуре кипения до тех пор, пока вся система не
перейдет из одной фазы в другую.
Факт четвертый: закон испарения: количество тепла δQ, необхо-
димое для испарения вещества массой dm, и которое пропорционально
этой массе:
m
r
Q
d
δ
=
. (6.3.5)
Коэффициент пропорции r в этом выражении, есть константа, зави-
сящая от вещества системы, называемая удельной теплотой испарения.
Этот закон справедлив и для конденсации, правда с одним отличи-
ем: δQ в этом случае – тепло выделяемое системой. Поэтому закон ис-
парения можно записать в общем виде:
,
d
δ m
r
Q
±
=
(6.3.6)
где знак плюс относится к испарению, а знак минус – к конденсации.
Применение энтропии в этом процессе можно найти просто, считая
процесс равновесным. И опять это вполне допустимое приближение,
при условии, что разность температур между системой и «поставщи-
ком» тепла невелика, т.е. намного меньше температуры кипения.
Тогда
к
2
1
2
1
12
d
δd∆
2
1
Trm
T
mr
TQSSSS
S
S
±=±===−=
∫∫∫
. (6.3.7)
Из формулы (6.3.7) следует, что при испарении энтропия возраста-
ет, а при конденсации уменьшается.
Физический смысл этого результата состоит в различии фазовой
области молекулы в жидкости и газе. Хотя в жидкости и газе каждой
молекуле доступна вся область пространства, занятая системой, но сама
эта область для жидкости существенно меньше, чем для
газа. В жидко-
сти силы притяжения между молекулами удерживают на определенном
расстоянии друг от друга, поэтому каждая молекула хотя и имеет воз-
можность свободно мигрировать по области пространства, занятой
жидкостью, но не имеет возможности «оторваться от коллектива» ос-
тальных молекул: стоит ей оторваться от одной молекулы, как тут же
притягивается другая
. Поэтому объем жидкости зависит от её количест-
ва и никак не связан с объемом сосуда.
Молекулы газа ведут себя иначе. У них гораздо больше свободы,
среднее расстояние между ними таково, что силы притяжения очень ма-
лы, и молекулы «замечают друг друга» лишь при столкновениях. В ре-
зультате газ всегда занимает
весь объем сосуда.
Поэтому при равных температурах фазовая область молекул газа
значительно больше фазовой области молекул жидкости, и энтропия га-

Страницы