Гидрология. Михеев В.А. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

13
(для воды 374
o
С и 218 атм). Выше этой температуры фазы жидкости и пара
становятся неразличимыми (исчезает четкая межфазная граница жидкость/пар),
поэтому Ф=1.
Линия АС – эта кривая возгонки льда (иногда ее называют линией суб-
лимации), отражающая зависимость давления водяного пара надо льдом от
температуры. Эта линия соответствует моновариантному равновесию (лед) D
(пар) (С=1). Выше
линии АС лежит область льда, ниже область пара.
Линия АD – кривая плавления, выражает зависимость температуры
плавления льда от давления и соответствует моновариантному равновесию
(лед) D (жидкая вода). Для большинства веществ линия АD отклоняется от вер-
тикали вправо, но поведение воды аномально: жидкая вода занимает меньший
объем, чем лед. На
основании принципа Ле Шателье можно предсказать, что
повышение давления будет вызывать сдвиг равновесия в сторону образования
жидкости, т. е. точка замерзания будет понижаться.
Исследования, проведенные Бриджменом для определения хода кривой
плавления льда при высоких давлениях, показали, что существует семь различ-
ных кристаллических модификаций льда, каждая из которых, за исключением
первой, плотнее
воды. Таким образом, верхний предел линии AD – точка D, где
в равновесии находятся лед I (обычный лед), лед III и жидкая вода. Эта точка
находится при -22
0
С и 2450 атм.
Тройная точка воды (точка, отражающая равновесие трех фаз – жидко-
сти, льда и пара) в отсутствие воздуха находится при 0,0100
o
С и 4,58 мм рт.ст.
Число степеней свободы С=3-3=0 и такое равновесие называют нонвариантным.
В присутствии воздуха три фазы находятся в равновесии при 1 атм и при
0
o
С. Понижение тройной точки на воздухе вызвано следующим причинами:
1. растворимостью воздуха в жидкой воде при 1 атм, что приводит к сни-
жению тройной точки на 0,0024
o
С;
2. увеличением давления от 4,58 мм рт.ст. до 1 атм, которое снижает
тройную точку еще на 0,0075
o
С.
Удельная теплота фазовых переходов воды очень велика. В тройной точ-
ке вода одновременно находится во всех трех агрегатных состояниях.
Диаграмма состояния воды иллюстрирует две ее аномалии, оказывающие
решающее влияние не только на поведение воды на Земле, но и природные ус-
ловия планеты в целом. По сравнению с веществами, представляющими
собой
соединения водорода с элементами, находящимися в периодической таблице
Менделеева, температура замерзания и кипения воды необычайно высока.
Аномально высокие значения температуры замерзания и кипения предопреде-
ляют возможность существования воды на планете как в твердом, так и жидком
состоянии и служат определяющими условиями основных гидрологических и
других природных процессов на Земле.
Плотность
воды. Плотность – одна из важнейших физических характе-
ристик любого вещества. Она представляет собой массу однородного вещества,
приходящуюся на единицу объема и измеряется в кг/м
3
. Плотность воды явля-
ется функцией температуры, солености, давления, коллоидных взвесей.

Страницы