Молекулярная физика и термодинамика. Рудин А.В - 4 стр.

UptoLike

Составители: 

4
=
μ
=μ
n
1i
i
i
СМ
СМ
m
m
, (5)
=
ρ
=ρ
n
1i
i
i
СМ
СМ
m
m
, (5а)
где
СМ
m
- масса газовой смеси,
i
m
- масса газовой компоненты.
2. Процессы плавления и кристаллизации, испарения и конденсации называются
фазовыми переходами первого рода. Они характеризуются тем, что при их
осуществлении поглощается или выделяется энергия (теплота). Например, чтобы
испарить один грамм воды при температуре кипения 100
°С при нормальном давлении
760 мм. рт. ст. (101325 Па), требуется затратить энергию 2260 Дж. Это есть удельная
теплота испарения воды.
При обратном процессе (переходе пара в воду) эта теплота выделяется.
Рассмотрим процесс перехода из жидкой фазы в газообразную - процесс испарения (в
частности, процесс кипения). Процесс испарения заключается в том, что молекулы
жидкости,
обладающие наибольшей кинетической энергией выходят через
поверхность жидкости наружу, преодолевая силы межмолекулярного притяжения.
Чтобы такие молекулы могли проникнуть через поверхностный слой, их кинетическая
энергия
kT
2
3
2
m
E
2
0
i
=
υ
=
(6)
должна быть больше той работы, которую следует совершить против сил
молекулярного притяжения. Силы молекулярного притяжения приходится
преодолевать не только в пределах поверхностного слоя толщиной
r, но и на
некотором расстоянии от поверхности жидкости, ибо когда молекула уже вышла за
поверхностный слой, на нее еще продолжают действовать поверхностные молекулы
жидкости, причем до тех пор пока она не отдалится на такое расстояние, на котором
силы притяжения практически перестают действовать. Можно показать, что действие
этих сил сказывается на
расстоянии, равном радиусу сферы действия молекулярных
сил, и можно считать, что молекула должна преодолевать поверхностный слой
удвоенной толщины
2r. Поэтому кинетическая энергия должна быть больше, чем
Fr2E
ki
r
>
, (7)
где
r - радиус сферы действия молекулярных сил,
F
r
- средняя величина силы
притяжения, действующая на молекулу.
В жидкостях молекулярное Ван-дер-ваальсовое давление
2
V
a
P =
(8)
очень велико. Расчет
P
в уравнении Ван-дер-Ваальса
                                               4

                                       m СМ
                             μ СМ =            ,         (5)
                                        n
                                           mi
                                      ∑
                                      i =1 μ i



                                       m СМ
                             ρ СМ =            ,     (5а)
                                        n
                                           mi
                                      ∑
                                      i =1 ρ i



где m СМ - масса газовой смеси, m i - масса газовой компоненты.

     2. Процессы плавления и кристаллизации, испарения и конденсации называются
фазовыми переходами первого рода. Они характеризуются тем, что при их
осуществлении поглощается или выделяется энергия (теплота). Например, чтобы
испарить один грамм воды при температуре кипения 100 ° С при нормальном давлении
760 мм. рт. ст. (101325 Па), требуется затратить энергию 2260 Дж. Это есть удельная
теплота испарения воды.
     При обратном процессе (переходе пара в воду) эта теплота выделяется.
Рассмотрим процесс перехода из жидкой фазы в газообразную - процесс испарения (в
частности, процесс кипения). Процесс испарения заключается в том, что молекулы
жидкости, обладающие наибольшей кинетической энергией выходят через
поверхность жидкости наружу, преодолевая силы межмолекулярного притяжения.
Чтобы такие молекулы могли проникнуть через поверхностный слой, их кинетическая
энергия

                                    m0υ2 3
                             Ei =       = kT              (6)
                                     2   2

должна быть больше той работы, которую следует совершить против сил
молекулярного притяжения. Силы молекулярного притяжения приходится
преодолевать не только в пределах поверхностного слоя толщиной r , но и на
некотором расстоянии от поверхности жидкости, ибо когда молекула уже вышла за
поверхностный слой, на нее еще продолжают действовать поверхностные молекулы
жидкости, причем до тех пор пока она не отдалится на такое расстояние, на котором
силы притяжения практически перестают действовать. Можно показать, что действие
этих сил сказывается на расстоянии, равном радиусу сферы действия молекулярных
сил, и можно считать, что молекула должна преодолевать поверхностный слой
удвоенной толщины 2r . Поэтому кинетическая энергия должна быть больше, чем
                                        r
                               E ki > 2rF ,         (7)
                                                r
где r - радиус сферы действия молекулярных сил, F - средняя величина силы
притяжения, действующая на молекулу.
      В жидкостях молекулярное Ван-дер-ваальсовое давление

                                        a
                                P′ =               (8)
                                        V2

очень велико. Расчет P ′ в уравнении Ван-дер-Ваальса