Молекулярная физика и термодинамика. Рудин А.В - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПГУ | Пенза

Составители: 

Рубрика: 

5
RT
m
b
m
V
m
V
a
P
2
2
2
μ
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
μ
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
μ
⋅+
(9)
для воды дает огромную величину, равную
≈
11000 атм. Непосредственно
молекулярное давление измерить нельзя. Любой манометр для измерения давления в
жидкости измеряет внешнее и гидростатическое давление. Молекулярное давление
может быть вычислено по той работе, которую совершают молекулы, проходя через
поверхностный слой жидкости. Такой выход молекулы есть процесс испарения, а
работа выхода определяет теплоту испарения жидкости. Поэтому измерение
последней
дает возможность вычислить молекулярное давление.
Таким образом, чтобы молекулы жидкости могли выйти через поверхность, они
должны обладать весьма большой кинетической энергией. В первую очередь выйти
смогут те молекулы, которые обладают наибольшей энергией, т.е. наиболее
«нагретые». В результате средняя энергия оставшихся молекул уменьшится и процесс
испарения будет сопровождаться охлаждением, которое
определяет теплоту
испарения.
Одновременно имеет место и противоположный процесс. Некоторые молекулы
пара из воздуха проникают обратно в жидкость, происходит процесс конденсации. Оба
противоположно идущих процесса - испарение и конденсация - происходят
непрерывно. Если испарение более интенсивно, чем конденсация, то количество
жидкости уменьшается. Если же конденсация идет более интенсивно, то количество
жидкости увеличивается. Может
преобладать или первый, или второй процесс, но
может быть и равновесие. Равновесие наблюдается только при вполне определенной
для данной температуры плотности пара. Такая плотность называется равновесной
плотностью, а состояние равновесия является динамическим равновесием. При
динамическом равновесии за единицу времени испаряется столько же молекул,
сколько их конденсируется. Пар в состоянии
равновесной
плотности называется насыщенным
паром. Равновесная плотность пара данной
жидкости, а следовательно, и его давление
зависит только от температуры: с возрастанием
температуры давление насыщенных паров и их
плотность возрастают.
3. Построим изотермы насыщенного пара.
Эти изотермы для температур Т
1
, Т
2
,...Т
n
на PV-
диаграмме представляют собой горизонтальные
участки кривых Ван-дер-Ваальса, параллельные
оси абсцисс (рис. 1). Давление насыщенных
паров на этих участках остается постоянным при
разных объемах. Система является двухфазной. Уменьшение объема приводит к
увеличению конденсации пара и следовательно, увеличению жидкой фазы.
Увеличение объема при постоянной температуре, наоборот, приводит к уменьшению
сконденсированной
жидкости. И при большом объеме пар может оказаться уже
ненасыщенным. Тогда мы получим хвостовой участок кривой Ван-дер-Ваальса.
При адиабатном испарении температура понижается. Если же испарение
происходит не адиабатно, а изотермически, т. е. если в процессе испарения к жидкости
подводится одинаковое количество теплоты в единицу времени, то испарение
жидкости происходит
при постоянной температуре и ее количество всегда остается
неизменной. При изменении температуры испарения количество теплоты, подводимое
к жидкости изменяется. В двухфазной системе жидкость и насыщенный пар находятся
в динамическом равновесии. Пар называется насыщенным потому, что его нельзя
Т
кр
P
пр
P
V
0
T
2
T
3
T
1
Рис. 1.
II
III
I
E
D
C
B
A
V
2
V
1
V
T
1
<T
2
<T
3
<T
кр
                                              5

                            ⎛      a m 2 ⎞⎛      m ⎞ m
                            ⎜⎜ P + 2 ⋅ 2 ⎟⎟⎜⎜ V − b ⎟⎟ = RT     (9)
                             ⎝    V μ ⎠⎝         μ ⎠ μ

для воды дает огромную величину, равную ≈ 11000 атм. Непосредственно
молекулярное давление измерить нельзя. Любой манометр для измерения давления в
жидкости измеряет внешнее и гидростатическое давление. Молекулярное давление
может быть вычислено по той работе, которую совершают молекулы, проходя через
поверхностный слой жидкости. Такой выход молекулы есть процесс испарения, а
работа выхода определяет теплоту испарения жидкости. Поэтому измерение
последней дает возможность вычислить молекулярное давление.
     Таким образом, чтобы молекулы жидкости могли выйти через поверхность, они
должны обладать весьма большой кинетической энергией. В первую очередь выйти
смогут те молекулы, которые обладают наибольшей энергией, т.е. наиболее
«нагретые». В результате средняя энергия оставшихся молекул уменьшится и процесс
испарения будет сопровождаться охлаждением, которое определяет теплоту
испарения.
     Одновременно имеет место и противоположный процесс. Некоторые молекулы
пара из воздуха проникают обратно в жидкость, происходит процесс конденсации. Оба
противоположно идущих процесса - испарение и конденсация - происходят
непрерывно. Если испарение более интенсивно, чем конденсация, то количество
жидкости уменьшается. Если же конденсация идет более интенсивно, то количество
жидкости увеличивается. Может преобладать или первый, или второй процесс, но
может быть и равновесие. Равновесие наблюдается только при вполне определенной
для данной температуры плотности пара. Такая плотность называется равновесной
плотностью, а состояние равновесия является динамическим равновесием. При
динамическом равновесии за единицу времени испаряется столько же молекул,
                                    сколько их конденсируется. Пар в состоянии
  P              T1

Страницы