Suyuqlikning to’yingan bug’ bosimi

II.To’yingan bug’ bosimi.
2.1 To`yingan bug’ bosimining haroratga bog’likligi .
Qattiq jismning bug'lanishi sublimatsiya , suyuqlik hajmidagi bug'lanishi esa qaynash deyiladi. Bug'lanish deganda, odatda, suyuqlikning erkin yuzasida, belgilangan sirt ustida joylashgan gazsimon muhitning bosimiga mos keladigan qaynash nuqtasidan past haroratda uning molekulalarining issiqlik harakati natijasida bug'lanish tushuniladi. Bunda suyuqlikning sirt qatlamidan gazsimon muhitga etarlicha yuqori kinetik energiyaga ega molekulalar chiqariladi; ularning ba'zilari orqaga qaytariladi va suyuqlik tomonidan tutiladi, qolganlari esa u tomonidan qaytarib bo'lmaydigan darajada yo'qoladi. Bug'lanish endotermik jarayon bo'lib, unda fazaviy o'tish issiqligi so'riladi - suyuqlik fazasida molekulyar birlashish kuchlarini yengish va suyuqlikni bug'ga aylantirish jarayonida kengayish ishiga sarflangan bug'lanish issiqligi. Bug'lanishning o'ziga xos issiqligi 1 mol suyuqlikka (molyar bug'lanish issiqligi, J / mol) yoki uning massa birligiga (bug'lanishning massa issiqligi, J / kg) aytiladi. Bug'lanish darajasi aniqlanadi sirt zichligi bug’ oqimi jp, suyuqlikning birlik yuzasidan gaz fazasiga vaqt birligida kirib boradi [mol / (s.m²) yoki kg / (s.m²)]. Eng yuqori qiymat jp ga vakuumda erishiladi.
Suyuqlik ustida nisbatan zich gaz muhiti mavjud bo'lganda, bug'lanish sekinlashadi, chunki suyuqlik yuzasidan bug’ molekulalarini gazsimon muhitga chiqarish tezligi ularning emissiya tezligiga nisbatan kichik bo'ladi. Bunday holda, interfeysda qatlam hosil bo'ladi bug'-gaz aralashmasi bug’ bilan amalda to'yingan. Bu qatlamdagi qisman bosim va bug’ kontsentratsiyasi bug'-gaz aralashmasining asosiy qismiga qaraganda yuqori. Bug'lanish jarayoni molekulalarning issiqlik harakatining intensivligiga bog'liq: molekulalar qanchalik tez harakat qilsa, bug'lanish tezroq sodir bo'ladi. Bundan tashqari, tashqi (moddaga nisbatan) diffuziya tezligi, shuningdek, moddaning o'zi xususiyatlari bug'lanish jarayoniga ta'sir qiluvchi muhim omillardir. Oddiy qilib aytganda, bug'lanish shamol bilan ancha tezroq bo'ladi. Moddaning xususiyatlariga kelsak, masalan, spirt suvdan ancha tezroq bug'lanadi. Muhim omil shuningdek, bug'lanish sodir bo'ladigan suyuqlikning sirt maydoni: tor dekanterdan u keng patnisga qaraganda sekinroq bo'ladi. Molekulyar daraja ushbu jarayonni ko'rib chiqing molekulyar daraja: qo'shni molekulalarning tortishishini yengish uchun etarli energiyaga (tezlikka) ega bo'lgan molekulalar moddaning (suyuqlikning) chegaralaridan chiqib ketadi. Bunday holda, suyuqlik o'z energiyasining bir qismini yo'qotadi (sovib ketadi). Misol uchun, juda issiq suyuqlik: biz bug'lanish jarayonini tezlashtirganda, uni sovutish uchun uning yuzasiga puflaymiz.
Termodinamik muvozanat bug’-gaz aralashmasidagi suyuqlik va bug' o'rtasidagi termodinamik muvozanatning buzilishi interfeysdagi haroratning sakrashi bilan izohlanadi. Biroq, bu sakrashni odatda e'tiborsiz qoldirish mumkin va interfeysdagi qisman bosim va bug’ kontsentratsiyasi suyuqlik yuzasining haroratiga ega bo'lgan to'yingan bug' uchun ularning qiymatlariga mos keladi deb taxmin qilish mumkin. Agar suyuqlik va bug’-gaz aralashmasi statsionar bo'lsa va ulardagi erkin konvektsiya ta'siri ahamiyatsiz bo'lsa, bug'lanish jarayonida hosil bo'lgan bug'ning suyuqlik yuzasidan gazsimon muhitga olib tashlanishi asosan molekulyar diffuziya va paydo bo'lishi natijasida sodir bo'ladi. Ikkinchisi suyuqlik yuzasidan gazsimon muhitga yo'naltirilgan bug’-gaz aralashmasi oqimining yarim o'tkazuvchan (gaz o'tkazmaydigan) massa interfeysi (Stefanovskiy deb ataladi) tufayli yuzaga keladi . Bug'lanish suyuqligini sovutishning turli rejimlarida haroratni taqsimlash. Issiqlik oqimlari yo'naltiriladi: a - suyuq fazadan bug'lanish yuzasiga gaz fazasiga; b - suyuq fazadan faqat bug'lanish yuzasiga; c - har ikki faza tomondan bug'lanish yuzasiga; d - bug'lanish yuzasiga faqat gaz fazasi tomonidan.
To'yingan bug' bosimining haroratga bog'liqligi. To'yingan bug'ning holati, tajriba shuni ko'rsatadiki taxminan ideal gaz holati tenglamasi bilan tavsiflanadi va uning bosimi formula bilan aniqlanadi. Harorat ko'tarilgach, bosim ko'tariladi. Chunki to'yingan bug 'bosimi hajmiga bog'liq emas, shuning uchun u faqat haroratga bog'liq. Biroq doimiy hajmdagi ideal gazda bo'lgani kabi, to'g'ridan-to'g'ri proportsional emas. Haroratning oshishi bilan haqiqiy to'yingan bug'ning bosimi ideal gaz bosimidan tezroq o'sadi . Agar biz ideal gazning izoxoralarini nuqtalar orqali o'tkazsak, bu aniq bo'ladi A va V(kesikli chiziqlar).



Suyuqlik yopiq idishda qizdirilganda suyuqlikning bir qismi bug'ga aylanadi. Natijada to'yingan bug 'bosimi nafaqat suyuqlik haroratining oshishi natijasida, balki bug' molekulalarining (zichligi) kontsentratsiyasining oshishi natijasida ham ortadi. Asosan, haroratning oshishi bilan bosimning oshishi kontsentratsiyaning oshishi bilan aniq belgilanadi. Ideal gaz va to'yingan bug'ning xatti-harakatlaridagi asosiy farq shundaki, yopiq idishdagi bug'ning harorati o'zgarganda (yoki doimiy haroratda hajm o'zgarganda) bug'ning massasi o'zgaradi. Suyuqlik qisman bug'ga aylanadi yoki aksincha, bug' qisman kondensatsiyalanadi. Ideal gaz bilan bunday narsa sodir bo'lmaydi. Barcha suyuqlik bug'langanda, bug' keyingi qizdirilganda to'yingan bo'lishni to'xtatadi va uning doimiy hajmdagi bosimi mutlaq haroratga to'g'ridan-to'g'ri mutanosib ravishda ortadi . Suyuqlikning harorati oshishi bilan bug'lanish tezligi oshadi. Nihoyat, suyuqlik qaynay boshlaydi. Qaynatganda suyuqlikning butun hajmi bo'ylab tez o'sib boruvchi bug’ pufakchalari hosil bo'lib, ular yuzaga suzadi. Suyuqlikning qaynash nuqtasi doimiy bo'lib qoladi. Buning sababi shundaki, suyuqlikka berilgan barcha energiya uni bug'ga aylantirishga sarflanadi. Qaynatish qanday sharoitlarda boshlanadi? Suyuqlik har doim idishning pastki va devorlarida, shuningdek, bug'lanish markazlari bo'lgan suyuqlikda to'xtatilgan chang zarralarida chiqarilgan erigan gazlarni o'z ichiga oladi. Pufakchalar ichidagi suyuqlikning bug'lari to'yingan. Haroratning oshishi bilan to'yingan bug'ning bosimi ortadi va pufakchalar kattalashadi. Suzuvchi kuch ta'sirida ular yuqoriga suzib yuradilar. Suyuqlikning yuqori qatlamlari ko'proq bo'lsa past harorat, keyin bu qatlamlarda pufakchalardagi bug’ kondensatsiyasi paydo bo'ladi. Bosim tezda pasayadi va pufakchalar qulab tushadi. Yiqilish shunchalik tez sodir bo'ladiki, qabariq devorlari to'qnashib, portlash kabi bir narsa hosil qiladi. Ushbu mikroportlashlarning ko'pchiligi xarakterli shovqin hosil qiladi. Suyuqlik yetarlicha qizdirilgach, pufakchalar yiqilishni to'xtatadi va yuzaga suzib chiqadi. Suyuqlik qaynaydi. Pechka ustidagi choynakga e'tibor bering. Siz qaynab ketguncha deyarli shovqin qilishni to'xtatganini topasiz. To'yingan bug' bosimining haroratga bog'liqligi suyuqlikning qaynash nuqtasi nima uchun uning yuzasidagi bosimga bog'liqligini tushuntiradi. Bug’ pufakchasi ichidagi to'yingan bug'ning bosimi suyuqlikdagi bosimdan biroz oshib ketganda o'sishi mumkin, bu suyuqlik yuzasidagi havo bosimi (tashqi bosim) va suyuqlik ustunining gidrostatik bosimi yig'indisi. Suyuqlikning bug'lanishi qaynash nuqtasidan past haroratlarda sodir bo'lishiga e'tibor beraylik va faqat suyuqlik yuzasidan, qaynash paytida bug' hosil bo'lishi suyuqlikning butun hajmida sodir bo'ladi. Qaynatish pufakchalardagi to'yingan bug'ning bosimi suyuqlikdagi bosimga teng bo'lgan haroratda boshlanadi. Tashqi bosim qanchalik baland bo'lsa, qaynash nuqtasi shunchalik yuqori bo'ladi. Shunday qilib, 1,6106 Pa bosimdagi bug’ qozonida suv 200 ° S haroratda ham qaynamaydi. Bosim tibbiyotda muassasalari germetik yopilgan idishlarda - avtoklavlar suvning qaynashi ham qachon sodir bo'ladi . Shuning uchun suyuqlikning qaynash nuqtasi 100 ° C dan sezilarli darajada yuqori. Sterilizatsiya uchun avtoklavlardan foydalaniladi jarrohlik asboblari va boshqalar .

Va teskari, tashqi bosimni pasaytirib, biz qaynash nuqtasini pasaytiramiz... Kolbadan havo va suv bug'ini chiqarib, siz suvni xona haroratida qaynatishingiz mumkin . Tog'larga chiqishda atmosfera bosimi pasayadi, shuning uchun qaynash nuqtasi pasayadi. 7134 m balandlikda (Pomirdagi Lenin cho'qqisi) bosim taxminan 4104 Pa (300 mm Hg) ni tashkil qiladi. U erda suv taxminan 70 ° C da qaynaydi. Bunday sharoitda go'shtni pishirish mumkin emas.

Har bir suyuqlikning qaynash nuqtasi bor, bu uning to'yingan bug'ining bosimiga bog'liq. To'yingan bug 'bosimi qanchalik baland bo'lsa, suyuqlikning

qaynash nuqtasi shunchalik past bo'ladi, chunki past haroratlarda to'yingan bug' bosimi atmosferaga teng bo'ladi. Misol uchun, 100 ° C qaynash nuqtasida to'yingan suv bug'ining bosimi 101 325 Pa (760 mm Hg), simob bug'ining bosimi esa atigi 117 Pa (0,88 mm Hg) ni tashkil qiladi. Simob normal bosimda 357 ° S haroratda qaynaydi. Suyuqlik uning to'yingan bug'ining bosimi suyuqlik ichidagi bosimga teng bo'lganda qaynaydi.