Хэрэв систем нь нэг бүрэлдэхүүн хэсэгтэй, өөрөөр хэлбэл химийн нэг төрлийн бодис эсвэл түүний нэгдлээс бүрддэг бол фазын тухай ойлголт нь нэгтгэх төлөвийн тухай ойлголттой давхцдаг. § 60-д зааснаар ижил бодис нь молекулуудын эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөний чөлөөт байдлын хоёр дахин их энерги ба молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хамгийн бага боломжит энергийн хоорондын хамаарлаас хамааран ижил бодис нь нэгтгэх гурван төлөвийн аль нэгэнд байж болно: хатуу , шингэн эсвэл хий. Энэ харьцаа нь эргээд гадаад нөхцөл байдал - температур ба даралтаар тодорхойлогддог. Үүний үр дүнд фазын өөрчлөлтийг температур, даралтын өөрчлөлтөөр тодорхойлдог. Фазын өөрчлөлтийг нүдээр харуулахын тулд үүнийг ашигладаг төлөвийн диаграм(Зураг 115), координатаар р, ТФазын шилжилтийн температур ба даралтын хоорондын хамаарлыг ууршилт (EC), хайлах (MC) ба сублимацын (CS) муруй хэлбэрээр тодорхойлж, диаграммын талбарыг хатуу (TT) оршин тогтнох нөхцөлд тохирсон гурван хэсэгт хуваана. шингэн (L) ба хийн (G) фазууд Диаграм дээрх муруйнуудыг дууддаг фазын тэнцвэрийн муруй,тэдгээрийн цэг бүр нь тохирч байна

зэрэгцэн орших хоёр фазын тэнцвэрийн нөхцлийг хангадаг: CP - хатууба шингэн, CI - шингэн ба хий, KS - хатуу ба хий.

Эдгээр муруйнууд огтлолцож, улмаар бодисын гурван фазын нэгэн зэрэг тэнцвэрт орших нөхцөлийг (Т tr температур ба харгалзах тэнцвэрийн даралт p tr) тодорхойлдог цэгийг гэнэ. гурвалсан цэг.Бодис бүр зөвхөн нэг гурвалсан цэгтэй байдаг. Гурвалсан цэгус нь 273.16 К-ийн температураар тодорхойлогддог (Цельсийн хэмжүүрээр энэ нь 0.01 ° C температуртай тохирч байна) бөгөөд термодинамик температурын хуваарийг байгуулах гол лавлах цэг юм.

Термодинамик нь нэг бодисын хоёр фазын тэнцвэрийн муруйг тооцоолох аргыг өгдөг. дагуу Клапейрон-Клаузиусын тэгшитгэл,температуртай холбоотой тэнцвэрийн даралтын дериватив

Хаана Л- дулаан фазын шилжилт, (В 2 -В 1) - эхний үе шатаас хоёр дахь үе рүү шилжих явцад бодисын эзлэхүүн өөрчлөгдөх; Т- шилжилтийн температур (изотерм процесс).

Клапейрон-Клаузиусын тэгшитгэл нь тэнцвэрийн муруйн налууг тодорхойлох боломжийг олгодог. Түүнээс хойш ЛТэгээд Тэерэг байвал налууг тэмдгээр өгнө В 2 -В 1. Шингэнийг ууршуулах, хатуу бодисыг сублимаци хийх үед бодисын хэмжээ үргэлж нэмэгддэг тул (76.1)-ийн дагуу d х/г Т>0; Тиймээс эдгээр процессуудад температурын өсөлт нь даралтыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг ба эсрэгээр. Ихэнх бодисууд хайлах үед эзэлхүүн нь ихэвчлэн нэмэгддэг, өөрөөр хэлбэл d х/г Т>0; тиймээс даралт ихсэх нь хайлах температурыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг (115-р зурагт хатуу CP). Зарим бодисын хувьд (H 2 O, Ge, цутгамал төмөр гэх мэт) шингэн фазын эзэлхүүн нь хатуу фазын эзэлхүүнээс бага, өөрөөр хэлбэл d. х/г Т<0; следовательно, увеличение давления сопровождается понижением температуры плавления (штриховая ли­ния на рис. 115).

Төрийн диаграм дээр үндэслэсэн

Туршилтын мэдээлэлд үндэслэн тухайн бодис ямар төлөвт байгаа талаар дүгнэлт хийх боломжийг олгодог rТэгээд Т,мөн түүнчлэн тодорхой үйл явцын явцад ямар фазын шилжилт явагдах вэ. Жишээлбэл, цэгт тохирсон нөхцөлд 1 (Зураг 116), бодис нь хатуу төлөвт, 2-р цэг нь хийн төлөвт, 3-р цэг нь шингэн ба хийн төлөвт байна. Бодис нь тухайн цэгт тохирсон хатуу төлөвт байна гэж үзье 4, Хэвтээ тасархай шугамын фазын диаграммд үзүүлсэн изобар халаалтанд ордог 4- 5-6. Зураг нь тухайн цэгт тохирох температурт байгааг харуулж байна 5, бодис нь цэгт тохирох өндөр температурт хайлдаг 6 - хий болж хувирч эхэлдэг. Хэрэв бодис нь 7-р цэгт тохирсон хатуу төлөвт байвал изобар халаах үед (тасархай шугам 7- 8) болор нь шингэн үеийг дамжихгүйгээр хий болж хувирдаг. Хэрэв бодис нь 9-р цэгт тохирсон төлөвт байгаа бол изотермийн шахалтын үед (тасархай шугам 9-10) Энэ нь дараах гурван төлөвт шилжих болно: хий - шингэн - талст төлөв.

Төлөвийн диаграмм (115 ба 116-р зургийг үз) ууршилтын муруй нь К чухал цэг дээр төгсдөг болохыг харуулж байна. Тиймээс энэ нь боломжтой юм. тасралтгүйбодисын ууршилтын муруйг гатлахгүйгээр эгзэгтэй цэгийг тойрч шингэн төлөвөөс хийн төлөвт шилжиж, буцах (шилжилт 11 -12 Зураг дээр. 116), өөрөөр хэлбэл, фазын хувиргалт дагалддаггүй шилжилт. Энэ нь хий ба шингэний ялгаа нь цэвэр тоон шинж чанартай байдаг тул боломжтой юм.

nym (жишээ нь эдгээр хоёр муж нь изотроп шинж чанартай байдаг). Кристал төлөвөөс (анизотропоор тодорхойлогддог) шингэн эсвэл хий рүү шилжих нь зөвхөн огцом (фазын шилжилтийн үр дүнд) байж болно.

эгзэгтэй цэг дэх ууршилтын муруйтай адил хайлах ба сублимацын муруй тасрах боломжгүй. Хайлах муруй нь хязгааргүйд хүрч, сублимацийн муруй нь хаана байх болно r= 0 ба T= 0.

Аюулгүй байдлын асуултууд

Бодит хий нь идеал хийнээс юугаараа ялгаатай вэ? Ван дер Ваалсын тэгшитгэлийг гаргахдаа залруулгын утга нь юу вэ?

Хэт халсан шингэн ба хэт ханасан уур яагаад хувирамтгай төлөвтэй байдаг вэ? Хийг вакуум руу адиабатаар тэлэх үед түүний дотоод энерги өөрчлөгддөггүй. Хэрэв хий хамгийн тохиромжтой бол температур хэрхэн өөрчлөгдөх вэ? жинхэнэ?

Жоуль-Томсоны эффектийн мөн чанар, шалтгаан юу вэ? Үүнийг хэзээ эерэг гэж нэрлэдэг вэ? сөрөг?

Яагаад бүх бодисын гадаргуугийн хурцадмал байдал температурын дагуу буурдаг вэ? Гадаргуугийн идэвхит бодис гэж юу вэ? Ямар нөхцөлд шингэн нь хатуу биеийг норгодог вэ? нойтон биш гэж үү? Капилляр дахь чийгшүүлэх шингэний өсөлтийн өндрийг юу тодорхойлдог вэ? Нэг талст нь поликристалаас юугаараа ялгаатай вэ? Кристалуудыг хэрхэн ангилах вэ?

Дулонг ба Петигийн хуулийг дулаан багтаамжийн сонгодог онол дээр үндэслэн хэрхэн олж авах вэ? Тодорхой хэмжээний хатуу бодис нь шингэн төлөвт ижил бодистой холилддог. Яагаад энэ хольцыг бага зэрэг халаахад түүний температур нэмэгдэхгүй байна вэ? Нэгдүгээр эрэмбийн фазын шилжилт хоёр дахь дарааллын фазын шилжилтээс юугаараа ялгаатай вэ?

Даалгаврууд

10.1. m=1кг масстай нүүрсхүчлийн хий нь 20 литрийн багтаамжтай саванд 290К температурт байна. Хийн даралтыг тодорхойлно уу: 1) хий бодит; 2) хамгийн тохиромжтой хий. Үр дүнгийн ялгааг тайлбарла. Нэмэлт өөрчлөлтүүд АТэгээд б 0.365 Н м 4 /моль 2 ба 4.3 10 -5 м 3 /моль-тэй тэнцүү авна. [1) 2.44 МПа; 2) 2.76 МПа]

10.2. Хэмжээ v = 2 моль бодис агуулсан хүчилтөрөгч нь эзэлхүүнийг эзэлдэг В 1 = 1 л.Хүчилтөрөгч нь вакуумд адиабатаар тэлэхдээ V 2 =10 литр эзэлхүүнтэй бол температурын өөрчлөлтийг T тодорхойл. Нэмэлт өөрчлөлт А 0.136 Н м 4 /моль 2-тэй тэнцүү авна. [-11.8 К |

10.3. Хэрэв молекулуудын таталцлын хүчийг үл тоомсорлож болох хийг дарах үед Жоуль-Томсоны эффект үргэлж сөрөг байдаг гэдгийг харуул.

10.4. Савангийн хөөс үүсэх процессыг изотерм гэж үзээд ажлыг тодорхойлно А,-аас түүний диаметрийг нэмэгдүүлэхийн тулд хийх ёстой г 1 =2 см-ээс d 2 =6 см Савангийн уусмалын гадаргуугийн хурцадмал байдлыг 40 мН/м-тэй тэнцүү авна.

10.7. 25 г жинтэй металл бөмбөгийг 10-аас 30 хэм хүртэл халаахын тулд 117 Ж-тэй тэнцэх хэмжээний дулааныг Дулонг ба Петитийн хуулийн дагуу бөмбөгний дулаан багтаамжийг тодорхойлно. [M107 кг/моль; мөнгө]

*П. Лаплас (1749 -1827) -Францын эрдэмтэн.

* К.Линде (1842-1934) - Германы физикч, инженер.

Тиймээс уур, шингэн, талст хоёр хосоороо тэнцвэрт байдалд байх нөхцөлүүд байдаг. Гурван муж бүгд тэнцвэртэй байж чадах уу? Даралт-температурын диаграмм дээрх ийм цэгийг гурвалсан гэж нэрлэдэг. Хаана байна?

Хэрэв та хөвөгч мөстэй усыг тэг градусын температурт хаалттай саванд хийвэл ус (мөн "мөс") уур нь чөлөөт орон зайд урсаж эхэлнэ. Уурын даралт 4.6 мм м.у.б. Урлаг. ууршилт зогсч, ханалт эхэлнэ. Одоо мөс, ус, уур гэсэн гурван үе шат тэнцвэрт байдалд байх болно. Энэ бол гурвалсан цэг юм.

Янз бүрийн төлөвүүдийн хоорондын хамаарлыг Зураг дээр үзүүлсэн усны диаграмаар тодорхой бөгөөд тодорхой харуулсан болно. 4.11.

Ийм диаграммыг ямар ч биед зориулж барьж болно.

Зураг дээрх муруйнууд нь бидэнд танил юм - эдгээр нь мөс ба уур, мөс ба ус, ус ба уурын тэнцвэрийн муруй юм. Даралтыг босоо, ердийнх шиг, температурыг хэвтээ байдлаар зурна.

Гурван муруй нь гурвалсан цэг дээр огтлолцож, диаграммыг гурван бүсэд хуваадаг - мөс, ус, усны уурын амьдрах орон зай.

Төлөвийн диаграмм нь хураангуй лавлагаа юм. Үүний зорилго нь ийм даралт, ийм температурт биеийн ямар байдал тогтвортой байдаг вэ гэсэн асуултанд хариулах явдал юм.

Хэрэв ус эсвэл уурыг "зүүн бүс" -ийн нөхцөлд байрлуулбал мөс болно. Хэрэв та "доод бүсэд" шингэн эсвэл хатуу бодис нэмбэл уур гарч ирнэ. "Зөв бүсэд" уур нь өтгөрч, мөс хайлах болно.

Фазын оршихуйн диаграм нь бодисыг халаах эсвэл шахах үед юу болох талаар шууд хариулах боломжийг олгодог. Тогтмол даралттай халаалтыг диаграмм дээр хэвтээ шугамаар дүрсэлсэн болно. Биеийн төлөв байдлыг харуулсан цэг энэ шугамын дагуу зүүнээс баруун тийш хөдөлдөг.

Зураг дээр ийм хоёр шугам байгаа бөгөөд тэдгээрийн нэг нь хэвийн даралтаар халааж байна. Шугам нь гурвалсан цэгээс дээш байна. Тиймээс эхлээд хайлах муруйг огтолж, дараа нь зургийн гаднах ууршилтын муруйг огтолно. Хэвийн даралттай мөс 0°С-ийн температурт хайлж, үүссэн ус 100°С-т буцалгана.

Маш бага даралтаар халсан мөсний хувьд нөхцөл байдал өөр байх болно, жишээ нь 5 ммМУБ-аас бага. Урлаг. Халаалтын процессыг гурвалсан цэгээс доош чиглэсэн шугамаар дүрсэлсэн. Хайлах, буцалгах муруй нь энэ шугамтай огтлолцохгүй. Ийм бага даралттай үед халаах нь мөсийг уур руу шууд шилжүүлэхэд хүргэдэг.

Зураг дээр. 4.12, ижил диаграмм нь зураг дээр загалмайгаар тэмдэглэгдсэн төлөвт усны уурыг шахах үед ямар сонирхолтой үзэгдэл гарахыг харуулж байна. Уур нь эхлээд мөс болж, дараа нь хайлах болно. Энэ зураг нь болор ямар даралтаар ургаж эхлэх, хэзээ хайлахыг шууд хэлэх боломжийг олгоно.

Бүх бодисын фазын диаграммууд хоорондоо төстэй. Том, өдөр тутмын үүднээс авч үзвэл диаграм дээрх гурвалсан цэгийн байршил нь өөр өөр бодисын хувьд маш өөр байж болох тул ялгаатай байдал үүсдэг.

Эцсийн эцэст бид "хэвийн нөхцөл" -ийн ойролцоо, өөрөөр хэлбэл нэг атмосферт ойрхон даралттай байдаг. Бодисын гурвалсан цэг нь хэвийн даралтын шугамтай хэрхэн уялдаж байгаа нь бидний хувьд маш чухал юм.

Хэрэв гурвалсан цэг дэх даралт нь агаар мандлынхаас бага байвал "хэвийн" нөхцөлд амьдардаг бидний хувьд бодисыг хайлах гэж ангилдаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр эхлээд шингэн болж, дараа нь буцалгана.

Эсрэг тохиолдолд - гурвалсан цэгийн даралт нь агаар мандлынхаас өндөр байвал бид халах үед шингэнийг харахгүй, хатуу бодис шууд уур болж хувирна. "хуурай мөс" ийм байдлаар ажилладаг бөгөөд энэ нь зайрмаг худалдагчдад маш тохиромжтой. Зайрмагны шахмал түлшийг "хуурай мөс" -ээр шилжүүлж болох бөгөөд зайрмаг чийгтэй болно гэж бүү ай. "Хуурай мөс" нь хатуу нүүрстөрөгчийн давхар исэл C0 2 юм. Энэ бодисын гурвалсан цэг нь 73 атм дээр байрладаг. Тиймээс хатуу CO 2-ыг халаах үед түүний төлөв байдлыг илэрхийлэх цэг нь зөвхөн хатуу бодисын ууршилтын муруйг (5 мм м.у.б. даралттай энгийн мөстэй адил) огтолж, хэвтээ чиглэлд хөдөлдөг.

Кельвиний хэмжүүрээр нэг градусын температурыг хэрхэн тодорхойлдог, эсвэл SI систем одоо биднээс нэг келвин гэж хэлэхийг шаарддаг гэдгийг бид уншигчдад аль хэдийн хэлсэн. Гэсэн хэдий ч бид температурыг тодорхойлох зарчмын тухай ярьж байсан. Бүх хэмжилзүйн хүрээлэнгүүдэд хамгийн тохиромжтой хийн термометр байдаггүй. Тиймээс температурын хуваарийг янз бүрийн бодисын төлөв байдлын хооронд байгалиас тогтсон тэнцвэрийн цэгүүдийг ашиглан бүтээдэг.

Үүнд усны гурвалсан цэг онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Одоо Кельвин градусыг усны гурвалсан цэгийн термодинамик температурын 273.16 хэсэг гэж тодорхойлж байна. Хүчилтөрөгчийн гурвалсан цэгийг 54.361 К гэж авсан. Алтны хатуурах температурыг 1337.58 К гэж тохируулсан. Эдгээр жишиг цэгүүдийг ашиглан ямар ч термометрийг нарийн тохируулж болно.

Хөдөлгөөн. Халуун дулаан Китайгородский Александр Исаакович

Гурвалсан цэг

Гурвалсан цэг

Тиймээс уур, шингэн, талст хоёр хосоороо тэнцвэрт байдалд байх нөхцөлүүд байдаг.

Бүх мужууд тэнцвэртэй байж чадах уу? Даралт-температурын диаграмм дээрх ийм цэгийг гурвалсан гэж нэрлэдэг. Хаана байна?

Хэрэв та хөвөгч мөстэй усыг тэг градусын температурт хаалттай саванд хийвэл ус (мөн "мөс") уур нь чөлөөт орон зайд урсаж эхэлнэ. 4.6 мм м.у.б даралттай үед ууршилт зогсч, ханалт эхэлнэ. Одоо мөс, ус, уур гэсэн гурван үе шат тэнцвэрт байдалд байх болно. Энэ бол гурвалсан цэг юм.

Янз бүрийн төлөвүүдийн хоорондын хамаарлыг Зураг дээр үзүүлсэн усны диаграмаар тодорхой бөгөөд тодорхой харуулсан болно. 103.

Ийм диаграммыг ямар ч биед зориулж барьж болно.

Зураг дээрх муруйнууд нь бидэнд танил юм - эдгээр нь мөс ба уур, мөс ба ус, ус ба уурын тэнцвэрийн муруй юм. Даралтыг босоо, ердийнх шиг, температурыг хэвтээ байдлаар зурна.

Гурван муруй нь гурвалсан цэг дээр огтлолцож, диаграммыг гурван бүсэд хуваадаг - мөс, ус, усны уурын амьдрах орон зай.

Төлөвийн диаграмм нь хураангуй лавлагаа юм. Үүний зорилго нь ийм даралт, ийм температурт биеийн ямар байдал тогтвортой байдаг вэ гэсэн асуултанд хариулах явдал юм.

Хэрэв ус эсвэл уурыг "зүүн бүс" -ийн нөхцөлд байрлуулбал мөс болно. Хэрэв та "доод бүсэд" шингэн эсвэл хатуу бодис нэмбэл уур гарч ирнэ. "Зөв бүсэд" уур нь өтгөрч, мөс хайлах болно.

Фазын оршихуйн диаграм нь бодисыг халаах эсвэл шахах үед юу болох талаар шууд хариулах боломжийг олгодог. Тогтмол даралттай халаалтыг диаграмм дээр хэвтээ шугамаар дүрсэлсэн болно. Биеийн төлөв байдлыг харуулсан цэг энэ шугамын дагуу зүүнээс баруун тийш хөдөлдөг.

Зураг дээр ийм хоёр шугам байгаа бөгөөд тэдгээрийн нэг нь хэвийн даралтаар халааж байна. Шугам нь гурвалсан цэгээс дээш байна. Тиймээс эхлээд хайлах муруйг огтолж, дараа нь зургийн гаднах ууршилтын муруйг огтолно. Хэвийн даралттай мөс 0 ° C температурт хайлж, үүссэн ус 100 ° C-т буцалгана.

Маш бага даралттай, 5 мм м.у.б-аас доош халаасан мөсний хувьд нөхцөл байдал өөр байх болно.

Халаалтын процессыг гурвалсан цэгээс доош чиглэсэн шугамаар дүрсэлсэн. Хайлах, буцалгах муруй нь энэ шугамтай огтлолцохгүй. Ийм бага даралттай үед халаах нь мөсийг уур болгон шууд шилжүүлэхэд хүргэдэг.

Зураг дээр. 104, ижил диаграмм нь зураг дээрх загалмайгаар тэмдэглэгдсэн төлөвт усны уурыг шахах үед ямар сонирхолтой үзэгдэл гарахыг харуулж байна. Уур нь эхлээд мөс болж, дараа нь хайлах болно. Уг зураг нь болор ямар даралтаар ургаж эхлэх, хэзээ хайлахыг шууд хэлэх боломжийг олгоно.

Бүх бодисын фазын диаграммууд хоорондоо төстэй. Том, өдөр тутмын үүднээс авч үзвэл диаграм дээрх гурвалсан цэгийн байршил нь өөр өөр бодисын хувьд маш өөр байж болох тул ялгаатай байдал үүсдэг.

Эцсийн эцэст бид "хэвийн нөхцөл" -д ойрхон оршдог, жишээлбэл. голчлон нэг атмосферийн ойролцоо даралтаар. Бодисын гурвалсан цэг нь хэвийн даралтын шугамтай хэрхэн уялдаж байгаа нь бидний хувьд маш чухал юм.

Хэрэв гурвалсан цэг дэх даралт нь агаар мандлынхаас бага байвал "хэвийн" нөхцөлд амьдардаг бидний хувьд бодисыг хайлах гэж ангилдаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр эхлээд шингэн болж, дараа нь буцалгана. Эсрэг тохиолдолд - гурвалсан цэгийн даралт нь агаар мандлынхаас өндөр байвал бид халах үед шингэнийг харахгүй, хатуу бодис шууд уур болж хувирна. "Хуурай мөс" ийм байдлаар ажилладаг бөгөөд энэ нь зайрмаг худалдагчдад маш тохиромжтой. Зайрмагны шахмал түлшийг "хуурай мөс" -ээр шилжүүлж болох бөгөөд зайрмаг чийгтэй болно гэж бүү ай. "Хуурай мөс" гэдэг нь хатуу нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2 юм. Энэ бодисын гурвалсан цэг нь 73 атм дээр байрладаг. Тиймээс хатуу CO 2-ыг халаах үед түүний төлөв байдлыг илэрхийлэх цэг нь зөвхөн хатуу бодисын ууршилтын муруйг (5 мм м.у.б. даралттай энгийн мөстэй адил) огтолж, хэвтээ чиглэлд хөдөлдөг.