Переход жидкость – пар

В рассматриваемом случае переходов жидкость – пар в справочниках приводятся данные для самых разных условий переходов. Чтобы соотнести величины, характеризующие переход из жидкости в пар, нужно привести начальные (жидкость) и конечные (пар) условия для разных веществ к одинаковым отношениям концентраций молекул.

Атомы всех элементов близки друг к другу по размерам D = 2Å – 4Å. Следовательно, отношение концентраций молекул для разных веществ, находящихся в конденсированном состоянии при низких температурах, лежит в диапазоне 1 – 8. Нужно учесть это обстоятельство и, соответственно, подобрать нужную температуру для каждого вещества. В приведенной ниже таблице все вещества в твердом состоянии образуют кубическую гранецентрированную решетку. Подбор температур осуществлялся так, чтобы отношение давления насыщенного пара вещества к температуре (К) соответствовало этому отношению для аргона с множителем, равным кубу отношений атомных радиусов. Если, например, атомный радиус ксенона 0,218 нм, а радиус аргона 0,192 нм, то отношение давления к температуре для ксенона должно быть в (218/192)³ раз меньше, чем для аргона. При таком подборе температур отношения концентраций молекул в конденсированном состоянии и в состоянии пара были для разных веществ одинаковыми.

Вещество	Неон	Аргон	Криптон	Ксенон	Свинец	Медь
Атомный Радиус нм.	0,16	0,192	0,198	0,218	0,175	0,128
Температура	10,4	38,7
Теплота перехода.
	9,8×108	6×108	5,7×108	8,31×108	8,8×108	11×108

Для всех веществ, как видно из таблицы, получаются примерно одинаковые величины около = 10⁹. В рассматриваемом случае объемы вещества в состоянии пара и в конденсированном состоянии отличаются в 946 раз (примерно в 10³). Средние расстояния между центрами молекул при переходе изменились примерно в 10 раз.

Если в конденсированном состоянии каждая молекула могла «свободно» перемещаться в выделенном направлении только на расстояние порядка D/100, то для «свободного» движения её центра масс предоставлялся объем, равный примерно D³×10^-6. В состоянии пара для «свободного» движения центра масс молекулы предоставляется объём D³×10³. Отношение этих объемов как раз соответствуют вычисленной величине . Таким образом, отношение концентраций молекул, вычисленных с учетом объёма, предоставляемого для «свободного» движения центра масс молекулы, относятся именно так, как это предсказывает соотношение Больцмана. Из этого следует любопытный вывод: жидкость и пар – это одно и то же состояние. При одинаковой температуре они отличаются только отношением: внешнее давление/внутреннее давление!!! Кстати, этот вывод вовсе не является неожиданным. Для любого вещества возможен переход от газообразного состояния к жидкому состоянию с непрерывной сменой состояний и плавным изменением плотности. При таком переходе нет скачков плотности в пространстве и, соответственно, нет резкого перехода пар – жидкость. Осуществляется такая последовательность состояний в обход критической точки. На приведенном рисунке такой обход показан жирной пунктирной линией.

Дополнение:

Дата добавления: 2014-11-20; просмотров: 771; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!