Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Транспортная энергетика (хладотранспорт) Минимаркер Агрегатное состояние вещества

Агрегатное состояние вещества

Температура, давление и удельный объем называются термическими параметрами твердого, жидкого или газообразного состояния вещества. Каждое из этих трех состояний называют агрегатным состоянием. В газообразном состоянии атомы и молекулы, совершающие беспорядочное движение, занимают весь доступный объем. В жидком теле они еще имеют некоторую свободу движения, но теперь вещество занимает не весь доступный объем, а лишь тот, который определяется его массой и плотностью. В твердых кристаллических веществах каждый атом имеет фиксированное положение, и все атомы расположены в регулярном порядке, называемом кристаллической решеткой.

Агрегатное состояние определяется не только свойствами данного вещества, но зависит и от внешних воздействий. Изменяя температуру или давление, можно добиться перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое (например, из твердого в жидкое), который происходит внезапно при определенной температуре. Так, точка плавления льда в условиях нормального давления равна 0° С. Когда эта температура достигнута, то сразу твердая равномерно построенная кристаллическая решетка нарушается и твердое вещество переходит в жидкое агрегатное состояние. Так же внезапно протекает и противоположный процесс – замерзание воды. В этом случае мы говорим о точке замерзания или кристаллизации, наступающей при 0° С. При этой температуре энергия молекул настолько понижается, что они оказываются в пределах области действия более значительных сил взаимного притяжения и группируются в кристаллическую решетку. И в этом случае изменение жидкого агрегатного состояния вещества на твердое происходит без постепенного перехода.

На рис. 1 показан теоретический график изменения агрегатного состояния воды, полученный при равномерном медленном ее нагревании или охлаждении в условиях нормального давления.

График изменения агрегатного состояния воды

Рис. 1 График изменения агрегатного состояния воды

Температура льда изменяется в зависимости от количества подведенного или отнятого тепла q1, а также от теплоты воды q3 и пара q5. Теплота q2, равная 335 кДж/кг, называется скрытой теплотой плавления или затвердевания, потому что при таянии или замерзании, подводя или отнимая теплоту q2, мы не видим изменения температуры.

При таянии льда теплота расходуется на внутреннюю работу по преодолению сил, удерживающих его молекулы, т. е. на разрушение его кристаллической решетки. На этом физическом явлении основан принцип ледяного охлаждения.

Температура воды при кипении также остается постоянной, пока вся вода не перейдет в пар, хотя теплота q4, равная 2257 кДж/кг, все время подводится. Процесс, протекающий при постоянной температуре, называется изотермическим.

Обычно парообразование происходит не только с поверхности жидкости, но и внутри с подъемом пузырьков пара в пространство над жидкостью. Жидкость кипит при температуре, когда давление ее паров становится равным давлению в окружающем пространстве. Следовательно, температура кипения повышается с увеличением давления, так как молекулы должны преодолеть его для того, чтобы вылететь из жидкости. Уменьшение давления понижает точку кипения жидкости.

В процессе кипения теплота расходуется на внутреннюю работу по преодолению сил, удерживающих молекулы жидкости. Эту теплоту называют скрытой теплотой парообразования. Величина ее зависит от рода жидкости и давления, при котором происходит процесс кипения. Отличие испарения от кипения состоит в том, что испарение происходит при любых температурах и только с поверхности жидкости. Чем теплее и суше воздух, тем быстрее происходит испарение.

Если у полученного пара будем отнимать тепло, то получим жидкость. Это явление называется конденсацией. Для конденсации 1 кг пара нужно отнять столько же тепла, сколько было подведено в процессе кипения 1 кг жидкости при том же давлении.

Конденсация пара возможна лишь при его охлаждении до температуры кипения рассматриваемой жидкости или ниже этой температуры. Если же температура кипения этой жидкости очень низкая, а нам желательно сконденсировать пар при более высокой температуре, то его необходимо сжать до такого давления, которому соответствовала бы температура кипения, равная желательной нам температуре конденсации.

До сих пор мы рассматривали процесс изменения вещества, при котором переход его из твердого состояния в газообразное и наоборот осуществляется через жидкое агрегатное состояние вещества. Это не всегда обязательно. В некоторых случаях твердые вещества, минуя жидкое состояние, переходят в газообразное (рис. 2), что называется возгонкой или сублимацией.

Схема изменения агрегатного состояния вещества

Рис. 2. Схема изменения агрегатного состояния вещества


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика