Preden odgovorimo na vprašanje, postavljeno v naslovu članka, bomo razumeli, kaj je para. Podobe, ki jih ima večina ljudi s to besedo: vreli kotliček ali lonec, parna soba, topla pijača in številne druge podobne slike. Tako ali drugače, v naših idejah se nad njegovo površino dvigata tekoča in plinasta snov. Če vas prosimo, da navedete primer pare, se takoj spomnite vodne pare, par alkohola, etra, bencina, acetona.
Za plinasta stanja obstaja še ena beseda - plina. Tu se običajno spomnimo kisika, vodika, dušika in drugih plinov, ne da bi jih povezali z ustreznimi tekočinami. Znano je, da obstajajo v tekočem stanju. Razlike so na prvi pogled v tem, da hlapi ustrezajo naravnim tekočinam, plini pa morajo biti posebno utekočinjeni. Vendar to ni povsem res. Poleg tega slike, ki izhajajo iz besednih parov, niso pare. Če želite natančneje odgovoriti, poglejmo, kako nastane para..
Kakšna je razlika med paro in plinom?
Skupno stanje snovi je določeno s temperaturo, natančneje, z razmerjem med energijo, s katero njene molekule delujejo, in energijo njihovega toplotnega kaotičnega gibanja. Približno lahko domnevamo, da če je energija medsebojnega delovanja veliko večja, je trdno stanje, če je energija toplotnega gibanja veliko večja, je plinasta, če so energije primerljive, je tekoča.
Molekul plina
Izkaže se, da bi se molekula lahko odcepila od tekočine in sodelovala pri tvorbi pare, vrednost toplotne energije pa bi morala biti večja od energije medsebojnega delovanja. Kako se to lahko zgodi? Povprečna hitrost toplotnega gibanja molekul je enaka določeni vrednosti, odvisno od temperature. Vendar so posamezne hitrosti molekul različne: večina ima hitrosti blizu povprečne vrednosti, nekaj pa ima hitrosti večje od povprečnih, nekatere manj.
Hitrejše molekule imajo lahko toplotno energijo, ki je večja od energije medsebojnega delovanja, kar pomeni, da se lahko enkrat, ko pridejo na površino tekočine, odcepijo od nje in tvorijo paro. Ta metoda vaporizacije se imenuje izhlapevanje. Zaradi enake porazdelitve hitrosti pride do nasprotnega procesa - kondenzacije: molekule iz hlapov prehajajo v tekočino. Mimogrede, slike, ki se običajno pojavljajo pri besednih parih, niso pari, ampak rezultat nasprotnega postopka - kondenzacija. Ne morete videti pare.
Izhlapevanje
Para pod določenimi pogoji lahko postane tekočina, vendar za to njegova temperatura ne sme presegati določene vrednosti. Ta vrednost se imenuje kritična temperatura. Para in plin sta v plinastem stanju, ki se razlikujeta v temperaturi, pri kateri obstajajo. Če temperatura ne presega kritične - para, če presega - plin. Če ohranjate temperaturo konstantno in zmanjšate prostornino, se para utekočini, plin se ne utekočini.Kaj je nasičena in nenasičena para
Beseda "nasičena" sama nosi določene informacije, težko je nasičiti veliko območje prostora. Torej, da dobite nasičeno paro, potrebujete omejite prostor, v katerem se nahaja tekočina. Temperatura mora biti za to snov nižja kot kritična. Zdaj izhlapele molekule ostanejo v prostoru, kjer je tekočina. Sprva se bo večina molekulskih prehodov zgodila iz tekočine, pri čemer se bo gostota hlapov povečala. To pa bo povzročilo večje število povratnih prehodov molekul v tekočino, kar bo povečalo hitrost kondenzacijskega procesa.
Končno se vzpostavi stanje, za katero bo povprečno število molekul, ki prehajajo iz ene faze v drugo, enako. Ta pogoj se imenuje dinamično ravnotežje. Za to stanje je značilno enako spreminjanje obsega in smeri hitrosti izhlapevanja in kondenzacije. To stanje ustreza nasičenemu paru. Če stanje dinamičnega ravnovesja ni doseženo, to ustreza nenasičenemu paru.
Začnejo preučevati predmet, vedno z njegovim najpreprostejšim modelom. V molekularni kinetični teoriji je to idealen plin. Glavne poenostavitve so zanemarjanje notranjega volumna molekul in energije njihovega medsebojnega delovanja. Izkaže se, da tak model povsem zadovoljivo opisuje nenasičeno paro. Poleg tega je manj nasičena, tem bolj je zakonita njegova uporaba. Idealen plin je plin, ne more postati hlapen ali tekoč. Zato za nasičeno paro tak model ni primeren.
Glavne razlike med nasičeno paro in nenasičenimi
- Nasičeno pomeni, da ima ta objekt največjo možno vrednost nekaterih parametrov. Za par je gostota in tlak. Ti parametri za nenasičeno paro imajo nižje vrednosti. Čim dlje je para od nasičenja, tem manjše so količine. Pojasnilo: referenčna temperatura mora biti konstantna.
- Za nenasičeno paro Boyle-Marriott zakon: če sta temperatura in masa plina konstantni, povečanje ali zmanjšanje prostornine povzroči znižanje ali povečanje tlaka za isto količino, sta pritisk in prostornina v nasprotni povezavi. Iz največje gostote in tlaka pri konstantni temperaturi izhaja njihova neodvisnost od prostornine nasičene pare, izkaže se, da sta za nasičena para tlak in prostornina neodvisna drug od drugega.
- Za nenasičeno paro gostota neodvisno od temperature, in če se glasnost ohrani, se vrednost gostote ne spremeni. Pri nasičeni pari se ob ohranjanju volumna spreminja gostota, če se temperatura spremeni. Odvisnost je v tem primeru neposredna. Če se temperatura poveča, se gostota poveča, če se temperatura zniža, se spremeni tudi gostota..
- Če je prostornina konstantna, se nenasičena para obnaša v skladu s Charlesovim zakonom: ko se temperatura poveča, se tlak poveča toliko. Takšno razmerje imenujemo linearno. Z nasičeno paro se z naraščanjem temperature tlak poveča hitreje kot pri nenasičeni pari. Odvisnost je eksponentna.
Če povzamemo, lahko opazimo pomembne razlike v lastnostih primerjanih predmetov. Glavna razlika je v tem, da pare v stanju nasičenosti ni mogoče obravnavati izolirano od tekočine. To je dvokomponentni sistem, za katerega večine zakonov o plinu ni mogoče uporabiti..
