IMG!25

PAKA NASYCONA I PRZEGRZANA

9.1 STANY SKUPIENIA I DEFINICJE

ysik.c substancje mogą występować w tr/cch równych stanach skupienia; >,*. _Kn, ,,_cki_Ym i oazowym Substancje w postaci ciekłej lub gazowej są określano w»_pó|. Z • _fl płynów W fazach odległości między cząsteczkami sił nu tyle duże. ,e ,j. łv oddziaływali międzycząsteczkowych nie hamują w istotny sposób ruchu drob,_n L jnodclu gazu doskonałego oddziaływania te w ogóle się pomija) i dlatego guz _lll07c SIC dowolnie rozprzestrzeniał? w całej dostępnej dla mego objętości. Zwiększenie ^. stotci ga/u poprzez zwiększanie ciśnienia i/lub obniżanie temperatury prowadzi do zmniejszenia odległości między molekularni, ujawnienia się oddziaływań między nimi , przy dalszym zmniejszaniu odległości prowadzi ostatecznie do skroplenia guzu p₀. ustała ciecz nu jeszcze zdolność do zmiany kształtu, ale przeciwstawia się zmianom objętości (ma wielokrotnie mniejszą ściśliwość od guzu). Dalsze obniżanie tcmpcraiu-ry i/lub zwiększanie ciśnienia cieczy prowadzi do dalszego zmniejszaniu odległości między drobinami do takich wurtości, w których zaczynają oddziaływać siły molcku-łamc, porządkujące ostatecznie strukturę substancji i otrzymujemy ciało stałe, którego ściśliwość jest już pomijulnie mola i które stawia opór zmianom kształtu.

Przejście fazowe, czyli zmiana stanu skupienia ciał chemicznie jednorodnych zachodzi w stałej temperaturze i przy stałym ciśnieniu określonym dla danej substancji.

Dlatego tez. w układzie współrzędnychp-Tmożna dla każdej substancji wyróżnić trzy obszary;

1)    ciała stałego,

2)    cieczy,

3)    gazu

Obszary te są rozgraniczone od siebie krzywymi przemian fazowych (rys. 9.1). Na rysunku 9.1 pokazane są następujące krzywe przemian fazowych, określające zależność temperatury i ciśnienia w procesie zmiany stanu skupienia:

Krzywa topnienia (krzepnięcia). Dla wody zależność ciśnienia od temperatury przejścia fazowego, ciało stałe ciecz, określa linia T_r~b, a dla innych substancji linia T_r-b' Fakt. że jedynie wodę charakteryzuje obniżanie się temperatury topnienia wraz ze wzrostem ciśnienia, wynika z tego, że jako jedyna substancja jednorodna zwiększa ona swą objętość w procesie krzepnięciu (gęstość lodu jest mniejsza od gęstości wody).

Krzywa parowania (skraplania lub inaczej kondensacji). Krzywa tu (linia T_r-K) zaczyna się w punkcie potrójnym T_r ale w odróżnieniu od krzywej topnienia kończ)' się w punkcie krytycznym K. powyżej którego granica między cicc« i gazem (parą przegrzaną) jest czysto umowna.

Kntywu aubllfimcjl (rcauhllmacjl). Ki/ywu T, a, na której odbywa się pr/cjicie la/owc. ciało Btulc paro Poniżej ciśnienia punktu potrójnego ciec/- nic istnieje i zmiana stanu odbywa sic bezpośrednio / ciała stałego do pary (wbUmnejn) łub / pary do stnny stałego (rcsublimacja)

Na każdej z tycli krzywych, dwa sąsiadujące ze sobą stany skupienia mogą współ-

uinicć równocześnie.

Ry*< 9.1. Wykres przemian fazowych w układzie współrzędnych /> T K punkt krytyczny.

T_r punkt potrójny. Krzywe topnienia (krzepnięcia): T,-b dla wody.

T_r-b' - dla innych substancji

Punki potrójny (T_r) - jest to punkt, w którym stykają się wszystkie trz.y krzywe przemian fazowych i w którym równocześnie mogą ze sobą współistnieć w równowadze termodynamicznej wszystkie trzy stany skupienia.

Punkt krytyczny (K) Krzywa parowania, oddzielająca posiadającą menisk (powierzchnią rozdziału faz) ciecz od pary zaczyna stą w punkcie potrójnym (T_f) i kończy w punkcie krytycznym (K). Powyżej ciśnienia punktu krytycznego nie istnieje rozgraniczenie między fazą ciekłą 1 gazową (znika menisk), a zmiana gęstości przy /mianie temperutury odbywa się w sposób ciągły, bez przejścia przez stan, w którym obie ła/y występują równocześnie. Powyżej tego punktu, nie istnieje ciecz w rozumieniu fazy skondensowanej oddzielonej meniskiem (lustrem cieczy) od gazu, zatem umownie jako linię graniczną przyjmuje się linię stałej temperatury T_K. Parametry lermodyna nuezne punktu potrójnego i krytycznego dla kilku substancji podano poniżej.

Dalsze rozważania dotyczące par będą prowadzone na przykładzie wody 1 pary wodnej, będących nośnikami energii najczęściej jak dotąd stosowanymi w ciiit CcKycc cieplnej. Należy jednak zaznaczyć, że takie same zjawiska /uchodzą w w /ysi kich innych substancjach jednorodnych, różne są tylko związki między puintneiiami termodynamicznymi (równania stanu) oraz wartości parametrów termodynamicznych Pr/ejść fazowych dla różnych substancji (np tub. ⁽).l).