Transformări de stări de agregare. Vaporizarea, fierberea. Căldură latentă.

În ciuda 14 al lecției de termodinamică

vom discuta despre transformările

stărilor de agregare în particular

despre vaporizare și fierbere să

introducem în testele de agregare

ele sunt întâlnite în experiența

noastră cotidiană și sunt următoarele

solidă lichidă și gazoasă acestea

sunt cele trei principale stări

de agregare despre care vom discuta

în termodinamică există o a patra

stare de agregare numită plasmă

Care este starea materiei din soare

sau din stele frecvent în această

imagine vedeți cele trei stări

de agregare ale apei și anume starea

solidă sub forma acestor bucăți

de gheață starea lichidă în care

plutesc bucățile de gheață și starea

de vapori care este la suprafața

lichidului această clasificare

a stărilor de agregare solidă lichidă

și gazoasă se face pe baza raportului

dintre energia cinetică medie a

moleculelor din substanță și adâncimea

gropii de potențial a interacției

dintre aceste molecule despre aceste

această clasificare și discuții

asociată clasificării stărilor

de agregare sa discutat în cea

de a doua lecție de teorie cinetică

moleculară pe care vă invit să

o revizuiți se numește faza unui

sistem o regiune întru anumită

stare de agregare una din aceasta

trei separată de celelalte faze

ale sistemului prin suprafețe clar

delimitate în particular în această

imagine putem identifica ușor suprafețele

de separare dintre lichid apă lichidă

solidă și apă în stare de vapori

acestea sunt în consecință cele

trei faze ale acestui sistem echilibru

de fază între fazele aceleiași

substanțe aflate în contact se

obține atunci când masa fiecărei

faze este constantă în timp în

alte cuvinte atunci când putem

spune că nu mai există transfer

de substanță între fazele sistemului

Spre exemplu când nu mai există

transfer de substanță între lichid

și solid lichid și gheață În exemplul

nostru am discutat despre vapori

vapori de apă în cazul acestei

imagini vaporii nu sunt o stare

de agregare în sine Deci vaporii

nu sunt nici lichid nici gazos

ca substanță ca stare de agregare

substanței ci sunt mai degrabă

o stare de tranziție între fazele

lichidă și gazoasă Eee vaporii

au atât proprietăți lichide Spre

exemplu sunt vizibili substanțele

în stare de agregare gazoasă nu

sunt vizibile dar și la prieteni

si fice gazului Spre exemplu sunt

moleculele de vapor sunt libere

nu există forțe de interacție semnificativă

între ele spre și în consecință

se expandează în volum foarte rapid

ceea ce este o proprietate specifică

gazelor deci vaporii sunt o stare

tranziție între lichide și gaze

și în final transformările de stare

de agregare în mod Evident se definesc

ca trecerile substanței dintr o

stare de agregare în tot Deci o

transformare de stare de agregare

ar fi tranziția sau transformarea

apei din lichid de încetează sau

solid vaporizarea este tranziția

lichidului în stare de gaz și în

particular vaporii sunt sunt stare

intermediară a substanței pe care

o găsim în timpul acestei transformări

experimental sa măsurat viteza

de vaporizare a unui lichid și

sau obținut această ecuație în

care k este o constantă ce depinde

de temperatura și viteza atmosferei

de deasupra lichidului s este suprafața

de contact a lichidului cu atmosfera

Deci dacă avem Spre exemplu un

recipient în care se află un lichid

și deasupra lichidului vom avea

o atmosferă bineînțeles ca Constanta

ca depinde numai de proprietățile

atmosferei s este suprafața de

contact dintre lichid și atmosfera

de deasupra lui pe zero este presiunea

atmosferică avem pe zi pe este

presiunea vaporilor care se formează

deasupra lichidului în timpul vaporizarii

Deci deasupra lichidului vom vedea

această stare de tranziție numită

vapori pe care am văzut o schimb

imaginea precedentă și P este presiunea

lor iar pe m este presiunea maximă

a vaporilor saturat si Ce sunt

apără saturați vapori saturați

sunt vaporii aflați în echilibru

de fază cu lichidul din care provin

echilibrul de fază reamintesc este

starea în care nu mai are loc schimburi

de substanță între două față Deci

vapori saturați sunt vaporii care

nu mai comunică cu lichidul prin

în sensul ala schimbului de substanță

presiunea va sustin este presiunea

maximă la care pot ajunge vaporii

și ea depinde mari de temperatura

lichidului și de natura lichidului

nu depind Spre exemplu de proprietățile

atmosferice 0 sau temperatura și

viteza atmosferei din această ecuație

putem trage câteva concluzii importante

prima este că vaporizarea încetează

când vaporii mai exact presiunea

lor ajunge egală cu presiunea maximă

ceea ce e un alt fel de a spune

că va porii devin saturați Deci

viteza egal cu 0 De vaporizare

ce Ce înseamnă că vaporizare încet

De asemeni putem observa că vaporizarea

în vid este instantanee prin vaporizare

în Vidin înțelegem că recipientul

nostru cu lichid este închis într

o incintă în care cremă starea

de vite sau mai specific o stare

în care presiunea atmosferei este

extrem de căzută în scăzută aproape

de Acel ce scazi bineînțeles pe

zero este zero și Deci din formulă

vedem că viteza devin infinită

Deci polizarea închide instantanee

vaporizarea în atmosferă limitată

alint dar încetează la aceeași

presiune maximă în atmosferă limitată

limitată înseamnă faptul că lichidul

care se va porni zează se află

în incintă dar de data aceasta

nu avem vinde în incintă ce anumite

atmosfera în acest caz nu mai avem

bineînțeles o viteză infinită de

vaporizare și o anumită valoare

finită Dar putem spune din formulă

că deși vaporizarea e mai lentă

încetare a va avea loc în același

moment și anume când vapori saturați

ating această valoare maxim și

în fine numim evaporare vaporizarea

în atmosferă nelimitat adică în

care nu există o astfel de incintă

are lichidul să se evapore sau

să se va vaporizează sau dacă ea

există este mult mai mare în volum

decât volumul lichidului în acest

caz va polizarea nu se poate încheia

pentru că va porii Nu pot atinge

valoarea maximă a presiunii Nu

pot deveni saturat și deci în consecință

evaporarea definită în acest fel

este o vaporizare care nu poate

înceta își va continua până când

tot volumul de lichid se evaporă

fierberea este tipul particular

de vaporizare ce are loc în toată

masa lichidului și anume prin apariția

unor bule de vapori în volumul

lichidului Deci eu vaporizare ce

are loc numai la suprafață dar

în volumul lichidului legile fierberii

sunt următoarele prima lege spune

că temperatura de fierbere depinde

doar de presiunea externă și de

natura lichidului deci temperatura

de fierbere o funcție de această

presiune pentru un lichid această

presiune externă e dată de presiunea

vaporilor saturați fierberea conform

celui dat treia legi are loc cu

absorbție de căldură la temperatură

constantă în acesta este un tip

cu totul nou de căldură până acum

căldura era proporțională cu variația

de temperatură dacă vă aduceți

aminte Am definit căldura ca fiind

o constantă înmulțită cu Delta

t și în general căldura este o

măsură a variație de temperatură

a unui sistem termodinamic în cazul

tranzițiilor între stări de agregare

deși avem absorție de căldură pentru

ca aceste tranziții sau transformări

să aibă loc temperatura rămâne

constant în concluzie avem de a

face cu un tip cu totul nou de

căldură Deci căldura Primită în

timpul fierberii se va numi căldura

latentă de polisare Și nu va mai

depinde de temperatură sau variație

temperatură tocmai pentru că aceasta

este constantă Deci nu avem variație

temperatură ceva depinde de masă

lichidului care fierbe care va

fi mulți tăcu o consta această

constantă notată cu Lambda v v

de la vaporizare se numește căldura

latentă specifică de vaporizare

și este o constantă de material

Adică fiecare lichid are o valoare

pentru acest Land of numele de

la tente din de la această proprietate

a căldurii din timpul transformărilor

de fază sau de stare de agregare

de a nu se produce cu variație

de temperatură Deci un fel caldura

ascunsă care nu se manifestă prin

variație temperatură transformările

de stare de agregare sunt reversibile

aceasta înseamnă că procesul invers

fierberii Care este condensarea

unui gaz în lichid se va petrece

cu aceeași căldură schimbată dar

în acest caz avem un semn minus

pentru că la condensare sistemul

cedează căldură pe când la fierbere

sistemul primește căldură dar valoarea

acestui transfer de că fie că este

primită fiecare stii ce dată e

aceea faptul că prin condensare

sistemul cedează căldură o știi

mă din experiența cotidiană Spre

exemplu transpirația este transformarea

lichidului în gaz ceea ce se face

cu absorbție de căldură dinspre

piele spre stratul de transpirație

și în felul acesta pielea se răcește

din această egalitate a căldurilor

scheme bate în cele două stări

transformări de stare de agregare

rezultă că căldurile latente specifice

vor fi egal între cele două procese

de vaporizare și condensare și

în general între transformările

de stări de agregare reversibile

modelul gazului ideal Nu e corect

nici pentru lichid nici pentru

vapori saturați după cum am discutat

din nou în lecțiile de teorie cinetico

molecular hai să discutăm un pic

de ce Acest lucru se întâmplă am

văzut că pentru gazul ideal energia

internă se poate scrie ca am numărul

de moli înmulțită cu capacitatea

specifică molară la volum constant

înmulțită cu temperatura Bineînțeles

că nu putem calcula variației energiei

interne conform acestei ecuații

care din noi este pentru gazul

ideal deoarece al tau ar fi Atunci

proporțional cu Delta t dar test

acord bineînțeles totuși avem o

variației energiei interne când

avem tranziție de la un stare lichidă

la o stare gazoasă Dar ea nu se

extrage conform acestei formule

și mai degrabă folosind principiul

1 al termodinamicii care spune

că va reacții energiei interne

este egal cu diferența dintre căldură

și lucrul mecanic și Deci variației

energiei interne pentru transformare

de stare de agregare va fi egală

cu căldura schimbată adică masă

și căldura latentă specifică a

procesul de spectiv minus lucru

mecanic dacă procesul este izobar

atunci lucrul mecanic este pe Delta

va să discutăm la sfârșitul lecției

despre explicația cinetico moleculară

a transformărilor de fază sau de

stări de agregare în contextul

discuției despre stările de agregare

din cea de a doua lecție de torace

indicând moleculară e foarte ușor

să înțelegem exemplul legile fierberii

dacă vă aduceți aminte dacă nu

vă rog să revizuiți acea lecție

sa discutat despre dependența energiei

potențiale de interacție dintre

molecule de distanța dintre molecule

aer Deci aceasta este energia potențială

de interactiv dintre moleculele

gazului în acel caz și în general

ale sistemului și R este distanța

dintre molecule și am văzut că

dependența este ceva de genul acesta

deci există o distanță R 0 la care

energia potențială are un minim

pe care la notat cu e pe 0 și am

văzut că atunci când distanța dintre

molecule este aproximativ egală

cu aer 0 atunci moleculele vor

fi legate între ghilimele pun legate

legate însemnând aici că ele nu

se pot mișca liber unele față de

altele această stare fiind o stare

tipică pentru un lichid în consecință

dacă distanța dintre molecule de

vine mult mai mare decât acestor

0 atunci moleculele devin liber

adică se pot mișca ușor unele față

de altele aceasta fiind o stare

tipică pentru un o substanță aflată

în stare gazoasă în fine putem

înțelegem proprietățile căldurii

transferate lichidului pentru trecerea

lui în stare gazoasă această căldură

Este o formă de energie care se

transferă lichidului pentru a scoate

moleculele lui din această așa

numită groapă de potențial prezența

moleculelor la o distanță de ordinul

re0 face ca ele Să se afle între

o groapă de potențial care le menține

legate dar dacă furnizăm sistemului

oi energie sub formă de căldură

Care este de ordinul numărului

de molecule sistemului înmulțit

cu adâncimea gropii de potențial

atunci în mod efectiv ce facem

este scoaterea moleculelor din

aceste legături Deci transformarea

sistemului din prostarem lichidă

întruna gazoasă după cum vedem

această căldură Nu generează o

creștere a energiei cinetice medii

Deci acest tip de căldură Nu este

folosit de sistem pentru a crește

energia cinetică medie a moleculelor

această energie cinetică medie

fiind proporțională cu temperatura

Deci acest tip de energie de căldură

nu duce la creșterea temperaturii

în concluzie căldura latentă prezentă

în stările în transformările de

stare nu are loc Salut induce o

variația temperaturii grafică asta

înseamnă că dacă Reprezentăm dependență

temperaturii să zicem în grade

Kelvin de căldură în Juli vom observa

o dependență de felul următor în

stânga avem o stare de agregare

1 în în dreapta avem o stare de

agregare 2 Spre exemplu lichid

și gaz și Pe măsură ce dăm căldură

sistemului temperatura lui va crește

până la o anumită temperatură la

care intrăm pe un palier dăm căldură

în continuare Deci căldura crește

în continuare a sistemului dar

numai observăm o variația temperaturii

de acest palier are loc tranziția

de față sau de stare de agregare

când ia sa terminat de și anumită

temperatură când se termină transformarea

Spre exemplu lichidului în gaz

obținem din nou o creștere a temperaturii

sistemului Cu căldura Care este

furnizat Deci asta înseamnă că

din nou trecem la o generare de

temperatură prin cedarea de căldură

sistemului