Vedelike aurustumine. Küllastunud ja küllastumata paarid. Küllastunud aururõhk. Õhuniiskus

« Füüsika – 10. klass"

Mis teie arvates juhtub küllastunud auruga, kui selle ruumala väheneb: näiteks kui kolvi all olevas silindris vedelikuga tasakaalus olev aur surutakse kokku, hoides silindri sisu temperatuuri konstantsena?

Kui aur on kokku surutud, hakkab tasakaal häiruma. Esimesel hetkel suureneb aurutihedus veidi ja suurem arv molekule hakkab liikuma gaasist vedelikku kui vedelikust gaasi. Sõltub ju vedelikust väljuvate molekulide arv ajaühikus ainult temperatuurist ja auru kokkusurumine seda arvu ei muuda. Protsess jätkub, kuni dünaamiline tasakaal ja aurutihedus saavutatakse uuesti ning seetõttu omandab selle molekulide kontsentratsioon varasemad väärtused. Seega

küllastunud auru molekulide kontsentratsioon konstantsel temperatuuril ei sõltu selle mahust.

Kuna rõhk on võrdeline molekulide kontsentratsiooniga (p = nkT), järeldub sellest definitsioonist, et küllastunud auru rõhk ei sõltu selle hõivatud mahust.

pH rõhk n auru, milles vedelik on oma auruga tasakaalus, nimetatakse küllastunud auru rõhk.

Kui küllastunud aur on kokku surutud, siis kõik enamik see muutub vedelaks olekuks. Teatud massiga vedelik võtab vähem ruumala kui sama massiga aur. Selle tulemusena väheneb auru maht, kuigi selle tihedus jääb muutumatuks.

Küllastunud auru gaasiseadused ei kehti (mis tahes mahu puhul konstantsel temperatuuril on küllastunud auru rõhk sama). Samas kirjeldab küllastunud auru olekut üsna täpselt Mendelejevi-Clapeyroni võrrand.

Küllastumata aur

>Kui aur surutakse konstantsel temperatuuril järk-järgult kokku, kuid ei muutu vedelaks, siis nimetatakse sellist auru nn. küllastumata.

Mahu vähenemisel (joonis 11.1) suureneb küllastumata auru rõhk (jaotis 1-2) samamoodi nagu rõhk muutub ideaalse gaasi mahu vähenemisel. Kell teatud maht aur küllastub ja edasisel kokkusurumisel muutub see vedelaks (jaotis 2-3). Sel juhul on vedeliku kohal juba küllastunud aur.

Niipea, kui kogu aur muutub vedelikuks, põhjustab mahu edasine vähenemine järsu rõhu tõusu (vedelik on kergelt kokkusurutav).

Aur ei muutu aga ühelgi temperatuuril vedelaks. Kui temperatuur on üle teatud väärtuse, siis hoolimata sellest, kui palju me gaasi kokku surume, ei muutu see kunagi vedelikuks.

>Nimetatakse maksimaalset temperatuuri, mille juures aur võib veel vedelikuks muutuda kriitiline temperatuur.

Igal ainel on oma kriitiline temperatuur, heeliumi puhul T cr = 4 K, lämmastiku puhul T cr = 126 K.

Aine olekut kriitilisest temperatuurist kõrgemal temperatuuril nimetatakse gaas; temperatuuril alla kriitilise, kui aur võib muutuda vedelikuks, - parvlaev.

Küllastunud ja küllastumata auru omadused on erinevad.

Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist.

Nagu kogemus näitab, kirjeldatakse küllastunud auru olekut ligikaudu ideaalse gaasi olekuvõrrandiga (10.4) ja selle rõhk määratakse valemiga

Rn. n = nkT. (11.1)

Kui temperatuur tõuseb, suureneb rõhk

Kuna küllastunud auru rõhk ei sõltu mahust, sõltub see seetõttu ainult temperatuurist.

Küll aga pH rõhu sõltuvus. Eksperimentaalselt leitud n temperatuuril T ei ole otseselt proportsionaalne, nagu konstantse ruumala ideaalses gaasis. Temperatuuri tõustes suureneb reaalse küllastunud auru rõhk kiiremini kui ideaalse gaasi rõhk (joonis 11.2, AB kõvera lõige). See saab ilmseks, kui tõmmata ideaalse gaasi isohoorid läbi punktide A ja B (katkendjooned). Miks see juhtub?

Kui vedelikku kuumutatakse suletud anumas, muutub osa vedelikust auruks. Selle tulemusena suureneb küllastunud auru rõhk valemi (11.1) kohaselt mitte ainult vedeliku temperatuuri tõusu tõttu, vaid ka auru molekulide kontsentratsiooni (tiheduse) suurenemise tõttu.

Põhimõtteliselt määrab rõhu suurenemise temperatuuri tõusuga täpselt kontsentratsiooni suurenemine. Ideaalse gaasi ja küllastunud auru käitumise peamine erinevus seisneb selles, et kui auru temperatuur suletud anumas muutub (või kui ruumala muutub konstantsel temperatuuril), muutub auru mass.

Miks koostatakse küllastunud aururõhu sõltuvuse temperatuurist tabeleid, aga gaasirõhu temperatuurist sõltuvuse kohta tabeleid pole?

Vedelik muutub osaliselt auruks või, vastupidi, aur osaliselt kondenseerub. Ideaalse gaasiga midagi sellist ei juhtu.

Kui kogu vedelik on aurustunud, lakkab aur edasisel kuumutamisel küllastamast ja selle rõhk konstantsel ruumalal tõuseb otseselt proportsionaalselt absoluutse temperatuuriga (vt joonis 11.2, BC kõvera lõige).

Keetmine.

Vedeliku temperatuuri tõustes suureneb aurustumiskiirus. Lõpuks hakkab vedelik keema. Keemisel tekivad kogu vedeliku mahus kiiresti kasvavad aurumullid, mis hõljuvad pinnale.

Keetmine on aurustumisprotsess, mis toimub kogu vedeliku mahus keemistemperatuuril.

Millistel tingimustel keemine algab?

Millele kulub keemise ajal vedelikule antud soojus molekulaarkineetilise teooria seisukohalt?

Vedeliku keemistemperatuur jääb konstantseks. See juhtub seetõttu, et kogu vedelikule antav energia kulutatakse selle auruks muutmisele.

Vedelik sisaldab alati lahustunud gaase, mis eralduvad anuma põhjas ja seintes, samuti vedelikus hõljuvatel tolmuosakestel, mis on aurustumiskeskused. Mullide sees olevad vedelikuaurud on küllastunud. Temperatuuri tõustes rõhk küllastunud aurud suureneb ja mullide suurus suureneb. Ujuva jõu mõjul hõljuvad nad ülespoole. Kui ülemistes vedelikukihtides on rohkem madal temperatuur, siis tekib nendes kihtides mullidena auru kondenseerumine. Rõhk langeb kiiresti ja mullid kukuvad kokku. Kokkuvarisemine toimub nii kiiresti, et mulli seinad põrkuvad kokku ja tekitavad midagi plahvatuse sarnast. Paljud sellised mikroplahvatused tekitavad iseloomuliku müra. Kui vedelik soojeneb piisavalt, lõpetavad mullid kokkuvarisemise ja ujuvad pinnale. Vedelik läheb keema.

Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist selgitab, miks vedeliku keemistemperatuur sõltub rõhust selle pinnal. Aurumull võib kasvada, kui selle sees oleva küllastunud auru rõhk ületab veidi vedeliku rõhku, mis on vedeliku pinnal oleva õhurõhu (välisrõhu) ja vedelikusamba hüdrostaatilise rõhu summa.

Pöörame tähelepanu asjaolule, et vedeliku aurustumine toimub keemistemperatuurist madalamal temperatuuril, kuid ainult vedeliku pinnalt, keemise ajal toimub auru teke kogu vedeliku mahus.

Keetmine algab temperatuuril, mille juures küllastunud auru rõhk mullides on võrdne vedeliku rõhuga ja muutub veidi suuremaks.

Mida suurem on välisrõhk, seda kõrgem on keemispunkt.

Seega ei kee aurukatlas rõhul 1,6 10 6 Pa vesi isegi temperatuuril 200 ° C. IN raviasutused hermeetiliselt suletud anumates - autoklaavides (joon. 11.3), keeb vesi ka kõrgendatud rõhul. Seetõttu on vedeliku keemistemperatuur oluliselt kõrgem kui 100 °C. Autoklaave kasutatakse näiteks kirurgiliste instrumentide steriliseerimiseks, toidu valmistamise kiirendamiseks (survekeetja), toiduainete konserveerimiseks, keemiliste reaktsioonide läbiviimiseks.

Ja vastupidi, vähendades välist rõhku, alandame seeläbi keemistemperatuuri.

Kolvist õhku ja veeauru välja pumbates saad vee toatemperatuuril keema panna. Mägedesse tõustes atmosfäärirõhk langeb, mistõttu keemistemperatuur langeb. 7134 m kõrgusel (Lenini tipp Pamiiris) on rõhk ligikaudu 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Vesi keeb seal umbes 70 °C juures. Sellistes tingimustes on liha küpsetamine võimatu.

Igal vedelikul on oma keemistemperatuur, mis sõltub vedeliku omadustest. Samal temperatuuril on erinevate vedelike küllastunud aururõhk erinev.

Näiteks temperatuuril 100 °C on küllastunud veeauru rõhk 101 325 Pa (760 mm Hg) ja elavhõbedaaurul vaid 117 Pa (0,88 mm Hg). Kuna keemine toimub samal temperatuuril, mille juures küllastunud auru rõhk on võrdne välisrõhuga, siis vesi keeb 100 °C juures, elavhõbe mitte. Elavhõbe keeb normaalrõhul temperatuuril 357 °C.

>>Füüsika: küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist. Keetmine

Vedelik mitte ainult ei aurustu. Teatud temperatuuril keeb.
Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist. Küllastunud auru olekut, nagu näitab kogemus (sellest rääkisime eelmises lõigus), kirjeldatakse ligikaudu ideaalse gaasi olekuvõrrandiga (10.4) ja selle rõhk määratakse valemiga

Kui temperatuur tõuseb, suureneb rõhk. Sest Küllastunud auru rõhk ei sõltu mahust, seetõttu sõltub see ainult temperatuurist.
Siiski sõltuvus r n.p. alates T, mis leiti eksperimentaalselt, ei ole otseselt proportsionaalne, nagu konstantse ruumala ideaalse gaasi oma. Temperatuuri tõustes suureneb reaalse küllastunud auru rõhk kiiremini kui ideaalse gaasi rõhk ( Joon.11.1, osa kõverast AB). See saab ilmseks, kui joonistame läbi punktide ideaalse gaasi isohoorid A Ja IN(katkendjooned). Miks see juhtub?

Kui vedelikku kuumutatakse suletud anumas, muutub osa vedelikust auruks. Selle tulemusena vastavalt valemile (11.1) küllastunud auru rõhk ei suurene mitte ainult vedeliku temperatuuri tõusu tõttu, vaid ka auru molekulide kontsentratsiooni (tiheduse) suurenemise tõttu. Põhimõtteliselt määrab rõhu suurenemise temperatuuri tõusuga täpselt kontsentratsiooni suurenemine. Ideaalse gaasi ja küllastunud auru käitumise peamine erinevus seisneb selles, et kui auru temperatuur suletud anumas muutub (või kui ruumala muutub konstantsel temperatuuril), muutub auru mass. Vedelik muutub osaliselt auruks või, vastupidi, aur osaliselt kondenseerub. Ideaalse gaasiga midagi sellist ei juhtu.
Kui kogu vedelik on aurustunud, lakkab aur edasisel kuumutamisel küllastumast ja selle rõhk konstantsel ruumalal suureneb proportsionaalselt absoluutse temperatuuriga (vt. Joon.11.1, osa kõverast Päike).
. Vedeliku temperatuuri tõustes suureneb aurustumiskiirus. Lõpuks hakkab vedelik keema. Keemisel tekivad kogu vedeliku mahus kiiresti kasvavad aurumullid, mis hõljuvad pinnale. Vedeliku keemistemperatuur jääb konstantseks. See juhtub seetõttu, et kogu vedelikule tarnitud energia kulutatakse selle muutmiseks auruks. Millistel tingimustel keemine algab?
Vedelik sisaldab alati lahustunud gaase, mis eralduvad anuma põhjas ja seintes, samuti vedelikus hõljuvatel tolmuosakestel, mis on aurustumiskeskused. Mullide sees olevad vedelikuaurud on küllastunud. Temperatuuri tõustes suureneb küllastunud auru rõhk ja mullide suurus. Ujuva jõu mõjul hõljuvad nad ülespoole. Kui vedeliku ülemistes kihtides on madalam temperatuur, siis nendes kihtides tekib mullides auru kondenseerumine. Rõhk langeb kiiresti ja mullid kukuvad kokku. Kokkuvarisemine toimub nii kiiresti, et mulli seinad põrkuvad kokku ja tekitavad midagi plahvatuse sarnast. Paljud sellised mikroplahvatused tekitavad iseloomuliku müra. Kui vedelik soojeneb piisavalt, lõpetavad mullid kokkuvarisemise ja ujuvad pinnale. Vedelik läheb keema. Jälgige hoolikalt pliidil olevat veekeetjat. Avastate, et see peaaegu lõpetab müra enne keema hakkamist.
Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist selgitab, miks vedeliku keemistemperatuur sõltub rõhust selle pinnal. Aurumull võib kasvada, kui selle sees oleva küllastunud auru rõhk ületab veidi vedeliku rõhku, mis on vedeliku pinnal oleva õhurõhu (välisrõhu) ja vedelikusamba hüdrostaatilise rõhu summa.
Pöörame tähelepanu asjaolule, et vedeliku aurustumine toimub keemistemperatuurist madalamal temperatuuril ja ainult vedeliku pinnalt, keemise ajal toimub aurude moodustumine kogu vedeliku mahus.
Keetmine algab temperatuuril, mille juures küllastunud auru rõhk mullides on võrdne rõhuga vedelikus.
Mida suurem on välisrõhk, seda kõrgem on keemispunkt. Seega ei kee aurukatlas rõhul 1,6 10 6 Pa vesi isegi temperatuuril 200 ° C. Meditsiiniasutustes hermeetiliselt suletud anumates - autoklaavid ( Joon.11.2) vee keemine toimub ka kõrgendatud rõhul. Seetõttu on vedeliku keemistemperatuur palju kõrgem kui 100°C. Autoklaave kasutatakse kirurgiliste instrumentide steriliseerimiseks jne.

Ja vastupidi, vähendades välisrõhku, alandame seeläbi keemistemperatuuri. Kolvist õhku ja veeauru välja pumbates saate vee toatemperatuuril keema panna ( Joon.11.3). Mägedesse ronides langeb atmosfäärirõhk, mistõttu langeb keemistemperatuur. 7134 m kõrgusel (Lenini tipp Pamiiris) on rõhk ligikaudu 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Vesi keeb seal umbes 70°C juures. Sellistes tingimustes on liha küpsetamine võimatu.

Igal vedelikul on oma keemistemperatuur, mis sõltub selle küllastunud auru rõhust. Mida kõrgem on küllastunud auru rõhk, seda madalam on vedeliku keemistemperatuur, kuna madalamatel temperatuuridel muutub küllastunud auru rõhk võrdseks atmosfäärirõhuga. Näiteks keemistemperatuuril 100 °C on vee küllastunud auru rõhk 101 325 Pa (760 mm Hg) ja elavhõbeda auru rõhk on vaid 117 Pa (0,88 mm Hg). Elavhõbe keeb normaalrõhul temperatuuril 357°C.
Vedelik keeb, kui selle küllastunud auru rõhk võrdub rõhuga vedelikus.

???
1. Miks tõuseb keemistemperatuur rõhu tõustes?
2. Miks on keetmisel oluline tõsta küllastunud auru rõhku mullides, mitte aga tõsta nendes oleva õhu rõhku?
3. Kuidas panna anumat jahutades vedelik keema? (See küsimus pole lihtne.)

G.Ja.Mjakišev, B.B.Buhhovtsev, N.N.Sotski, füüsika 10. klass

Tunni sisu tunnimärkmed toetavad raamtunni esitluskiirendusmeetodid interaktiivseid tehnoloogiaid Harjuta ülesanded ja harjutused enesetesti töötoad, koolitused, juhtumid, ülesanded kodutöö arutelu küsimused retoorilised küsimused õpilastelt Illustratsioonid heli, videoklipid ja multimeedium fotod, pildid, graafika, tabelid, diagrammid, huumor, anekdoodid, naljad, koomiksid, tähendamissõnad, ütlused, ristsõnad, tsitaadid Lisandmoodulid kokkuvõtteid artiklid nipid uudishimulikele hällid õpikud põhi- ja lisaterminite sõnastik muu Õpikute ja tundide täiustaminevigade parandamine õpikusõpiku fragmendi uuendamine, innovatsioonielemendid tunnis, vananenud teadmiste asendamine uutega Ainult õpetajatele täiuslikud õppetunnid kalenderplaan aastaks juhised aruteluprogrammid Integreeritud õppetunnid

Kui teil on selle õppetüki jaoks parandusi või ettepanekuid,

Naftat ja naftasaadusi iseloomustab teatud küllastunud aururõhk ehk õliaururõhk. Küllastunud aururõhk on lennu- ja autobensiini standardiseeritud indikaator, mis iseloomustab kaudselt kütuse lenduvust, selle käivitusomadusi ja kalduvust moodustada mootori toitesüsteemis aurulukke.

Heterogeense koostisega vedelike, näiteks bensiini puhul on küllastunud auru rõhk antud temperatuuril keeruline funktsioon bensiini koostis ja see sõltub ruumi mahust, milles aurufaas asub. Seetõttu tuleb võrreldavate tulemuste saamiseks praktilised määramised läbi viia standardtemperatuuril ning konstantsel auru- ja vedelikufaasi suhtel. Võttes arvesse ülaltoodut küllastunud aururõhk kütus on kütuse aurufaasi rõhk, mis on dünaamilises tasakaalus vedela faasiga, mõõdetuna standardtemperatuuril ning teatud auru- ja vedelfaasi ruumala suhtel. Temperatuuri, mille juures küllastunud auru rõhk muutub võrdseks rõhuga süsteemis, nimetatakse aine keemistemperatuuriks. Küllastunud auru rõhk tõuseb järsult temperatuuri tõustes. Samal temperatuuril on kõrgem küllastunud auru rõhk iseloomulik kergematele naftatoodetele.

Praegu on ainete DNP määramiseks mitu meetodit, mille saab jagada järgmised rühmad:

1. Staatiline meetod.
2. Dünaamiline meetod.
3. Liikuva gaasi küllastamise meetod.
4. Isotermide uurimise meetod.
5. Knudseni efusioonimeetod.
6. Kromatograafiline meetod.

Staatiline meetod

Staatiline meetod on kõige levinum, sest vastuvõetav ainete DNP mõõtmisel laias temperatuuri- ja rõhuvahemikus. Meetodi olemus on mõõta teatud temperatuuril vedelikuga tasakaalus oleva auru rõhku. Rõhku saab mõõta kas manomeetritega (vedru, elavhõbe, tühimass, vesi) või spetsiaalsete andurite abil (tensoandurid, elektrilised jne), mis võimaldavad rõhuks teisendada, või arvutustega, kui aine kogus teatud kindlas maht on teada. Kõige laialdasemalt kasutatav meetod on erinevate manomeetrite kasutamine, nn otsestaatiline meetod. Sel juhul valatakse uuritav aine piesomeetrisse (või mõnda anumasse), asetatakse termostaadi, mis võimaldab tal hoida teatud temperatuuri, ja DNP-d mõõdetakse manomeetri abil. Lisaks saab manomeetri ühendamist teostada nii vedelas kui ka gaasifaasis. Vedelfaasi manomeetri ühendamisel võetakse arvesse hüdrostaatilise vedelikusamba korrektsiooni. Mõõteseadme ühendamine toimub tavaliselt läbi separaatori, mida kasutatakse elavhõbedaventiilidena, membraanidena, lõõtsadena jne.

Otsese staatilise meetodi alusel on loodud mitmeid eksperimentaalseid installatsioone naftatoodete DNP uurimiseks.

Õli rafineerimisel oma lihtsuse tõttu standard Reidi pommi meetod(GOST 1756-2000). Pomm koosneb kahest kambrist: kütus 1 ja õhk 2 mahusuhtega vastavalt 1:4, mis on ühendatud keermega. Katsekütuse auru tekitatud rõhk registreeritakse õhukambri ülaosale kinnitatud manomeetriga 3. Katse viiakse läbi temperatuuril 38,8 °C ja rõhul 0,1 MPa, mis on varustatud spetsiaalse termostaadiga vanniga.

Katsevedeliku küllastunud aururõhk määratakse järgmise valemiga:

Reidi pommi aururõhu määramine annab ligikaudsed tulemused, mis on mõeldud ainult mootorikütuste kvaliteedi võrdlevaks hindamiseks.

Seadme eelisteks on disaini ja katsetamise lihtsus, miinusteks vedeliku- ja aurufaaside konstantne suhe ning meetodi karedus (bensiini DNP määramise viga ulatub 15-20%).

Täpsem võimalus DNP mõõtmiseks staatilise meetodi abil on Sorrel-NATI meetod. Seda meetodit kasutades on võimalik määrata küllastunud aururõhu absoluutväärtusi isegi negatiivsetel temperatuuridel. Meetodi eeliseks on võimalus mõõta DNP-d vedeliku ja auru faaside erinevatel suhetel, samuti aines lahustunud õhu ja gaaside olemasolul või puudumisel. Puudusteks on keerukus, rakendatavus ainult spetsiaalsetes laborites ja suhteliselt suur viga DNP mõõtmisel (kuni 5%).

Reidi pommi ja NATI meetodi abil saadud andmete lahknevused on 10-20%.

Dünaamiline meetod

Dünaamiline meetod põhineb vedeliku keemistemperatuuri mõõtmisel teatud rõhul. Olemasolevad dünaamilisel meetodil põhinevad eksperimentaalsed installatsioonid kasutavad oma disainides ebulliomeetreid. Need on seadmed, mis põhinevad termomeetri niisutamise põhimõttel auru-vedeliku seguga. Dünaamiline meetod töötati välja puhaste ainete DNP uurimiseks, mille keemistemperatuur on fikseeritud väärtus, ning seda ei kasutatud küllastunud naftasaaduste rõhu mõõtmiseks, mille keemistemperatuur muutub komponentide ära keemisel. On teada, et puhaste ainete ja segude vahepealse positsiooni hõivavad madala keemistemperatuuriga õlifraktsioonid. Dünaamilise meetodi rõhu mõõtmise vahemik on tavaliselt väike - kuni 0,15-0,2 MPa. Seetõttu sisse Hiljuti Kitsaste õlifraktsioonide DNP uurimiseks püütakse rakendada dünaamilist meetodit.

Liikuva gaasi küllastamise meetod

Liikuva gaasi küllastamise meetod kasutatakse juhul, kui aine DNP ei ületa mitut mmHg. Meetodi puuduseks on katseandmete suhteliselt suur viga ja vajadus teada uuritava aine molekulmassi. Meetodi olemus on järgmine: inertgaas juhitakse läbi vedeliku ja küllastatakse viimase aurudega, misjärel see siseneb külmkappi, kus imendunud aurud kondenseeruvad. Teades gaasi ja neeldunud vedeliku kogust ning nende molekulmassi, on võimalik arvutada vedeliku küllastunud aururõhk.

Isotermide uurimise meetod

Isotermide uurimise meetod annab teiste meetoditega võrreldes kõige täpsemaid tulemusi, eriti kõrgetel temperatuuridel. See meetod seisneb konstantsel temperatuuril küllastunud auru rõhu ja mahu vahelise seose uurimises. Küllastuspunktis peab isotermil olema käände, mis muutub sirgjooneks. Arvatakse, et see meetod sobib puhaste ainete DNP mõõtmiseks ja ei sobi mitmekomponentsete ainete puhul, mille keemistemperatuur on ebakindel. Seetõttu pole see naftatoodete DNP mõõtmisel laialt levinud.

Knudseni efusioonimeetod

Knudseni efusioonimeetod peamiselt kasutatav väga madalate rõhkude (kuni 100 Pa) mõõtmiseks. See meetod võimaldab leida kondensaadi kogusest auru väljavoolu kiirust, kui väljuv aine on täielikult kondenseerunud. Sellel meetodil põhinevatel seadmetel on järgmised puudused: need on ühe mõõtmise paigaldised ja nõuavad pärast iga mõõtmist rõhu alandamist, mis kergesti oksüdeeruvate ja ebastabiilsete ainete juuresolekul põhjustab sageli uuritava aine keemilise muundumise ja mõõtmistulemuste moonutamise. . Loodud on eksperimentaalne seadistus, millel need puudused puuduvad, kuid disaini keerukus võimaldab seda kasutada ainult spetsiaalselt varustatud laborites. Seda meetodit kasutatakse peamiselt tahkete ainete DNP mõõtmiseks.

Knudseni efusioonimeetod

Kromatograafiline määramismeetod DNP aineid hakati välja töötama suhteliselt hiljuti. Selle meetodi puhul põhineb naftasaaduste DNP määramine vedeliku täielikul kromatograafilisel analüüsil ja segu kõigi komponentide osarõhkude summa arvutamisel. Üksikute süsivesinike ja naftasaaduste fraktsioonide DRP määramise meetod põhineb autorite ideedel füüsikalis-keemilise retentsiooniindeksi ja faasispetsiifilisuse kontseptsiooni kohta. Selleks on vajalik kas suure eraldusvõimega kapillaarkromatograafia kolonn või kirjanduse andmed uuritavate ühendite retentsiooniindeksite kohta.

Kuid süsivesinike keeruliste segude (nt naftasaadused) analüüsimisel tekivad raskused mitte ainult süsivesinike eraldamisel, mis on seotud erinevad klassid, aga ka nende segude üksikute komponentide tuvastamisel.

Küllastunud aururõhu muundamine

Tehnoloogilistes arvutustes on sageli vaja teisendada temperatuure ühelt rõhult teisele või rõhul temperatuuri muutumisel. Selle jaoks on palju valemeid. Ashworthi valemit kasutatakse kõige sagedamini:

V.P. Antontšenkovi rafineeritud Ashworthi valemil on vorm:

Temperatuuri ja rõhu ümberarvutamiseks on mugav kasutada ka graafilisi meetodeid.

Levinuim süžee on Coxi süžee, mis on üles ehitatud järgmiselt. Abstsisstelg on logaritmiline skaala, millel on rõhu logaritmi väärtused ( lgP, aga kasutamise hõlbustamiseks on vastavad väärtused skaalal märgitud R. Temperatuuri väärtused on kantud ordinaatteljele. Sirge joon tõmmatakse abstsisstelje suhtes 30° nurga all, mida tähistab indeks " N 2 0", mis iseloomustab küllastunud veeauru rõhu sõltuvust temperatuurist. Kui koostate graafiku mitmest x-telje punktist, taastatakse perpendikulaarid, kuni need ristuvad sirgega N 2 0 ja saadud punktid kantakse üle ordinaatteljele. Ordinaatteljel saadakse skaala, mis põhineb vee keemistemperatuuridel, mis vastavad selle küllastunud aurude erinevatele rõhkudele. Seejärel võetakse mitme hästi uuritud süsivesiniku jaoks rida punkte, millel on varem teada keemistemperatuurid ja vastavad aururõhu väärtused.

Selgus, et normaalstruktuuriga alkaanide puhul on nende koordinaatide abil koostatud graafikud sirged, mis kõik koonduvad ühte punkti (poolusesse). Tulevikus piisab, kui võtta mis tahes punkt, mille temperatuur on koordineeritud - süsivesiniku küllastunud aururõhk, ja ühendada see poolusega, et saada selle süsivesiniku küllastunud aururõhu sõltuvus temperatuurist.

Vaatamata asjaolule, et graafik on koostatud üksikute normaalse struktuuriga alkaanide jaoks, kasutatakse seda laialdaselt tehnoloogilistes arvutustes seoses kitsaste õlifraktsioonidega, joonistades ordinaatteljele. keskmine temperatuur selle fraktsiooni keemistemperatuur.

Naftasaaduste keemistemperatuuride teisendamiseks kõrgvaakumist atmosfäärirõhuks kasutatakse nomogrammi UOP, mille kohaselt, ühendades kaks teadaolevat väärtust graafiku vastavatel skaalal sirgjoonega, saadakse soovitud väärtus ristumiskoht kolmanda skaalaga R või t. UOP nomogrammi kasutatakse peamiselt laboripraktikas.

Segude ja lahuste küllastunud aururõhk ei sõltu erinevalt üksikutest süsivesinikest mitte ainult temperatuurist, vaid ka vedeliku ja aurufaasi koostisest. Lahuste ja segude puhul, mis järgivad Raoulti ja Daltoni seadusi, saab segu kogu küllastunud auru rõhu arvutada järgmiste valemite abil:

Teatavasti ei allu tõelised gaasid kõrgel rõhul Raoulti ja Daltoni seadustele. Sellistel juhtudel täpsustatakse arvutus- või graafiliste meetoditega leitud küllastunud auru rõhku kriitiliste parameetrite, kokkusurutavusteguri ja fugaasi abil.

Tihedus

Esitluse eelvaadete kasutamiseks looge endale konto ( konto) Google'i ja logige sisse: https://accounts.google.com

Slaidi pealdised:

Küllastunud aur. Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist. Niiskus. Guseva N.P. Munitsipaalõppeasutuse keskkool nr 41, Saratov

AURUSTAMINE Aine ülemineku protsess alates vedel olek gaasilises – aurustamine; pöördprotsessi nimetatakse kondenseerumiseks; aurustumine toimub mis tahes temperatuuril peale absoluutse nulli; vedeliku aurustumiskiirus sõltub temperatuurist, aurustunud pinna pindalast, vedeliku tüübist ja tuulest.

KEEMINE on aurustumisprotsess, mis toimub kogu vedeliku mahu ulatuses.Keemistemperatuur on vedeliku temperatuur, mille juures selle küllastunud auru rõhk on võrdne välisrõhuga või sellest suurem. Keemise säilitamiseks tuleb vedelikku varustada soojusega, mis kulub aurustamisele, sest Auru siseenergia on suurem kui sama massiga vedeliku siseenergia. Keetmise ajal jääb vedeliku temperatuur muutumatuks.

Aur on gaas, mis moodustub vedeliku aurustunud molekulidest Selle kohta kehtib võrrand p = nkT Ideaalse gaasi ja küllastunud auru käitumise peamine erinevus: kui auru temperatuur suletud anumas muutub (või millal maht muutub konstantsel temperatuuril), muutub auru mass. Vedelik muutub osaliselt auruks või, vastupidi, aur osaliselt kondenseerub. Ideaalse gaasiga midagi sellist ei juhtu.

Küllastunud auru peamine omadus on see, et auru rõhk püsival temperatuuril ei sõltu mahust. Kui kogu vedelik on aurustunud, lakkab aur edasisel kuumutamisel küllastamast ja selle rõhk konstantsel ruumalal tõuseb otseselt proportsionaalselt absoluutse temperatuuriga (vt joonis 11.1, BC kõvera lõige). p = nkT

Millistel tingimustel keemine algab? Vedelik sisaldab alati lahustunud gaase, mis eralduvad anuma põhjas ja seintes, samuti vedelikus hõljuvatel tolmuosakestel, mis on aurustumiskeskused. Mullide sees olevad vedelikuaurud on küllastunud. Temperatuuri tõustes suureneb küllastunud auru rõhk ja mullide suurus. Ujuva jõu mõjul hõljuvad nad ülespoole. Keemine algab siis, kui küllastunud auru rõhk mullide sees muutub võrdseks vedelikusamba välisrõhu ja hüdrostaatilise rõhuga ja sellest suurem.

Mida suurem on välisrõhk, seda kõrgem on keemispunkt. Seega ei kee aurukatlas rõhul 1,6 10 6 Pa vesi isegi temperatuuril 200 ° C. Meditsiiniasutustes hermeetiliselt suletud anumates - autoklaavides (joon. 11.2) keeb vesi ka kõrgendatud rõhul. Seetõttu on vedeliku keemistemperatuur palju kõrgem kui 100°C. Autoklaave kasutatakse kirurgiliste instrumentide steriliseerimiseks jne.

Väiksema välisrõhuga alandame seeläbi keemistemperatuuri. Kolvist õhku ja veeauru välja pumbates saad vee toatemperatuuril keema panna (joonis 11.3). Mägedesse ronides langeb atmosfäärirõhk, mistõttu langeb keemistemperatuur. 7134 m kõrgusel (Lenini tipp Pamiiris) on rõhk ligikaudu võrdne (300 mm Hg). Vesi keeb seal umbes 70°C juures. Sellistes tingimustes on liha küpsetamine võimatu.

Millist protsessi nimetatakse aurustumiseks? Millised tegurid määravad vedeliku aurustumise kiiruse? Millist protsessi nimetatakse kondenseerumiseks? Kuidas seletada aurustumisprotsesse MCT seisukohast? Miks kaasneb aurustumisega vedeliku temperatuuri langus?

5. Miks vedeliku temperatuur keemisel ei muutu, kuigi vedelik saab jätkuvalt küttekehast energiat? 6. Milline jõud tõstab mullid vedeliku pinnale? 7. Kas vett on võimalik keema panna temperatuuril alla 100°C?

ÕHUNIiskus Maa atmosfääris on tilkade, kristallide ja veeauru kujul 13 - 15 tuhat km 3 vett. Veeauru sisaldust õhus nimetatakse niiskuseks. Niiskust iseloomustavad: osarõhk (p) – rõhk, mille veeaur tekitaks kõigi teiste gaaside puudumisel; suhteline õhuniiskus (φ) - antud temperatuuril õhus sisalduva veeauru osarõhu p suhe küllastunud auru rõhu p o samal temperatuuril

Ilmateade näitab suhtelist õhuniiskust protsentides! Suhteline õhuniiskus näitab, kui lähedal on veeauru sisaldus õhus küllastumisele. 100% suhtelise õhuniiskuse korral on õhus küllastunud veeauru. Nii liigne kuiv õhk kui ka kõrge õhuniiskus on inimese tervisele kahjulikud. Inimesele kõige mugavam õhuniiskus jääb vahemikku 40-60%.

Vedelik mitte ainult ei aurustu. Teatud temperatuuril keeb.
Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist. Küllastunud auru olekut, nagu näitab kogemus (sellest rääkisime eelmises lõigus), kirjeldatakse ligikaudu ideaalse gaasi olekuvõrrandiga (10.4) ja selle rõhk määratakse valemiga

Kui temperatuur tõuseb, suureneb rõhk. Sest Küllastunud auru rõhk ei sõltu mahust, seetõttu sõltub see ainult temperatuurist.
Siiski sõltuvus r n.p. alates T, mis leiti eksperimentaalselt, ei ole otseselt proportsionaalne, nagu konstantse ruumala ideaalse gaasi oma. Temperatuuri tõustes suureneb reaalse küllastunud auru rõhk kiiremini kui ideaalse gaasi rõhk ( Joon.11.1, osa kõverast AB). See saab ilmseks, kui joonistame läbi punktide ideaalse gaasi isohoorid A Ja IN(katkendjooned). Miks see juhtub?

Kui vedelikku kuumutatakse suletud anumas, muutub osa vedelikust auruks. Selle tulemusena vastavalt valemile (11.1) küllastunud auru rõhk ei suurene mitte ainult vedeliku temperatuuri tõusu tõttu, vaid ka auru molekulide kontsentratsiooni (tiheduse) suurenemise tõttu. Põhimõtteliselt määrab rõhu suurenemise temperatuuri tõusuga täpselt kontsentratsiooni suurenemine. Ideaalse gaasi ja küllastunud auru käitumise peamine erinevus seisneb selles, et kui auru temperatuur suletud anumas muutub (või kui ruumala muutub konstantsel temperatuuril), muutub auru mass. Vedelik muutub osaliselt auruks või, vastupidi, aur osaliselt kondenseerub. Ideaalse gaasiga midagi sellist ei juhtu.
Kui kogu vedelik on aurustunud, lakkab aur edasisel kuumutamisel küllastumast ja selle rõhk konstantsel ruumalal suureneb proportsionaalselt absoluutse temperatuuriga (vt. Joon.11.1, osa kõverast Päike).
Keetmine. Vedeliku temperatuuri tõustes suureneb aurustumiskiirus. Lõpuks hakkab vedelik keema. Keemisel tekivad kogu vedeliku mahus kiiresti kasvavad aurumullid, mis hõljuvad pinnale. Vedeliku keemistemperatuur jääb konstantseks. See juhtub seetõttu, et kogu vedelikule tarnitud energia kulutatakse selle muutmiseks auruks. Millistel tingimustel keemine algab?
Vedelik sisaldab alati lahustunud gaase, mis eralduvad anuma põhjas ja seintes, samuti vedelikus hõljuvatel tolmuosakestel, mis on aurustumiskeskused. Mullide sees olevad vedelikuaurud on küllastunud. Temperatuuri tõustes suureneb küllastunud auru rõhk ja mullide suurus. Ujuva jõu mõjul hõljuvad nad ülespoole. Kui vedeliku ülemistes kihtides on madalam temperatuur, siis nendes kihtides tekib mullides auru kondenseerumine. Rõhk langeb kiiresti ja mullid kukuvad kokku. Kokkuvarisemine toimub nii kiiresti, et mulli seinad põrkuvad kokku ja tekitavad midagi plahvatuse sarnast. Paljud sellised mikroplahvatused tekitavad iseloomuliku müra. Kui vedelik soojeneb piisavalt, lõpetavad mullid kokkuvarisemise ja ujuvad pinnale. Vedelik läheb keema. Jälgige hoolikalt pliidil olevat veekeetjat. Avastate, et see peaaegu lõpetab müra enne keema hakkamist.
Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist selgitab, miks vedeliku keemistemperatuur sõltub rõhust selle pinnal. Aurumull võib kasvada, kui selle sees oleva küllastunud auru rõhk ületab veidi vedeliku rõhku, mis on vedeliku pinnal oleva õhurõhu (välisrõhu) ja vedelikusamba hüdrostaatilise rõhu summa.
Pöörame tähelepanu asjaolule, et vedeliku aurustumine toimub keemistemperatuurist madalamal temperatuuril ja ainult vedeliku pinnalt, keemise ajal toimub aurude moodustumine kogu vedeliku mahus.
Keetmine algab temperatuuril, mille juures küllastunud auru rõhk mullides on võrdne rõhuga vedelikus.
Mida suurem on välisrõhk, seda kõrgem on keemispunkt. Seega ei kee aurukatlas rõhul 1,6 10 6 Pa vesi isegi temperatuuril 200 ° C. Meditsiiniasutustes hermeetiliselt suletud anumates - autoklaavid ( Joon.11.2) vee keemine toimub ka kõrgendatud rõhul. Seetõttu on vedeliku keemistemperatuur palju kõrgem kui 100°C. Autoklaave kasutatakse kirurgiliste instrumentide steriliseerimiseks jne.

Ja vastupidi, vähendades välisrõhku, alandame seeläbi keemistemperatuuri. Kolvist õhku ja veeauru välja pumbates saate vee toatemperatuuril keema panna ( Joon.11.3). Mägedesse ronides langeb atmosfäärirõhk, mistõttu langeb keemistemperatuur. 7134 m kõrgusel (Lenini tipp Pamiiris) on rõhk ligikaudu 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Vesi keeb seal umbes 70°C juures. Sellistes tingimustes on liha küpsetamine võimatu.

Igal vedelikul on oma keemistemperatuur, mis sõltub selle küllastunud auru rõhust. Mida kõrgem on küllastunud auru rõhk, seda madalam on vedeliku keemistemperatuur, kuna madalamatel temperatuuridel muutub küllastunud auru rõhk võrdseks atmosfäärirõhuga. Näiteks keemistemperatuuril 100 °C on vee küllastunud auru rõhk 101 325 Pa (760 mm Hg) ja elavhõbeda auru rõhk on vaid 117 Pa (0,88 mm Hg). Elavhõbe keeb normaalrõhul temperatuuril 357°C.
Vedelik keeb, kui selle küllastunud auru rõhk võrdub rõhuga vedelikus.