Фазовые переходы.

«Фазой называется макроскопическая физически однородная часть вещества, отделенная от остальных частей системы границами раздела». Традиционным примером двух и трех фазного состояния вещества является лед и вода, вода, лед и водяные пары. Большая часть веществ, в обыденных наблюдениях, может существовать одновременно в виде твердого вещества, жидкости и газа. Фазовые переходы между жидкостью и твердым телом, жидкостью и газом относят к фазовым переходам первого рода. Критерием перехода первого рода является скрытая теплота, которая либо выделяется, либо поглощается при таких фазовых переходах. Наиболее известным процессом такого плана является поглощение тепла при переходе воды в пар. При температуре 100⁰ по Цельсию, при нормальных условиях- атмосферном давлении 760 мм. ртутного столба – вода закипает. Далее, при постоянном притоке тепла температура воды не меняется, а поступающее тепло расходуется на разрыв связей между молекулами воды, которые затем покидают жидкость, становясь молекулами пара. Теплота, затрачиваемая на этот процесс, называется скрытой теплотой парообразования.

Сам процесс кипения связан с пузырьками пара, образующимися внутри жидкости. Зародышами таких пузырьков являются маленькие пузырьки воздуха, растворенного в жидкости. Внутри каждого пузырька идет процесс парообразования до тех пор, пока под влиянием силы Архимеда пузырек не начинает подниматься вверх. Именно этот процесс массового движения пузырьков пара к поверхности воды мы и называем кипением. При определенных условиях, исключающих образование зародышей пузырьков газа, в замкнутом объеме можно наблюдать перегретую воду, т.е. воду при температуре превышающей точку кипения при данном давлении.

Над поверхностью воды при любой температуре имеется определенная концентрация пара. В условиях термодинамического равновесия, число частиц покидающих воду, равно числу частиц, превращающихся в жидкость. Опять же при условии исключения зародышей жидкой фазы можно наблюдать переохлажденный пар. В этом случае, как и в случае перегретой жидкости, мы имеем дело с неравновесным состоянием, которое лавинообразно переходит в равновесное, если вводятся соответствующие зародыши, на которых быстро конденсируется вода.

Известной особенность воды является более низкая плотность льда, чем воды. С этой особенностью связано понижение температуры плавления льда при повышении давления. Именно с этим свойством льда связано легкое скольжение коньков по его поверхности.

Ле Шателье Анри Луи (1850 – 1936) – французский физикохимик и металловед. Сформулировал в 1884 г. общий закон смещения термодинамического равновесия – внешнее воздействие, выводящее систему из термодинамического равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия – принцип Ле Шателье – Брауна.

Дата добавления: 2015-08-09