2 2
2

 

Насыщенный пар

Пар-это газобразное агрегатное состояние воды, является реальным газом, так как межмолекулярными силами притяжения (особенно при повышенных давлениях) пренебрегать нельзя. В жидкости всегда (при высокой температуре особенно) найдутся быстрые молекулы, кинетической энергии которых будет достаточно для преодоления сил молекулярного притяжения и вылета с поверхности. Подробнее с процессами испарения и конденсации можно познакомиться здесь.

Пар в состоянии динамического состояния , при котором скорости испарения и конденсации равны, называется насыщенным. СИзучить состояние динамического равновесия между жидкостью и паром и влияние на этот процесс скоростей конденсации и испарения можно на следующей модели. Скорость испарения зависит от температуры, а скорость конденсации зависит от давления пара. Для любой температуры можно подобрать давление пара, при котором скорость испарения и конденсации будут равны. Чем больше температура, тем больше давление, при котором наступает динамическое равновесие.

2 

Равновесие между жидкостью и паром называют динамическим, так как если вывести систему из равновесия, то она через некоторое время снова приходит в это устойчивое состояние. Например, если из закрытого сосуда с жидкостью и насыщенным паром выпустить немного пара, то при этом давление пара станет меньше, скорость конденсации уменьшится, испарение будет преобладать, и давление пара начнет возрастать, пока скорости конденсации и испарения снова не сравняются. С другой стороны, если в закрытый сосуд с жидкостью и насыщенным паром подкачать еще немного пара, то скорость конденсации увеличится, часть молекул будет уходить в воду до тех пор, пока скорости конденсации и испарения не сравняются.

На следующей модели можно наблюдать процесс испарения при измении температуры (перемещая движок управления). Чем больше температура, тем больше молекул находится над жидкостью, больше молекул конденсируется и испаряется. Но при любой температуре пар приходит в насыщенное состояние, так как сосуд закрыт.

В следующей модели приведен процесс изотермического сжатия-расширения реального газа -пара.

1

В данной модели на примере паров воды рассмотрены изотермы реальных газов. Температуру, при которой происходит процесс, можно выбирать. Приведен график зависимости p(V), на котором имеется горизонтальный участок, соответствующий двухфазной системе. Выводится энергетическая диаграмма, на которой указываются подводимое количество теплоты Q, совершаемая работа A и изменение ?U внутренней энергии в процессе изотермического расширения (сжатия) паров воды.

Обратите внимание на существование критической температуры.

При температуре выше критической исчезает физическое различие между жидкостью и ее паром, и система может находиться только в однофазном состоянии.