Сұйықтар мен газдардың өзара айналуы

МКТ заттың неліктен газ тәрізді, сұйық және қатты күйлерде бола алатындығын түсіндіріп қана қоймай, сонымен бірге заттың бір күйден екінші күйге көшу процессін түсіндіру мүмкіндігін береді. Сұйық молекулалары ретсіз қозғалады. Сұйықтың температурасы неғұрлым жоғары болса, кинетикалық знергиясы соғұрлым артады. Бір мезетте кейбір молекулалардың кинетикалық энергиясының көп болатыны сонша, олар басқа молекулалардың тартылыс күшін жеңіп сұйықтан ұшып шығу мүмкіндігіне ие болады, яғни буланады. Ретсіз қозғала отырып молекулалар ашық ыдыстағы сұйық бетінен бір жола кетіп қалуы мүмкін немесе сұйыққа қайта оралуы да мүмкін. Мұндай процесс конденсация деп аталады.

Булану - заттың сұйық күйден газ тәрізді күйіне айналуы (жұтылған энергия молекулалар арасындағы байланысты үзуге жұмсалады).

Кебу кезкелген температурада сұйықтың еркін бетінде болатын булану

Кебу кезінде сұйық температурасы төмендейді

Қайнау белгілі tº (қайнау температурасы) темпера-турада сұйықтың барлық көлемінде өтетін булану

Қайнау кезінде температура өзгермейді. Қайнау температурасы: сұйықтың тегіне \(2.\) атмосфералық қысымға тәуелді \(P_A\downarrow=>t_{\circ}\downarrow\)

Өз сұйығымен динамикалық тепе-теңдікте болатын бу (уақыт бірлігінде сұйықтан ұшып шығатын молекулалар саны, қайта оралатын молекулалар санына тең) қаныққан бу деп аталады.

-Қаныққан будың концентрациясы көлеміне тәуелді емес \((t^{\circ}-const).\)

-Қаныққан бу қысымы \((P_қ)\) тек температураға тәуелді.

\(P=nkt\) \(P_қ\uparrow\ байланысты \) \(T\uparrow\ және\ n\uparrow\)

\(AB\) ‒ қанықпаған будың сығылуы \(BC-V\downarrow P_қ-const\) – – (будың қаныққан буға айналуы) \(CD\) ‒ сұйықтың сығылуы

Егер температура өзгермеген жағдайда кәдімгідей қысу арқылы газды сұйыққа айналдырсақ оны қаныққан бу дейді.

Қайнау кезінде сұйықтың барлық көлемі бойынша тез ұлғаятын бу көпіршіктері пайда болады, олар сұйық бетіне қалқып шығады. Көпіршіктердегі қаныққан будың қысымы сұйық бетіндегі қысыммен теңелген кезде қайнау басталады. Бұл температура қайнау температурасы деп аталады. Сұйықтың қайнау температурасы тұрақты болады.

Сыртқы қысым неғұрлым жоғары болса, қайнау температурасы соғұрлым жоғары болады. Керсінше, қысымды азайту арқылы қайнау температурасын төмендете аламыз.

Кризистік температура \(T_k\) \((K)\) - сұйық пен қаныққан бу арасындағы физикалық қасиеттерінің айырмашылығы жойылатын температура.

\(T_k\)-температурада \(\rho_{бу}\)‒ максимал \(\rho_{сұйық}\) ‒ минимал

\(T ‒ қанықпаған

\(T>T_k\) ‒ ешқандай қысымда газ сұйыққа айналмайды

Кризистік температурадан жоғары температурада қандай қысымда болмасын газды сұйыққа айналдыру мүмкін емес. Кризистік температураның ерекше маңыздылығы осында.

Атмосфера түрлі газдардың және су буының қоспасы болып табылады. Егер басқа газдардың барлығы жоқ десек, онда су буының түсіретін қысымы парциал қысым деп аталады. Абсолют ылғалдылық - берілген температурадағы су буының парциал қысымы (су буының ауадағы тығыздығы)

\(P[Пa],\rho \begin{bmatrix} \frac{кг}{m^3},\frac г{cm^3} \end{bmatrix}\)

Паскаль заңы. Сұйық пен газ бөлшектерінің еркін қозғалғыштығы – сұйық пен газға түсірілген қысымның, олардың әрбір нүктесіне таралуы арқылы түсіндіріледі. Сұйыққа немесе газға түсірілген қысым сол сұйықтың немесе газдың әрбір нүктесіне өзгеріссіз беріледі. Бұл қағида Паскаль заңы деп аталады. Сұйықтың ыдыстың түбіне түсіретін қысымы сұйық бағанның биіктігіне және тығыздығына тура пропорционал: \(p=\rho gh,\) мұндағы ρ – сұйықтың тығыздығы, \(h\) – биіктігі.

Бізді қоршап тұрған ауа қабығы атмосфера (гректің «атмос» - бу, ауа және сфера – шар деген екі сөзінен құралған). Жер бетіндегі әрбір дене сияқты ауаға да ауырлық күші әсер етеді, ауаның салмағы бар. \(1\ m^3\) ауаның салмағы \(P=mg=9,8H/кг\cdot 1,3k\approx13H.\)

Атмосфералық қысымды ХVІІ ғасырда Итальян ғалымы Галилейдің шәкірті Торричелли өлшеді. Атмосфералық қысым биіктігі 760 мм-ге жуық сынап бағанының қысымына тең. Сондықтан атмосфералық қысым бірлігі ретінде 1 мм сынап бағаны (1 мм сын. бағ.) алынады. Яғни формуласынан 1 мм сын. бағ.=133,3 Па. Атмосфералық қысымды барометрмен өлшейді. Қалыпты атмосфералық қысым 101 000 \(Па\approx10^5\) Па, бұл биіктігі 760 мм сынап бағанының қысымына тең, \(0^\circ\) температурадағы атмосфералық қысым.

Гидравликалық пресс. Атмосфералық қысымнан артық немесе кем қысымдарды өлшеу үшін – манометрлер (гректің «манос» - сирек, тығыз емес, «метрео» - өлшейтін деген сөзінен шыққан) дейтін аспаптар пайдаланылады. Паскаль заңына сүйеніп гидравликалық машиналар деп аталатын құрылғылар жұмыс істейді. Олардың жұмыс істеу принципі сұйықтардың қозғалыс және тепе-теңдік заңдарына негізделген. Бұл машиналардың негізгі бөлігі – түтікпен өзара жалғастырылған, диаметрлері әртүрлі екі цилиндр. Поршендар астындағы кеңістік пен түтікке толтыра сұйық құйылады. Паскаль заңы бойынша тыныштықтағы сұйықтың барлық нүктелеріндегі қысым бірдей, яғни \(\frac{F_2}{F_1}=\frac{S_2}{S_1}.\) Демек, үлкен поршенның ауданы кіші поршеннің ауданынан неше есе үлкен болса, екінші поршенге әсер ететін қысым күші бірінші поршенге әсер ететін қысым күштен сонша есе артық.

Салыстырмалы ылғалдылық φ [%] – берілген температурадағы ауа құрамындағы су буының парциал қысымының (тығыздықтың) сол температурадағы қаныққан бу қысымына (тығыздығына) қатынасы (процентпен берілген)

Шық нүктесі - су буының қаныққан буға айналу температурасы (шық түседі).

Ылғалдылықты анықтайтын құралдар:

\(a)\) Ламбрехт гигрометрі (эфирлі) (шық нүктесін анықтау үшін);

\(б)\) Шаш гигрометрі (әрекеті құрғақ шаштың ылғалдылыққа байланысты ұзындығының өзгеруі қасиетіне негізделген);

\(в)\) Психрометр (әрекеті ылғалды және құрғақ термометрлердің көрсетулерін салыстыруға негізделген).