Sotieji garai ir jų savybės

Šioje temoje nagrinėjama garavimas, kondensacija ir sotieji garai, kurie yra dinaminėje pusiausvyroje su skysčiu. Sužinoma, kad sočiųjų garų slėgis nepriklauso nuo tūrio, bet stipriai priklauso nuo temperatūros, ir aptariama apie skirtumus tarp idealiųjų dujų ir sočiųjų garų. Taip pat trumpai paliečiama apie nesotuosius garus.

Dalelių sąveika ir judėjimas skirtingose būsenose
Medžiagos būsena priklauso nuo dalelių (atomų, molekulių ar jonų) tarpusavio sąveikos stiprumo ir jų judėjimo pobūdžio. Kietuosiuose kūnuose dalelės yra stipriai susijusios ir tvarkingai išsidėsčiusios, skysčiuose – silpniau susijusios ir gali judėti viena kitos atžvilgiu, o dujose – labai silpnai susijusios ir juda laisvai.
Faziniai virsmai ir dinaminė pusiausvyra
Medžiagos gali keisti savo būseną per fazinius virsmus. Kai uždaroje sistemoje kartu egzistuoja kelios fazės, tarp jų gali nusistovėti dinaminė pusiausvyra – būsena, kai abipusių fazinių virsmų greičiai susilygina. Pavyzdžiui, pusiausvyra tarp garavimo ir kondensacijos. Sublimacija yra tiesioginis kietosios medžiagos virsmas dujomis. Trigubasis taškas yra unikali temperatūros ir slėgio kombinacija, kurioje trys medžiagos fazės egzistuoja pusiausvyroje.
Faziniai virsmai ir dinaminė pusiausvyra
Medžiagos gali keisti savo būseną – vykdyti fazinius virsmus. Kai priešingų fazinių virsmų (pvz., lydymosi ir kietėjimo, garavimo ir kondensacijos) greičiai susilygina, nusistovi dinaminė pusiausvyra tarp fazių. Sublimacija yra tiesioginis kietosios medžiagos virsmas dujomis, praleidžiant skystąją fazę. Trigubasis taškas yra unikali temperatūros ir slėgio sąlyga, kai visos trys medžiagos fazės (kietoji, skystoji, dujinė) egzistuoja pusiausvyroje.
Garavimas ir kondensacija
Garavimas yra skysčio virtimas garais, kai greičiausios molekulės palieka skysčio paviršių. Kondensacija – atvirkštinis procesas, kai garų molekulės grįžta į skystį.
Garavimas, kondensacija ir sotieji garai
Garavimas yra procesas, kurio metu pakankamai energijos turinčios molekulės palieka skysčio paviršių ir virsta garais. Kondensacija yra atvirkštinis procesas – garų molekulės grįžta į skystį. Uždaroje sistemoje, kai garavimo ir kondensacijos greičiai susilygina, nusistovi dinaminė pusiausvyra. Garai, esantys šioje pusiausvyroje su savo skysčiu, vadinami sočiaisiais garais. Jų slėgis vadinamas sočiųjų garų slėgiu.
Idealiųjų dujų ir sočiųjų garų palyginimas
Idealiosios dujos ir sotieji garai elgiasi skirtingai. Idealiosioms dujoms galioja būsenos lygtis (pV = nRT), o sočiųjų garų slėgis nepriklauso nuo tūrio, bet priklauso nuo temperatūros netiesiškai. Sotieji garai gali kondensuotis, o idealiosios dujos – ne.
Medžiagos būsenos ir dalelių judėjimas
Medžiagos agregatinės būsenos (kietoji, skystoji, dujinė) skiriasi dalelių (atomų, molekulių, jonų) tarpusavio sąveikos stiprumu ir judėjimo pobūdžiu. Kietuosiuose kūnuose dalelės yra stipriai surištos ir išsidėsčiusios tvarkingai, jų judėjimas apsiriboja virpesiais apie pusiausvyros padėtis. Skysčiuose dalelių sąveikos jėgos silpnesnės, jos gali judėti viena kitos atžvilgiu, bet išlieka arti. Dujose sąveika labai silpna, dalelės juda laisvai ir chaotiškai, užpildydamos visą joms prieinamą tūrį.
Medžiagos būsenos ir dalelių judėjimas
Medžiagos agregatinę būseną (kietoji, skystoji, dujinė) lemia jos dalelių (atomų, molekulių, jonų) tarpusavio sąveikos stiprumas ir judėjimo pobūdis. Kietuosiuose kūnuose dalelės glaudžiai susijusios, išsidėsčiusios tvarkingai ir tik svyruoja. Skysčiuose dalelių sąveika silpnesnė, jos juda viena kitos atžvilgiu, išlaikydamos artimą atstumą. Dujose sąveika labai silpna, dalelės juda laisvai, netvarkingai, užpildydamos visą tūrį.
Medžiagos būsenos ir dinaminė pusiausvyra
Medžiaga gali egzistuoti skirtingose būsenose: kieta, skysta ir dujinė. Kai kietasis kūnas ir skystis (arba skystis ir dujos) yra termodinaminėje pusiausvyroje, perėjimo greitis tarp būsenų yra vienodas abiem kryptimis. Ši pusiausvyra vadinama dinamine. Medžiagos lydymosi temperatūra silpnai priklauso nuo slėgio.
Nesotieji garai
Nesotieji garai – tai garai, kurių slėgis yra mažesnis už sočiųjų garų slėgį esant tai pačiai temperatūrai. Tai reiškia, kad garavimas vyksta intensyviau nei kondensacija. Nesotieji garai, atšaldyti arba suslėgti, gali virsti sočiaisiais.
Nesotieji garai
Garai, kurių slėgis yra mažesnis už sočiųjų garų slėgį toje pačioje temperatūroje (\(p < p_s\)), vadinami nesotiaisiais garais. Tai reiškia, kad garavimo procesas vyrauja prieš kondensaciją arba sistemoje nebėra skysčio fazės. Nesotieji garai gali virsti sočiaisiais, jei yra atšaldomi iki tam tikros temperatūros (vadinamos rasos tašku) arba jei didinamas jų slėgis (mažinamas tūris) esant pastoviai temperatūrai. Nesotieji garai apytiksliai paklūsta idealiųjų dujų dėsniams.
Skirtingų medžiagų garų slėgis
Skirtingų medžiagų sočiųjų garų slėgis, esant tai pačiai temperatūrai, yra nevienodas. Tai lemia skirtingos tarpmolekulinės sąveikos jėgos tose medžiagose.
Sočiųjų garų savybės
Pagrindinė sočiųjų garų savybė yra ta, kad jų slėgis tam tikroje temperatūroje nepriklauso nuo užimamo tūrio, kol sistemoje yra skysčio. Mažinant tūrį pastovioje temperatūroje, dalis garų kondensuojasi, tačiau slėgis ir koncentracija išlieka pastovūs. Sočiųjų garų slėgis stipriai priklauso nuo temperatūros: kylant temperatūrai, jis didėja sparčiau nei pagal idealiųjų dujų dėsnį (\(p \sim T\)), nes didėja ne tik molekulių kinetinė energija, bet ir garų koncentracija (\(n\)) dėl intensyvesnio garavimo. Skirtingų medžiagų sočiųjų garų slėgis toje pačioje temperatūroje yra skirtingas.
Sočiųjų garų slėgio priklausomybė
Sočiųjų garų slėgis stipriai priklauso nuo temperatūros – jai didėjant, slėgis sparčiai auga. Šis augimas yra statesnis nei idealiųjų dujų slėgio priklausomybė nuo temperatūros (kur \(p \propto T\) esant pastoviam tūriui ir masei). Taip yra, nes kylant temperatūrai didėja ne tik garų molekulių energija, bet ir jų koncentracija dėl intensyvesnio garavimo. Kai visas skystis išgaruoja, garai tampa nesotieji ir toliau šildomi elgiasi panašiai kaip idealiosios dujos. Skirtingų medžiagų sočiųjų garų slėgis toje pačioje temperatūroje yra skirtingas.
Sočiųjų garų slėgio priklausomybė nuo temperatūros
Sočiųjų garų slėgis didėja kylant temperatūrai, ir ši priklausomybė yra netiesinė. Slėgis didėja sparčiau nei tiesiogiai proporcingai absoliučiajai temperatūrai, nes didėja ne tik molekulių judėjimo greitis, bet ir garų koncentracija (daugiau skysčio virsta garais). Kai visas skystis išgaruoja, garai nustoja būti sotieji, ir jų slėgis pradeda didėti tiesiogiai proporcingai temperatūrai.
Sočiųjų garų slėgis
Sočiųjų garų slėgis – didžiausias garų slėgis, galimas esant tam tikrai temperatūrai, kai garai yra dinaminėje pusiausvyroje su skysčiu. Jis nepriklauso nuo garų užimamo tūrio, bet priklauso nuo temperatūros.
Sočiųjų garų tankis
Sočiųjų vandens garų tankis yra žymiai mažesnis už vandens tankį net ir esant aukštam slėgiui. Tai iliustruoja didelį tūrio pokytį, vykstantį skysčiui virstant garais.
Sotieji garai
Sotieji garai – tai garai, esantys dinaminėje pusiausvyroje su skysčiu uždarame inde. Tai reiškia, kad garavimo ir kondensacijos greičiai yra vienodi.
Sotieji ir nesotieji garai
Garavimas yra skysčio virtimas garais, o kondensacija – atvirkštinis procesas. Uždaroje talpoje virš skysčio nusistovi dinaminė pusiausvyra tarp šių procesų. Garai, esantys dinaminėje pusiausvyroje su savo skysčiu, vadinami sočiaisiais. Jų slėgis (sočiųjų garų slėgis) yra maksimalus esant konkrečiai temperatūrai ir nepriklauso nuo tūrio, kol sistemoje yra skysčio. Jei garų slėgis mažesnis nei sočiųjų garų slėgis toje pačioje temperatūroje, garai yra nesotieji. Nesotieji garai gali virsti sočiaisiais juos vėsinant arba slegiant.
Sublimacija
Sublimacija yra reiškinys, kai kieta medžiaga virsta dujomis tiesiogiai, apeinant skystąją fazę. Tai vyksta, kai molekulės įgyja pakankamai energijos, kad įveiktų tarpmolekulines jėgas kietojoje būsenoje.
Trigubasis taškas
Trigubasis taškas yra specifinė temperatūros ir slėgio kombinacija, kurioje medžiaga gali egzistuoti visose trijose agregatinėse būsenose (kietoje, skystoje ir dujinėje) vienu metu, esant dinaminei pusiausvyrai.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com