11.8
В закрытой системе при равновесии пар-жидкость конденсация и испарение происходят с одинаковой скоростью, без чистого изменения масс двух фаз. Парциальное давление, оказываемое газовой фазой, находящейся в динамическом равновесии с жидкостью, называется давлением ее пара. Чем больше молекул находится в паровой фазе, тем выше будет давление пара.
Таким образом, давление пара является отражением тенденции молекул жидкости переходить в паровую фазу при данной температуре. Это измеримая величина, управляемая межмолекулярными силами. Летучесть качественно описывает эту тенденцию на основе давления паров жидкостей, выдерживаемых в одинаковых условиях.
Например, сравните гексан и воду при одинаковой температуре. Поскольку гексан проявляет слабые дисперсионные силы, а вода имеет сильные водородные связи, гексан испаряется быстрее, чем вода. В закрытой системе, находящейся в равновесии, гексан имеет более высокое давление пара, чем вода:гексан летуч, а вода нет.
Распределение тепловой энергии в жидкой фазе зависит от температуры. Нагревание жидкости повышает ее температуру, указывающую на то, что молекулы имеют более высокую тепловую энергию, что приводит к более высокой скорости испарения и более высокому давлению пара. Когда давление пара становится равным внешнему давлению, жидкость начинает кипеть, и температура, при которой это происходит, называется точкой кипения жидкости.
Нормальная точка кипения жидкости это температура, при которой давление пара жидкости равно 1 атм. Однако при другом внешнем давлении жидкость будет кипеть при температуре, отличной от ее нормальной точки кипения. Например, на стандартном уровне моря, где атмосферное давление составляет 1 атмосферу, вода закипает при температуре 100 градусов Цельсия.
На большей высоте, где атмосферное давление меньше 1 атмосферы, паровой фазе требуется меньше молекул, чтобы сравняться с более низким внешним давлением. Это объясняет, почему вода закипает при более низкой температуре. В скороварке более высокое внешнее давление требует большего количества молекул паровой фазы, тем самым требуя более высокой температуры воды для кипения.
Когда жидкость испаряется в закрытом контейнере, молекулы газа не могут выйти наружу. По мере случайного перемещения этих молекул газовой фазы они ино…
Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.