Pse një person filloi të ziejë ujë para se ta përdor direkt? Në mënyrë korrekte, për të mbrojtur veten nga shumë baktere patogjene dhe viruse. Kjo traditë erdhi në territorin e Rusisë mesjetare edhe para Pjetrit të Madh, megjithëse besohet se ishte ai që solli samovarin e parë në vend dhe futi ritin e pirjes së çajit të mbrëmjes së pandërprerë. Në fakt, disa njerëz përdorën një lloj samovars në Rusinë e lashtë për të bërë pije nga barishte, manaferrat dhe rrënjët. Zierja kërkohej këtu kryesisht për nxjerrjen e ekstrakteve të dobishme të bimëve, sesa për dezinfektimin. Në fund të fundit, në atë kohë nuk dihej as për mikrovalën, ku jetojnë këto baktere me viruse. Sidoqoftë, falë vlimit, vendi ynë u anashkalua nga pandemitë botërore të sëmundjeve të tmerrshme, të tilla si kolera ose difteria.

Shkallë celsius

Meteorologu, gjeologu dhe astronomi i madh nga Suedia fillimisht përdori një vlerë prej 100 gradë për të treguar pikën e ngrirjes së ujit në kushte normale, dhe pika e vlimit të ujit u mor si zero gradë. Dhe pas vdekjes së tij në 1744, një person jo më pak i famshëm, botanisti Karl Linnaeus dhe marrësi Celsius Morten Stremer, e kthyen këtë shkallë për lehtësinë e përdorimit të tij. Sidoqoftë, sipas burimeve të tjera, vetë Celsius e bëri këtë menjëherë para vdekjes së tij. Por në çdo rast, qëndrueshmëria e dëshmisë dhe vlerësimi i kuptueshëm ndikuan në përdorimin e gjerë të përdorimit të tij midis profesioneve shkencore më prestigjioze të kohës - kimistë. Dhe, përkundër faktit se shenja e përmbysur e shkallës 100 gradë vendosi pikën e zierjes së qëndrueshme të ujit, dhe jo fillimin e ngrirjes së tij, shkalla filloi të mbante emrin e krijuesit të saj kryesor, Celsius.

Nën atmosferë

Sidoqoftë, jo gjithçka është aq e thjeshtë sa duket në shikim të parë. Duke parë ndonjë diagram të gjendjes në koordinatat P-T ose P-S (entropia S varet funksionalisht nga temperatura në lidhje të drejtpërdrejtë), do të shohim se sa ngushtë lidhen temperatura dhe presioni. Gjithashtu, uji ndryshon vlerat e tij në varësi të presionit. Dhe çdo alpinist është i njohur me këtë pronë. Gjithkush që ka të paktën një herë në jetën e tij të kuptuar lartësi mbi 2000-3000 metra mbi nivelin e detit, e di se sa e vështirë është të marrësh frymë në lartësi. Kjo është për faktin se sa më i lartë që ngrihet, aq më i hollë bëhet ajri. Presioni atmosferik bie nën një atmosferë (nën n.a., d.m.th. nën "kushte normale"). Pika e vlimit të ujit gjithashtu bie. Në varësi të presionit në secilën prej lartësive, mund të vlojë si në tetëdhjetë ashtu edhe në gjashtëdhjetë

Sobë presioni

Sidoqoftë, duhet mbajtur mend se megjithëse mikrobet kryesore vdesin në temperatura mbi gjashtëdhjetë gradë Celsius, shumë mund të mbijetojnë në tetëdhjetë ose më shumë gradë. Kjo është arsyeja pse ne arrijmë ujë të valë, domethënë, e sjellim temperaturën e tij në 100 ° C. Sidoqoftë, ekzistojnë pajisje interesante të kuzhinës që mund të zvogëlojnë kohën dhe ngrohin lëngun në temperatura të larta, pa e zierë atë dhe humbur peshë përmes avullimit. Duke kuptuar që pika e vlimit të ujit mund të ndryshojë në varësi të presionit, inxhinierët amerikanë bazuar në prototipin francez prezantuan një tenxhere me presion në botë në vitet 1920. Parimi i funksionimit të tij bazohet në faktin se kapaku është shtypur fort kundër mureve, pa mundësinë e heqjes së avullit. Një presion i rritur krijohet brenda, dhe uji vlon në temperatura më të larta. Sidoqoftë, pajisje të tilla janë mjaft të rrezikshme dhe shpesh çojnë në një shpërthim dhe djegie serioze për përdoruesit.

Në mënyrë ideale,

Le të shohim se si procesi vjen dhe shkon. Imagjinoni një sipërfaqe të ngrohtë ideale të ngrohtë dhe pafundësisht të madhe ngrohjeje, ku shpërndarja e nxehtësisë ndodh në mënyrë të barabartë (e njëjta sasi e energjisë termike aplikohet në secilin milimetër katror të sipërfaqes), dhe koeficienti i afërsisë së sipërfaqes tenton në zero. Në këtë rast, kur n. y. zierja në një shtresë kufitare petëzore do të fillojë njëkohësisht në të gjithë sipërfaqen dhe do të ndodhë menjëherë, duke avulluar menjëherë të gjithë vëllimin e njësisë së lëngut të vendosur në sipërfaqen e saj. Këto janë kushte ideale, në jetën reale kjo nuk ndodh.

Në realitet

Le të zbulojmë se cila është pika fillestare e ujit. Në varësi të presionit, ai gjithashtu ndryshon vlerat e tij, por pika kryesore këtu qëndron në këtë. Edhe nëse e marrim tavën më të butë, për mendimin tonë, dhe e mbajmë atë nën mikroskop, atëherë në okularin e tij do të shohim skaje të pabarabarta dhe maja të mprehta të shpeshta të zgjatura sipër sipërfaqes kryesore. Nxehtësia në sipërfaqen e tiganit, supozojmë se, furnizohet në mënyrë të barabartë, megjithëse në realitet kjo gjithashtu nuk është një deklaratë plotësisht e vërtetë. Edhe kur tigan është në ndezjen më të madhe, gradienti i temperaturës nuk shpërndahet në mënyrë të barabartë në sobë, dhe gjithmonë ka zona lokale të mbinxehjes që janë përgjegjëse për zierjen e hershme të ujit. Sa gradë ka në majat e sipërfaqes dhe në ultësirat e saj? Majat sipërfaqësore gjatë furnizimit të pandërprerë të nxehtësisë nxehen më shpejt sesa ultësirat dhe të ashtuquajturat lugjet. Për më tepër, të rrethuar nga të gjitha anët nga uji me temperaturë të ulët, ato më mirë japin energji në molekulat e ujit. Difuziviteti termik i majave është një e gjysmë deri dy herë më i lartë se ai i ultësirave.

temperaturë

Kjo është arsyeja pse pika fillestare e vlimit të ujit është rreth tetëdhjetë gradë Celsius. Me këtë vlerë, majat sipërfaqësore dështojnë mjaftueshëm të nevojshme për zierjen e menjëhershme të lëngut dhe formimin e flluskave të para të dukshme për syrin, të cilat me kohë fillojnë të ngrihen në sipërfaqe. Dhe cila është pika e vlimit të ujit nën presion normal - pyesin shumë. Përgjigja për këtë pyetje mund të gjendet lehtësisht në tabela. Në presionin atmosferik vendoset vlimi i qëndrueshëm në 99.9839 ° C.

që zien   - ky është një tranzicion intensiv i lëngut në avull, i cili ndodh me formimin e flluskave të avullit në të gjithë vëllimin e lëngut në një temperaturë të caktuar.

Gjatë zierjes, temperatura e lëngut dhe avullit sipër tij nuk ndryshon. Mbetet e pandryshuar derisa të gjithë lëngu të vlojë. Kjo për shkak se e gjithë energjia e furnizuar në lëng harxhohet për shndërrimin e saj në avull.

Temperatura në të cilën lëngu lëng quhet pika e vlimit.

Pika e vlimit varet nga presioni i ushtruar në sipërfaqen e lirë të lëngut. Kjo shpjegohet me varësinë e temperaturës nga presioni i avullit të ngopur. Flluska e avullit ngrihet ndërsa presioni i avullit të ngopur brenda tij paksa e tejkalon presionin në lëng, që është shuma e presionit të jashtëm dhe presioni hidrostatik i kolonës së lëngshme.

Sa më i madh të jetë presioni i jashtëm, aq më i madh pika e vlimit.

Të gjithë e dinë që uji vlon me një temperaturë prej 100 ºC. Por nuk duhet të harrojmë se kjo është e vërtetë vetëm në presionin normal atmosferik (afërsisht 101 kPa). Me presion në rritje, pika e vlimit të ujit rritet. Kështu, për shembull, në sobat me presion, ushqimi gatuhet me një presion prej rreth 200 kPa. Pika e vlimit të ujit në këtë rast arrin 120 ° C. Në ujë të kësaj temperature, procesi i gatimit është shumë më i shpejtë sesa në ujë të zakonshëm të valë. Kjo shpjegon emrin "tenxhere me presion".

Dhe anasjelltas, duke ulur presionin e jashtëm, kështu ulim pikën e vlimit. Për shembull, në rajonet malore (në një lartësi prej 3 km, ku presioni është 70 kPa), uji vlon me një temperaturë prej 90 ° C. Prandaj, banorët e këtyre zonave që përdorin ujë të valë të tillë marrin ndjeshëm më shumë kohë për të gatuar sesa banorët e rrafshit. Dhe të vlojë në këtë ujë të vluar, për shembull, një vezë e pulës është përgjithësisht e pamundur, sepse në një temperaturë nën 100 ° C proteina nuk ka kaçurrelë.

Do lëng ka pikën e tij të vlimit, i cili varet nga presioni i avullit të ngopur. Sa më i lartë të jetë presioni i avullit të ngopur, aq më i ulët është pika e vlimit të lëngut përkatës, pasi që në temperatura më të ulëta presioni i avullit të ngopur bëhet i barabartë me atmosferik. Për shembull, në një pikë vlimi prej 100 ° C, presioni i avullit të ujit të ngopur është 101 325 Pa (760 mm Hg), dhe avulli është vetëm 117 Pa (0,88 mm Hg). Zier mërkuri në 357 ° C nën presion normal.

Nxehtësia e avullimit.

Nxehtësia e avullimit (nxehtësia e avullimit)- sasia e nxehtësisë që duhet t'i raportohet substancës (në presion të vazhdueshëm dhe temperaturë konstante) për shndërrimin e plotë të substancës së lëngshme në avull.

Sasia e nxehtësisë që kërkohet për avullim (ose lëshohet gjatë kondensimit). Për të llogaritur sasinë e nxehtësisë Qqë kërkohet për avullimin e një lëngu të çdo mase të marrë në pikën e vlimit, nevojitet nxehtësia specifike e avullimit r   thikë mendje në masë m:

Gjatë kondensimit të avullit lëshohet e njëjta sasi nxehtësie.

Kushtet e substancës

A nuk është një kombinim i çuditshëm i fjalëve? Sidoqoftë, kjo nuk është e pakuptimtë: si avulli i hekurit ashtu edhe ajri i ngurtë ekzistojnë në natyrë, por jo në kushte të zakonshme.

Për cilat kushte po flasim? Gjendja e një lënde përcaktohet nga dy rrethana: temperatura dhe presioni.

Jeta jonë vazhdon në kushte relativisht pak në ndryshim. Presioni i ajrit luhatet brenda disa përqindëshit rreth një atmosfere; temperatura e ajrit, të themi, në rajonin e Moskës shtrihet në rangun nga -30 në + 30 ° C; në shkallën e temperaturës absolute, në të cilën temperatura më e ulët e mundshme (-273 ° С) merret si zero; ky interval do të duket më pak mbresëlënës: 240-300 K, i cili gjithashtu përbën vetëm 10% of të vlerës mesatare.

Shtë krejt e natyrshme që jemi mësuar me këto kushte të zakonshme dhe për këtë arsye, duke folur të vërteta të thjeshta si: "hekuri është një trup i ngurtë, ajri është gaz", etj., Harrojmë të shtojmë: "në kushte normale".

Nëse ngrohni hekurin, ai së pari do të shkrihet, dhe pastaj do të avullojë. Nëse ajri është ftohur, ai së pari do të shndërrohet në një lëng dhe më pas do të forcohet.

Edhe nëse lexuesi nuk është takuar kurrë me avujt e hekurit dhe ajrin e ngurtë, ai me siguri do të besojë lehtë se çdo substancë mund të merret duke ndryshuar temperaturën në të ngurta dhe të lëngshme, dhe në gjendje të gaztë, ose, siç thonë ata në të ngurta fazat e lëngshme ose të gazta.

Shtë e lehtë të besosh në këtë sepse një substancë, pa të cilën jeta në Tokë do të ishte e pamundur, u vëzhgua nga të gjithë në formën e gazit, dhe si një lëng, dhe në formën e një solide. ,Shtë, natyrisht, në lidhje me ujin.

Në cilat kushte substancat shndërrohen nga një gjendje në një tjetër?

Nëse e ulni termometrin në ujin që derdhet në kazan, ndizni sobën dhe monitoroni merkurin e termometrit, do të shohim sa vijon: pothuajse menjëherë, niveli i merkurit zvarritet. Për 90, 95, më në fund 100 ° C. Uji vlon, dhe në të njëjtën kohë, ngritja e merkurit ndalet. Uji ka vluar për shumë minuta, por niveli i merkurit nuk ndryshon. Derisa të gjithë uji të vlon, temperatura nuk do të ndryshojë (Fig. 4.1).

Fig. 4.1

Doesfarë shkon nxehtësia nëse temperatura e ujit nuk ndryshon? Përgjigja është e qartë. Procesi i shndërrimit të ujit në avull kërkon energji.

Le të krahasojmë energjinë e një grami ujë dhe një grami avulli të formuar prej tij. Molekulat e avullit janë të vendosura më larg njëra-tjetrës sesa molekulat e ujit. Shtë e qartë se për shkak të kësaj, energjia e mundshme e ujit do të ndryshojë nga energjia e mundshme e avullit.

Energjia e mundshme e tërheqjes së grimcave zvogëlohet me afrimin e tyre. Prandaj, energjia e avullit është më e madhe se energjia e ujit, dhe shndërrimi i ujit në avull kërkon energji. Kjo energji e tepërt komunikohet nga soba elektrike që vlon me ujë në kazan.

Energji - e nevojshme për ta shndërruar ujin në avull; quhet nxehtësia e avullimit. Për të kthyer 1 g ujë në avull, kërkohet 539 kal (kjo është një shifër për një temperaturë prej 100 ° C).

Nëse 539 kal konsumohet për 1 g, atëherë 18 * 539 = 9700 kal do të konsumohet për 1 mol ujë. Një sasi e tillë nxehtësie duhet të shpenzohet për prishjen e lidhjeve ndërmolekulare.

Ju mund ta krahasoni këtë shifër me sasinë e punës së nevojshme për të prishur lidhjet intramolekulare. Për të ndarë 1 mol avull uji në atome, duhen rreth 220,000 kalori, d.m.th. 25 herë më shumë energji. Kjo drejtpërdrejt dëshmon dobësinë e forcave që lidhin molekulat me njëra-tjetrën, krahasuar me forcat që tërheqin atomet në një molekulë.

Pika e vlimit të ujit është 100 ° C; dikush mund të mendojë se kjo është një pronë integrale e ujit, që uji, kudo dhe në çfarëdo kushte të jetë, gjithmonë do të vlojë në 100 ° C.

Por ky nuk është rasti, dhe banorët e fshatrave të malit të lartë e dinë mirë këtë.

Pranë majës së Elbrusit ka një shtëpi për turistët dhe një stacion studimi. Fillestarët ndonjëherë befasohen, "sa e vështirë është të vlosh një vezë në ujë të valë" ose "pse nuk digjet ujë të valë". Në këto kushte, atyre u thuhet se uji vlon në majë të Elbrus tashmë në 82 ° C.

Cila është çështja? Cili faktor fizik ndërhyn në fenomenin e vlimit? Cila është lartësia mbi nivelin e detit?

Ky faktor fizik është presioni që vepron në sipërfaqen e lëngut. Nuk ka nevojë të ngjiteni në majën e malit për të kontrolluar vlefshmërinë e asaj që u tha.

Me vendosjen e ujit të ngrohur nën kambanë dhe pompimit brenda ose pompimit të ajrit nga atje, është e mundur të siguroheni që pika e vlimit rritet me presion në rritje dhe zvogëlohet me presion në ulje.

Uji vlon në 100 ° C vetëm me një presion të caktuar - 760 mm Hg. Art. (ose 1 atm).

Kurba e pikës së vlimit kundrejt presionit është paraqitur në fig. 4.2. Në krye të Elbrus, presioni është 0.5 atm, dhe kjo presion korrespondon me një pikë vlimi prej 82 ° C.

Fig. 4.2

Por me ujë të zier në 10-15 mm Hg. Art., Mund të freskohesh në mot të nxehtë. Me këtë presion, pika e vlimit bie në 10-15 ° C.

Ju madje mund të merrni "ujë të valë" duke pasur temperaturën e ujit të ngrirjes. Për ta bërë këtë, do të duhet të ulni presionin në 4.6 mm RT. Art.

Një pamje interesante mund të vërehet duke vendosur një enë të hapur me ujë nën kamban dhe duke pompuar ajrin. Pompimi do të bëjë që uji të ziejë, por zierja kërkon nxehtësi. Merre nga askund, dhe uji do të duhet të heqë dorë nga energjia e tyre. Temperatura e ujit të valë do të fillojë të bjerë, por ndërsa pompimi vazhdon, presioni gjithashtu bie. Prandaj, zierja nuk do të ndalet, uji do të vazhdojë të ftohet dhe përfundimisht do të ngrijë.

Uji i tillë i ftohtë i valë ndodh jo vetëm kur pompohet ajri. Për shembull, kur helika rrotullohet, presioni në shtresën e ujit që lëviz me shpejtësi afër sipërfaqes metalike bie ndjeshëm dhe uji vlon në këtë shtresë, d.m.th., flluska të shumta të mbushura me avull shfaqen në të. Ky fenomen quhet kavitacion (nga fjala latine cavitas - zgavër).

Duke ulur presionin, ne ulim pikën e vlimit. Dhe duke e rritur? Një grafik i ngjashëm me tonën i përgjigjet kësaj pyetjeje. Një presion prej 15 atm mund të vonojë zierjen e ujit, ai do të fillojë vetëm në 200 ° C, dhe një presion prej 80 atmosferë do të bëjë që uji të ziejë vetëm në 300 ° C.

Pra, një presion i caktuar i jashtëm korrespondon me një pikë të caktuar vlimi. Por kjo deklaratë gjithashtu mund të "kthehet përmbys" duke thënë këtë: çdo pikë e vluar e ujit ka presionin e vet specifik. Ky presion quhet presion i avullit.

Kurba që përshkruan pikën e vlimit si një funksion i presionit është në të njëjtën kohë një kurbë e presionit të avullit si një funksion i temperaturës.

Numrat e vizatuar në grafikun e pikës së vlimit (ose në grafikun e presionit të avullit) tregojnë se presioni i avullit ndryshon shumë në mënyrë dramatike me temperaturën. Në 0 ° C (d.m.th., 273 K), presioni i avullit është 4.6 mm Hg. Art., Në 100 ° C (373 K) është i barabartë me 760 mm RT. Art., D.m.th., rritet me 165 herë. Kur temperatura të dyfishohet (nga 0 ° C, d.m.th. 273 K, në 273 ° C, d.m.th. 546 K), elasticiteti i avullit rritet nga 4.6 mm Hg. Art. deri në gati 60 atm, d.m.th., afërsisht 10,000 herë.

Prandaj, përkundrazi, pika e vlimit ndryshon me presion mjaft ngadalë. Me një ndryshim të dyfishtë të presionit nga 0,5 atm në 1 atmosfer, pika e vlimit rritet nga 82 ° C (355 K) në 100 ° C (373 K) dhe me një ndryshim të dyfishtë nga 1 në 2 atmosferë, nga 100 ° C (373 K) në 120 ° C (393 K).

E njëjta kurbë, të cilën ne po shqyrtojmë tani, kontrollon kondensimin (kondensimin) e avullit në ujë.

Ju mund ta shndërroni avullin në ujë qoftë nga kompresimi ose nga ftohja.

Si gjatë zierjes ashtu edhe gjatë procesit të kondensimit, pika nuk do të lëvizë nga kurba derisa shndërrimi i avullit në ujë ose ujë në avull të përfundojë plotësisht. Kjo mund të formulohet në mënyrën vijuese: në kushtet e kurbës sonë dhe vetëm në këto kushte bashkëjetesa e lëngut dhe e avullit është e mundur. Nëse kjo nuk sjell dhe nuk heq nxehtësinë, sasia e avullit dhe e lëngut në një enë të mbyllur do të mbetet e pandryshuar. Ata thonë se avulli dhe lëngu i tillë janë në ekuilibër, dhe avujt që janë në ekuilibër me lëngun e tij quhen të ngopur.

Kurba e vlimit dhe kondensimit ka, siç e shohim, edhe një kuptim: është një lakim i ekuilibrit të lëngshëm dhe avullit. Lakorja e ekuilibrit e ndan fushën e diagramit në dy pjesë. Në të majtë dhe lart (në temperatura më të larta dhe presione më të ulëta) ekziston një rajon i gjendjes së qëndrueshme të avullit. Në të djathtë dhe poshtë është rajoni i gjendjes së qëndrueshme të lëngut.

Lakorja e ekuilibrit të lëngjeve të avullit, d.m.th, kurbën e varësisë së pikës së vlimit nga presioni ose, që është e njëjta, presioni i avullit në temperaturë, është afërsisht i njëjtë për të gjitha lëngjet. Në disa raste, ndryshimi mund të jetë disi më i mprehtë, në të tjera mund të jetë disi më i ngadaltë, por presioni i avullit rritet gjithnjë me shpejtësi me rritjen e temperaturës.

Shumë herë kemi përdorur fjalët "gaz" dhe "avull". Këto dy fjalë janë mjaft të barabarta. Mund të thuhet: gazi i ujit është avulli i ujit, gazi i oksigjenit është avull i lëngshëm i oksigjenit. Ende ka ndonjë zakon kur përdorni këto dy fjalë. Meqenëse jemi mësuar me një varg të caktuar relativisht të vogël të temperaturës, fjalën "gaz" i zbatojmë zakonisht për ato substanca, elasticiteti i avullit të të cilave në temperatura të zakonshme është më i lartë se presioni atmosferik. Përkundrazi, ne flasim për avull kur, në temperaturën e dhomës dhe presionin atmosferik, një substancë është më e qëndrueshme në formën e një lëngu.

Zierja është një proces i shpejtë, dhe nuk ka asnjë gjurmë të ujit të valë në një kohë të shkurtër, ajo kthehet në avull.

Por ekziston një fenomen tjetër i shndërrimit të ujit ose një lëngu tjetër në avull - kjo është avullimi. Avullimi ndodh në çdo temperaturë, pavarësisht nga presioni, i cili në kushte normale është gjithmonë afër 760 mm Hg. Art. Avullimi, ndryshe nga zierja, është një proces shumë i ngadaltë. Një shishe me kolonën që kemi harruar ta mbyllim do të jetë bosh pas disa ditësh; më shumë kohë o qëndroni në tigan me ujë, por herët a vonë do të thahet.

Në procesin e avullimit, ajri luan një rol të madh. Në vetvete, nuk parandalon avullimin e ujit. Sapo hapim sipërfaqen e lëngut, molekulat e ujit do të fillojnë të lëvizin në shtresën më të afërt të ajrit.

Dendësia e avullit në këtë shtresë do të rritet me shpejtësi; pas një kohe të shkurtër, presioni i avullit do të bëhet i barabartë me karakteristikën e elasticitetit të temperaturës së mediumit. Në këtë rast, presioni i avullit do të jetë saktësisht i njëjtë si në mungesë të ajrit.

Kalimi i avullit në ajër natyrisht nuk do të thotë rritje e presionit. Presioni i përgjithshëm në hapësirën mbi sipërfaqen e ujit nuk rritet, vetëm rritet proporcioni në këtë presion që merr avulli, dhe në përputhje me rrethanat, proporcioni i ajrit që zhvendoset nga avulli zvogëlohet.

Mbi ujin ka avull të përzier me ajër, sipër të cilit gjenden shtresa ajri pa avull. Ata në mënyrë të pashmangshme do të përzihen. Avulli i ujit vazhdimisht do të kalojë në shtresat më të larta, dhe në vendin e tij në shtresën e poshtme do të vijë ajri që nuk përmban molekula uji. Prandaj, në shtresën më të afërt me ujin, gjatë gjithë kohës do të ketë vend për molekula të reja uji. Uji do të avullojë vazhdimisht, duke mbajtur presionin e avullit të ujit në sipërfaqen e barabartë me elasticitetin, dhe procesi do të vazhdojë derisa uji të avullojë plotësisht.

Ne filluam me shembullin e kolonjës dhe ujit. Dihet se ato avullojnë me shpejtësi të ndryshme. Eteri shpëton jashtëzakonisht shpejt, alkooli mjaft shpejt, dhe uji, shumë më i ngadalshëm. Do të kuptojmë menjëherë se çfarë është çështja këtu, nëse gjejmë në manual vlerat e presionit të avullit të këtyre lëngjeve, të themi, në temperaturën e dhomës. Këta numra janë: eter - 437 mm Hg. Art., Alkool - 44.5 mm RT. Art. dhe ujë - 17,5 mm RT. Art.

Sa më i madh është elasticiteti, aq më shumë avullon në shtresën ngjitur të ajrit dhe aq më shpejt lëngu avullon. Ne e dimë që presioni i avullit rritet me temperaturën. Shtë e qartë pse shkalla e avullimit rritet me ngrohje.

Shkalla e avullimit mund të ndikohet edhe në një mënyrë tjetër. Nëse duam të ndihmojmë avullimin, duhet të heqim shpejt avullin nga lëngu, domethënë të përshpejtojmë përzierjen e ajrit. Kjo është arsyeja pse avullimi përshpejtohet shumë duke fryrë lëng. Uji, megjithëse ka një presion relativisht të vogël të avullit, do të zhduket mjaft shpejt nëse vendoset në erë.

Prandaj është e kuptueshme pse një notar që del nga uji ndihet i ftohtë në erë. Era përshpejton përzierjen e ajrit me avull dhe, për këtë arsye, përshpejton avullimin, dhe nxehtësia për avullim detyrohet të heqë dorë nga trupi i njeriut.

Mirëqenia e një personi varet nëse shumë ose pak avull uji janë në ajër. Ajri i thatë dhe i lagësht janë të pakëndshëm. Lagështia konsiderohet normale kur është 60%. Kjo do të thotë që dendësia e avullit të ujit është 60% e dendësisë së avullit të ujit të ngopur në të njëjtën temperaturë.

Nëse ajri i lagësht ftohet, atëherë në fund presioni i avullit të ujit në të do të barazojë presionin e avullit në këtë temperaturë. Avulli do të ngopet dhe me uljen e mëtejshme të temperaturës do të fillojë të kondensohet në ujë. Veza e mëngjesit, bari dhe gjethet hidratues, shfaqet për shkak të këtij fenomeni.

Në 20 ° C, dendësia e avullit të ujit të ngopur është rreth 0.00002 g / cm 3. Do të ndihemi mirë nëse ka avull uji në ajër 60% të këtij numri - kjo do të thotë vetëm pak më shumë se njëqind mijëtë e një grami prej 1 cm 3.

Edhe pse kjo shifër është e vogël, për dhomën do të çojë në sasi mbresëlënëse avulli. Shtë e lehtë të llogaritet se në një dhomë me madhësi të mesme me një sipërfaqe prej 12 m 2 dhe lartësi 3 m ajo mund të "përshtatet" në formën e avullit të ngopur rreth një kilogram ujë.

Pra, nëse mbyllni një dhomë të tillë fort dhe vendosni një fuçi me ujë të hapur, atëherë një litër ujë do të avullojë, pavarësisht nga kapaciteti i fuçisë.

Shtë interesante të krahasosh këtë rezultat për ujin me shifrat përkatëse për merkur. Në të njëjtën temperaturë prej 20 ° C, dendësia e avullit të merkurit të ngopur është 10 -8 g / cm 3.

Në dhomën e përmendur vetëm, jo ​​më shumë se 1 g avulli i merkurit do të vendoset.

Nga rruga, avulli i merkurit është shumë toksik, dhe 1 g avulli i merkurit mund të dëmtojë seriozisht shëndetin e çdo personi. Kur punoni me merkur, duhet të siguroheni që edhe pika më e vogël e merkurit të mos derdhet.

Si ta shndërroni gazin në lëng? Orari i vlimit i përgjigjet kësaj pyetjeje. Mund ta shndërroni një gaz në një lëng, qoftë me uljen e temperaturës, ose duke rritur presionin.

Në shekullin XIX, presioni në rritje dukej se ishte më i lehtë sesa ulja e temperaturës. Në fillim të këtij shekulli, fizikani i madh anglez Mikhail Farad arriti të kompresojë gazrat në vlerat e presionit të avullit dhe në këtë mënyrë të shndërrojë shumë gazra në një lëng (klori, dioksidi i karbonit, etj).

Sidoqoftë, disa gaze - hidrogjen, azot, oksigjen - nuk mund të lëngohen. Pavarësisht sa presion u rritën, ato nuk u shndërruan në të lëngshme. Njëri do të mendonte se oksigjeni dhe gazrat e tjerë nuk mund të jenë të lëngshëm. Ato u renditën si gaze të vërteta, apo konstante.

Në fakt, dështimet u shkaktuan nga një keqkuptim i një rrethane të rëndësishme.

Konsideroni një lëng dhe avull në ekuilibër, dhe mendoni se çfarë u ndodh atyre me rritjen e pikës së vlimit dhe, natyrisht, një rritje përkatëse të presionit. Me fjalë të tjera, imagjinoni që pika në grafikun e vlimit lëviz lart përgjatë kurbës. Shtë e qartë se lëngu zgjerohet me rritjen e temperaturës dhe densiteti i tij zvogëlohet. Sa për avullin, një rritje në pikën e vlimit? natyrisht, kontribuon në zgjerimin e tij, por, siç kemi thënë, presioni i avullit të ngopur rritet shumë më shpejt se pika e vlimit. Prandaj, dendësia e avullit nuk bie, por, përkundrazi, rritet me shpejtësi me rritjen e pikës së vlimit.

Ndërsa dendësia e lëngut zvogëlohet, dhe dendësia e avullit rritet, atëherë, duke lëvizur "lart" përgjatë kurbës së vlimit, do të arrijmë në mënyrë të pashmangshme në një pikë ku dendësia e lëngut dhe avullit bëhen të barabarta (Fig. 4.3).

Fig. 4.3

Në këtë pikë të mrekullueshme, e cila quhet kritike, kthesa e vlimit prishet. Meqenëse të gjitha ndryshimet midis gazit dhe lëngut kanë të bëjnë me ndryshimin në densitet, në pikën kritike vetitë e lëngut dhe gazit bëhen të njëjta. Eachdo substancë ka temperaturën e saj kritike dhe presionin e saj kritik. Pra, për ujin, pika kritike korrespondon me një temperaturë prej 374 ° C dhe një presion prej 218.5 atm.

Nëse ngjeshni një gaz, temperatura e të cilit është nën temperaturën kritike, atëherë procesi i kompresimit të tij do të përfaqësohet nga një shigjetë që kalon kurbën e vlimit (Fig. 4.4). Kjo do të thotë që në momentin e arritjes së një presioni të barabartë me presionin e avullit (pika e kryqëzimit të shigjetës me kurbën e zierjes), gazi do të fillojë të kondensohet në një lëng. Nëse anija jonë ishte transparente, atëherë në këtë moment do të shohim fillimin e formimit të një shtrese të lëngshme në fund të anijes. Me presion të vazhdueshëm, shtresa e lëngut do të rritet derisa, më në fund, të gjithë gazi të kthehet në të lëngshëm. Kompresimi i mëtutjeshëm do të kërkojë një rritje të presionit.

Fig. 4.4

Situata është plotësisht e ndryshme në kompresimin e gazit, temperatura e të cilit është mbi atë kritike. Përsëri, procesi i kompresimit mund të përshkruhet si një shigjetë që shkon lart. Por tani kjo shigjetë nuk e kalon kurbën e vlimit. Kjo do të thotë që gjatë kompresimit, avulli nuk do të kondensohet, por vetëm do të kondensohet vazhdimisht.

Në temperaturat mbi kritike, nuk ka ekzistencë të mundshme të lëngut dhe gazit të ndarë me ndërfaqen: Kur kompresohet në ndonjë densitet, do të ketë një substancë homogjene nën pistoni, dhe është e vështirë të thuhet kur mund të quhet gaz dhe kur është i lëngshëm.

Prania e një pike kritike tregon se nuk ka ndonjë ndryshim thelbësor midis një gjendje të lëngshme dhe një gjendje të gaztë. Në pamje të parë, do të duket se nuk ka ndonjë ndryshim të tillë themelor vetëm kur bëhet fjalë për temperaturat mbi atë kritike. Megjithatë, ky nuk është rasti. Ekzistenca e një pike kritike tregon mundësinë e shndërrimit të një lëngu - lëngu më i vërtetë që mund të derdhet në një gotë - në një gjendje të gaztë pa asnjë ngjashmëri të vlimit.

Kjo rrugë shndërrimi është treguar në Fig. 4.4. Kryqi shënoi lëngun famëkeq. Nëse presioni është ulur pak (shigjeta poshtë), ai vlon, ai vlon edhe nëse temperatura rritet pak (shigjeta në të djathtë). Por ne do të veprojmë krejt ndryshe. Shtrydhni lëngun shumë fuqishëm, në një presion më të lartë se ai kritik. Pika që përshkruan gjendjen e lëngut do të shkojë vertikalisht lart. Pastaj ngrohni lëngun - ky proces përfaqësohet nga një vijë horizontale. Tani, pasi ta gjejmë veten në të djathtë të temperaturës Kritike, do ta ulim presionin në atë fillestar. Nëse tani ulni temperaturën, atëherë mund të merrni avullin e vërtetë që mund të merret nga ky lëng në një mënyrë më të thjeshtë dhe më të shkurtër.

Kështu, është gjithmonë e mundur, duke ndryshuar presionin dhe temperaturën rreth pikës kritike, të merrni avull duke lëvizur vazhdimisht atë nga një lëng ose lëng nga avulli. Një tranzicion i tillë i vazhdueshëm nuk kërkon zierje ose kondensim.

Përpjekjet e hershme për të lëngshëm gazrat e tillë si oksigjeni, azoti dhe hidrogjeni ishin të pasuksesshme sepse nuk dinin për ekzistencën e një temperature kritike. Në këto gaze, temperaturat kritike janë shumë të ulëta: në azot -147 ° C, në oksigjen -119 ° C, në hidrogjen -240 ° C, ose 33 K. Mbajtës i rekordit është helium, temperatura e tij kritike është 4.3 K. Shndërroni këto gazra në lëngu mund të jetë vetëm një mënyrë - është e nevojshme të ulni temperaturën e tyre nën specifikuar.

Një ulje e ndjeshme e temperaturës mund të arrihet në mënyra të ndryshme. Por ideja e të gjitha mënyrave është e njëjtë: është e nevojshme të detyrojmë trupin që duam të ftohet, të shpenzojmë energjinë e tij të brendshme.

Si ta bëjmë atë? Një nga mënyrat është që lëngu të ziejë pa sjellë nxehtësi nga jashtë. Për këtë, siç e dimë, është e nevojshme të ulni presionin - ta zvogëloni atë në vlerën e presionit të avullit. Nxehtësia e konsumuar për zierje do të huazohet nga lëngu dhe temperatura e lëngut dhe avullit, dhe me të presioni i avullit do të bjerë. Prandaj, në mënyrë që zierja të mos ndalet dhe të ndodhë shpejt, është e nevojshme që vazhdimisht të pomponi ajrin nga ena me lëng.

Sidoqoftë, temperatura bie gjatë këtij procesi në kufi: elasticiteti i avullit përfundimisht bëhet plotësisht i parëndësishëm, dhe madje pompat thithëse më të fuqishme nuk mund të krijojnë presionin e nevojshëm.

Në mënyrë që të vazhdoni të ulni temperaturën, është e mundur, duke ftohur gazin me lëngun që rezulton, ta shndërroni atë në një lëng me një pikë vlimi më të ulët.

Tani procesi i pompimit mund të përsëritet me substancën e dytë dhe kështu të merrni temperaturë më të ulët. Nëse është e nevojshme, një metodë e tillë "kaskade" e marrjes së temperaturave të ulëta mund të zgjatet.

Ishte në këtë mënyrë që ata vepruan në fund të shekullit të kaluar; lëngëzimi i gazit u krye në hapa: etileni, oksigjeni, azoti dhe hidrogjeni - substancat me pika të vlimit të -103, -183, -196 dhe -253 ° С u kthyen me sukses në lëngje. Duke pasur hidrogjen të lëngshëm, mund të merrni lëngun më të ulët të valë - helium (-269 ° С). Fqinji "majtas" ndihmoi që një fqinj "i djathtë".

Metoda e ftohjes kaskadë për gati njëqind vjet. Në 1877, kjo metodë u mor ajri i lëngshëm.

Në 1884-1885 hidrogjeni i lëngshëm u prodhua për herë të parë. Më në fund, njëzet vjet më vonë, kalaja e fundit u mor: në vitin 1908, Kamerlingh Onnes në qytetin e Leiden në Holland u shndërrua në helium të lëngshëm - një substancë me temperaturën më të ulët kritike. Kohët e fundit u shënua 70-vjetori i kësaj arritje të rëndësishme shkencore.

Për shumë vite, Laboratori Leiden ishte i vetmi laborator "temperaturë të ulët". Tani në të gjitha vendet ka dhjetëra laboratorë të tillë, për të mos përmendur fabrikat që prodhojnë ajër të lëngshëm, azot, oksigjen dhe helium për qëllime teknike.

Metoda kaskadë e marrjes së temperaturave të ulëta tani përdoret rrallë. Në instalimet teknike, një tjetër metodë e uljes së energjisë së brendshme të një gazi përdoret për të ulur temperaturën: ato e detyrojnë gazin të zgjerohet me shpejtësi dhe të bëjë punë në kurriz të energjisë së brendshme.

Nëse, për shembull, ajri i kompresuar në disa atmosfera lejohet të hyjë në ekspander, atëherë kur lëvizja e pistonit ose turbinës rrotullohet, ajri do të ftohet aq ashpër sa të shndërrohet në i lëngshëm. Dioksidi i karbonit, nëse lëshohet shpejt nga një cilindër, ftohet aq ashpër sa të bëhet "akull" në mizë.

Gazrat e lëngshëm përdoren gjerësisht në inxhinieri. Oksigjeni i lëngshëm përdoret në teknologjinë shpërthyese, si një komponent i përzierjes së karburantit në motorët jet.

Lëngëzimi i ajrit përdoret në një teknikë për të ndarë gazrat që përbëjnë ajrin.

Në fusha të ndryshme të teknologjisë është e nevojshme për të kryer punë në një temperaturë të ajrit të lëngshëm. Por për shumë studime fizike kjo temperaturë nuk është mjaft e ulët. Në të vërtetë, nëse përkthejmë gradë Celsius në një shkallë absolute, do të shohim që temperatura e ajrit të lëngshëm është rreth 1/3 e temperaturës së dhomës. Temperaturat e hidrogjenit, d.m.th., temperaturat rreth 14-20 K, dhe veçanërisht temperaturat e heliumit, janë shumë më interesante për fizikën. Temperatura më e ulët që rezulton nga pompimi i heliumit të lëngshëm është 0.7 K.

Fizikantët kanë pasur sukses, dhe shumë më afër zeros absolute. Aktualisht, janë marrë temperatura që tejkalojnë zero absolute vetëm me disa mijëra të një shkalle. Sidoqoftë, këto temperatura ultra të ulta merren në mënyra që nuk janë të ngjashme me ato të përshkruara më lart.

Vitet e fundit, fizika me temperaturë të ulët ka gjeneruar një industri të veçantë të angazhuar në prodhimin e pajisjeve që lejon mbajtjen e vëllimeve të mëdha në një temperaturë afër zeros absolute; janë zhvilluar kabllot e energjisë, autobusët përçues të të cilëve operojnë në një temperaturë më të vogël se 10 K.

Në kalimin e pikës së vlimit të avullit duhet të kondensohet, shndërrohet në një lëng. Megjithatë,; Rezulton se nëse avulli nuk bie në kontakt me lëngun dhe nëse avulli është shumë i pastër, atëherë bëhet e mundur marrja e avullit të mbivendosur ose të "mbinxuruar - një avull që duhet të ishte bërë e lëngshme shumë kohë më parë.

Avulli i ngopur është shumë i paqëndrueshëm. Ndonjëherë mjafton të shtyhet ose një kokërr e hedhur në hapësirë, në mënyrë që të fillojë kondensimi i vonë.

Përvoja tregon se kondensimi i molekulave të avullit lehtësohet shumë nga futja e grimcave të vogla të huaja në avull. Në ajrin me pluhur, mbinxehja e avullit të ujit nuk ndodh. Mund të shkaktojë kondensimin e duhanit. Në fund të fundit, tymi përbëhet nga grimca të vogla të ngurta. Duke u futur në avull, këto grimca mbledhin molekula rreth vetes, bëhen qendra të kondensimit.

Pra, megjithëse të paqëndrueshme, avulli mund të ekzistojë në intervalin e temperaturës të përshtatur me "jetën" e një lëngu.

A mundet që një lëng të jetojë në të njëjtat kushte në rajonin e avullit? Me fjalë të tjera, a është e mundur të mbinxehni lëngun?

Rezulton se mundesh. Për ta bërë këtë, duhet të siguroheni që molekulat e lëngut të mos dalin nga sipërfaqja e saj. Mjeti rrënjësor është që të eliminohet sipërfaqja e lirë, domethënë vendosja e lëngut në një enë ku do të kompresohej nga të gjitha anët me mure të ngurta. Në këtë mënyrë, është e mundur të arrihet mbinxehje në rendin e disa gradave, d.m.th., për të udhëhequr një pikë që përshkruan gjendjen e lëngjeve në të djathtë të kurbës së vlimit (Fig. 4.4).

Mbinxehja është një zhvendosje e lëngut në rajonin e avullit, kështu që mbinxehja e lëngut mund të arrihet ose duke aplikuar nxehtësi ose duke ulur presionin.

Mënyra e fundit për të arritur një rezultat të mahnitshëm. Uji ose lëngu tjetër, i çliruar me kujdes nga gazrat e tretur (kjo nuk është e lehtë për tu bërë), vendoset në një enë me një pistoni që arrin sipërfaqen e lëngut. Anija dhe pistoni duhet të njomet me lëng. Nëse tani tërheq pistonin drejt vetes, uji, i shoqëruar në fund të pistonit, do ta ndjekë atë. Por shtresa e ujit që ngjitet në pistoni do të tërheq shtresën tjetër të ujit së bashku me të, kjo shtresë do të tërheqë themelin, si rezultat, lëngu do të shtrihet.

Në fund, kolona e ujit do të plas (është kolona e ujit, dhe jo uji që del nga pistoni), por kjo do të ndodhë kur forca për zonë njësi arrin dhjetëra kilogramë. Me fjalë të tjera, në lëng krijohet një presion negativ prej dhjetëra atmosferash.

Tashmë në presione të ulëta pozitive, gjendja e avullit të një substance është e qëndrueshme. Dhe lëngu mund të sillet në presion negativ. Një shembull i ndritshëm i "mbinxehjes" nuk mund të imagjinohet.

Nuk ka një organ kaq të fortë që do të kundërshtonte rritjen e temperaturës sa të dëshironi. Herët a vonë, një copë e fortë kthehet në një lëng; e drejtë, në disa raste ne nuk do të jemi në gjendje të arrijmë në pikën e shkrirjes - dekompozimi kimik mund të ndodhë.

Me rritjen e temperaturës, molekulat lëvizin gjithnjë e më intensivisht. Më në fund, vjen një kohë kur mirëmbajtja e rendit "midis molekulave fuqimisht" lëkundëse "bëhet e pamundur. Shkrihet ngurta. Tungsteni ka pikën më të lartë të shkrirjes: 3380 ° C. Ari shkrihet në 1063 ° C, hekuri - në 1539 ° C. Megjithatë, ka edhe metale me shkrirje të ulët.Mërkuri, siç dihet, shkrihet tashmë në një temperaturë prej -39 ° C. Substancat organike nuk kanë temperaturë të lartë shkrirjeje, naftalina shkrihet në 80 ° C, tolueni - në -94.5 ° C.

Për të matur pikën e shkrirjes së një trupi, veçanërisht nëse shkrihet në intervalin e temperaturës, i cili matet me një termometër konvencional, nuk është aspak e vështirë. Nuk është e nevojshme të ndiqni sytë e një trupi shkrirës. Mjaft të shikosh termometrin e merkurit. Derisa filloi shkrirja, temperatura e trupit rritet (Fig. 4.5). Sapo fillon shkrirja, rritja e temperaturës pushon dhe temperatura do të mbetet e pandryshuar derisa procesi i shkrirjes të ketë përfunduar.

Fig. 4.5

Ashtu si shndërrimi i një lëngu në avull, shndërrimi i një solidi në një lëng kërkon nxehtësi. Nxehtësia e kërkuar për këtë quhet nxehtësia latente e shkrirjes. Për shembull, shkrirja e një kilogrami akulli kërkon 80 kcal.

Akulli është një nga trupat me nxehtësi të madhe të shkrirjes. Shkrirja e akullit kërkon, për shembull, 10 herë më shumë energji sesa shkrirja e së njëjtës masë të plumbit. Sigurisht, ne po flasim për shkrirjen e vetë, ne nuk po themi këtu se para shkrirjes së plumbit duhet të nxehet në + 327 ° C. Për shkak të nxehtësisë së lartë të shkrirjes së akullit, bora shkrihet. Imagjinoni se nxehtësia, shkrirja do të ishte 10 herë më pak. Pastaj përmbytjet e pranverës do të çonin në fatkeqësi të paimagjinueshme çdo vit.

Pra, nxehtësia e shkrirjes së akullit është e madhe, por është gjithashtu e vogël nëse e krahasojmë me nxehtësinë specifike të avullimit prej 540 kcal / kg (shtatë herë më pak). Sidoqoftë, ky dallim është plotësisht i natyrshëm. Duke përkthyer lëngun në avull, ne duhet të heqim molekulat larg njëra-tjetrës, dhe gjatë shkrirjes duhet të shkatërrojmë vetëm rendin në rregullimin e molekulave, duke i lënë ato pothuajse në të njëjtat distanca. Shtë e qartë se në rastin e dytë kërkohet më pak punë.

Prania e një pike të caktuar shkrirjeje është një shenjë e rëndësishme e substancave kristaline. Thisshtë për këtë karakteristikë që ato dallohen lehtësisht nga materialet e ngurta, të quajtura amorfe ose qelqi. Syzet gjenden midis substancave joorganike dhe organike. Kutitë e dritareve zakonisht bëhen prej silikateve të natriumit dhe kalciumit; Qelqi organik shpesh vihet në tavolinë (ai quhet gjithashtu pleksiglas).

Substancat amorfe, për dallim nga kristalet, nuk kanë një pikë specifike shkrirjeje. Xhami nuk shkrihet, por zbut. Kur nxehet, një copë gotë së pari bëhet e ngurtë nga e buta, mund të përkulet ose shtrëngohet lehtësisht; në temperatura më të larta, pjesa fillon të ndryshojë formën e saj nën veprimin e gravitetit të vet. Ndërsa nxehet, masa e trashë dhe viskoze e qelqit merr formën e enës në të cilën shtrihet. Kjo masë është në fillim aq e trashë sa mjalti, pastaj si salcë kosi, dhe më në fund bëhet pothuajse i njëjti lëng me viskozitet të ulët si uji. Me gjithë dëshirën, ne nuk mund të tregojmë këtu një temperaturë të caktuar të kalimit të një ngurte në një lëng. Arsyet për këtë qëndrojnë në ndryshimin thelbësor midis strukturës së qelqit dhe strukturës së trupave kristalorë. Siç u përmend më lart, atomet në trupat amorfë janë rregulluar në mënyrë të rastësishme. Syzet në strukturë i ngjajnë lëngjeve. Tashmë në gotë të ngurtë, molekulat janë rregulluar në mënyrë të rastësishme. Kjo do të thotë që rritja e temperaturës së qelqit vetëm rrit gamën e dridhjeve të molekulave të saj, duke u dhënë gradualisht atyre gjithnjë e më shumë liri të lëvizjes. Prandaj, qelqi zbutet gradualisht dhe nuk zbulon një tranzicion të papritur "të ngurtë" - "të lëngshëm", karakteristikë e kalimit nga rregullimi i molekulave në një rend të rreptë në një rregullim të çrregulluar.

Kur erdhi në kurbën e vlimit, ne thamë që lëngu dhe avulli mund, edhe pse në gjendje të paqëndrueshme, të jetojnë në zona të huaja - avulli mund të mbitet në supercooled dhe transferohet në të majtë të kurbës së vlimit, lëngu mund të mbinxehet dhe tërhiqet në të djathtë të kësaj kurbë.

A janë të mundshme fenomene të ngjashme në rastin e një kristali me një lëng? Rezulton se analogjia nuk është e plotë këtu.

Nëse kristali nxehet, ajo do të shkrihet në pikën e saj të shkrirjes. Mbinxehja e kristalit nuk do të ketë sukses. Përkundrazi, duke ftohur një lëng, është e mundur, nëse merren disa masa, të "rrëshqitni" pikën e shkrirjes relativisht lehtë. Në disa lëngje është e mundur të arrini supercooling të madh. Ka madje disa lëngje që janë lehtësisht të supercooled, dhe të vështirë për t'u detyruar të kristalizohen. Ndërsa një lëng i tillë ftohet, bëhet më i dukshëm dhe më në fund ngurtësohet, duke mos u kristalizuar. Kjo është qelqi.

Ju mund të bëni supercool dhe ujë. Pika e mjegullës nuk mund të ngrijë, madje edhe me ngrica të forta. Nëse hedhni një substancë kristalore në lëngun e supercooled - një farë, atëherë kristalizimi menjëherë do të fillojë.

Më në fund, në shumë raste, një kristalizim i vonuar mund të fillojë nga një tronditje ose nga ngjarje të tjera të rastit. Dihet, për shembull, se glicerina kristalore u mor për herë të parë gjatë transportit me hekurudhor. Xhami pas një qëndrimi të gjatë mund të fillojë të kristalizohet (de-tarnish, ose "zaruhat", siç thonë ata në teknikë).

Pothuajse çdo substancë mund, në kushte të caktuara, të japë kristale. Kristalet mund të merren nga një zgjidhje ose nga shkrirja e një lënde të caktuar, si dhe nga avujt e saj (për shembull, kristalet e jodit me diamant të zezë në formë të lehtë bien nga avujt e saj në presion normal pa një kalim të ndërmjetëm në një gjendje të lëngshme).

Filloni të shpërndani kripë tryeze ose sheqer në ujë. Në temperaturën e dhomës (20 ° C) do të keni mundësi të shpërndani vetëm 70 g kripë në një gotë të fytyrës. Shtesat e mëtejshme të kripës nuk do të treten dhe do të bien poshtë në fund si një precipitat. Një zgjidhje në të cilën shpërbërja e mëtejshme nuk ndodh më quhet e ngopur. Nëse temperatura ndryshohet, shkalla e tretshmërisë së substancës gjithashtu do të ndryshojë. Dihet se shumica e substancave shpërndan ujin e nxehtë shumë më lehtë sesa uji i ftohtë.

Imagjinoni tani - që keni përgatitur një zgjidhje të ngopur, të themi sheqerin në një temperaturë prej 30 ° C dhe filloni ta ftohni atë në 20 ° C. Në 30 ° C, ju mund të shpërndani 223 g sheqer në 100 g ujë, 205 g shpërndahen në 20 ° C. Pastaj, kur ftohet nga 30 në 20 ° C, 18 g do të jenë "të tepërta" dhe thuhet se nuk bien nga zgjidhja. Pra, një nga mënyrat e mundshme për të marrë kristale është ftohja e solucionit të ngopur.

Ju mund të bëni ndryshe. Përgatitni një solucion të ngopur me kripë dhe lëreni në një gotë të hapur. Pas një kohe do të gjeni pamjen e kristaleve. Pse formuan? Vëzhgimi i kujdesshëm do të tregojë se njëkohësisht me formimin e kristaleve ndodhi një ndryshim tjetër - sasia e ujit u ul. Uji u avullua, dhe zgjidhja doli të jetë një substancë "ekstra". Pra, një mënyrë tjetër e mundshme për të formuar kristalet është avullimi i zgjidhjes.

Si ndikon formimi i kristaleve nga solucioni?

Ne thamë se kristalet "bien" nga zgjidhja; A është e nevojshme ta kuptoni këtë në atë mënyrë që të mos kishte kristal për një javë, dhe në një çast Ai Ai papritmas u shfaq? Jo, nuk është ky rasti: kristalet rriten. Nuk është e mundur, natyrisht, të zbulohen me sy çastet fillestare të rritjes. Së pari, disa nga molekulat lëvizëse të rastësishme ose atomet e solucionit janë mbledhur në rendin e përafërt që është i nevojshëm për të formuar grilën kristal. Një grup i tillë i atomeve ose molekulave quhet embrion.

Përvoja tregon se embrionet formohen më shpesh kur ekzistojnë ndonjë grimcë pluhuri të parfumuar në pluhur. Kristalizimi fillon më shpejt dhe më lehtë kur një kristal i farës së vogël vendoset në një zgjidhje të ngopur. Në këtë rast, izolimi i një solidi nga një zgjidhje nuk do të konsistojë në formimin e kristaleve të reja, por në rritjen e farës.

Rritja e embrionit nuk ndryshon, natyrisht, nga rritja e farës. Kuptimi i përdorimit të një farë është se ajo "tërheq" substancën e lëshuar mbi vetvete dhe kështu parandalon formimin e njëkohshëm të një numri të madh të embrioneve. Nëse formohen shumë embrione, ata do të ndërhyjnë me njëri-tjetrin gjatë rritjes dhe nuk do të na lejojnë të marrim kristale të mëdha.

Si janë pjesët e atomeve ose molekulave të lëshuara nga tretësira të shpërndara në sipërfaqen e bërthamës?

Përvoja tregon se rritja e një mikrob ose farë konsiston, siç ishte, në lëvizjen e fytyrave paralel me veten në një drejtim pingul me fytyrën. Në këtë rast, këndet midis fytyrave mbeten konstante (tashmë e dimë se qëndrueshmëria e këndeve është veçoria më e rëndësishme e kristalit, që rrjedh nga struktura e saj e rrjetës).

Në fig. 4.6 skicat e ndodhura të tre kristaleve të së njëjtës substancë jepen gjatë rritjes së tyre. Fotografi të ngjashme mund të vërehen nën një mikroskop. Në rastin e treguar në të majtë, numri i fytyrave gjatë rritjes ruhet. Fotografia e mesme jep një shembull të shfaqjes së një fytyre të re (lart djathtas) dhe përsëri zhdukjen e saj.

Fig. 4.6

Shtë shumë e rëndësishme të theksohet se shkalla e rritjes së fytyrave, d.m.th., shpejtësia e lëvizjes së tyre paralel me veten e tyre, nuk është e njëjtë për fytyrat e ndryshme. Në të njëjtën kohë, pikërisht ato fytyra që po lëvizin më shpejt, për shembull, buza e poshtme e majtë në figurën e mesme, "mbingarkesë" (zhduket). Përkundrazi, fytyrat që rriten ngadalë rezultojnë të jenë më të gjera, siç thonë ata, më të zhvilluarit.

Kjo shihet veçanërisht qartë në figurën e fundit. Fragmenti pa formë fiton të njëjtën formë si kristalet e tjera, pikërisht për shkak të anizotropisë së shkallës së rritjes. Fytyra mjaft të qarta zhvillohen në kurriz të të tjerëve mbi të gjitha dhe i japin kristalit formën karakteristike për të gjitha mostrat e kësaj substance.

Forma kalimtare shumë të bukura vërehen kur një top merret si farë, dhe zgjidhja ftohet në mënyrë të alternuar pak dhe nxehet. Kur nxehet, zgjidhja bëhet e pangopur, dhe fara tretet pjesërisht. Ftohja çon në ngopjen e tretësirës dhe rritjen e farës. Por molekulat vendosen në një mënyrë tjetër, duke u dhënë përparësi disa vendeve. Substanca transferohet kështu nga një pjesë e globit në një tjetër.

Së pari, rrathë të vegjël në formën e rrathëve shfaqen në sipërfaqen e topit. Rrathët rriten gradualisht dhe, duke iu afruar njëri-tjetrit, bashkohen në skajet e drejta. Topi shndërrohet në një polhedron. Pastaj disa fytyra kapërcejnë të tjerët, disa nga fytyrat rriten, dhe kristali fiton formën e saj të duhur (Fig. 4.7).

Fig. 4.7

Kur vëzhgoni rritjen e kristaleve ndikon në tiparin kryesor të rritjes - një lëvizje paralele e fytyrave. Rezulton se substanca e lëshuar ndërton fytyrën në shtresa: ndërsa një shtresë nuk është e përfunduar, tjetra nuk fillon të ndërtohet.

Në fig. 4.8 tregon paketimin "e papërfunduar" të atomeve. Në cilën nga pozicionet e treguara nga shkronjat, atomi i ri do të jetë më i fuqishmi nga të gjithë që duhet të mbajë kristalin? Pa dyshim, në A, pasi këtu ai po përjeton tërheqjen e fqinjëve nga tre anë, ndërsa në B - nga dy, dhe në C - vetëm nga njëra anë. Prandaj, kolona është përfunduar së pari, pastaj i gjithë aeroplan, dhe vetëm atëherë fillon hedhja e aeroplanit të ri.

Fig. 4.8

Në shumë raste, kristalet formohen nga një masë e shkrirë - nga një shkrirje. Në natyrë, kjo zhvillohet në një shkallë të madhe: bazalti, graniti dhe shumë shkëmbinj të tjerë kanë dalë nga magma e zjarrtë.

Ne fillojmë të ngrohim disa substanca kristaline, të tilla si kripë shkëmbi. Deri në 804 ° C, kristalet e kripës së shkëmbit do të ndryshojnë pak: ato zgjerohen vetëm pak, dhe substanca mbetet e fortë. Një matës i temperaturës i vendosur në një enë me një substancë tregon një rritje të vazhdueshme të temperaturës kur nxehet. Në 804 ° С menjëherë do të gjejmë dy dukuri të reja të lidhura me njëra-tjetrën: substanca do të fillojë të shkrihet dhe rritja e temperaturës do të ndalet. Derisa e gjithë substanca të shndërrohet në një lëng; temperatura nuk ndryshon; një rritje e mëtejshme e temperaturës është ngrohja e lëngut. Të gjitha substancat kristalore kanë një pikë specifike shkrirjeje. Akulli shkrihet në 0 ° С, hekuri - në 1527 ° С, merkur në -39 ° С, etj.

Siç e dimë tashmë, në secilën kristal, atomet ose molekulat e një lënde formojnë një paketë të porositur G dhe bëjnë lëkundje të vogla rreth pozicioneve të tyre mesatare. Ndërsa trupi nxehet, shpejtësia e grimcave lëkundëse rritet me gamën e dridhjeve. Kjo rritje e shkallës së lëvizjes së grimcave me temperaturë në rritje është një nga ligjet themelore të natyrës, i cili i referohet një lënde në çdo gjendje - të ngurtë, të lëngshme ose të gaztë.

Kur arrihet një temperaturë e caktuar, mjaft e lartë e kristalit, lëkundjet e grimcave të tij bëhen aq energjike sa që një rregullim i saktë i grimcave bëhet i pamundur - kristali shkrihet. Me fillimin e shkrirjes, nxehtësia e furnizuar nuk është më për të rritur shpejtësinë e grimcave, por për të shkatërruar rrjetën kristalore. Prandaj, pezullimi i temperaturës është pezulluar. Ngrohja pasuese është një rritje në shpejtësinë e grimcave të lëngut.

Në rastin e kristalizimit nga shkrirja e interesit për ne, dukuritë e përshkruara më sipër vërehen në rend të kundërt: ndërsa lëngu ftohet, grimcat e tij ngadalësojnë lëvizjen e tyre kaotike; kur arrihet një temperaturë e caktuar, mjaft e ulët, shpejtësia e grimcave tashmë është aq e vogël sa disa prej tyre, nën veprimin e forcave tërheqëse, fillojnë të bashkohen me njëri-tjetrin, duke formuar bërthama kristalore. Derisa të gjithë substanca të kristalizohet, temperatura mbetet konstante. Kjo temperaturë është zakonisht e njëjtë me pikën e shkrirjes.

Nëse nuk merrni masa speciale, kristalizimi nga shkrirja do të fillojë menjëherë në shumë vende. Kristalet do të rriten në formën e polhedrisë së zakonshme të veçantë për to në saktësisht në të njëjtën mënyrë siç përshkruam më lart. Sidoqoftë, rritja e lirë nuk zgjat shumë: duke u rritur, kristalet përplasen me njëri-tjetrin, në vendet e kontaktit rritja ndalet, dhe trupi i ngurtësuar merr një strukturë kokrrizore. Do kokërr është një kristal më vete, i cili nuk arriti të marrë formën e tij të saktë.

Në varësi të shumë kushteve, dhe mbi të gjitha nga shpejtësia e ftohjes, një ngurtë mund të ketë kokrra pak a shumë të mëdha: sa më i ngadalësuar ftohja, aq më i madh është kokrra. Madhësitë e grurit të trupave kristalorë ndryshojnë nga një milionta e një centimetri në disa milimetra. Në shumicën e rasteve, një strukturë kristalore kokrrizore mund të vërehet nën një mikroskop. Solidet zakonisht kanë një strukturë kaq të mirë kristalore.

Për teknikën me interes të madh është procesi i ngurtësimit të metaleve. Ngjarjet që ndodhin gjatë hedhjes dhe gjatë ngurtësimit të metaleve në forma, fizikantët hetuan në detaje të shkëlqyera.

Kryesisht gjatë ngurtësimit rriten monokristalet në formë peme, të quajtura dendritë. Në raste të tjera, dendritet orientohen në mënyrë të rastësishme, në raste të tjera - paralele me njëra-tjetrën.

Në fig. Figura 4.9 tregon fazat e rritjes së një dendrite të vetme. Me këtë sjellje, dendriti mund të rritet përpara se të takohet me të tjera të ngjashme. Atëherë në casting nuk do të gjejmë dendritë. Ngjarjet mund të zhvillohen në një mënyrë tjetër: dendritët mund të takohen dhe rriten në njëri-tjetrin (degët e njërës midis degëve të tjetrës) ndërsa ato janë akoma "të rinj".

Fig. 4.9

Kështu, mund të ndodhin aktrime, kokrrat e të cilave (treguar në figurën 2.22) kanë një strukturë shumë të ndryshme. Dhe natyra e kësaj strukture varet në mënyrë të konsiderueshme nga vetitë e metaleve. Ju mund të kontrolloni sjelljen e metalit gjatë ngurtësimit duke ndryshuar shkallën e ftohjes dhe sistemin e heqjes së nxehtësisë.

Tani le të flasim se si të rritet një kristal i madh i vetëm. Shtë e qartë se është e nevojshme të merren masa për të siguruar që kristali të rritet nga një vend. Dhe nëse disa kristale kanë filluar të rriten, në çdo rast është e nevojshme të siguroheni që kushtet e rritjes janë të favorshme vetëm për njërën prej tyre.

Për shembull, kjo është ajo që ndodh kur rritet kristale të metaleve të shkrirjes së ulët. Metali është shkrirë në një tub qelqi me një fund të tërhequr. Një tub i pezulluar në një filament brenda një furre cilindrike vertikale ulet ngadalë. Fundi i tërhequr gradualisht lë furrën dhe ftohet. Fillon kristalizimi. Në fillim, formohen disa kristale, por ato që rriten anash mbajnë murin e tubit dhe rritja e tyre ngadalësohet. Në kushte të favorshme, do të gjendet vetëm kristali që rritet përgjatë boshtit të tubit, domethënë thellë në shkrirje. Ndërsa tubi i provës është ulur, pjesë të reja të shkrirjes që bien në rajonin e temperaturës së ulët do të "ushqejnë" këtë kristal të vetëm. Prandaj, nga të gjitha kristalet, ai mbijeton vetëm; pasi tubi është ulur, ai vazhdon të rritet përgjatë boshtit të tij. Në fund të fundit, i gjithë metali i shkrirë ngrin në një kristal të vetëm.

E njëjta ide nënkupton rritjen e kristaleve të rubinit zjarrdurues. Substancat e pluhurit të imët rrjedhin përmes flakës. Pluhurat shkrihen; pikat e imëta bien në një qëndrim zjarrdurues të një zone shumë të vogël, duke formuar shumë kristale. Me pika të mëtejshme të pikave në vend, të gjithë kristalet rriten, por përsëri rritet vetëm njëri prej tyre, i cili është në pozitën më të favorshme për "marrjen" e pikave të rënies.

Për çfarë janë kristalet e mëdha?

Kristalet e mëdhenj të vetëm shpesh kanë nevojë për industri dhe shkencë. Me rëndësi të madhe për teknologjinë janë kristalet e kripës së ngurtë dhe kuarcit, të cilat kanë vetinë e jashtëzakonshme të shndërrimit të veprimeve mekanike (për shembull, presionit) në tension elektrik.

Industria optike ka nevojë për kristale të mëdha të kalcitit, kripës së shkëmbit, fluorit, etj.

Industria e shikimit ka nevojë për kristale të rubinave, safirëve dhe disa gurëve të tjerë të çmuar. Fakti është se pjesë të veçanta lëvizëse të orëve të zakonshme përbëjnë deri në 20,000 lëkundje në orë. Një ngarkesë kaq e madhe vendos kërkesa jashtëzakonisht të larta për cilësinë e majave të boshteve dhe kushinetave. Bërtitja do të jetë minimale kur një rubin ose safir shërben si mbajtës për majën e një aksi me diametër 0.07-0.15 mm. Kristalet artificiale të këtyre substancave janë çelik shumë të qëndrueshëm dhe shumë pak të abrazuar. Shtë e jashtëzakonshme që gurët artificialë rezultojnë më të mirë se të njëjtët gurë natyrorë.

Sidoqoftë, kultivimi i kristaleve të vetme të gjysmëpërçuesve - silic dhe germanium - është me rëndësinë më të madhe për industrinë.

Nëse ndryshoni presionin, atëherë pika e shkrirjes do të ndryshojë. Ne u takuam me të njëjtin model kur folëm për zierjen. Sa më i madh të jetë presioni; aq më e lartë është pika e vlimit. Si rregull, kjo është gjithashtu e vërtetë për shkrirjen. Sidoqoftë, ekzistojnë një numër i vogël i substancave që sillen në mënyrë anormale: pika e tyre e shkrirjes zvogëlohet me presion në rritje.

Fakti është se pjesa dërrmuese e solideve janë më të dendur se lëngjet e tyre. Përjashtim nga kjo është shkatërrimi janë pikërisht ato substanca, ndryshimi i temperaturës së shkrirjes së të cilave me ndryshimet e presionit nuk është mjaft i zakonshëm, për shembull, uji. Akulli është më i lehtë se uji, dhe pika e shkrirjes së akullit zvogëlohet me presion në rritje.

Kompresimi promovon formimin e një gjendje më të dendur. Nëse një lëndë e ngurtë është më e dendur se një lëng, atëherë kompresimi ndihmon në ngurtësimin dhe ndërhyrjen e shkrirjes. Por nëse shkrirja pengohet nga kompresimi, kjo do të thotë se substanca mbetet e ngurtë, ndërsa më herët do të ishte shkrirë në këtë temperaturë, d.m.th., pasi presioni rritet, temperatura e shkrirjes rritet. Në rastin anomal, lëngu është më i dendur se një i ngurtë, dhe presioni ndihmon në formimin e një lëngu, domethënë ul pikën e shkrirjes.

Efekti i presionit në pikën e shkrirjes është shumë më pak se një efekt i ngjashëm për zierjen. Rritja e presionit për më shumë se 100 kgf / cm 2 ul pikën e shkrirjes së akullit me 1 ° C.

Pse patina rrëshqasin vetëm në akull, por jo edhe në parket po aq të qetë? Me sa duket, shpjegimi i vetëm është formimi i ujit që lubrifikon kreshtën. Për të kuptuar kundërshtinë që ka lindur, duhet të kujtojmë sa vijon: patina të skuqura rrëshqasin shumë keq në akull. Patatet duhet të mprehen në mënyrë që ata të prerë akullin. Në këtë rast, vetëm buza e kreshtës shtrihet në akull. Presioni mbi akull arrin në dhjetëra mijëra atmosferë, akulli akoma shkrihet.

Kur thonë "substanca avullon", zakonisht do të thotë që lëngu avullon. Por, edhe lëndët e ngurta mund të avullojnë. Ndonjëherë avullimi i solideve quhet sublimim.

E ngurta avulluese është, për shembull, naftaleni. Naftaleni shkrihet në 80 ° C dhe avullon në temperaturën e dhomës. Thisshtë kjo pronë e naftalinës që lejon që ajo të përdoret për shfarosjen e molave.

Pallto leshi, e mbuluar me naftalen, është e ngopur me avull naftaleni dhe krijon një atmosferë që nishani nuk mund të qëndrojë. Everydo erë e këndshme sublimes në një masë të madhe. Në fund të fundit, erë krijohet nga molekula që janë shkëputur nga substanca dhe kanë arritur në hundën tonë. Sidoqoftë, ka raste më të shpeshta kur një substancë sublimohet në një masë të vogël, ndonjëherë në atë që nuk mund të zbulohet edhe nga studime shumë të kujdesshme. Në parim, çdo i ngurtë (çdo, madje hekuri ose bakri) avullon. Nëse nuk zbulojmë lartësimet, atëherë do të thotë vetëm se dendësia e avullit të ngopur është shumë e vogël.

Ju mund të siguroheni që një numër i substancave që kanë erë të athët në temperaturën e dhomës e humbasin atë kur është i ulët.

Dendësia e avullit të ngopur në ekuilibër me një trup të ngurtë rritet shpejt me rritjen e temperaturës. Ne e kemi ilustruar këtë sjellje me kurbën e akullit të treguar në fig. 4.10. Vërtetë, akulli nuk erë ...

Fig. 4.10

Një rritje e konsiderueshme në densitetin e një avulli të ngopur të një të ngurta në shumicën e rasteve është e pamundur për një arsye të thjeshtë - substanca do të shkrihet më herët.

Akulli avullon. Kjo është e njohur për gratë shtëpiake, të cilët varen në të ftohtë për të tharë rrobat e lagura. "Uji ngrin fillimisht, dhe më pas akulli avullon, dhe lavanderia është e thatë.

Pra, ekzistojnë kushte në të cilat avulli, lëngu dhe kristali mund të ekzistojnë në çifte në ekuilibër. A mund të jenë të tre shtetet në ekuilibër? Një pikë e tillë në diagramin e presionit-temperaturës ekziston, quhet e trefishtë. Ku ndodhet ajo?

Nëse vendosni ujë me akull lundrues në një enë të mbyllur në gradë zero, avujt e ujit (dhe "akullit") do të fillojnë të rrjedhin në hapësirë ​​të lirë. Me një presion avulli prej 4.6 mm Hg. Art. avullimi do të ndalet dhe ngopja do të fillojë. Tani të tre fazat - akulli, uji dhe avulli - do të jenë në ekuilibër. Kjo është pika e trefishtë.

Raportet midis shteteve të ndryshme tregojnë vizualisht dhe qartë tregojnë diagramin për ujë, treguar në Fig. 4.11.

Fig. 4.11

Një diagram i tillë mund të ndërtohet për çdo trup.

Kthesat në figurë janë të njohura për ne - këto janë kthesat e ekuilibrit midis akullit dhe avullit, akullit dhe ujit, ujit dhe avullit. Në mënyrë vertikale, si zakonisht, presioni depozitohet, horizontalisht - temperatura.

Të tre kthesat kryqëzohen në pikën e trefishtë dhe e ndajnë diagramin në tre rajone - hapësirat e banimit të akullit, ujit dhe avullit të ujit.

Një diagram shtetëror është një referencë e ngjeshur. Qëllimi i tij është të japë një përgjigje në pyetjen se cila gjendje e trupit është e qëndrueshme në presion të tillë dhe të tillë dhe temperaturë të tillë.

Nëse vendosni ujë ose avull në kushtet e "zonës së majtë", ata do të bëhen akull. Nëse një lëng ose një ngurtë futet në "rajonin e poshtëm", ​​avulli do të rezultojë. Në "zonën e duhur" avulli do të kondensohet dhe akulli do të shkrihet.

Diagrami fazor ju lejon t'i përgjigjeni menjëherë asaj që ndodh me një substancë kur nxehet ose nën kompresim. Ngrohja me një presion të vazhdueshëm tregohet në tabelë si një vijë horizontale. Një pikë që përfaqëson gjendjen e trupit lëviz përgjatë kësaj linje nga e majta në të djathtë.

Shifra tregon dy linja të tilla, njëra prej të cilave është ngrohja nën presion normal. Linja shtrihet mbi pikën e trefishtë. Prandaj, së pari kalon kurbën e shkrirjes, dhe pastaj, jashtë vizatimit, dhe kurbën e avullimit. Akulli në presion normal do të shkrihet në 0 ° C, dhe uji që rezulton do të vlojë në 100 ° C.

Do të jetë e ndryshme për akullin e ngrohur me një presion shumë të ulët, të themi, pak nën 5 mm Hg. Art. Procesi i ngrohjes përfaqësohet nga një rresht nën pikën e trefishtë. Lakorja e shkrirjes dhe e vlimit nuk kryqëzohet me këtë linjë. Me një presion kaq të vogël, ngrohja do të çojë në kalimin e drejtpërdrejtë të akullit në avull.

Në fig. 4.12 i njëjti diagram tregon se çfarë dukurie interesante do të ndodhë kur avulli i ujit të ngjeshet në gjendjen e shënuar me një kryq në figurë. Së pari, avulli do të shndërrohet në akull, dhe pastaj do të shkrihet. Shifra ju lejon të thoni menjëherë se në çfarë presioni do të fillojë rritja e kristalit dhe kur do të ndodhë shkrirja.

Fig. 4.12

Diagramet shtetërore të të gjitha substancave janë të ngjashme me njëra-tjetrën. Të mëdha, nga pikëpamja e përditshme, ndryshimet lindin nga fakti se vendndodhja e pikës së trefishtë në tabelë mund të jetë e ndryshme për substanca të ndryshme.

Mbi të gjitha, ne ekzistojmë afër "kushteve normale", d.m.th., mbi të gjitha me një presion afër një atmosfere. Se si ndodhet pika e trefishtë e një substance në lidhje me vijën e presionit normal është shumë e rëndësishme për ne.

Nëse presioni në pikën e trefishtë është më pak se atmosferike, atëherë për ne që jetojmë në kushte “normale”, substanca konsiderohet se po shkrihet. Me rritjen e temperaturës, së pari kthehet në një lëng, dhe pastaj vlon.

Në rastin e kundërt - kur presioni në pikën e trefishtë është mbi atmosferik - kur nuk e shohim lëngun kur nxehet, ngurta do të kthehet direkt në avull. Kështu sillet "akulli i thatë", i cili është shumë i përshtatshëm për shitësit e akullores. Briketat e akullores mund të zhvendosen me copa “akulli të thatë” pa pasur frikë se akullorja do të laget. Akulli i thatë është dioksidi i karbonit të ngurta C0 2. Pika e trefishtë e kësaj substance qëndron në 73 atmosferë. Prandaj, kur CO 2 i ngurtë nxehet, pika që përshkruan gjendjen e saj lëviz horizontalisht, duke kryqëzuar vetëm kurbën e avullimit të trupit të ngurtë (si dhe për akullin e zakonshëm me një presion prej rreth 5 mm Hg).

Ne kemi thënë tashmë lexuesit se si përcaktohet një shkallë e temperaturës në shkallën Kelvin, ose, siç kërkon tani sistemi SI, një shkallë e kelvinit. Sidoqoftë, bëhej fjalë për parimin e përcaktimit të temperaturës. Jo të gjithë institutet e metrologjisë kanë termometra idealë të gazit. Prandaj, shkalla e temperaturës ndërtohet duke përdorur pika ekuilibri të fiksuara në natyrë midis gjendjeve të ndryshme të materies.

Pika e trefishtë e ujit luan një rol të veçantë. Shkalla Kelvin tani është përcaktuar si pjesa 273.16 e temperaturës termodinamike të pikës së trefishtë të ujit. Pika e trefishtë e oksigjenit supozohet të jetë 54.361 K. Temperatura e ngurtësimit të arit është e barabartë me 1337.58 K. Duke përdorur këto pika referimi, çdo termometër mund të kalibrohet saktë.

Grafit i butë me mat të zi, të cilin ne shkruajmë, dhe diamanti xhami i shkëlqyeshëm transparent, i ngurtë, me prerje janë ndërtuar nga të njëjtat atome karboni. Pse janë vetitë e këtyre dy substancave me të njëjtën përbërje të ndryshme?

Mos harroni grilat e grafitit me shtresa, secili atom i të cilit ka tre fqinjë të afërt, dhe një grilë diamanti, atomi i të cilit ka katër fqinjë të afërt. Ky shembull tregon qartë se vetitë e kristaleve përcaktohen nga rregullimi i ndërsjellë i atomeve. Grafiti përdoret për të bërë kryqëzata zjarrdurues që mund të përballojnë temperaturat deri në dy deri në tre mijë gradë, dhe diamanti digjet në temperatura mbi 700 ° C; dendësia e diamantit është 3.5, dhe ajo e grafitit është 2.3; grafiti drejton rrymë elektrike, diamanti nuk përcjell, etj.

Kjo veçori për të dhënë kristale të ndryshme nuk ka vetëm karbon. Pothuajse çdo element kimik, dhe jo vetëm një element, por çdo substancë kimike, mund të ekzistojë në disa lloje. Ekzistojnë gjashtë lloje akulli, nëntë lloje të squfurit, katër lloje hekuri.

Duke diskutuar diagramin e shtetit, ne nuk folëm për lloje të ndryshme të kristaleve dhe tërhoqëm një rajon të vetëm të ngurtë. Dhe për shumë substanca kjo zonë është e ndarë në seksione, secila prej të cilave korrespondon me një "shkallë" të caktuar të një të ngurtë ose, siç thonë ata, një fazë të caktuar të fortë (një modifikim i caktuar kristalor).

do fazë kristalore ka rajonin e saj të qëndrueshëm të kufizuar nga një gamë e caktuar e presioneve dhe temperaturave. Ligjet e shndërrimit të një specie kristaline në një tjetër janë të njëjta me ligjet e shkrirjes dhe avullimit.

Për secilën presion, ju mund të specifikoni temperaturën në të cilën të dy llojet e kristaleve do të bashkëjetojnë në mënyrë paqësore. Nëse ngrini temperaturën, një kristal i një lloji do të shndërrohet në një kristal të llojit të dytë. Nëse ulni temperaturën, atëherë do të ndodhë e kundërta.

Në mënyrë që squfuri i kuq të kthehet i verdhë në presion normal, nevojitet një temperaturë nën 110 ° C. Mbi këtë temperaturë, deri në pikën e shkrirjes, karakteristika e rendit atomik të squfurit të kuq është e qëndrueshme. Temperatura bie, - dridhjet e atomeve zvogëlohen, dhe, duke filluar nga 110 ° C, natyra gjen një rend më të përshtatshëm të atomeve. Shndërrimi i një kristali në një tjetër ndodh.

Gjashtë ilaçe të ndryshme, askush nuk doli me emrin. Kështu thonë: akulli një, akulli dy ...., akulli shtatë. Po familja, nëse janë vetëm gjashtë lloje? Fakti është se akulli katër me eksperimente të përsëritura nuk u gjet.

Nëse ngjeshni ujin me një temperaturë prej rreth zero, atëherë me një presion prej rreth 2000 atm akulli formon pesë, dhe me një presion prej rreth 6000 atmosferë akulli bën gjashtë.

Akulli dy dhe akulli tre janë të qëndrueshëm në temperatura nën zero gradë.

Akulli shtatë - akulli i nxehtë; ndodh kur uji i nxehtë është i ngjeshur në presione prej rreth 20,000 atm.

I gjithë akulli, përveç zakonshëm, është më i rëndë se uji. Akulli i prodhuar në kushte normale sillet jonormale; Përkundrazi, akulli i marrë në kushte të ndryshme nga norma sillet normalisht.

Ne themi se çdo modifikim kristalor ka një zonë specifike të ekzistencës. Por nëse po, si ekzistojnë grafiti dhe diamanti në të njëjtat kushte?

Një "paligjshmëri" e tillë në botën e kristaleve ndodh shpesh. Aftësia për të jetuar në kushte "të huaja" për kristalet është pothuajse rregull. Nëse për të transferuar avull ose lëng në zona të huaja të ekzistencës, njeriu duhet të përdorë mashtrime të ndryshme, kristali, përkundrazi, pothuajse kurrë nuk arrin ta detyrojë atë të mbetet brenda kufijve të caktuar nga natyra.

Mbinxehjet dhe supercooling e kristaleve shpjegohen nga vështirësia e shndërrimit të një rendi në tjetrin në kushte të ngushtësisë ekstreme. Squfuri i verdhë duhet të shndërrohet në të kuq në 95.5 ° С. Me ngrohje pak a shumë të shpejtë, ne "rrëshqasim" këtë pikë të transformimit dhe sjellim temperaturën në pikën e shkrirjes së squfurit 113 ° C.

Temperatura e vërtetë e transformimit është më e lehtë për tu zbuluar kur preken kristalet. Nëse vendosen nga afër njëri-tjetrin dhe mbahen në një temperaturë prej 96 ° C, atëherë e verdha do të hahet e kuqe, dhe në 95 ° C e verdha do të thithë të kuqen. Në kontrast me tranzicionin kristal-të lëngshëm, shndërrimet kristal-kristal zakonisht zgjaten edhe gjatë supercooling dhe mbinxehjes.

Në disa raste, kemi të bëjmë me gjendje të tilla materie, të cilat do të supozohej të jetonin në temperatura shumë të ndryshme.

Kallaji i bardhë duhet të kthehet gri kur temperatura të bjerë në + 13 ° C. Zakonisht merremi me kallaji të bardhë dhe e dimë që asgjë nuk bëhet me të në dimër. Ai mban në mënyrë perfekte supercooling në 20-30 gradë. Sidoqoftë, në një dimër të ashpër, kallaji i bardhë kthehet në gri. Injorimi i këtij fakti ishte një nga rrethanat që vrau ekspeditën Scott në Polin e Jugut (1912). Karburanti i lëngët i marrë nga ekspedita ishte në anije me kallaj. Me të ftohtë të madh, kallaji i bardhë u kthye në një pluhur gri - anijet u kalbën; dhe karburanti u derdh jashtë. Nuk është çudi që shfaqja e njollave gri në kallajin e bardhë quhet plagë e kallajit.

Ashtu si në rastin e squfurit, kallaji i bardhë mund të shndërrohet në gri në një temperaturë nën nën 13 ° C; nëse vetëm një pjesë e vogël e një larmi gri merr në sendin prej kallaji.

Ekzistimi i disa llojeve të së njëjtës substancë dhe vonesa në shndërrimet e tyre të ndërsjella kanë një rëndësi të madhe për teknologjinë.

Në temperaturën e dhomës, atomet e hekurit formojnë një grilë të përqendruar në trup kub, në të cilën atomet zënë vendet përgjatë vertices dhe në qendër të kubit. Secili atom ka 8 fqinjë. Në temperatura të larta, atomet e hekurit formojnë një “paketë” më të dendur - secili atom ka 12 fqinjë. Hekuri me numrin e fqinjëve 8 është i butë, hekuri me numrin e fqinjëve 12 është i vështirë. Rezulton se ju mund të merrni llojin e dytë të hekurit në temperaturën e dhomës. Kjo metodë - forcim - përdoret gjerësisht në metalurgji.

Shuarja bëhet shumë thjesht - një objekt metalik i nxehtë nxehet me të kuqe të nxehtë, dhe pastaj hidhet në ujë ose vaj. Ftohja ndodh aq shpejt sa shndërrimi i një strukture e cila është e qëndrueshme në temperatura të larta nuk ka kohë të ndodhë. Kështu, struktura me temperaturë të lartë do të ekzistojë pafundësisht në kushte të pazakonta: rikristalizimi në një strukturë të qëndrueshme është aq i ngadaltë sa është pothuajse i padukshëm.

Duke folur për ngurtësimin e hekurit, ne nuk ishim mjaft të saktë. Steeleliku i ngurtësuar, d.m.th. hekuri që përmban fraksione të një përqindje të karbonit. Prania e papastërtive shumë të vogla të karbonit pengon shndërrimin e hekurit të ngurtë në të butë dhe lejon shuarjen. Sa për hekur shumë të pastër, ai nuk mund të ngurtësohet - shndërrimi i strukturës arrin të ndodhë edhe me ftohjen më të mprehtë.

Në varësi të llojit të diagramit të gjendjes, presionit ose temperaturës së ndryshme, ato arrijnë transformime të caktuara.

Shumë transformime të një kristali në një kristal vërehen vetëm me një ndryshim në presion. Në këtë mënyrë, u mor fosfori i zi.

Fig. 4.13

Shtë arritur që shndërrimi i grafitit në diamant, duke përdorur në të njëjtën kohë edhe temperaturën e lartë, edhe presionin e madh. Në fig. Figura 4.13 tregon një diagram të gjendjes së karbonit. Në presione nën dhjetë mijë atmosfera dhe në temperaturë nën 4000 K, grafiti është një modifikim i qëndrueshëm. Kështu, diamanti jeton në kushte "të huaja", kështu që lehtë mund të shndërrohet në grafit. Por interesi praktik është problemi i kundërt. Shndërrimi i grafitit në diamant nuk mund të realizohet vetëm duke rritur presionin. Transformimi i fazës në gjendje të ngurtë është dukshëm shumë i ngadaltë. Pamja e diagramit shtetëror sugjeron zgjidhjen e duhur: rrisni presionin dhe ngrohni njëkohësisht. Atëherë marrim (kënd të drejtë të diagramit) karbon të shkrirë. Duke e ftohur atë në presion të lartë, duhet të futemi në zonën e diamantit.

Fizibiliteti praktik i një procesi të tillë u provua në vitin 1955, dhe tani problemi konsiderohet se është zgjidhur teknikisht.

Nëse temperatura e trupit është ulur, atëherë herët a vonë ajo do të ngurtësohet dhe përvetëson një strukturë kristaline. Nuk ka rëndësi se në çfarë presioni ndodh ftohja. Kjo rrethanë duket mjaft e natyrshme dhe e kuptueshme nga pikëpamja e ligjeve të fizikës, me të cilat tashmë jemi njohur. Në të vërtetë, duke ulur temperaturën, ne zvogëlojmë intensitetin e lëvizjes termike. Kur lëvizja e molekulave bëhet aq e dobët sa që nuk ndërhyn më forcat e bashkëveprimit midis tyre, molekulat rreshtohen në mënyrë të rregullt - ato formojnë një kristal. Ftohja e mëtutjeshme do të largojë nga molekulat tërë energjinë e lëvizjes së tyre, dhe në zero absolute, substanca duhet të ekzistojë në formën e molekulave prehëse të vendosura në një rrjetë të rregullt.

Përvoja tregon se të gjitha substancat sillen në këtë mënyrë. Gjithçka, përveç një dhe e vetmja: "frak" i tillë është helium.

Tashmë kemi dhënë disa informacione rreth heliumit për lexuesit. Heliumi është rekord për vlerën e temperaturës së tij kritike. Asnjë substancë nuk ka një temperaturë kritike më të ulët se 4.3 K. Megjithatë, ky rekord në vetvete nuk do të thotë asgjë befasuese. Një tjetër është jashtëzakonisht e ndryshme: ftohja e heliumit nën temperaturën kritike, pasi të ketë arritur praktikisht zero absolute, nuk do të marrim helium të fortë. Heliumi mbetet i lëngshëm në zero absolute.

Sjellja e heliumit është plotësisht e pashpjegueshme nga pikëpamja e ligjeve të lëvizjes që ne parashtruam dhe është një nga shenjat e përshtatshmërisë së kufizuar të ligjeve të tilla të natyrës që dukeshin universale.

Nëse trupi është i lëngshëm, atëherë atomet e tij janë në lëvizje. Por në fund të fundit, pasi e kemi ftohur trupin në zero absolute, ne morëm të gjithë energjinë e lëvizjes prej tij. Duhet të pranohet se heliumi ka një energji të tillë lëvizjeje që nuk mund të hiqet. Ky përfundim është i papajtueshëm me mekanikën që kemi bërë deri më tani. Sipas kësaj mekanike që studiuam, lëvizja e trupit gjithmonë mund të frenohet në një ndalesë të plotë, duke hequr të gjithë energjinë kinetike prej saj; është gjithashtu e mundur që të ndalohet lëvizja e molekulave duke hequr energjinë e tyre kur ato përplasen me muret e një anije të ftohur. Për heliumin, mekanika e tillë nuk është qartë e përshtatshme.

Sjellja "e çuditshme" e heliumit është një tregues i një fakti me rëndësi të madhe. Ne së pari hasëm në pamundësinë e zbatimit në botën e atomeve ligjet themelore të mekanikës, të përcaktuara me studim të drejtpërdrejtë të lëvizjes së trupave të dukshëm, ligje që dukeshin se ishin themeli i palëkundshëm i fizikës.

Fakti që heliumi "refuzon" të kristalizohet në zero absolute nuk mund të pajtohet në asnjë mënyrë me mekanikën që kemi studiuar deri më tani. Kundërthënia me të cilën u takuam së pari, moszbatimi i botës së atomeve me ligjet e mekanikës, është vetëm lidhja e parë në zinxhirin e kontradikteve edhe më të mprehta dhe të mprehta në fizikë.

Këto kontradikta çojnë në nevojën për të rishikuar bazat e mekanikës së botës atomike. Ky rishikim është shumë i thellë dhe çon në një ndryshim në të gjithë kuptimin tonë të natyrës.

Nevoja për një rishikim themelor të mekanikës së botës atomike nuk do të thotë se duhet t'i japim fund ligjeve të mekanikës që kemi studiuar. Do të ishte e padrejtë ta detyrosh lexuesin të studiojë gjëra të panevojshme. Mekanika e vjetër është plotësisht e vlefshme në botën e trupave të mëdhenj. Tashmë kjo është e mjaftueshme për të trajtuar me respekt të plotë kapitujt përkatës të fizikës. Sidoqoftë, është gjithashtu e rëndësishme që një numër ligjesh të mekanikës "të vjetër" të përkthehen në një mekanikë "të ri". Kjo përfshin, veçanërisht, ligjin e ruajtjes së energjisë.

Prania e energjisë "jo të heqshme" në zero absolute nuk është një pronë e veçantë e heliumit. Rezulton; Energjia "zero" është e pranishme në të gjitha substancat.

Vetëm helium ka këtë energji të mjaftueshme për të parandaluar që atomet të formojnë rrjetën e duhur të kristalit.

Mos mendoni se heliumi nuk mund të jetë në gjendje kristalore. Për të kristalizuar heliumin, është e nevojshme vetëm që të rritet presioni në rreth 25 atmosferë. Ftohja me një presion më të lartë do të çojë në formimin e heliumit të ngurtë kristalor me veti shumë të zakonshme. Heliumi formon një rrjetë kubike të përqendruar në fytyrë.

Në fig. Figura 4.14 tregon diagramin e gjendjes së heliumit. Ai ndryshon ashpër nga diagramet e të gjitha substancave të tjera në mungesë të një pike të trefishtë. Lakoret e shkrirjes dhe të vlimit nuk kryqëzohen.

Fig. 4.14

Dhe një veçori tjetër është e pranishme në këtë diagram unik të gjendjes: ekzistojnë dy lëngje të ndryshme heliumi. Cili është ndryshimi midis tyre - do ta zbuloni pak më vonë.

që zien   - është avullimi që ndodh njëkohësisht nga sipërfaqja dhe në të gjithë vëllimin e lëngut. Ai konsiston në faktin se flluska të shumta notojnë dhe shpërthejnë, duke shkaktuar një flluskim karakteristik.

Përvoja tregon se zierja e një lëngu në një presion të jashtëm të caktuar fillon në një temperaturë të caktuar dhe nuk ndryshon gjatë procesit të vlimit dhe mund të ndodhë vetëm kur energjia furnizohet nga jashtë si rezultat i shkëmbimit të nxehtësisë (Fig. 1):

ku L është nxehtësia specifike e avullimit në pikën e vlimit.

Mekanizmi i zierjes: gjithmonë ekziston gaz i tretur në lëng, shkalla e tretjes së të cilit zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Përveç kësaj, ka një gaz të adsorbed në muret e anijes. Kur lëngu nxehet nga poshtë (Fig. 2), gazi fillon të precipitojë në formën e flluskave pranë mureve të anijes. Në këto flluska, lëngu avullon. Prandaj, përveç ajrit, në to ka avull të ngopur, presioni i së cilës rritet me shpejtësi me rritjen e temperaturës, dhe flluskat rriten në vëllim dhe, rrjedhimisht, forcat e Arkimedit që veprojnë mbi to rriten. Kur forca buoyant bëhet më e madhe se forca e gravitetit të flluskës, ajo fillon të noton. Por derisa lëngu të nxehet në mënyrë të njëtrajtshme, pasi flluska ngrihet, vëllimi i flluskës zvogëlohet (shtypja e avullit të ngopur zvogëlohet me ulje të temperaturës) dhe para se të arrijmë në sipërfaqen e lirë, flluskat zhduken (përplasen) (Fig. 2, a), për këtë arsye dëgjojmë një zhurmë karakteristike përpara valë. Kur temperatura e lëngut është e barabartë, vëllimi i flluskës do të rritet ndërsa presioni ngrihet, pasi presioni i avullit të ngopur nuk ndryshon, dhe presioni i jashtëm në flluskë, që është shuma e presionit hidrostatik të lëngut mbi flluskë, dhe presioni atmosferik zvogëlohet. Flluskë arrin në sipërfaqen e lirë të lëngut, shpërthen, dhe avulli i ngopur del (Fig. 2, b) - lëngu vlon. Në të njëjtën kohë, presioni i avullit të ngopur në flluska është pothuajse i barabartë me presionin e jashtëm.

Temperatura në të cilën shtypja e avullit të ngopur të një lëngu është e barabartë me presionin e jashtëm në sipërfaqen e saj të lirë quhet pika e vlimit   likuid.

Meqenëse presioni i avullit të ngopur rritet me rritjen e temperaturës, dhe gjatë zierjes duhet të jetë i barabartë me presionin e jashtëm, me rritjen e presionit të jashtëm rritet pika e vlimit.

Pika e vlimit gjithashtu varet nga prania e papastërtive, zakonisht rritet me përqendrim në rritje të papastërtive.

Nëse paraprakisht lëshoni lëngun nga gazi i tretur në të, atëherë ai mund të mbinxehet, d.m.th. nxehtësia mbi pikën e vlimit. Kjo është një gjendje e paqëndrueshme fluide. Mjafton një lëkundje e lehtë dhe lëngu vlon, dhe temperatura e tij menjëherë bie në pikën e vlimit.

Qendrat e gjenerimit të avullit. Për procesin e vlimit, është e nevojshme që të ekzistojnë inhohje në lëngun - bërthamat e fazës së gaztë, të cilat luajnë rolin e qendrave të avullimit. Zakonisht në lëng ka gazra të tretur, të cilat lëshohen nga flluska në fund dhe muret e enës dhe në grimcat e pluhurit të pezulluara në lëng. Kur nxehen, këto flluska rriten si duke zvogëluar tretshmërinë e gazrave me temperaturë, dhe për shkak të avullimit të lëngut në to. Bubbles në rritje shfaqen nën veprimin e buoyancy Arkimedean. Nëse shtresat e sipërme të lëngut kanë një temperaturë më të ulët, atëherë për shkak të kondensimit të avullit, presioni në to bie ndjeshëm dhe flluskat "përplasen" me një zhurmë karakteristike. Ndërsa e gjithë lëngu nxehet deri në pikën e vlimit, flluskat ndalojnë përplasjen dhe notojnë në sipërfaqe: të gjithë lëngu vlon.

Numri i biletës 15

1. Shpërndarja e temperaturës përgjatë rrezes së një shufre cilindrike të karburantit.

Nga arsyetimi i mësipërm është e qartë se pika e vlimit të një lëngu duhet të varet nga presioni i jashtëm. Vëzhgimet e konfirmojnë këtë.

Sa më i lartë të jetë presioni i jashtëm, aq më i lartë është pika e vlimit. Kështu, në një kazan me avull me një presion që arrin 1.6 · 10 6 Pa, uji nuk vlon me një temperaturë prej 200 ° C. Në institucionet mjekësore, zierja e ujit në enët e mbyllura hermetikisht - autoklavat (Fig. 6.11) gjithashtu ndodh me presion të ngritur. Prandaj, pika e vlimit është shumë më e lartë se 100 ° C. Autoklavat përdoren për të sterilizuar instrumentet kirurgjikale, veshjet, etj.

Në të kundërt, duke ulur presionin e jashtëm, ne kështu ulim pikën e vlimit. Nën këmbanën e pompës së ajrit mund të bëni që uji të ziejë në temperaturën e dhomës (fig. 6.12). Kur ngjiteni në male, presioni atmosferik zvogëlohet, kështu që pika e vlimit zvogëlohet. Në një lartësi prej 7134 m (Lenin Peak në Pamir), presioni është afërsisht i barabartë me 4 · 10 4 Pa ​​(300 mmHg). Uji vlon atje rreth 70 ° C. Gatuaj, për shembull, mishi në këto kushte është i pamundur.

Figura 6.13 tregon varësinë e pikës së vlimit të ujit nga presioni i jashtëm. Shtë e lehtë të kuptohet se kjo kurbë është gjithashtu një kurbë që shpreh varësinë e presionit të avullit të ujit të ngopur nga temperatura.

Pika e ndryshimit të lëngjeve

Do lëng ka pikën e vlimit të vet. Dallimi në pikat e vlimit të lëngjeve përcaktohet nga ndryshimi në presionin e avujve të tyre të ngopur në të njëjtën temperaturë. Për shembull, palë eteri tashmë në temperaturën e dhomës kanë një presion më të madh se gjysma atmosferike. Prandaj, në mënyrë që presioni i avullit të eterit të jetë i barabartë me atmosferik, është e nevojshme një rritje e vogël e temperaturës (deri në 35 ° C). Në merkur, avujt e ngopur kanë shumë pak presion në temperaturën e dhomës. Presioni i avullit të merkurit është i barabartë me atmosferik vetëm me një rritje të konsiderueshme të temperaturës (deri në 357 ° C). Isshtë në këtë temperaturë, nëse presioni i jashtëm është 105 Pa, dhe merkuri vlon.

Dallimi në pikat e vlimit të substancave përdoret gjerësisht në inxhinieri, për shembull, në ndarjen e produkteve të naftës. Kur vaji nxehet, pjesët më të vlefshme, të paqëndrueshme të tij (benzina) avullohen, të cilat mund të ndahen nga mbetjet "e rënda" (vajrat, vaji i karburantit).

Lëngu vlon kur presioni i avullit të tij të ngopur krahasohet me presionin brenda lëngut.

6,6 §. Nxehtësia e avullimit

A kërkohet energji për të shndërruar një lëng në avull? Me shumë mundësi po! Nuk eshte?

Ne kemi vërejtur (shiko .1 6.1) se avullimi i një lëngu shoqërohet me ftohjen e tij. Për të ruajtur temperaturën e lëngut avullues të pandryshuar, nxehtësia duhet t'i furnizohet asaj nga jashtë. Sigurisht, nxehtësia në vetvete mund të transferohet në lëng nga organet përreth. Kështu, uji në gotë avullon, por temperatura e ujit, e cila është disi më e ulët se temperatura e ambientit, mbetet e pandryshuar. Nxehtësia transferohet nga ajri në ujë derisa të gjithë uji të avullojë.

Për të ruajtur vlimin e ujit (ose të lëngut tjetër), është gjithashtu e nevojshme që vazhdimisht të furnizoni nxehtësi në të, për shembull, ta ngrohni atë me një djegës. Në të njëjtën kohë, temperatura e ujit dhe e anijes nuk rritet, por çdo sekondë formohet një sasi e caktuar avulli.

Kështu, për të shndërruar një lëng në avull me avullim ose me zierje kërkohet një prurje e nxehtësisë. Sasia e nxehtësisë që kërkohet për të shndërruar një masë të caktuar të lëngshme në avull në të njëjtën temperaturë quhet nxehtësia e avullimit të këtij lëngu.

Cila është energjia e konsumuar nga trupi? Para së gjithash, për të rritur energjinë e saj të brendshme gjatë kalimit nga një lëng në një gjendje të gaztë: në fund të fundit, kjo rrit vëllimin e një lënde nga vëllimi i lëngut në vëllimin e avullit të ngopur. Si pasojë, distanca mesatare midis molekulave rritet, dhe kështu energjia e tyre potenciale.

Përveç kësaj, me një rritje të vëllimit të një lënde, puna kryhet kundër forcave të presionit të jashtëm. Kjo pjesë e nxehtësisë së avullit në temperaturën e dhomës është zakonisht disa përqind e nxehtësisë totale të avullimit.

Nxehtësia e avullimit varet nga lloji i lëngut, masa dhe temperatura e tij. Varësia e nxehtësisë së avullit nga lloji i lëngut karakterizohet nga një sasi e quajtur nxehtësia specifike e avullimit.

Nxehtësia specifike e avullimit të një lëngu të caktuar është raporti i nxehtësisë së avullimit të një lëngu me masën e tij:

(6.6.1)

ku r   - nxehtësia specifike e avullimit të lëngut; t- masa e lëngut; Q n   - nxehtësia e tij e avullimit. Njësia e nxehtësisë specifike të avullimit në SI është joule për kilogram (J / kg).

Nxehtësia specifike e avullimit të ujit është shumë e lartë: 2.256 · 10 6 J / kg në një temperaturë prej 100 ° C. Lëngjet e tjera (alkooli, eteri, merkuri, vajguri, etj.) Kanë një nxehtësi specifike të avullimit të 3-10 herë më pak.