USE कोडिफायर की थीम: संतृप्त और असंतृप्त वाष्प, वायु आर्द्रता।
यदि आप एक गिलास पानी को लंबे समय तक खुला छोड़ देते हैं, तो अंततः पानी पूरी तरह से वाष्पित हो जाएगा। अधिक सटीक रूप से, यह वाष्पित हो जाएगा। वाष्पीकरण क्या है और क्यों होता है?
वाष्पीकरण और संघनन
किसी दिए गए तापमान पर, तरल अणुओं के अलग-अलग वेग होते हैं। अधिकांश अणुओं के वेग एक निश्चित औसत मान (इस तापमान की विशेषता) के करीब होते हैं। लेकिन ऐसे अणु होते हैं जिनकी गति निम्न और उच्च दोनों दिशाओं में औसत से काफी भिन्न होती है।
अंजीर में। 1 तरल अणुओं के वेग वितरण का अनुमानित ग्राफ दिखाता है। नीले रंग की पृष्ठभूमि अधिकांश अणुओं को दिखाती है, जिनके वेगों को औसत मान के आसपास समूहीकृत किया जाता है। ग्राफ की लाल "पूंछ" "तेज" अणुओं की एक छोटी संख्या है, जिसका वेग तरल अणुओं के थोक के औसत वेग से काफी अधिक है।
चावल। 1. अणुओं का वेग वितरण
जब इतना तेज़ अणु तरल की मुक्त सतह पर होता है (अर्थात, तरल और वायु के बीच अंतरापृष्ठ पर), तो इस अणु की गतिज ऊर्जा शेष अणुओं के आकर्षण बलों को दूर करने और बाहर उड़ने के लिए पर्याप्त हो सकती है। तरल। यह प्रक्रिया है वाष्पीकरण, और अणु जो तरल रूप छोड़ चुके हैं भाप.
इसलिए, वाष्पीकरण एक तरल को वाष्प में बदलने की प्रक्रिया है जो एक तरल की मुक्त सतह पर होती है(विशेष परिस्थितियों में, द्रव का वाष्प में परिवर्तन पूरे द्रव के पूरे आयतन में हो सकता है। यह प्रक्रिया आप अच्छी तरह से जानते हैं - यह उबलना).
ऐसा भी हो सकता है कि कुछ समय बाद वाष्प का अणु द्रव में वापस आ जाए।
वाष्प के अणुओं के द्रव में संक्रमण की प्रक्रिया संघनन कहलाती है।... भाप संघनन तरल वाष्पीकरण की विपरीत प्रक्रिया है।
गतिशील संतुलन
और क्या होगा यदि तरल वाले बर्तन को भली भांति बंद करके सील कर दिया जाए? तरल की सतह के ऊपर वाष्प घनत्व बढ़ने लगेगा; वाष्प के कण तेजी से अन्य तरल अणुओं को बाहर उड़ने से रोकेंगे, और वाष्पीकरण की दर कम हो जाएगी। उसी समय, संघनन दर में वृद्धि शुरू हो जाएगी, क्योंकि वाष्प की एकाग्रता में वृद्धि के साथ, तरल में लौटने वाले अणुओं की संख्या अधिक से अधिक हो जाएगी।
अंत में, किसी बिंदु पर, संक्षेपण की दर वाष्पीकरण की दर के बराबर होगी। आएगा गतिशील संतुलनतरल और वाष्प के बीच: प्रति इकाई समय में, उतने ही अणु तरल से बाहर निकलेंगे जितने वाष्प से वापस आएंगे। इस क्षण से, तरल की मात्रा कम होना बंद हो जाएगी, और वाष्प की मात्रा बढ़ना बंद हो जाएगी; भाप "संतृप्ति" तक पहुंच जाएगी।
संतृप्त भाप भाप है जो अपने तरल के साथ गतिशील संतुलन में है। भाप जो तरल के साथ गतिशील संतुलन की स्थिति तक नहीं पहुंच पाई है, असंतृप्त कहलाती है.
संतृप्त भाप के दबाव और घनत्व को और द्वारा दर्शाया जाता है। जाहिर है, और अधिकतम दबाव और घनत्व है जो किसी दिए गए तापमान पर भाप हो सकता है। दूसरे शब्दों में, संतृप्त भाप का दबाव और घनत्व हमेशा असंतृप्त भाप के दबाव और घनत्व से अधिक होता है।
संतृप्त भाप गुण
यह पता चला है कि संतृप्त वाष्प की स्थिति (और असंतृप्त - और भी अधिक) को लगभग एक आदर्श गैस की स्थिति (मेंडेलीव - क्लैपेरॉन समीकरण) के समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है। विशेष रूप से, हमारे पास संतृप्त वाष्प दबाव और उसके घनत्व के बीच एक अनुमानित संबंध है:
(1)
यह एक बहुत ही आश्चर्यजनक तथ्य है, प्रयोग द्वारा पुष्टि की गई है। दरअसल, इसके गुणों के संदर्भ में, संतृप्त भाप एक आदर्श गैस से काफी भिन्न होती है। आइए इन अंतरों में से सबसे महत्वपूर्ण को सूचीबद्ध करें।
1. स्थिर तापमान पर, संतृप्त वाष्प का घनत्व इसके आयतन पर निर्भर नहीं करता है.
यदि, उदाहरण के लिए, संतृप्त वाष्प को समतापी रूप से संकुचित किया जाता है, तो पहले क्षण में इसका घनत्व बढ़ जाएगा, संघनन की दर वाष्पीकरण की दर से अधिक हो जाएगी, और वाष्प का हिस्सा एक तरल में संघनित हो जाएगा जब तक कि गतिशील संतुलन फिर से न हो जाए, जिसमें वाष्प घनत्व अपने पिछले मान पर वापस आ जाएगा ...
इसी तरह, संतृप्त वाष्प के इज़ोटेर्मल विस्तार के साथ, पहले क्षण में इसका घनत्व कम हो जाएगा (वाष्प असंतृप्त हो जाएगा), वाष्पीकरण दर संक्षेपण दर से अधिक हो जाएगी, और तरल अतिरिक्त रूप से तब तक वाष्पित हो जाएगा जब तक कि गतिशील संतुलन फिर से स्थापित नहीं हो जाता, अर्थात। जब तक भाप फिर से उसी घनत्व के साथ संतृप्त न हो जाए।
2. संतृप्त भाप का दबाव इसके आयतन पर निर्भर नहीं करता है.
यह इस तथ्य से अनुसरण करता है कि संतृप्त वाष्प का घनत्व मात्रा पर निर्भर नहीं करता है, और दबाव स्पष्ट रूप से समीकरण (1) द्वारा घनत्व से संबंधित है।
जैसा कि आप देख सकते हैं, बॉयल का नियम - मैरियट, जो आदर्श गैसों के लिए मान्य है, संतृप्त भाप के लिए धारण नहीं करता है... यह आश्चर्य की बात नहीं है - आखिरकार, यह मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण से इस धारणा के तहत प्राप्त किया गया था कि गैस का द्रव्यमान स्थिर रहता है।
3. स्थिर आयतन के साथ, संतृप्त वाष्प का घनत्व बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है और घटते तापमान के साथ घटता है।.
दरअसल, बढ़ते तापमान के साथ, तरल के वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है।
पहले क्षण में गतिशील संतुलन का उल्लंघन होता है, और तरल के कुछ हिस्से का अतिरिक्त वाष्पीकरण होता है। युग्म तब तक बढ़ता रहेगा जब तक कि गतिशील संतुलन फिर से बहाल नहीं हो जाता।
इसी तरह, जैसे-जैसे तापमान घटता है, तरल के वाष्पीकरण की दर धीमी हो जाती है, और वाष्प का हिस्सा तब तक संघनित होता है जब तक कि गतिशील संतुलन बहाल नहीं हो जाता - लेकिन कम वाष्प के साथ।
इस प्रकार, संतृप्त भाप के आइसोकोरिक हीटिंग या कूलिंग के दौरान, इसका द्रव्यमान बदल जाता है, इसलिए इस मामले में चार्ल्स का नियम काम नहीं करता है। तापमान पर संतृप्त भाप के दबाव की निर्भरता अब एक रैखिक कार्य नहीं होगी।
4. संतृप्त वाष्प का दबाव तापमान के साथ रैखिक रूप से तेजी से बढ़ता है.
दरअसल, बढ़ते तापमान के साथ, संतृप्त वाष्प का घनत्व बढ़ता है, और समीकरण (1) के अनुसार, दबाव घनत्व और तापमान के उत्पाद के समानुपाती होता है।
तापमान पर संतृप्त वाष्प के दबाव की निर्भरता घातीय है (चित्र 2)। इसे ग्राफ के खंड 1-2 द्वारा दर्शाया गया है। यह निर्भरता एक आदर्श गैस के नियमों से नहीं निकाली जा सकती।
चावल। 2. तापमान पर भाप के दबाव की निर्भरता
बिंदु 2 पर, सभी तरल वाष्पित हो जाते हैं; तापमान में और वृद्धि के साथ, भाप असंतृप्त हो जाती है, और इसका दबाव चार्ल्स के नियम (खंड 2-3) के अनुसार रैखिक रूप से बढ़ता है।
याद रखें कि एक आदर्श गैस के दबाव में रैखिक वृद्धि बर्तन की दीवारों के खिलाफ अणुओं के प्रभाव की तीव्रता में वृद्धि के कारण होती है। जब संतृप्त भाप को गर्म किया जाता है, तो अणु न केवल कठिन, बल्कि अधिक बार पीटना शुरू कर देते हैं - आखिरकार, भाप बड़ी हो जाती है। इन दो कारकों की एक साथ कार्रवाई संतृप्त वाष्प दबाव में घातीय वृद्धि के लिए जिम्मेदार है।
हवा में नमीं
पूर्ण आर्द्रता- यह हवा में जल वाष्प का आंशिक दबाव है (अर्थात, वह दबाव जो जल वाष्प अन्य गैसों की अनुपस्थिति में अपने आप उत्पन्न होगा)। कभी-कभी पूर्ण आर्द्रता को वायु में जलवाष्प का घनत्व भी कहा जाता है।
सापेक्षिक आर्द्रताइसमें जल वाष्प के आंशिक दबाव का अनुपात समान तापमान पर संतृप्त जल वाष्प के दबाव से होता है। एक नियम के रूप में, यह अनुपात प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है:
मेंडेलीफ-क्लैपेरॉन समीकरण (1) से यह निम्नानुसार है कि वाष्प दबावों का अनुपात घनत्व के अनुपात के बराबर है। चूंकि समीकरण (1) स्वयं, याद करते हैं, संतृप्त वाष्प का केवल लगभग वर्णन करता है, हमारे पास अनुमानित संबंध है:
वायु की आर्द्रता मापने वाले उपकरणों में से एक है साइक्रोमीटर... इसमें दो थर्मामीटर शामिल हैं, जिनमें से एक का जलाशय गीले कपड़े में लपेटा जाता है। आर्द्रता जितनी कम होगी, कपड़े से पानी का वाष्पीकरण उतना ही तीव्र होगा, "गीले" थर्मामीटर का भंडार उतना ही अधिक ठंडा होगा, और इसके रीडिंग और सूखे थर्मामीटर के रीडिंग के बीच का अंतर उतना ही अधिक होगा। इस अंतर के आधार पर, एक विशेष साइकोमेट्रिक टेबल का उपयोग करके हवा की आर्द्रता निर्धारित की जाती है।
तरल पदार्थ वाष्पित होने लगते हैं। यदि हम मेज पर पानी, ईथर और पारे की एक बूंद गिरा दें (बस इसे घर पर न करें!), तो हम देख सकते हैं कि बूंदें कैसे धीरे-धीरे गायब हो जाती हैं - वाष्पित हो जाती हैं। कुछ तरल पदार्थ तेजी से वाष्पित होते हैं, अन्य अधिक धीरे-धीरे। किसी द्रव के वाष्पन की प्रक्रिया को वाष्पीकरण भी कहते हैं। और वाष्प के द्रव में परिवर्तन की विपरीत प्रक्रिया संघनन है।
ये दो प्रक्रियाएं दर्शाती हैं चरण संक्रमण- पदार्थों के एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण की प्रक्रिया:
- वाष्पीकरण (तरल से गैसीय अवस्था में संक्रमण);
- संक्षेपण (एक गैसीय अवस्था से एक तरल में संक्रमण);
- desublimation (तरल चरण को दरकिनार करते हुए, गैसीय अवस्था से ठोस में संक्रमण);
- उच्च बनाने की क्रिया, यह भी उच्च बनाने की क्रिया (ठोस से गैसीय अवस्था में संक्रमण, तरल को छोड़कर) है।
अब, वैसे, प्रकृति में विलुप्त होने की प्रक्रिया का निरीक्षण करने का सही मौसम है: पेड़ों और वस्तुओं पर ठंढ और ठंढ, खिड़कियों पर ठंढा पैटर्न - इसका परिणाम।
संतृप्त और असंतृप्त भाप कैसे बनती है
लेकिन वापस वाष्पीकरण के लिए। हम प्रयोग करना और तरल पानी डालना जारी रखेंगे, उदाहरण के लिए, एक खुले बर्तन में, और इसमें एक दबाव नापने का यंत्र कनेक्ट करें। आंख के लिए अदृश्य, पोत में वाष्पीकरण होता है। सभी तरल अणु निरंतर गति में हैं। कुछ इतनी तेजी से चलते हैं कि उनकी गतिज ऊर्जा उस से अधिक मजबूत होती है जो तरल अणुओं को एक साथ बांधती है।
तरल छोड़ने के बाद, ये अणु अंतरिक्ष में अराजक रूप से चलते रहते हैं, उनमें से अधिकांश इसमें बिखर जाते हैं - इस तरह असंतृप्त भाप... उनमें से केवल एक छोटा सा हिस्सा ही द्रव में वापस लौटता है।
यदि हम बर्तन को बंद कर दें, तो वाष्प के अणु धीरे-धीरे अधिक से अधिक हो जाएंगे। और उनमें से अधिक से अधिक तरल में वापस आ जाएंगे। इससे वाष्प का दबाव बढ़ जाएगा। इससे बर्तन से जुड़ा प्रेशर गेज ठीक हो जाएगा।
कुछ समय बाद द्रव से निकलकर उसमें वापस आने वाले अणुओं की संख्या बराबर हो जाएगी। भाप का दबाव बदलना बंद हो जाएगा। नतीजतन भाप संतृप्तितरल-वाष्प प्रणाली का थर्मोडायनामिक संतुलन स्थापित किया जाएगा। यानी वाष्पीकरण और संघनन बराबर होगा।
संतृप्त भाप गुण
उन्हें स्पष्ट रूप से समझाने के लिए, हम एक और प्रयोग का उपयोग करेंगे। इसे प्रस्तुत करने के लिए अपनी कल्पना की पूरी शक्ति का प्रयोग करें। तो, चलो एक पारा मैनोमीटर लेते हैं, जिसमें दो कोहनी होते हैं - संचार ट्यूब। दोनों में पारा डाला जाता है, एक सिरा खुला रहता है, दूसरे को सील कर दिया जाता है, और पारा के ऊपर अभी भी कुछ ईथर और उसका संतृप्त वाष्प होता है। अगर आप बिना सील वाले घुटना को नीचे और ऊपर उठाते हैं, तो सीलबंद घुटना में पारा का स्तर भी ऊपर और नीचे जाएगा।
इस मामले में, ईथर के संतृप्त वाष्प की मात्रा (आयतन) भी बदल जाएगी। मैनोमीटर के दोनों पैरों में पारा कॉलम के स्तर में अंतर ईथर के संतृप्त वाष्प दबाव को दर्शाता है। यह हर समय अपरिवर्तित रहेगा।
इसका तात्पर्य संतृप्त भाप की संपत्ति से है - इसका दबाव उसके द्वारा व्याप्त मात्रा पर निर्भर नहीं करता है। विभिन्न तरल पदार्थों (उदाहरण के लिए, पानी और ईथर) का संतृप्त वाष्प दबाव एक ही तापमान पर भिन्न होता है।
हालांकि, संतृप्त भाप का तापमान मायने रखता है। तापमान जितना अधिक होगा, दबाव उतना ही अधिक होगा। बढ़ते तापमान के साथ संतृप्त भाप का दबाव असंतृप्त भाप की तुलना में तेजी से बढ़ता है। असंतृप्त भाप का तापमान और दबाव रैखिक रूप से संबंधित हैं।
एक और दिलचस्प प्रयोग किया जा सकता है। तरल वाष्प के बिना एक खाली फ्लास्क लें, इसे बंद करें और एक दबाव नापने का यंत्र कनेक्ट करें। धीरे-धीरे, बूंद-बूंद करके फ्लास्क के अंदर तरल डालें। जैसे ही तरल प्रवेश करता है और वाष्पित हो जाता है, संतृप्त वाष्प दबाव स्थापित हो जाता है, जो किसी दिए गए तापमान पर दिए गए तरल के लिए उच्चतम होता है।
तापमान और संतृप्त भाप के बारे में अधिक जानकारी
भाप का तापमान भी संघनन दर को प्रभावित करता है। जिस तरह एक तरल का तापमान वाष्पीकरण की दर को निर्धारित करता है - अणुओं की संख्या जो तरल की सतह से प्रति इकाई समय में बाहर निकलती है, दूसरे शब्दों में।
संतृप्त भाप के लिए, इसका तापमान तरल के तापमान के बराबर होता है। संतृप्त वाष्प का तापमान जितना अधिक होगा, उसका दबाव और घनत्व उतना ही अधिक होगा, तरल का घनत्व उतना ही कम होगा। जब किसी पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण तापमान पहुंच जाता है, तो तरल और वाष्प का घनत्व समान होता है। यदि वाष्प का तापमान पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण तापमान से अधिक है, तो तरल और संतृप्त वाष्प के बीच भौतिक अंतर गायब हो जाता है।
अन्य गैसों के साथ मिश्रित संतृप्त भाप के दबाव का निर्धारण
हमने कहा कि स्थिर ताप पर संतृप्त वाष्प दाब अपरिवर्तित रहता है। हमने "आदर्श" परिस्थितियों में दबाव निर्धारित किया: जब एक बर्तन या फ्लास्क में केवल एक पदार्थ का तरल और वाष्प होता है। आइए हम एक ऐसे प्रयोग पर भी विचार करें जिसमें किसी पदार्थ के अणु अन्य गैसों के मिश्रण में अंतरिक्ष में बिखर जाते हैं।
ऐसा करने के लिए, दो खुले कांच के सिलेंडर लें और उन्हें दोनों बंद बर्तनों में ईथर के साथ रखें। हमेशा की तरह, हम दबाव नापने का यंत्र जोड़ देंगे। हम ईथर के साथ एक बर्तन खोलते हैं, जिसके बाद दबाव नापने का यंत्र दबाव में वृद्धि को रिकॉर्ड करता है। इस दबाव और एक बंद ईथर बर्तन के साथ सिलेंडर में दबाव के बीच का अंतर आपको ईथर के संतृप्त वाष्प के दबाव का पता लगाने की अनुमति देता है।
दबाव और उबलने के बारे में
वाष्पीकरण न केवल तरल की सतह से, बल्कि इसकी मात्रा में भी संभव है - तब इसे क्वथनांक कहा जाता है। जैसे ही तरल का तापमान बढ़ता है, वाष्प के बुलबुले बनते हैं। जब संतृप्त वाष्प का दबाव बुलबुले में गैस के दबाव से अधिक या उसके बराबर होता है, तो तरल बुलबुले के अंदर वाष्पित हो जाता है। और वे विस्तार करते हैं और सतह पर बढ़ते हैं।
तरल पदार्थ अलग-अलग तापमान पर उबालते हैं। सामान्य परिस्थितियों में, पानी 100 0 C पर उबलता है। लेकिन वायुमंडलीय दबाव में परिवर्तन के साथ, क्वथनांक भी बदल जाता है। तो पहाड़ों में, जहां हवा बहुत दुर्लभ है और वायुमंडलीय दबाव कम है, पहाड़ों पर चढ़ने पर पानी का क्वथनांक भी कम हो जाता है।
वैसे, भली भांति बंद करके सील किए गए बर्तन में उबालना बिल्कुल भी असंभव है।
वाष्प के दबाव और वाष्पीकरण के बीच संबंध का एक और उदाहरण हवा में जल वाष्प की सामग्री की ऐसी विशेषता द्वारा प्रदर्शित किया जाता है जैसे हवा की सापेक्ष आर्द्रता। यह जल वाष्प के आंशिक दबाव और संतृप्त वाष्प के दबाव का अनुपात है और सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: = पी / पी लगभग * 100%।
वायु के तापमान में कमी के साथ, इसमें जल वाष्प की सांद्रता बढ़ जाती है, अर्थात। वे अमीर हो जाते हैं। इस तापमान को ओस बिंदु कहा जाता है।
आइए संक्षेप करें
सरल उदाहरणों का उपयोग करते हुए, हमने वाष्पीकरण प्रक्रिया के सार और परिणामी असंतृप्त और संतृप्त भाप का विश्लेषण किया। आप अपने आस-पास हर दिन इन सभी घटनाओं को देख सकते हैं: उदाहरण के लिए, सड़कों पर बारिश के बाद पोखरों को सूखते हुए देखना या बाथरूम में एक दर्पण भाप से धुँधला हुआ देखना। बाथरूम में, आप यह भी देख सकते हैं कि पहले वाष्पीकरण कैसे होता है, और फिर दर्पण पर जमा नमी वापस पानी में संघनित हो जाती है।
आप इस ज्ञान का उपयोग अपने जीवन को और अधिक आरामदायक बनाने के लिए भी कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, सर्दियों में कई अपार्टमेंट में हवा बहुत शुष्क होती है, और इससे भलाई पर बुरा प्रभाव पड़ता है। आप इसे और अधिक आर्द्र बनाने के लिए एक आधुनिक ह्यूमिडिफायर का उपयोग कर सकते हैं। या, पुराने ढंग से, कमरे में पानी के साथ एक कंटेनर रखें: धीरे-धीरे वाष्पित होने पर, पानी अपने वाष्पों के साथ हवा को संतृप्त करेगा।
साइट, सामग्री की पूर्ण या आंशिक प्रतिलिपि के साथ, स्रोत के लिए एक लिंक आवश्यक है।
वाष्पीकरण और संघनन प्रक्रियाएं एक दूसरे के समानांतर और निरंतर होती हैं।
खुले बर्तन में समय के साथ द्रव की मात्रा घटती जाती है, क्योंकि संघनन पर वाष्पीकरण प्रबल होता है।
वाष्प जो द्रव की सतह के ऊपर होती है, जब वाष्पीकरण संघनन पर प्रबल होता है, या तरल की अनुपस्थिति में वाष्प कहलाता है असंतृप्त
भली भांति बंद करके सीलबंद कंटेनर में, समय के साथ तरल स्तर नहीं बदलता है, क्योंकि वाष्पीकरण और संघनन एक दूसरे की भरपाई करते हैं: कितने अणु तरल से बाहर निकलते हैं, उनमें से समान संख्या में एक ही समय में वापस आ जाते हैं, वाष्प और उसके तरल के बीच एक गतिशील (मोबाइल) संतुलन होता है।
भाप जो अपने तरल के साथ गतिशील संतुलन में होती है, कहलाती है संतृप्त
किसी दिए गए तापमान पर, किसी भी तरल के संतृप्त वाष्प का घनत्व सबसे अधिक होता है ( ) और अधिकतम दबाव बनाता है ( ), जो इस तरल का वाष्प इस तापमान पर हो सकता है।
एक ही तापमान पर संतृप्त वाष्प का दबाव और घनत्व पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करता है: अधिक दबाव उस तरल का संतृप्त वाष्प बनाता है, जो तेजी से वाष्पित हो जाता है।उदाहरण के लिए, और
असंतृप्त वाष्प के गुण:असंतृप्त वाष्प बॉयल - मैरियट, गे-लुसाक, चार्ल्स के गैस कानूनों का पालन करते हैं; एक आदर्श गैस की स्थिति का समीकरण उन पर लागू किया जा सकता है।
संतृप्त वाष्प गुण:1. बढ़ते तापमान के साथ निरंतर आयतन के साथ, संतृप्त वाष्प का दबाव बढ़ता है, लेकिन प्रत्यक्ष अनुपात में नहीं (चार्ल्स का नियम पूरा नहीं होता है), एक आदर्श गैस की तुलना में दबाव तेजी से बढ़ता है। , बढ़ते तापमान के साथ ( ) , वाष्प द्रव्यमान बढ़ता है, और इसलिए वाष्प अणुओं की सांद्रता () बढ़ जाती है और संतृप्त वाष्प दबाव दो कारणों से बढ़ता है (
3 1 - असंतृप्त भाप (आदर्श गैस);
2 2 - संतृप्त भाप; 3 - असंतृप्त भाप,
1 उसी में संतृप्त भाप से प्राप्त
गर्म होने पर वॉल्यूम।
2. एक स्थिर तापमान पर संतृप्त भाप का दबाव उसके द्वारा व्याप्त मात्रा पर निर्भर नहीं करता है।
वाष्प की मात्रा में वृद्धि के साथ, वाष्प का द्रव्यमान बढ़ता है, और तरल का द्रव्यमान घटता है (तरल का हिस्सा वाष्प में बदल जाता है), वाष्प की मात्रा में कमी के साथ, यह कम हो जाता है, और तरल बड़ा हो जाता है (वाष्प का हिस्सा तरल में बदल जाता है), संतृप्त वाष्प अणुओं का घनत्व और एकाग्रता स्थिर रहता है, और दबाव स्थिर रहता है ()।
तरल
(तर भाप + तरल)
असंतृप्त। भाप
संतृप्त वाष्प बॉयल - मैरियट, गे-लुसाक, चार्ल्स के गैस नियमों का पालन नहीं करते हैं, क्योंकि प्रक्रियाओं में भाप का द्रव्यमान स्थिर नहीं रहता है, और सभी गैस कानून एक स्थिर द्रव्यमान के लिए प्राप्त होते हैं। राज्य के आदर्श गैस समीकरण को संतृप्त भाप पर लागू किया जा सकता है।
इसलिए, संतृप्त भाप को असंतृप्त भाप में परिवर्तित किया जा सकता है, या तो इसे स्थिर मात्रा में गर्म करके, या स्थिर तापमान पर इसकी मात्रा बढ़ाकर। असंतृप्त भाप को या तो स्थिर मात्रा में ठंडा करके या स्थिर तापमान पर संपीड़ित करके संतृप्त भाप में परिवर्तित किया जा सकता है।
गंभीर स्थिति
एक तरल में एक मुक्त सतह की उपस्थिति यह इंगित करना संभव बनाती है कि किसी पदार्थ का तरल चरण कहाँ है, और गैसीय कहाँ है। एक तरल और उसके वाष्प के बीच तेज अंतर को इस तथ्य से समझाया जाता है कि तरल का घनत्व वाष्प के घनत्व से कई गुना अधिक होता है। यदि किसी द्रव को भली भांति बंद करके बंद पात्र में गर्म किया जाता है, तो विस्तार के कारण उसका घनत्व कम हो जाएगा और उसके ऊपर वाष्प का घनत्व बढ़ जाएगा। इसका मतलब यह है कि एक तरल और उसके संतृप्त वाष्प के बीच का अंतर चिकना हो जाता है और पर्याप्त उच्च तापमान पर पूरी तरह से गायब हो जाता है। वह तापमान जिस पर तरल और उसके संतृप्त वाष्प के भौतिक गुणों में अंतर गायब हो जाता है और उनका घनत्व समान हो जाता है, कहलाता हैक्रांतिक तापमान।
महत्वपूर्ण बिंदु
किसी गैस से द्रव के निर्माण के लिए अणुओं के आकर्षण की औसत स्थितिज ऊर्जा उनकी औसत गतिज ऊर्जा से अधिक होनी चाहिए।
क्रांतिक तापमान – अधिकतम तापमान जिस पर भाप तरल में बदल जाती है।क्रांतिक तापमान अणुओं की परस्पर क्रिया की स्थितिज ऊर्जा पर निर्भर करता है और इसलिए विभिन्न गैसों के लिए भिन्न होता है। पानी के अणुओं की मजबूत बातचीत के कारण, जल वाष्प को तापमान पर भी पानी में परिवर्तित किया जा सकता है। इसी समय, नाइट्रोजन द्रवीकरण = -147˚ से कम तापमान पर ही होता है, क्योंकि नाइट्रोजन अणु एक दूसरे के साथ कमजोर रूप से बातचीत करते हैं।
वाष्प-तरल संक्रमण को प्रभावित करने वाला एक अन्य मैक्रोस्कोपिक पैरामीटर दबाव है। गैस संपीड़न के दौरान बाहरी दबाव में वृद्धि के साथ, कणों के बीच की औसत दूरी कम हो जाती है, उनके बीच आकर्षण बल बढ़ जाता है और, तदनुसार, उनकी बातचीत की औसत संभावित ऊर्जा।
दबावअपने महत्वपूर्ण तापमान पर संतृप्त भाप को कहा जाता है गंभीर... यह किसी दिए गए पदार्थ का उच्चतम संभव संतृप्त वाष्प दाब है।
वस्तुस्थिति महत्वपूर्ण मापदंडों के साथ कहा जाता है गंभीर(महत्वपूर्ण बिंदु) . प्रत्येक पदार्थ का अपना महत्वपूर्ण तापमान और दबाव होता है।
क्रांतिक अवस्था में, वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा और द्रव के पृष्ठ तनाव का गुणांक गायब हो जाता है। महत्वपूर्ण से ऊपर के तापमान पर, बहुत अधिक दबाव पर भी, गैस का तरल में परिवर्तन असंभव है, अर्थात। महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर, तरल मौजूद नहीं हो सकता। सुपरक्रिटिकल तापमान पर, पदार्थ की केवल वाष्पशील अवस्था संभव है।
महत्वपूर्ण तापमान से नीचे के तापमान पर ही गैसों का द्रवीकरण संभव है। द्रवीकरण के लिए, गैसों को एक महत्वपूर्ण तापमान पर ठंडा किया जाता है, उदाहरण के लिए, रुद्धोष्म विस्तार के दौरान, और फिर समतापी रूप से संपीड़ित किया जाता है।
उबलना
बाह्य रूप से, घटना इस तरह दिखती है:तेजी से बढ़ते बुलबुले तरल की पूरी मात्रा से सतह तक उठते हैं, वे सतह पर फट जाते हैं, और वाष्प पर्यावरण में निकल जाती है।
एमकेटी उबलने की व्याख्या इस प्रकार करता है:तरल में हमेशा हवा के बुलबुले होते हैं, जिसमें तरल से वाष्पीकरण होता है। बुलबुले की बंद मात्रा न केवल हवा से भरी होती है, बल्कि संतृप्त भाप से भी भरी होती है। उनमें संतृप्त वाष्प दाब, जब द्रव को गर्म किया जाता है, वायुदाब की तुलना में तेजी से बढ़ता है। जब पर्याप्त रूप से गर्म तरल में बुलबुले में संतृप्त वाष्प का दबाव बाहरी दबाव से अधिक हो जाता है, तो वे मात्रा में बढ़ जाते हैं, और उछाल बल, जो उनके गुरुत्वाकर्षण से अधिक हो जाता है, बुलबुले को सतह पर उठा देता है। तैरते हुए बुलबुले फूटने लगते हैं, जब एक निश्चित तापमान पर, उनमें संतृप्त वाष्प का दबाव तरल के ऊपर के दबाव से अधिक हो जाता है। तरल का तापमान जिस पर बुलबुले में उसके संतृप्त वाष्प का दबाव तरल पर बाहरी दबाव के बराबर या उससे अधिक होता है, कहलाता है क्वथनांक।
विभिन्न द्रवों का क्वथनांक भिन्न होता हैजबसे उनके बुलबुले में संतृप्त वाष्प के दबाव की तुलना विभिन्न तापमानों पर समान बाहरी दबाव से की जाती है। उदाहरण के लिए, बुलबुले में संतृप्त वाष्प का दबाव पानी के लिए सामान्य वायुमंडलीय दबाव 100˚C, पारा के लिए 357˚C, अल्कोहल के लिए 78˚C, ईथर के लिए 35˚C के बराबर होता है।
उबालने के दौरान क्वथनांक स्थिर रहता है,जबसे गर्म तरल को आपूर्ति की जाने वाली सारी गर्मी वाष्पीकरण पर खर्च होती है।
क्वथनांक तरल पर बाहरी दबाव पर निर्भर करता है: बढ़ते दबाव के साथ, तापमान बढ़ जाता है; कम दबाव के साथ, तापमान कम हो जाता है।उदाहरण के लिए, समुद्र तल से 5 किमी की ऊंचाई पर, जहां दबाव वायुमंडलीय दबाव से 2 गुना कम होता है, भाप इंजन के बॉयलर में पानी का क्वथनांक 83˚C होता है, जहां भाप का दबाव 15 एटीएम होता है। (), पानी का तापमान लगभग 200˚С है।
हवा में नमीं
हवा में हमेशा जल वाष्प होता है, इसलिए हम हवा की नमी के बारे में बात कर सकते हैं, जो निम्नलिखित मूल्यों की विशेषता है:
1.पूर्ण आर्द्रताक्या हवा में जल वाष्प का घनत्व है (या यह वाष्प जो दबाव बनाता है (.
पूर्ण आर्द्रता जल वाष्प के साथ वायु संतृप्ति की डिग्री का अनुमान नहीं देती है। अलग-अलग तापमान पर जलवाष्प की समान मात्रा नमी की एक अलग अनुभूति पैदा करती है।
2.सापेक्षिक आर्द्रताकिसी दिए गए तापमान पर हवा में निहित जल वाष्प के घनत्व (दबाव) का अनुपात उसी तापमान पर संतृप्त वाष्प के घनत्व (दबाव) से होता है :
या
- किसी दिए गए तापमान पर पूर्ण आर्द्रता; - घनत्व, एक ही तापमान पर संतृप्त भाप का दबाव। किसी भी तापमान पर संतृप्त जल वाष्प का घनत्व और दबाव तालिका में पाया जा सकता है। तालिका से पता चलता है कि हवा का तापमान जितना अधिक होगा, संतृप्त होने के लिए हवा में जल वाष्प का घनत्व और दबाव उतना ही अधिक होना चाहिए।
सापेक्षिक आर्द्रता को जानकर कोई भी यह समझ सकता है कि किसी दिए गए तापमान पर वायु में जलवाष्प का कितना प्रतिशत संतृप्ति से दूर है। अगर हवा में वाष्प संतृप्त है, तो। अगर , तब हवा में पर्याप्त भाप नहीं होती है जब तक कि यह संतृप्त न हो जाए।
तथ्य यह है कि हवा में भाप संतृप्त हो जाती है, कोहरे, ओस के रूप में नमी की उपस्थिति से आंका जाता है। वह तापमान जिस पर वायु में जलवाष्प संतृप्त हो जाती है, कहलाती है ओसांक।
हवा के तापमान को बदले बिना तरल के अतिरिक्त वाष्पीकरण के कारण वाष्प जोड़कर या हवा में उपलब्ध वाष्प की मात्रा के साथ इसके तापमान को कम करके हवा में वाष्प को संतृप्त किया जा सकता है।
सामान्य सापेक्षिक आर्द्रता, मनुष्यों के लिए सबसे अनुकूल, 40 - 60% है। मौसम की भविष्यवाणी के लिए मौसम विज्ञान में आर्द्रता का ज्ञान आवश्यक है। बुनाई, कन्फेक्शनरी उत्पादन में, प्रक्रिया के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए एक निश्चित आर्द्रता की आवश्यकता होती है। कला और पुस्तकों के भंडारण के लिए आवश्यक स्तर पर हवा की नमी बनाए रखने की आवश्यकता होती है।
आर्द्रता के निर्धारण के लिए उपकरण:
1. संक्षेपण आर्द्रतामापी (आपको ओस बिंदु निर्धारित करने की अनुमति देता है)।
2. एक हेयर हाइग्रोमीटर (नमी की मात्रा पर डिफेटेड बालों की लंबाई की निर्भरता के आधार पर) सापेक्षिक आर्द्रता को प्रतिशत में मापता है।
3. साइकोमीटर में दो शुष्क और आर्द्र थर्मामीटर होते हैं। ह्यूमिडिफाइड थर्मामीटर के जलाशय को पानी में डूबे हुए कपड़े में लपेटा जाता है। कपड़े से वाष्पीकरण के कारण, गीले का तापमान सूखे की तुलना में कम होता है। थर्मामीटर रीडिंग में अंतर परिवेशी वायु की आर्द्रता पर निर्भर करता है: हवा जितनी अधिक सूखती है, कपड़े से वाष्पीकरण उतना ही तीव्र होता है, थर्मामीटर रीडिंग में अंतर उतना ही अधिक होता है, और इसके विपरीत। यदि हवा में नमी 100% है, तो थर्मामीटर रीडिंग समान हैं, अर्थात। रीडिंग में अंतर 0. साइकोमीटर से आर्द्रता निर्धारित करने के लिए एक साइकोमेट्रिक टेबल का उपयोग किया जाता है।
पिघलने और क्रिस्टलीकरण
पिघलते समयएक ठोस की, क्रिस्टल जाली बनाने वाले कणों के बीच की दूरी बढ़ जाती है, और जाली का विनाश स्वयं होता है। पिघलने की प्रक्रिया में ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता होती है। जब एक ठोस को गर्म किया जाता है, तो कंपन करने वाले अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है और तदनुसार, उनके कंपन का आयाम बढ़ जाता है। एक निश्चित तापमान पर, कहा जाता है गलनांक,क्रिस्टल में कणों की व्यवस्था का क्रम गड़बड़ा जाता है, क्रिस्टल अपना आकार खो देते हैं। पदार्थ पिघलता है, ठोस अवस्था से तरल अवस्था में जाता है।
क्रिस्टलीकरण के दौरानअणुओं का एक अभिसरण होता है जो एक क्रिस्टल जाली बनाते हैं। क्रिस्टलीकरण तभी हो सकता है जब द्रव ऊर्जा छोड़ दे। जैसे ही पिघला हुआ पदार्थ ठंडा होता है, अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा और वेग कम हो जाता है। गुरुत्वाकर्षण बल अपने संतुलन की स्थिति के आसपास कणों को पकड़ सकते हैं। एक निश्चित तापमान पर, कहा जाता है जमने का तापमान (क्रिस्टलीकरण),सभी अणु अपने आप को स्थिर संतुलन की स्थिति में पाते हैं, उनकी व्यवस्था व्यवस्थित हो जाती है - एक क्रिस्टल बनता है।
किसी ठोस का गलनांक उसी तापमान पर होता है जिस पर यह पदार्थ जमता है
प्रत्येक पदार्थ का अपना गलनांक होता है। उदाहरण के लिए, हीलियम के लिए गलनांक -269.6˚С है, पारा के लिए -38.9˚С, तांबे के लिए 1083˚С है।
पिघलने की प्रक्रिया के दौरान, तापमान स्थिर रहता है। बाहर से आपूर्ति की जाने वाली गर्मी की मात्रा क्रिस्टल जाली के विनाश में जाती है।
इलाज की प्रक्रिया के दौरान, हालांकि गर्मी हटा दी जाती है, तापमान नहीं बदलता है। क्रिस्टलीकरण के दौरान निकलने वाली ऊर्जा एक स्थिर तापमान बनाए रखने में खर्च होती है।
जब तक पूरा पदार्थ पिघल न जाए या पूरा पदार्थ सख्त न हो जाए, यानी। जब तक किसी पदार्थ के ठोस और तरल चरण सहअस्तित्व में रहते हैं, तब तक तापमान नहीं बदलता है।
टीवी + तरल तरल + टीवी
,
गर्मी की मात्रा कहाँ है, 
- किसी पदार्थ के क्रिस्टलीकरण के दौरान निकलने वाले पदार्थ को के द्रव्यमान के साथ पिघलाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा
- संलयन की विशिष्ट ऊष्मा– पिघलने वाले तापमान पर 1 किलो वजन वाले पदार्थ को पिघलाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा।
किसी पदार्थ का एक निश्चित द्रव्यमान पिघलने पर कितनी मात्रा में ऊष्मा खर्च होती है, इस द्रव्यमान के क्रिस्टलीकरण के दौरान उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है।
यह भी कहा जाता है क्रिस्टलीकरण की विशिष्ट ऊष्मा.
गलनांक पर, द्रव अवस्था में किसी पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा ठोस अवस्था में किसी पदार्थ के समान द्रव्यमान की आंतरिक ऊर्जा से अधिक होती है।
बड़ी संख्या में पदार्थों के लिए, पिघलने के दौरान मात्रा बढ़ जाती है, और घनत्व कम हो जाता है। दूसरी ओर, जमने पर आयतन घटता है और घनत्व बढ़ता है। उदाहरण के लिए, ठोस नेफ़थलीन के क्रिस्टल तरल नेफ़थलीन में डूब जाते हैं।
कुछ पदार्थ, उदाहरण के लिए, बिस्मथ, बर्फ, गैलियम, कच्चा लोहा, आदि पिघलने पर सिकुड़ते हैं और जमने पर फैलते हैं। सामान्य नियम से इन विचलनों को क्रिस्टल जाली की संरचनात्मक विशेषताओं द्वारा समझाया गया है। इसलिए पानी बर्फ से सघन हो जाता है, बर्फ पानी में तैरती है। जमने के दौरान पानी के विस्तार से चट्टानों का विनाश होता है।
फाउंड्री में पिघलने और जमने के दौरान धातुओं के आयतन में परिवर्तन आवश्यक है।
अनुभव से पता चलता है कि किसी ठोस पर बाहरी दबाव में परिवर्तन इस पदार्थ के गलनांक में परिलक्षित होता है... उन पदार्थों के लिए जो पिघलने के दौरान फैलते हैं, बाहरी दबाव में वृद्धि से पिघलने के तापमान में वृद्धि होती है, क्योंकि पिघलने की प्रक्रिया को जटिल करता है। यदि पदार्थ पिघलने के दौरान संकुचित होते हैं, तो उनके लिए बाहरी दबाव में वृद्धि से पिघलने के तापमान में कमी आती है, क्योंकि पिघलने की प्रक्रिया में मदद करता है। दबाव में केवल बहुत बड़ी वृद्धि गलनांक को विशेष रूप से बदल देती है। उदाहरण के लिए, बर्फ के गलनांक को 1˚C कम करने के लिए, दबाव को 130 atm बढ़ाना होगा। सामान्य वायुमंडलीय दाब पर किसी पदार्थ का गलनांक कहलाता है पदार्थ का गलनांक।
टिकट नंबर 1
संतृप्त भाप।
यदि द्रवयुक्त पात्र को कसकर बन्द कर दिया जाए तो पहले द्रव की मात्रा घटेगी और फिर स्थिर रहेगी। एक स्थिर तापमान पर, तरल-वाष्प प्रणाली थर्मल संतुलन की स्थिति में आ जाएगी और इसमें मनमाने ढंग से लंबे समय तक बनी रहेगी। इसके साथ ही वाष्पीकरण प्रक्रिया के साथ, संक्षेपण भी होता है, दोनों प्रक्रियाएं, औसतन, एक दूसरे की क्षतिपूर्ति करती हैं।
पहले क्षण में, तरल को बर्तन में डालने और बंद करने के बाद, तरल वाष्पित हो जाएगा और इसके ऊपर वाष्प घनत्व बढ़ जाएगा। हालांकि, साथ ही, तरल में लौटने वाले अणुओं की संख्या में भी वृद्धि होगी। वाष्प का घनत्व जितना अधिक होगा, उसके अणुओं की संख्या उतनी ही अधिक तरल में वापस आ जाएगी। नतीजतन, एक स्थिर तापमान पर एक बंद बर्तन में, तरल और वाष्प के बीच एक गतिशील (मोबाइल) संतुलन स्थापित किया जाएगा, अर्थात, एक निश्चित अवधि में तरल की सतह को छोड़ने वाले अणुओं की संख्या बराबर होगी, औसत, एक ही समय के दौरान तरल में लौटने वाले वाष्प अणुओं की संख्या के लिए।
अपने तरल के साथ गतिशील संतुलन में भाप को संतृप्त भाप कहा जाता है। यह परिभाषा इस बात पर जोर देती है कि किसी दिए गए तापमान पर दिए गए आयतन में अधिक भाप नहीं हो सकती है।
संतृप्त भाप दबाव।
यदि संतृप्त भाप का आयतन कम कर दिया जाए तो क्या होता है?उदाहरण के लिए, यदि आप पिस्टन के नीचे सिलेंडर में तरल के साथ वाष्प को संतुलन में संपीड़ित करते हैं, तो सिलेंडर सामग्री का तापमान स्थिर रहता है।
जब वाष्प को संकुचित किया जाता है, तो संतुलन बिगड़ना शुरू हो जाएगा। पहले क्षण में वाष्प का घनत्व थोड़ा बढ़ जाएगा, और तरल से गैस की तुलना में अधिक अणु गैस से तरल में जाने लगेंगे। आखिरकार, प्रति इकाई समय में तरल छोड़ने वाले अणुओं की संख्या केवल तापमान पर निर्भर करती है, और वाष्प संपीड़न इस संख्या को नहीं बदलता है। प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि गतिशील संतुलन और वाष्प घनत्व फिर से स्थापित नहीं हो जाता, जिसका अर्थ है कि इसके अणुओं की एकाग्रता उनके पिछले मूल्यों को ग्रहण नहीं करेगी। नतीजतन, एक स्थिर तापमान पर संतृप्त वाष्प के अणुओं की एकाग्रता इसकी मात्रा पर निर्भर नहीं करती है।
चूँकि दबाव अणुओं की सांद्रता (p = nkT) के समानुपाती होता है, इसलिए इस परिभाषा से यह निष्कर्ष निकलता है कि संतृप्त वाष्प का दबाव उसके द्वारा व्याप्त मात्रा पर निर्भर नहीं करता है।
दबाव पी एन.पी. वाष्प, जिसमें द्रव अपने वाष्प के साथ संतुलन में होता है, संतृप्त वाष्प दाब कहलाता है।
तापमान पर संतृप्त भाप के दबाव की निर्भरता
संतृप्त भाप की स्थिति, जैसा कि अनुभव से पता चलता है, लगभग एक आदर्श गैस की स्थिति के समीकरण द्वारा वर्णित है, और इसका दबाव सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, दबाव बढ़ता जाता है। चूंकि संतृप्त वाष्प का दबाव मात्रा पर निर्भर नहीं करता है, इसलिए, यह केवल तापमान पर निर्भर करता है।
हालांकि, पी एन पी की निर्भरता। T से, प्रयोगात्मक रूप से पाया गया, सीधे आनुपातिक नहीं है, जैसा कि स्थिर आयतन पर एक आदर्श गैस में होता है। तापमान में वृद्धि के साथ, वास्तविक संतृप्त भाप का दबाव बढ़ जाता है और तेजआदर्श गैस के दबाव की तुलना में (चित्र 12 का वक्र खंड)। ये क्यों हो रहा है?
जब किसी तरल को बंद बर्तन में गर्म किया जाता है, तो कुछ तरल भाप में बदल जाता है। नतीजतन, सूत्र P = nkT के अनुसार, संतृप्त वाष्प का दबाव न केवल तरल के तापमान में वृद्धि के कारण बढ़ता है, लेकिनवाष्प के अणुओं (घनत्व) की सांद्रता में वृद्धि के कारण। मूल रूप से, बढ़ते तापमान के साथ दबाव में वृद्धि ठीक एकाग्रता में वृद्धि से निर्धारित होती है।
(एक आदर्श गैस और संतृप्त भाप के व्यवहार में मुख्य अंतर यह है कि जब एक बंद बर्तन में भाप का तापमान बदलता है (या जब एक स्थिर तापमान पर मात्रा में परिवर्तन होता है), भाप का द्रव्यमान बदल जाता है। तरल आंशिक रूप से बदल जाता है भाप में, या, इसके विपरीत, भाप आंशिक रूप से संघनित होती है। C आदर्श गैस के साथ ऐसा कुछ नहीं होता है।)
जब सभी तरल वाष्पित हो जाते हैं, तो वाष्प, और अधिक गर्म होने पर, संतृप्त होना बंद हो जाएगा और स्थिर आयतन पर इसका दबाव निरपेक्ष तापमान के सीधे अनुपात में बढ़ जाएगा (चित्र देखें।, वक्र 23 का खंड)।
उबल रहा है।
उबालना एक तरल से गैसीय अवस्था में किसी पदार्थ का एक तीव्र संक्रमण है जो एक तरल की पूरी मात्रा में होता है (और न केवल इसकी सतह से)। (संघनन विपरीत प्रक्रिया है।)
जैसे ही तरल का तापमान बढ़ता है, वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है। अंत में, तरल उबलने लगता है। उबलते समय, तेजी से बढ़ने वाले वाष्प के बुलबुले तरल की पूरी मात्रा में बनते हैं, जो सतह पर तैरते हैं। द्रव का क्वथनांक स्थिर रहता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि तरल को आपूर्ति की जाने वाली सारी ऊर्जा इसे भाप में परिवर्तित करने में खर्च होती है।
उबाल किन परिस्थितियों में शुरू होता है?
तरल में हमेशा बर्तन के तल और दीवारों पर और साथ ही तरल में निलंबित धूल के कणों पर, जो वाष्पीकरण के केंद्र होते हैं, पर छोड़ी गई घुलित गैसें होती हैं। बुलबुले के अंदर तरल के वाष्प संतृप्त होते हैं। तापमान में वृद्धि के साथ, संतृप्त वाष्प का दबाव बढ़ जाता है और बुलबुले आकार में बढ़ जाते हैं। उत्प्लावन बल की क्रिया के तहत, वे ऊपर की ओर तैरते हैं। यदि तरल की ऊपरी परतों का तापमान कम होता है, तो इन परतों में बुलबुले में वाष्प संघनन होता है। दबाव तेजी से गिरता है और बुलबुले गिर जाते हैं। पतन इतनी जल्दी होता है कि बुलबुले की दीवारें टकराने से विस्फोट जैसा कुछ पैदा करती हैं। इनमें से कई सूक्ष्म विस्फोट एक विशिष्ट शोर पैदा करते हैं। जब तरल पर्याप्त रूप से गर्म हो जाता है, तो बुलबुले गिरना बंद कर देंगे और सतह पर तैरने लगेंगे। तरल उबल जाएगा। स्टोव पर केतली पर पूरा ध्यान दें। आप पाएंगे कि उबलने से पहले ही यह शोर करना बंद कर देता है।
तापमान पर संतृप्त वाष्प के दबाव की निर्भरता बताती है कि किसी तरल का क्वथनांक इसकी सतह पर दबाव पर क्यों निर्भर करता है। वाष्प का बुलबुला तब बढ़ सकता है जब उसके अंदर संतृप्त वाष्प का दबाव तरल में दबाव से थोड़ा अधिक हो, जो तरल की सतह (बाहरी दबाव) और तरल स्तंभ के हाइड्रोस्टेटिक दबाव का योग है।
उबलना उस तापमान पर शुरू होता है जिस पर बुलबुले में संतृप्त वाष्प का दबाव तरल में दबाव के बराबर होता है।
बाहरी दबाव जितना अधिक होगा, क्वथनांक उतना ही अधिक होगा।
इसके विपरीत, बाहरी दबाव को कम करके, हम क्वथनांक को कम करते हैं। फ्लास्क से हवा और जलवाष्प को बाहर निकाल कर आप कमरे के तापमान पर पानी को उबाल सकते हैं।
प्रत्येक तरल का अपना क्वथनांक होता है (जो तब तक स्थिर रहता है जब तक कि सभी तरल उबल नहीं जाते), जो उसके संतृप्त वाष्प के दबाव पर निर्भर करता है। संतृप्त वाष्प का दबाव जितना अधिक होगा, तरल का क्वथनांक उतना ही कम होगा।
वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा।
उबालना गर्मी अवशोषण के साथ होता है।
आपूर्ति की गई अधिकांश गर्मी पदार्थ के कणों के बीच के बंधनों को तोड़ने पर खर्च होती है, बाकी भाप के विस्तार के दौरान किए गए कार्य पर खर्च होती है।
नतीजतन, वाष्प कणों के बीच बातचीत की ऊर्जा तरल कणों के बीच की तुलना में अधिक हो जाती है, इसलिए वाष्प की आंतरिक ऊर्जा समान तापमान पर तरल की आंतरिक ऊर्जा से अधिक होती है।
उबालने के दौरान किसी तरल को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
जहाँ m द्रव का द्रव्यमान (kg) है,
एल - वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी (जे / किग्रा)
वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा से पता चलता है कि किसी दिए गए पदार्थ के 1 किलो को क्वथनांक पर भाप में बदलने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा की SI इकाई:
[एल] = 1 जे / किग्रा
हवा की नमी और उसका माप।
हमारे आस-पास की हवा में लगभग हमेशा एक निश्चित मात्रा में जलवाष्प होती है। वायु की आर्द्रता उसमें निहित जलवाष्प की मात्रा पर निर्भर करती है।
कच्ची हवा में शुष्क हवा की तुलना में पानी के अणुओं का प्रतिशत अधिक होता है।
बहुत महत्व हवा की सापेक्ष आर्द्रता है, जो हर दिन मौसम पूर्वानुमान रिपोर्ट में रिपोर्ट की जाती है।
सापेक्षिक आर्द्रता एक निश्चित तापमान पर हवा में जल वाष्प के घनत्व और संतृप्त वाष्प के घनत्व का अनुपात है, जिसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। (दिखाता है कि हवा में जल वाष्प संतृप्ति के कितने करीब है)
ओसांक
हवा की शुष्कता या नमी इस बात पर निर्भर करती है कि उसका जलवाष्प संतृप्ति के कितना करीब है।
यदि नम हवा को ठंडा किया जाता है, तो इसमें वाष्प को संतृप्ति में लाया जा सकता है, और फिर यह संघनित हो जाएगा।
एक संकेत है कि भाप संतृप्त है, संघनित तरल - ओस की पहली बूंदों की उपस्थिति है।
जिस तापमान पर हवा में भाप संतृप्त हो जाती है उसे ओस बिंदु कहा जाता है।
ओस बिंदु भी हवा की नमी की विशेषता है।
उदाहरण: सुबह की ओस गिरना, ठंडे कांच का फॉगिंग, यदि आप उस पर सांस लेते हैं, ठंडे पानी के पाइप पर पानी की एक बूंद का बनना, घरों के तहखाने में नमी।
मापने के उपकरण - हवा की नमी को मापने के लिए हाइग्रोमीटर का उपयोग किया जाता है। कई प्रकार के हाइग्रोमीटर हैं, लेकिन मुख्य हैं: बाल और साइकोमेट्रिक। चूँकि वायु में जलवाष्प के दाब को प्रत्यक्ष रूप से मापना कठिन होता है, वायु की सापेक्ष आर्द्रता अप्रत्यक्ष रूप से मापी जाती है।
यह ज्ञात है कि वाष्पीकरण की दर हवा की सापेक्ष आर्द्रता पर निर्भर करती है। हवा की नमी जितनी कम होगी, नमी को वाष्पित करना उतना ही आसान होगा।.
साइकोमीटर में दो थर्मामीटर होते हैं। एक साधारण है, उसे सूखा कहते हैं। यह आसपास की हवा के तापमान को मापता है। दूसरे थर्मामीटर के फ्लास्क को कपड़े की बत्ती से लपेटकर पानी के एक पात्र में उतारा जाता है। दूसरा थर्मामीटर हवा का तापमान नहीं दिखाता है, लेकिन गीली बाती का तापमान दिखाता है, इसलिए इसका नाम गीला थर्मामीटर है। हवा की नमी जितनी कम होती है, उतनी ही तीव्रता से बत्ती से नमी वाष्पित होती है, आर्द्र थर्मामीटर से प्रति यूनिट समय में उतनी ही अधिक गर्मी निकलती है, इसकी रीडिंग उतनी ही कम होती है, इसलिए सूखे और आर्द्र थर्मामीटर के रीडिंग के बीच का अंतर उतना ही अधिक होता है। संतृप्ति = 100 डिग्री सेल्सियस और राज्य की विशिष्ट विशेषताएं तर-बतरतरल और सूखा तर-बतर जोड़ावी "= 0.001 वी" "= 1.7 ... गीला तर-बतर भापशुष्कता की डिग्री के साथ गीले की व्यापक विशेषताओं की गणना करें तर-बतर जोड़ापर...
कैप्चर सिस्टम के संचालन के दौरान औद्योगिक खतरे का विश्लेषण वाष्पसिस्ट से निकलने पर तेल
सार >> जीव विज्ञानज्वलनशील सीमा (मात्रा के अनुसार)। दबाव तर-बतर वाष्पटी = -38 डिग्री सेल्सियस पर ... सौर विकिरण के संपर्क में, एकाग्रता परिपूर्णतान तो तापमान द्वारा निर्धारित किया जाएगा ... सौर विकिरण के संपर्क में, एकाग्रता परिपूर्णतान तो तापमान से निर्धारित होगा...
परिभाषा
वाष्पीकरणएक तरल को भाप में बदलने की प्रक्रिया है।
किसी भी तापमान पर एक तरल (या ठोस) में एक निश्चित संख्या में "तेज" अणु होते हैं, जिनकी गतिज ऊर्जा पदार्थ के बाकी कणों के साथ उनकी बातचीत की संभावित ऊर्जा से अधिक होती है। यदि ऐसे अणु स्वयं को सतह के पास पाते हैं, तो वे अन्य अणुओं के आकर्षण को दूर कर सकते हैं और इसके ऊपर वाष्प बनाकर तरल से बाहर निकल सकते हैं। ठोसों के वाष्पीकरण को अक्सर के रूप में भी जाना जाता है उच्च बनाने की क्रिया या उच्च बनाने की क्रिया.
वाष्पीकरण किसी भी तापमान पर होता है जिस पर दिया गया पदार्थ तरल या ठोस अवस्था में हो सकता है। हालांकि, वाष्पीकरण की दर तापमान पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, "तेज" अणुओं की संख्या बढ़ती है, और फलस्वरूप, वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है। वाष्पीकरण की दर तरल के मुक्त सतह क्षेत्र और पदार्थ के प्रकार पर भी निर्भर करती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, एक तश्तरी में डाला गया पानी एक गिलास में डाले गए पानी की तुलना में तेजी से वाष्पित हो जाएगा। शराब पानी की तुलना में तेजी से वाष्पित होती है, आदि।
वाष्पीकरण
वाष्पन के कारण खुले बर्तन में द्रव की मात्रा लगातार घट रही है। लेकिन कसकर बंद बर्तन में ऐसा नहीं होता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि विपरीत प्रक्रिया एक तरल (या ठोस) में वाष्पीकरण के साथ-साथ होती है। वाष्प के अणु तरल के ऊपर अव्यवस्थित रूप से चलते हैं, इसलिए उनमें से कुछ मुक्त सतह के अणुओं के आकर्षण के प्रभाव में वापस तरल में गिर जाते हैं। वाष्प को द्रव में बदलने की प्रक्रिया संघनन कहलाती है। भाप को ठोस में बदलने की प्रक्रिया को आमतौर पर भाप से क्रिस्टलीकरण कहा जाता है।
बर्तन में तरल डालने और इसे कसकर बंद करने के बाद, तरल वाष्पित होना शुरू हो जाएगा, और तरल की मुक्त सतह के ऊपर वाष्प घनत्व बढ़ जाएगा। हालांकि, साथ ही, तरल में वापस लौटने वाले अणुओं की संख्या में वृद्धि होगी। एक खुले बर्तन में, स्थिति अलग होती है: जो अणु तरल छोड़ चुके हैं वे तरल में वापस नहीं आ सकते हैं। एक बंद बर्तन में, समय के साथ एक संतुलन स्थिति स्थापित हो जाती है: तरल की सतह को छोड़ने वाले अणुओं की संख्या तरल में लौटने वाले वाष्प अणुओं की संख्या के बराबर हो जाती है। इस राज्य को कहा जाता है गतिशील संतुलन की स्थिति(चित्र .1)। तरल और वाष्प के बीच गतिशील संतुलन की स्थिति में, वाष्पीकरण और संघनन दोनों एक साथ होते हैं, और दोनों प्रक्रियाएं एक दूसरे को रद्द कर देती हैं।
चित्र .1। गतिशील संतुलन में द्रव
संतृप्त और असंतृप्त भाप
परिभाषा
संतृप्त भापएक वाष्प है जो अपने तरल के साथ गतिशील संतुलन की स्थिति में है।
"संतृप्त" नाम इस बात पर जोर देता है कि किसी दिए गए तापमान पर दिए गए आयतन में अधिक भाप नहीं हो सकती है। किसी दिए गए तापमान पर संतृप्त भाप का घनत्व अधिकतम होता है, और इसलिए बर्तन की दीवारों पर अधिकतम दबाव डालता है।
परिभाषा
असंतृप्त भाप- भाप जो गतिशील संतुलन की स्थिति तक नहीं पहुंची है।
विभिन्न तरल पदार्थों में, वाष्प संतृप्ति विभिन्न घनत्वों पर होती है, जो आणविक संरचना में अंतर के कारण होती है, अर्थात। इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की ताकतों में अंतर। तरल पदार्थों में जिसमें अणुओं की परस्पर क्रिया की शक्तियाँ बड़ी होती हैं (उदाहरण के लिए, पारा में), गतिशील संतुलन की स्थिति कम वाष्प घनत्व पर प्राप्त होती है, क्योंकि तरल की सतह को छोड़ने वाले अणुओं की संख्या कम होती है। इसके विपरीत, अणुओं के आकर्षण के छोटे बलों के साथ अस्थिर तरल पदार्थों में, समान तापमान पर एक महत्वपूर्ण संख्या में अणु तरल से बाहर निकलते हैं और उच्च घनत्व पर वाष्प संतृप्ति प्राप्त की जाती है। ऐसे तरल पदार्थों के उदाहरण इथेनॉल, ईथर आदि हैं।
चूंकि वाष्प संघनन प्रक्रिया की तीव्रता वाष्प के अणुओं की सांद्रता के समानुपाती होती है, और वाष्पीकरण प्रक्रिया की तीव्रता केवल तापमान पर निर्भर करती है और इसकी वृद्धि के साथ तेजी से बढ़ती है, संतृप्त वाष्प में अणुओं की सांद्रता केवल तरल के तापमान पर निर्भर करती है। . इसलिए संतृप्त भाप का दबाव केवल तापमान पर निर्भर करता है और मात्रा पर निर्भर नहीं करता है।इसके अलावा, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, संतृप्त वाष्प के अणुओं की सांद्रता और, परिणामस्वरूप, संतृप्त वाष्प का घनत्व और दबाव तेजी से बढ़ता है। तापमान पर संतृप्त भाप के दबाव और घनत्व की विशिष्ट निर्भरता अलग-अलग पदार्थों के लिए अलग-अलग होती है और इसे संदर्भ तालिकाओं से पाया जा सकता है। यह पता चला है कि संतृप्त भाप, एक नियम के रूप में, क्लिपरॉन-मेंडेलीव समीकरण द्वारा अच्छी तरह से वर्णित है। हालांकि, जब संपीड़ित या गर्म किया जाता है, तो संतृप्त वाष्प का द्रव्यमान बदल जाता है।
असंतृप्त भाप उचित मात्रा में सटीकता के साथ आदर्श गैस कानून का पालन करती है।
समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1
| व्यायाम | तापमान पर 0.5 लीटर की क्षमता वाले एक बंद बर्तन में, जल वाष्प और पानी की एक बूंद संतुलन में है। बर्तन में जल वाष्प का द्रव्यमान ज्ञात कीजिए। |
| समाधान | तापमान पर, संतृप्त भाप का दबाव वायुमंडलीय के बराबर होता है, इसलिए पा। आइए मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण लिखें:
जहाँ से हमें जलवाष्प का द्रव्यमान ज्ञात होता है: जल वाष्प के दाढ़ द्रव्यमान को उसी तरह परिभाषित किया जाता है जैसे पानी का दाढ़ द्रव्यमान। आइए इकाइयों को एसआई प्रणाली में परिवर्तित करें: बर्तन का आयतन, भाप का तापमान। आइए गणना करें: |
| उत्तर | बर्तन में जल वाष्प का द्रव्यमान 0.3 ग्राम है। |
उदाहरण 2
| व्यायाम | 1 लीटर की मात्रा वाले बर्तन में, पानी, जल वाष्प और नाइट्रोजन तापमान पर संतुलन में होते हैं। द्रव जल का आयतन पात्र के आयतन से बहुत कम होता है। बर्तन में दबाव 300 kPa है, वायुमंडलीय दबाव 100 kPa है। गैसीय अवस्था में किसी पदार्थ की कुल मात्रा ज्ञात कीजिए। तंत्र में नाइट्रोजन का आंशिक दाब कितना है? जलवाष्प का द्रव्यमान कितना होता है? नाइट्रोजन का द्रव्यमान कितना होता है? |
| समाधान | आइए जलवाष्प + नाइट्रोजन के गैस मिश्रण के लिए मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण लिखें: जहाँ से हम गैसीय अवस्था में पदार्थ की कुल मात्रा पाते हैं: यूनिवर्सल गैस स्थिरांक। आइए इकाइयों को एसआई प्रणाली में परिवर्तित करें: बर्तन का आयतन, बर्तन में दबाव, तापमान। आइए गणना करें:
डाल्टन के नियम के अनुसार, बर्तन में दबाव जल वाष्प और नाइट्रोजन के आंशिक दबावों के योग के बराबर होता है: नाइट्रोजन का आंशिक दबाव कहाँ से: तापमान पर, संतृप्त वाष्प का दबाव वायुमंडलीय के बराबर होता है, इसलिए। |
