§4. Заттын газ күйінен сұйыкка өтуі. Кризнстік күй

Қаныккан бу

Температура жоғарьшаған сайын Ван-дер-Ваальс

Иіоісрмаларын-дағы өркештердің аймағы тарыла береді, яғни У0 мен

V, колемдердің айырмасы азая береді, мұндағы у0-зат р0 қысымда

Іеі Ісімен газ тэрізді күйінде (бұ түрінде) болатын жагдайга сәйкес

193

көлем, ал У0’- зат сол Р0 қысымда тегісімен сұйыкка айналатын

жағдайға сәйкес көлем. 31-су-ретте эр түрлі температуралардағы

нақты изотермалалар салыс-тырылған. Штрихталмаған аймақ заттың

газ тэрізді күйіне жатады; нүктелер қойылған аймақ заттың екі

фазадағы күйіне - газ тэрізді жэне сүйық күйіне жатады; штрихталған

аймақ-сүйық күйіне

жатады. Р

Ван-дер-Ваальс изо-

термаларының ішінде өр-

кештері бар изотермаларды

өркештері жоқ изотер-

малардан бөліп түратын

изотерма бар. Бүл изотерма

кризистік изотерма деп, ал

оған сэйкес температура Тк

кризистік температура

деп аталады (29-ші жэне 31-

ші суретгерді қараңыз).

Кризистік изотермада өр-

кештердің орнына тек бү-

гілу нүктесі К ғана болады;

оған осы нүктеде

жүргізілген жанама абсциссалар осіне параллель болады. К ңүктесі

кризистік нүкге, ал оған сэйкес Ук көлем мен РК қысымы кризистік

көлем жэне кризистік кысым деп аталады. Әрбір заттың өзіне тэн

белгілі бір кризистік температурасы, кризистік грамм-молекулалық

көлемі жэне кризистік қысымы болады.

Кризистік температура туралы үғымды Д.И. Менделеев енгізген.

Менделеев өзінің зерттеулерінде кризистік температураны сүйыктын

қайнауының абсолют температурасы деп атап, оны сүйық

молекулаларының арасындағы ілінісу күші жойылатын жэне сонымен

сүйык, кысымның жэне меншікті көлемнің қандай екендіктеріне

қарамастан, буға айналатын температура деп қараган.

Кризистік температура жөиіндегі бүл түсінік заттың сүйық

күйінен газ тэрізді күйіне өтуі жөніндегі қазіргі үғымға толық сәйкес

келеді.

Шынында заттың газ тәрізді күйі мен сүйық күйі жэне сүйылу

аймағы ажыратылып көрсетілген 31-суретті қарастырғанда мыналар

анықталады:

1) Тк кризистік температурадан жоғары температураларда зат

тек газ күйінде ғана бола алады. Газдың Т температурасы Тк кризистік

V»

31-сурет

194

32-сурет

гсмпературадан жоғары болганда оны қанша сықса да сұйық күйге

пііііала алмайды. Кризистік температуралардан төмен темпе-

рніураларда зат қысымға байланысты не газ тэрізді күйінде не сүйық

күйінде, немесе қатарынан екі фазада - сүйық жэне қаныққан бу

і үрінде - бола алады;

2) Қаныққан будың Р0 қысымының мэні осы заттың Рк кризистік

ш.ісымынан артық бола алмайды;

3) Заттың сүйық күйіндегі көлемі сол мөлшерде алынған осы

і й г г ы ң кризистік көлемінен артық бола алмайды.

Абсциссалар осіне температураны,

Ші ординаталар осіне сүйықтың жэне осы-

мсн тепе-теңдікте түрған қаныққан будың

мсіішікті көлемдерін (яғни масса бірлік-

ісрімің көлемін) салып, график сызайық

( 12-сурет). Қызғанда сүйық үлғая-

п.мідықтан меншікті көлемнің темпе-

ршураға байланысты өзгеруін кескіндейтін

II,' кисыгы жоғары көтеріледі. Тем-

Іісраіура жогарылган сайын сүйықтың кө-

/ірмі жылдам артады, оның үлғаю коэф-

фнңиенті температураға байланысты

инсріп жоғарылай береді. Сон-

ДЫКтан ЬЬ' қисыгы жоғары карай

Иілгсн. Қаныққан будың меншікті

Кшісмінің температураға байланысты

онсруі СС' қисығымен өрнектеледі.

I смпература жоғарылағанда сүй-

ыктың бір бөлігі буға айналады да,

оның үстіндегі будың тығыздығы ар-

і і і і іы . Ал будың тығыздығы арт-

кішда оның меншікті көлемі азаяды, ЗЗ-сүюет

і пмдықтан ОО' қисыгы төмен қарай иіледі. Бір К нүктеде қисықтар

ОІрімен-бірі түйіседі. Бүл нүкте сүйықгың ең үлкен меншікті көлеміне

войксс келетіндіктен ол кризистік нүкте болып табьшады да, бүған

сэНксс температура Тк кризистік температура болады. Бүдан

Криіистік нүкте сүйықпен будың меншікті көлемдері біріне-бір дэл

кслетіндігін көреміз. Кризистік нүктеде сүйық пен будын

ирисындағы айырмашылықтардын барлыгы да жойылады.

Кріпистік нүктеде зат газ тэріздік күйінен сүйық күйіне үздіксіз

•йшілып отырады. Кризистік температурада сүйықтын булану

195

жылуы нольге тең. Сондай-ак кризистік температурада сұй-

ыктың беттік керілу коэффиңиенті де нольге тең болады.

Кризистік нүктенің маңайында газ көлемінің барлық жерінде

жергілікті қоюлану центрлері жасалып, олар қайтадан ыдырап

отырады; осының сапдарынан кризистік нүктенің маңайында зат

буылдыр тартады, оны опалесценция деп атайды.

Эксперименттік изотермалар мен Ван-дер-Ваальстің теориялык

изотермапарының арасындагы айырмашылықты толығырақ ,қара-

стырайык. Эксперименттік изотермада өркештер аймағының орнына,

тағы да 33-суретте көрсетілгендей, МЫ түзуі алынып отыр. Алайда

өркештер аймағында жататын бір қатар нүктелерді, белгілі бір

жағдайларда, эксперимент жасап табуға болады екен. Мысалы,

шаңтозаңнан тазартылған жэне электр зарядтарды жоқ кеңістікте Р

қысымы берілген температурадағы қаныққан будың Р0 сер-

пімділігінен артык болатын бу жасап алуға болады. Мүндай бу аса

каныккан бу деп аталады. Аса қаныккан будың күйі изотерманың

өркештер аймағындағы Ыа бөлігімен кескінделеді. Табиғи жағ-

дайларда атмосфераның жоғарғы кабатгарында аса қаныккан будың

мол массалары жиі жасалады. Аса каныккан будың түрган жеріне

жеке тозандар, тамшылар немесе электрмен зарядталған бөлшектер

түссе бу конденсацияланып, түман пайда болады.

Берілген температурада қаныққан будың серпімділігінен аз

қысым түсіріп газды бу күйіне айнапдырмай, бірден сүйыққа

айналдыруға болады; бүл күйге изотерманың МЬ бөлігі сәйкес келеді.

Ван-дер-Ваальс изотермапарының ішінде бір бөлігі абсциссалар

өсінен темен жататын, яғни теріс қысымдар аймағында жататын

изотермалар да кездеседі (28-суретгі караңыз). Бүл күйлер

сүйыктьщ созылуы болып табылады, оларды тәжірибе жүзінде

шығарып алуға болады. Мысапы, сүйық сынапты барометрлік түтікте

760 мм-ден артығырақ биіктікте, ягни сынаптың қысымы

атмосфералық қысыммен толық теңелмеген қалыпта үстап түруға

болады. Мүнда бүл сынап бағанасы өзінің сапмақ күшінің әсерінен

созылып түрады, бірақ ол үзіліп кетпейді.

Бүл тәжірибе нақты сүйықтарда ішкі ілінісу күштерінің бар

екенін көрсетеді. Изотермалардың төмен түсетін аЬ участогьш 6 -су-

рет шығарып апуға болмайды: мүндай участок заттың орнықсыз

күйіне сәйкес келеді деп есептеуге болады.

196