8. Су буының қанығу қысымының және жылудың фазалық ауысуының температураға тәуелділігі

Су-Бу, Мұз-Бу жүйелерінің теңесуі үшін қоршаған ортада будың қысымы қанығуға сәйкес келуі керек. Қаныққан су буының қысымы темп-а өскен сайын жоғарылайтыны белгілі.

Термодинамикалық есептеулер негізінде алынған бұл тәуелділік дифференциалды түрде Клаузиус Клайперон теңдеуімен өрнектеледі.

dE/E = L/A * dT/

L-булану жылуы.E- су буының қанығу қысымы. A-жұмыстың жылулық эквиваленті. - су буының өзіндік газ тұрақтысы. T- темп-а.

Келтірілген тәуелділіктің қарапайым қорытындысынан U= const деп алып, = немесе d = d және dS = d[ U-T + Apdv теңдеулерін қолдана отырып, және терм-қ потенциал ұғымына сүйене отырып, мына фориуланы аламыз.

dS = Avdp- dT. Сонда екі фазаның арасындағы тепе-теңдік мына түрде жазылады.

A dp- dT = dP- dT. Бұл кезде энтропияның өзгеруі энергияның булану жылуына жұмсалуының арқасында болады. Су буының қанығу қысымының темп-ға тәуелділігін өрнектеу үшін dE/E = L/A * dT/ теңдеуін интегралдаймыз. Интегралдаудың төменгі шегі ретінде = 273° және оған сәйкес = 6,1078 гПа мәнін аламыз. Сонда бірінші жуықтауда L = const деп есептеп мынаны аламыз:

ln* = - ( 1/T-1/ ), бірақ (1/T-1/ ) = = ,болса, онда ln* = - * ; E = * =

C= .

Ондық логарифмге өту арқылы мынаны аламыз:

E = * .

Егер буланудың жасырын жылынуының темп-ға сызықтық тәуелділігін қабылдасақ, онда эксперименттік мәліметтер немесе фазаларға ауысу теориясынан белгілі.

Су үстіндегі будың қанығу қысымын анықтау үшін, параметрлерді қолдана отырып, с -ның мәнін табамыз. С=19,87

Сонда E = * теңдеуін былай жазуға болады.

E = * . Бұл формула б-ша есептелген Е(Т) мәні эксперименттік мәліметтермен толық сәйкес келмейді.

Эксперименттік мәліметтердің негізінде Магнустың эмпирикалық формуласы ұсынылған.

E = * . = 6.1*t гПа.

9. Қанығу қысымының буланушы беткейдің қисықтығына тәуелділігі

Буланушы беттің 3 түрін қарастырамыз: дөңес, жазық, иілген.

Су буының әрбір молекуласы сұйықтықтың молекулаларымен өзара әрекеттеседі. Су әсерімен моль-ң өзара әрекеттес сферасының радиусы деген ұғымды енгіземіз. Егер беткей шығыңқы немесе дөңес болса, онда әрекеттесу сферасына сұйықтықтың моль-ы тегіс немесе иілген беткейге қарағанда аз түседі. Ол моль-ң дөңес беткейден тегіс беткейге қарағанда оңай ұшуына алып келеді. Осыған байланысты будың қанығу қысымы - шығыңқы беткейдің үстінде тегіс беткейге қарағанда үлкен болады.Ал ол тегіс беткейдің бетінде иілген беткейдің үстіне қарағанда үлкен болып келеді.

Атмос-а жағд-да су тамшылары дөңес бетті болып келеді. R радиусты тамшылардың үстіндегі су буының қанығу қысымын арқылы белгілейміз.

Томсон формуласына сәйкес

ln =

Бұл форм-а дөңес r және иілеген r үшін беткейлер үшін орындалады.

Енді = - E айырмашылығын қарастырамыз.

= E+ арқылы ln = теңдеуін былай жазамыз:

ln = ln( 1 + ) = .

1-ден айтарлықтай кіші болғандықтан, алдыңғы формуланың сол жағын қатарға жіктеу арқылы және ондағы бірінші ретті мәндерді сақтай отырып, мынаны аламыз:

ln( 1 - )= =

Өте кішкентай бөлшектерде су буының конденсациясы басталу үшін оның қатты қанығуы керек. Бірақ, тамшылардың радиусы см үлкен болса, онда мұндай тамшы үшін . Яғни, сұйықтық қасында әсер етпейді. Ал ол бұлттар жеке тұманда тұрақты және таралмайтын болатын болса, салыстырмалы ылғалдылық 100% тең болу керек дегенді білдіреді. Тамшылардың көбісінің радииусы 1 мкм ден үлкен.