Нақты газдар. Фазалық түзілу түсінігі
Кез-келген
зат қатты, сұйық және газ түріндегі үш
түрлі агрегаттық күйде болады. Заттың
бұл күйлерін фазалар
(соңғы кезде заттың төртінші фазалық
күйі деп плазманы қарастырады) деп
атайды. Фаза
деп бір-бірінен физикалық қасиеті
жағынан айырмашылығы бар бір заттың
түрлі термодинамикалық тепе-теңдіктегі
күйін
айтады. Заттың қандай фазада болатындығы
затты құрайтын бөлшектердің (молекула,
атом, ион) орташа кинетикалық және орташа
потенциялық энергияларының қатынасына
байланысты. Ал кинетикалық және
потенциялық энегиялары ортаның
температурасы мен қысымына тәуелді.
Жоғары температура және төменгі қысымда
зат газ күйінде болады, керісінше
температурасы төмен, қысымы жоғары
болса қатты күйде, ал қысым мен температура
мәндері max
және min
шамалардың аралығында болса, зат сұйық
күйде болады. Олай болса заттың
фазалық түрленуі температура мен
қысымның өзгерісіне тәуелді
деген қорытынды жасаймыз. Заттың
температурасы арқылы оның энергиясы
анықталатындықтан, әртүрлі агрегаттық
күйде болуды энергия шамалары арқылы
сипаттауға болады. Молекулалардың
әсерлесуінің ең аз потенциялдық энергиясы
олардың ретсіз жылулық қозғалысының
кинетикалық энергиясы
еді.
Егер
болса зат газ күйінде, өйткені
молекулалардың жылулық қозғалысы
интенсивтілігінің үлкендігі соншалықты,
молекулалар бір-бірімен бірігіп тұтас
зат құрай алмайды.
шарты
заттың қатты күйіне сәйкес, өйткені
молекулалар бір-біріне тартылады да,
белгілі ретпен орналасып, тепе-теңдік
күйінің айналасында тербеледі.
шарты
орындалса, зат сұйық күйде болады,
өйткені молекулалар қозғалғанмен
олардың тепе-теңдігін сақтайтын
аралықтан асып кетпейді.
Сұрақтар
Фазалар дегеніміз не?
Фазалық түрлену неге байланысты?
Зат күйінің диаграммасы
Заттың нақты фазалық күйін анықтаудың ыңғайлы түрі Р-Т диаграммалық графикпен пайдалан. Мұндай графикті күй диаграммасы немесе фазалар тепе-теңдігінің диаграммасы деп атайды. 55-суретте кез-келген дене күйінің диаграммасы көрсетілген.
Диаграмманың өрісі үш түрлі фазаға бөлінеді де, олар бір-бірінен АД, ВД және СД сызықтарымен бөлінген. Диаграмманың бұл сызықтары фазалық тепе-теңдіктің қисықтары деп аталады. Бұл қисықтар әртүрлі фазалардың ұзақ уақыт сақталуына дейін сәйкес келеді.
Мысалы АД қисығы қатты және сұйық фазаларды шектесе, СД қисығы сұйық пен газдың, ал ВД қатты және газдың шекараларын бөледі. Д нүктесі үштік нүкте деп аталады, ол нүктеде заттың үш фазасы бірдей уақытта байқалады. Мысалы судың үштік нүктесінде бір-бірімен жанасып орналасқан мұз, су және су буы кездеседі. Судың үштік нүктесінің температурасы Т=273,15 К, қысымы Р=4,58 мм.сын. бағанасы=610,5 Па. Фазалар тепе-теңдігінің диаграммасы арқылы берілген қысым мен температурада заттың күйін анықтауға болады. |
55-сурет
Айталық, 1-ші нүктеде дене газ күйінде болса, 2-ші нүктеде-қатты күйде, ал 3-ші нүктеде дене фазалық тепе-теңдікте, яғни бір уақытта қатты және сұйық күйде болады.
Бұл диаграмманың тағы бір артықшылығы сол, ол бойынша зат күйінің өзгеру процесін де анықтауғы болады. Мысалы қатты затты (4-нүкте) изобаралық қыздыру абсцисса осіне параллель үзік-үзік түзумен кескінделеді. Бұл түзу 5-нүктеге сәйкес температурада дененің балқитындығын, одан жоғары температурада сұйыққа айналатындығын, ал 6-нүктеге сәйкес температурада газға айналатындығын көрсетеді.
Сұрақтар
Зат күйінің диаграммасын түсіндіріңіздер
Үштік нүкте дегеніміз не?
Зат күйінің диаграммасының қандай ерекшелігі бар?