Бондарев Б.В. Курс общей физики Кн. 3 Термодинамика. Статистическая физика. Строение вещества
.pdf
Изотерма ре, не имеет
вырождается ной перегиба
реального газа, соответствующая критической температу- |
|
. |
Отрезок ЬС на зтон изотерме |
горизонтального участка |
|
в точку, которая называется критической и является точ- |
|
кривой. В зтои точке производная от давления по объему |
|
равна нулю: |
|
”(
Т
)
Л
шт)
дР |
при |
Т-Ткр. |
(д-у)Т-0 |
, |
что |
в |
хри- |
Это условие означает |
|
|
|
Штат
І
¦ ¦
тическом состоянии давление вещества не зависит от занимаемого нм объема.
Вследствие этого концентрация молекул испытывает значительные флух-
о |
|
' |
3: |
Рис. 7.5. |
т |
т |
|
|
“Р |
|
|
Температурные зависимости |
|||
мощностей жидкости |
|
||
|
и насыщенного пара |
|
|
туацин, т.е. в небольших объемах число молекул случайным образом заметно изменяется с течением времени. Это происходит потому, что при сжатии или расширении канон-либо части вещества его давление остается посто-
янным и ие возникают силы, препятствующие изменению концентрации |
||
молекул. |
В критическом состоянии исчезает различие между газом и |
|
жидкостью. Вещество как бы выбирает себе агрегатное состояние и в не. |
||
больших |
объемах |
. При |
становится попеременно то газом, то жидкостью |
||
|
|
- |
небольшом увеличении температуры все вещество переходит в газообраз |
||
ное состояние, а при ее понижении оно частично или полностью превра- |
||
|
|
. |
ЩШСЯ В ЖШОСТЬ |
||
|
Ри |
І |
І І І І І ¦
іІ
І |
¦ |
ІЬ' |
1 |
|
ОУж И
С?
і=\
У; |
И, |
У |
Рис. |
7.6. Изотермы реального газа п газа Ван-дер-Воалъсо |
202
линки, капельки жидкости и заряженные частицы (ионы). Если из газа удалить все возможные центры конденсации, то такой очищенный газ может сколь угодно долго находиться в метастабильиом состоянии при
давлении Р, |
превышающем давление Рт. насыщенного пара при |
температуре. |
Но достаточно появиться в газе хотя бы одному |
данной центру
конденсации, как на нем возникнет капелька - зародыш которая начнет быстро расти за счет прилипающих к ней
жидкой фазы, молекул газа,
и вещество перейдет в двухфазное состояние. |
- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Возникновению зародышей газовой фазы в первоначально однород |
|||||||
ной жидкости также способствует присутствие в ней инородных частиц. |
|||||||
мельчайших пузырьков растворенных в ней газов и, в особенности, пу- |
|||||||
зырьков газа в микроскопических полостях стенок сосуда, |
- |
||||||
содержаще |
|||||||
го исследуемую жидкость. |
Возникающие возле этих неоднородностей |
||||||
зародыши газовой фазы (т.е. |
пузырьки пара) начинают быстро расти |
||||||
вследствие того, что они заполняются молекулами, отрывающнмися от |
|||||||
|
|
|
|
|
, |
и повышенное давление увели- |
|
поверхности окружающей их жидкости |
|
|
|||||
чивает их размеры. |
Процесс бурного роста пузырьков пара называется |
||||||
кипением жидкости. |
Если в жидкости отсутствуют центры, |
возле кото- |
|||||
рых могут образоваться зародыша газовой фазы, то, нагревая жидкость. |
|||||||
ее можно перевести |
в |
метастабильиое состояние, когда ее давление Р |
|||||
меньше давления Рт. |
|
|
|
|
, т.е. |
||
насыщенного пара при данной температуре |
|||||||
сделать жидкость перегретой. |
|
|
|
||||
Когда через перегретую жидкость пролетает с большой скоростью за- |
|||||||
ряженная частица, она ионизирует встречающиеся на ее пути молекулы |
|||||||
жидкости. |
Возникающие при этом ионы служат центрами, вокруг ко- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
, при |
торых зарождаются пузырьки насыщенного пара. Таким образом |
|||||||
движении в перегретой жидкости заряженная частица оставляет замет- |
|||||||
ный след а виде множества мелких пузырьков пара. Этот след хорошо |
|||||||
|
|
|
|
|
. |
Прибор, в котором этот прин- |
|
виден и может быть сфотографировал |
|
|
|||||
цип применяется для исследования траектории движения заряженных |
|||||||
частиц, называется пузырьковой камерой. В качестве рабочей жидкости |
|||||||
в таких камерах обычно используют жидкий водород. |
Заряжеиная |
||||||
По аналогичному принципу работает камера Вильсона. |
|||||||
частица, двигаясь с большой скоростью в переохлажденном паре. иони- |
|||||||
зирует его молекулы. |
Образующиеся ионы являются центрами конден- |
||||||
сации, вокруг которых зарождаются капельки жидкости. |
Множество |
||||||
мелких капелек, которые оставляет за собой движущаяся заряжеиная |
|||||||
частица, позволяет увидеть и сфотографировать ее с пузырьковой камерой камера Вильсона является
траекторию. Вместе важнейшим инстру-
ментом для исследования элементарных частиц.
204
