Зависимость температуры фазового перехода от давления. Уравнение Клапейрона — Клаузиуса

Рассмотрим, как влияет изменение давления на темпера­туру фазового перехода, например на температуру кипения жидкости. Осуществим цикл Карно, в котором рабочим телом является жидкость в присутствии ее насыщающих паров. Нагреватель передает рабочему телу количество теплоты Q₁, чем осуществляется изотермический и изобарный переход тела из состояния 1 в состояние 2 (рис.). За счет теплоты Q₁ масса т жидкости испаряется при постоян­ном давлении р, которому соответствует теплота испарения r. Тогда Q₁== mr и процесс изобразится прямой 12. Темпе­ратура этого фазового перехода равна Т. Далее из состояния 2 в бесконечно близкое состояние 3 тело переведем адиабатно. Теплота испарения при адиабатном процессе берется от самой системы, температура которой понизится на величи­ну dT. Ввиду понижения тем­пературы давление насыщаю­щего пара уменьшится на ве­личину dp. Далее из состоя­ния 3 в состояние 4 систему переводим путем изотермичес­кого сжатия, при этом холо­дильнику отдается теплота Q₂, температура равна Т — dT. Цикл заканчивается адиабат­ным переходом из состояния 4 в состояние 1.

При изотермическом пере­ходе 12 изменение объема сис­темы равно m(V₂ — V₁), где V₂ - удельный объем насыщаю­щих паров при температуре Т, V₁ — удельный объем жид­кости. Так как изменение давления dp — бесконечно малая величина, то фигуру 1234 можно рассматривать как параллелограмм с основанием m(V₂ — V₁) и высотой dp, площадь его равна работе цикла:

(3. 11)

Дата добавления: 2014-01-14