Равновесие жидкости и насыщенного пара

Рис. 3. Рассмотрим процесс сжатия вещества при постоянной температуре.

V _г есть объем, занимаемый веществом в газообразном состоянии при давлении р_н.п,

V _ж — объем вещества в жидком состоянии при том же давлении.

- Первоначально вещество предполагается газообразным.

- Вначале по мере уменьшения объема давление газа будет расти

- По достижении объема V _г давление перестает изменяться, а вещество перестает быть однородным — часть газа конденсируется в жидкость. Происходит расслоение вещества на две фазы: жидкую и газообразную.

- По мере дальнейшего уменьшения объема все большая часть вещества переходит в жидкую фазу, причем переход осуществляется при постоянном давлении p _н.п (давлении насыщенного пара).

- При достижении объема V _ж, после того как процесс конденсации вещества заканчивается, дальнейшее уменьшение объема начинает сопровождаться быстрым ростом давления.

При любом промежуточном значении объема V часть вещества с массой m_ж будет находиться в жидком, а часть с массой т_п — в парообразном состоянии.

Найдем отношение т _ж /т _п.

Назовем удельным объемом объем единицы массы вещества.

Тогда, если масса вещества равна т,

то удельные объемы насыщенного пара и жидкости при давлении р _н.п будут равны

.

В состоянии, при котором масса жидкой фазы равна т_ж, а масса пара равна т_п, на долю жидкости будет приходиться объем ,

а на долю насыщенного пара — объем .

В сумме оба эти объема должны быть равны объему V

Подставив выражения для удельных объемов и заменив массу m = m _ж + m _п, получим:

Тогда - отношение масс жидкости и насыщенного пара в двухфазном состоянии равно отношению отрезков, на которые делит горизонтальный участок изотермы точка, изображающая состояние.

Итак, на диаграмме р,V состояниям равновесия между жидкостью и ее насыщенным паром соответствует горизонтальный участок изотермы.

Концы этого участка отвечают объемам V ₁ и V ₂, занимаемым веществом в первой и второй фазах. Этими фазами могут быть жидкость и насыщенный пар, либо жидкость и кристаллы, либо две кристаллические модификации одного и того же вещества.

Во всех случаях справедливо соотношение

(m ₁ и m ₂ — массы вещества в первой и второй фазах).

Дата добавления: 2014-01-11