Усны нөхцөл.

Ус нь нэгтгэх гурван төлөвт байж болно, эсвэл үе шатууд - хатуу(мөс), шингэн (ус өөрөө), хий (усны уур). Дэлхий дээр байгаа атмосферийн даралт ба температурын хязгаарыг харгалзан ус нь нэгэн зэрэг хуримтлагдах янз бүрийн төлөвт байх нь маш чухал юм. Энэ утгаараа ус нь байгалийн нөхцөлд ихэвчлэн хатуу (эрдэс, металл) эсвэл хий (O 2, N 2, CO 2 гэх мэт) төлөвт байдаг бусад физик бодисуудаас эрс ялгаатай байдаг.

Бодисын нийт төлөвийн өөрчлөлтийг фазын шилжилт гэж нэрлэдэг. Эдгээр тохиолдолд бодисын шинж чанар (жишээлбэл, нягтрал) огцом өөрчлөгддөг. Фазын шилжилтийг фазын шилжилтийн дулаан ("далд дулаан") гэж нэрлэдэг энерги ялгарах буюу шингээх үйл явц дагалддаг.

Усны нийт төлөвийн даралт ба температураас хамаарах хамаарлыг усны төлөвийн диаграмм буюу фазын диаграмаар илэрхийлнэ (Зураг 5.1.1.).

5.1.1-р зураг дээрх BB"O муруйг хайлах муруй гэж нэрлэдэг. Энэ муруйг зүүнээс баруун тийш дайран өнгөрөхөд хайлалт үүснэ.

Цагаан будаа. 5.1.1. Усны диаграм

I - VIII - мөсний янз бүрийн өөрчлөлтүүд

мөс, баруунаас зүүн тийш - мөс үүсэх (усны талстжилт). OK муруйг ууршилтын муруй гэж нэрлэдэг. Энэ муруйгаар өнгөрөхөд зүүнээс баруун тийш ус буцалж, баруунаас зүүн тийш усны уурын конденсаци ажиглагдаж байна. AO муруйг сублимацийн муруй буюу сублимацийн муруй гэж нэрлэдэг. Үүнийг зүүнээс баруун тийш гатлах үед мөс ууршдаг (сублимация), баруунаас зүүн тийш конденсац нь хатуу фаз (эсвэл сублимация) болдог.

O цэг дээр (гурвалсан цэг гэж нэрлэгддэг, 610 Па даралт ба 0.01 ° C буюу 273.16 К температурт) ус нь нэгтгэх гурван төлөвт нэгэн зэрэг байдаг.

Мөс хайлах (эсвэл ус талсжих) температурыг температур буюу хайлах цэг T pl. Энэ температурыг температур эсвэл хөлдөх цэгийн T дэд гэж нэрлэж болно.

Усны гадаргуугаас, мөс, цаснаас тодорхой тооны молекулууд байнга тасарч, агаарт зөөгдөж, усны уурын молекулуудыг үүсгэдэг. Үүний зэрэгцээ усны уурын зарим молекулууд ус, цас, мөсний гадаргуу руу буцаж ирдэг. Хэрэв эхний процесс давамгайлж байвал усны ууршилт, хоёр дахь процесс явбал усны уур конденсац болно. Эдгээр үйл явцын чиглэл, эрчмийг зохицуулагч нь чийгшлийн дутагдал юм - өгөгдсөн агаарын даралт, усны гадаргуугийн температур (цас, мөс) дэх орон зайг ханасан усны уурын уян хатан чанар ба усны уурын уян хатан байдлын ялгаа. үнэндээ агаарт агуулагддаг, өөрөөр хэлбэл. агаарын үнэмлэхүй чийгшил. Агаар дахь ханасан усны уурын агууламж, түүний уян хатан чанар нь температур нэмэгдэх тусам (хэвийн даралттай үед) дараах байдлаар нэмэгддэг. O°C-ийн температурт ханасан усны уурын агууламж ба уян хатан чанар нь 4.856 г/м3 ба 6.1078 гПа, 20°С - 30.380 г/м3 ба 23.373 гПа, 40°С - 51.127 г/ байна. м3 ба 73.777 гПа.

Усны гадаргуугаас (мөс, цас), чийглэг хөрсөөс уурших нь ямар ч температурт явагддаг бөгөөд энэ нь илүү хүчтэй байх тусам чийгийн дутагдал их байдаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр орон зайг ханасан усны уурын уян хатан чанар нэмэгдэж, ууршилт хурдасдаг. Ууршилт ихсэх нь ууршилтын гадаргуу дээрх агаарын хөдөлгөөний хурд (өөрөөр хэлбэл байгалийн нөхцөлд салхины хурд) нэмэгдэж, босоо масс ба дулаан дамжуулалтын эрчмийг нэмэгдүүлдэг.

Хүчтэй ууршилт нь зөвхөн усны чөлөөт гадаргууг төдийгүй түүний зузааныг хамарч, үүссэн бөмбөлгүүдийн дотоод гадаргуугаас ууршилт үүсэх үед буцалгах процесс эхэлдэг. Ханасан усны уурын даралт нь гадаад даралттай тэнцүү байх температурыг температур буюу буцлах цэг T bp гэж нэрлэдэг.

Агаар мандлын хэвийн даралт (1.013 105 Па = 1.013 бар = 1 атм = 760 мм м.у.б) үед усны хөлдөх цэг (хайлах мөс) ба буцлах цэг (конденсац) нь Цельсийн хэмжүүрээр 0 ба 100 ° -тай тохирч байна.

Tzam хөлдөх цэг ба усны буцлах цэг нь даралтаас хамаарна (3.9.2-р зургийг үз). 610-аас 1.013 105 Па (эсвэл 1 атм) даралтын өөрчлөлтийн хүрээнд хөлдөх температур бага зэрэг буурдаг (0.01-ээс 0 ° C хүртэл), дараа нь даралт ойролцоогоор 6 107 Па (600 атм) хүртэл нэмэгдэхэд хөлдөх температур буурдаг. -5 ° C хүртэл, даралт 2.2 108 Па (2,200 атм) хүртэл өсөхөд Tdz -22 ° C хүртэл буурдаг. Цаашид даралт ихсэх тусам Tdz хурдацтай нэмэгдэж эхэлдэг. Маш өндөр даралтын үед мөсний тусгай "өөрчлөлт" (II-VIII) үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь шинж чанараараа ялгаатай байдаг. ердийн мөс(мөс I).

Дэлхий дээрх бодит атмосферийн даралт дээр цэвэр усойролцоогоор 0 ° C температурт хөлддөг. Далайн хамгийн их гүнд (ойролцоогоор 11 км) даралт нь 108 Па буюу 1000 атм-аас хэтэрдэг (10 м тутамд гүн нэмэгдэх нь даралтыг ойролцоогоор 105 Па буюу 1-ээр нэмэгдүүлдэг) atm). Энэ даралтад цэвэр усны хөлдөх цэг нь -12 хэм орчим байх болно.

Усны хөлдөх цэгийг багасгахын тулд

түүний давсжилт нөлөөлдөг.

1.4). 10‰ тутамд давсжилт нэмэгдэх нь T-ийг ойролцоогоор 0.54°С-аар бууруулдаг.

Т орлогч = -0.054 С.

Буцлах цэг нь даралт буурах тусам буурдаг (3.9.2-р зургийг үз). Тиймээс уулсын өндөрт ус 100 ° С-аас бага температурт буцалгана. Даралт нэмэгдэхийн хэрээр T буцалгах нь "чухал цэг" гэж нэрлэгддэг p = 2.2 107 Па ба T буцалгах = 374 ° үед нэмэгддэг. C, ус нь нэгэн зэрэг шингэн ба хийн шинж чанартай байдаг.

Усны төлөв байдлын диаграмм нь усны хоёр "гажиг" байдлыг харуулсан бөгөөд энэ нь зөвхөн дэлхий дээрх усны "зан төлөв" төдийгүй дэлхийн байгалийн нөхцөл байдалд шийдвэрлэх нөлөө үзүүлдэг. Менделеевийн үелэх систем дэх хүчилтөрөгчтэй нэг эгнээнд байрлах теллур Te, селен Se, хүхэр S зэрэг элементүүдтэй устөрөгчийн нэгдлүүдтэй харьцуулахад усны хөлдөх, буцлах цэг нь ер бусын өндөр байдаг. Хөлдөх, буцалгах цэгүүд болон дурдсан бодисын массын тоо хоорондын байгалийн хамаарлыг авч үзвэл усны хөлдөх температур ойролцоогоор -90 ° C, буцлах температур нь -70 ° C байна. Хэвийн бус өндөр утгууд Хөлдөх, буцалгах температур нь дэлхий дээр хатуу болон шингэн төлөвт ус байх боломжийг урьдчилан тодорхойлж, дэлхий дээрх гол гидрологийн болон бусад байгалийн үйл явцыг тодорхойлох нөхцөл болдог.

Усны нягт

Нягт бол аливаа бодисын хамгийн чухал физик шинж чанар юм. Энэ нь нэгж эзэлхүүн дэх нэгэн төрлийн бодисын массыг илэрхийлнэ.

Энд m нь масс, V нь эзэлхүүн юм. Нягт p нь кг/м3 хэмжээтэй байна.

Усны нягт нь бусад бодисын нэгэн адил температур, даралтаас (мөн байгалийн усны хувьд ууссан болон нилээд тархсан түдгэлзүүлсэн хатуу бодисын агууламжаас) хамаардаг ба фазын шилжилтийн үед огцом өөрчлөгддөг.Температур нэмэгдэхийн хэрээр усны нягтрал зэрэг болно. Бусад аливаа бодис, температурын өөрчлөлтийн ихэнх мужид буурдаг бөгөөд энэ нь температур нэмэгдэхийн хэрээр молекулуудын хоорондын зай нэмэгдэхтэй холбоотой юм. Зөвхөн мөс хайлж, усыг 0-ээс 4 хэм хүртэл (илүү нарийвчлалтай 3.98 ° C) халаах үед энэ хэв маяг зөрчигддөг. Усны өөр хоёр маш чухал "анатомийг" энд тэмдэглэв: 1) хатуу төлөвт (мөс) усны нягт нь шингэн төлөвөөс (ус) бага байдаг бөгөөд энэ нь бусад бодисын дийлэнх хэсэгт тийм биш юм; 2) усны температурын 0-ээс 4 хэмийн хооронд усны нягт нь температур нэмэгдэх тусам буурахгүй, харин нэмэгддэг. Усны нягтын өөрчлөлтийн онцлог нь усны молекулын бүтцийн өөрчлөлттэй холбоотой юм. Усны эдгээр хоёр "гажиг" нь гидрологийн чухал ач холбогдолтой: мөс нь уснаас хөнгөн тул түүний гадаргуу дээр "хөвдөг"; 4 хэмээс доош температурт хөргөсөн цэвэр усны нягтрал багасч, гадаргуугийн давхаргад үлддэг тул усан сан нь ихэвчлэн ёроолд хөлддөггүй.

Мөсний нягт нь түүний бүтэц, температураас хамаарна. Сүвэрхэг мөсний нягт нь Хүснэгт 1.1-д зааснаас хамаагүй бага байж болно. Цасны нягтрал бүр ч бага. Шинээр унасан цас 80-140 кг/м3 нягттай, нягтаршсан цасны нягт аажмаар 140-300 (хайлж эхлэхээс өмнө) 240-350 (хайлж эхлэх үед), 300-450 кг/м3 болж нэмэгддэг. (хайлах төгсгөлд). Өтгөн нойтон цас нь 600-700 кг/м3 хүртэл нягттай байдаг. Хайлах үеийн цасан ширхгүүдийн нягт 400-600, нуранги цас 500-650 кг/м3. Мөс, цас хайлах үед үүссэн усны давхарга нь мөс эсвэл цасны давхаргын зузаан, нягтралаас хамаарна. Мөс эсвэл цасан дахь усны хэмжээ дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна.

h in = ah l r l / r

Энд h l нь мөс эсвэл цасны давхаргын зузаан, r l нь тэдгээрийн нягт, p нь усны нягт ба h in ба h l хэмжээсийн харьцаагаар тодорхойлогддог үржүүлэгч юм: хэрэв усны давхаргыг мм-ээр илэрхийлсэн бол, мөн мөсний зузаан (цас) см, дараа нь a=10, ижил хэмжээтэй a=1.

Усны нягтрал нь ууссан бодисын агууламжаас хамаарч өөрчлөгдөж, давсжилт нэмэгдэх тусам нэмэгддэг (Зураг 1.5). Хэвийн даралттай далайн усны нягт 1025-1033 кг/м3 хүрч болно.

Агаар мандлын даралт дахь усны нягтралд температур ба давсжилтын хосолсон нөлөөг далайн усны төлөв байдлын тэгшитгэл гэж нэрлэдэг. Ийм тэгшитгэлийг хамгийн энгийн шугаман хэлбэрээр дараах байдлаар бичнэ.

p = p o (1 - α 1 T + α 2 S)

Энд T нь усны температур, °C, S нь усны давсжилт, ‰, p o нь T = 0 ба S = 0 дахь усны нягт, α 1 ба α 2 үзүүлэлтүүд юм.

Давсжилт ихсэх нь томъёоны дагуу хамгийн их нягтралтай (°C) температур буурахад хүргэдэг.

T max.pl = 4 - 0.215 S.

Цагаан будаа. 5.2.1. Агаар мандлын хэвийн даралт дахь усны нягтын усны температур, давсжилтаас хамаарах хамаарал.

Давсжилтын 10‰ тутамд нэмэгдэх нь Tmax-ийг ойролцоогоор 2°С-аар бууруулдаг. Хамгийн их нягтын температур ба хөлдөх температурын усны давсжилтаас хамаарлыг Хелланд-Хансений график гэж нэрлэнэ (Зураг 3.10.1.) .

Хамгийн их нягтрал ба хөлдөлтийн температурын хоорондын хамаарал нь усны хөргөлтийн үйл явц ба босоо конвекцийн шинж чанарт нөлөөлдөг - нягтралын зөрүүгээс үүссэн холилдох. Агаартай дулаан солилцооны үр дүнд ус хөргөх нь усны нягтрал нэмэгдэж, улмаар нягт усны түвшин буурахад хүргэдэг. Түүний оронд дулаан, нягтрал багатай ус нэмэгддэг. Босоо нягтын конвекцийн процесс явагдана. Гэсэн хэдий ч 24.7‰-ээс бага давсжилттай цэнгэг болон шорвог усны хувьд энэ процесс ус хамгийн их нягтын температурт хүрэх хүртэл үргэлжилнэ (1.4-р зургийг үз). Усны цаашдын хөргөлт нь түүний нягтрал буурахад хүргэдэг бөгөөд босоо конвекц зогсдог. S>24.7‰-ийн давстай ус хөлдөх хүртэл босоо конвекцэд ордог.

Тиймээс өвлийн улиралд цэнгэг эсвэл шорвог усанд, ёроолын ойролцоох давхрагад усны температур гадаргаас өндөр байдаг бөгөөд Хелланд-Хансений графикийн дагуу хөлдөх температураас үргэлж өндөр байдаг. Энэ нөхцөл байдал нь гүн дэх усны биет дэх амьдралыг хадгалахад чухал ач холбогдолтой юм. Хэрэв ус нь бусад шингэнтэй адил хамгийн их нягтралтай, хөлдөх температуртай байсан бол усан сангууд ёроол хүртэл хөлдөж, ихэнх организмын зайлшгүй үхэлд хүргэж болзошгүй юм.

Температурын өөрчлөлтөөр усны нягтын "гажиг" өөрчлөлт нь усны эзлэхүүн дэх ижил "гажиг" өөрчлөлтийг дагуулдаг: температур 0-ээс 4 хэм хүртэл нэмэгдэхэд химийн цэвэр усны хэмжээ буурч, зөвхөн усны хэмжээ багасна. температур нэмэгдэх тусам энэ нь нэмэгддэг; мөсний хэмжээ нь ижил масстай усны эзэлхүүнээс үргэлж мэдэгдэхүйц их байдаг (ус хөлдөх үед хоолой хэрхэн хагардагийг санаарай).

Температур өөрчлөгдөхөд усны эзэлхүүний өөрчлөлтийг томъёогоор илэрхийлж болно

V T1 = V T2 (1 + β DT)

Энд V T1 нь T1 температур дахь усны эзэлхүүн, V T2 нь T2 дахь усны эзэлхүүн, β нь 0-ээс 4 хэмийн температурт сөрөг утгыг, эерэг утгыг авдаг эзэлхүүний тэлэлтийн коэффициент юм. усны температур 4 хэмээс дээш ба 0 хэмээс бага ( мөс) (хүснэгт 1.1-ийг үз),

Даралт нь усны нягтралд тодорхой хэмжээгээр нөлөөлдөг. Усны шахалт маш бага боловч далайн гүнд энэ нь усны нягтралд нөлөөлсөн хэвээр байна. 1000 м гүн тутамд усны баганын даралтын нөлөөгөөр нягтрал 4.5-4.9 кг/м3-аар нэмэгддэг. Тиймээс далайн хамгийн их гүнд (ойролцоогоор 11 км) усны нягт гадаргаас ойролцоогоор 48 кг/м3, S = 35‰ үед 1076 кг/м3 орчим байх болно. Хэрэв ус бүрэн шахагдах боломжгүй байсан бол дэлхийн далай тэнгисийн түвшин одоогийнхоос 30 м өндөр байх байсан. Усны бага шахалт нь байгалийн усны хөдөлгөөний гидродинамик шинжилгээг ихээхэн хялбаршуулах боломжийг олгодог.

Нарийн түдгэлзүүлсэн хурдас нь усны физик шинж чанар, ялангуяа нягтралд үзүүлэх нөлөөг хараахан хангалттай судлаагүй байна. Ус ба тунадасыг тусад нь авч үзэх боломжгүй болсон үед усны нягтралд зөвхөн маш нарийн түдгэлзүүлсэн бодисууд онцгой өндөр концентрацитай үед нөлөөлж болно гэж үздэг. Тиймээс зөвхөн 20-30% ус агуулсан зарим төрлийн шавар нь нягтрал ихтэй шаварлаг уусмал юм. Нягтшилд жижиг хурдас нөлөөлж байгаагийн өөр нэг жишээ бол Шар тэнгисийн булан руу урсдаг Шар мөрний ус юм. Нарийн тунадасны маш өндөр агууламжтай (220 кг/м3 хүртэл) голын булингар усны нягт нь далайн уснаас 2-2,5 кг/м3 их байдаг (бодит давсжилт ба температурын нягтрал нь ойролцоогоор 1018 кг/м3). Тиймээс тэд гүн рүү "шумбаж", далайн ёроолын дагуу доошилж, "өтгөн" эсвэл "булингартай" урсгал үүсгэдэг.

5. Усны фазын хувиргалт ба төлөвийн диаграмм

Төлөвийн диаграм (эсвэл фазын диаграм) нь график дүрссистемийн төлөв байдлыг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн ба систем дэх фазын өөрчлөлтүүдийн хоорондын хамаарал (хатуугаас шингэн рүү шилжих, шингэнээс хий рүү шилжих гэх мэт). Химийн шинжлэх ухаанд фазын диаграммыг өргөн ашигладаг. Нэг бүрэлдэхүүн хэсэгтэй системийн хувьд фазын диаграммыг ихэвчлэн хамаарлыг харуулахад ашигладаг фазын өөрчлөлтүүдтемператур ба даралт дээр тэдгээрийг P---T координат дахь фазын диаграмм гэж нэрлэдэг

5-р зурагт усны төлөв байдлын диаграммыг бүдүүвч хэлбэрээр үзүүлэв. Диаграм дээрх аливаа цэг нь температур ба даралтын тодорхой утгатай тохирч байна.

Шингэн төлөвт - ус

Хатуу - мөс

Хийн - уур

Диаграмм нь температур ба даралтын тодорхой утгын үед термодинамикийн хувьд тогтвортой усны төлөв байдлыг харуулж байна. Энэ нь бүх боломжит температур, даралтыг мөс, шингэн, уурын гурван мужид хуваах гурван муруйгаас бүрдэнэ.

мөс = уур (OA муруй)

мөс = шингэн (RH муруй)

шингэн = уур (OC муруй)

O - усны хөлдөх цэг

Усны хувьд чухал температур нь Цельсийн 374 хэм юм. Хэвийн даралттай үед усны шингэн ба уурын үе шатууд 100 градусын температурт бие биетэйгээ тэнцвэртэй байдаг, учир нь энэ тохиолдолд шингэн дээрх уурын даралтыг гадаад даралттай харьцуулж, ус буцалгана. Гурван муруйн огтлолцол нь гурван үе шат нь бие биетэйгээ тэнцвэртэй байх гурвалсан цэг болох О цэг дээр тохиолддог.

Муруй бүрийг илүү нарийвчлан авч үзье. Уурын бүсийг шингэний бүсээс тусгаарлах OA муруйгаар эхэлье. Агаарыг зайлуулсан цилиндрийг төсөөлөөд үз дээ, үүний дараа ууссан бодис, түүний дотор хийгүй тодорхой хэмжээний цэвэр ус оруулдаг; цилиндр нь тодорхой байрлалд бэхлэгдсэн бүлүүрээр тоноглогдсон байдаг. Хэсэг хугацааны дараа усны нэг хэсэг нь ууршиж, ханасан уур нь түүний гадаргуу дээр байх болно. Та түүний даралтыг хэмжиж, цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөхгүй, поршений байрлалаас хамаардаггүй эсэхийг шалгаарай. Хэрэв бид бүхэл системийн температурыг нэмэгдүүлж, ханасан уурын даралтыг дахин хэмжих юм бол энэ нь нэмэгдсэн байх болно. Ийм хэмжилтийг өөр өөр температурт давтан хийснээр бид ханасан усны уурын даралтын температураас хамаарах хамаарлыг олох болно. OA муруй нь энэ харилцааны график юм: муруйн цэгүүд нь шингэн ус ба усны уур хоорондоо тэнцвэртэй байх температур ба даралтын хос утгыг харуулдаг. OA муруйг шингэн уурын тэнцвэрийн муруй буюу буцлах муруй гэж нэрлэдэг. Хүснэгт 5-д хэд хэдэн температурт ханасан усны уурын даралтын утгыг харуулав.

Хүснэгт 5 Температур	Уурын ханасан даралт	Температур	Уурын ханасан даралт
		ммМУБ Урлаг.			ммМУБ Урлаг.

Гурван төлөв байдлын усны молекулын физик

Зураг 5.2 Гурвалсан цэгийн бүс дэх усны нэгтгэх төлөвийн диаграмм. I - мөс. II - ус. III - усны уур.

Ус олддог байгалийн нөхцөлгурван төлөвт: хатуу - мөс, цас хэлбэрээр, шингэн - ус өөрөө, хийн хэлбэрээр - усны уур хэлбэрээр. Усны эдгээр төлөвийг агрегат төлөв буюу хатуу, шингэн, уурын үе шат гэж нэрлэдэг. Усны нэг үе шатаас нөгөөд шилжих нь түүний температур, даралтын өөрчлөлтөөс үүсдэг. Зураг дээр. температур t ба даралт P-ээс хамаарч усны хуримтлагдах төлөвүүдийн диаграммыг үзүүлэв. 5.2-р зурагнаас харахад I бүсэд ус зөвхөн хатуу хэлбэрээр, II бүсэд - зөвхөн шингэн хэлбэрээр, III бүсэд - ус зөвхөн хатуу хэлбэрээр байдаг нь тодорхой байна. зөвхөн усны уур хэлбэрээр . Хувьсах гүйдлийн муруй дагуу энэ нь хатуу ба шингэн фазын хооронд тэнцвэрт байдалд байна (мөс хайлах ба усны талсжилт); AB муруй дагуу - шингэн ба хийн фазын хоорондох тэнцвэрт байдалд (усны ууршилт ба уурын конденсаци); AD муруй дагуу - хатуу ба хийн фазын хоорондох тэнцвэрт байдалд (усны уурын сублимация ба мөсний сублимация).

5.2-р зурагт заасны дагуу AB, AC ба AD муруйн дагуух фазын тэнцвэрийг динамик тэнцвэр гэж ойлгох ёстой, өөрөөр хэлбэл эдгээр муруйнуудын дагуу нэг фазын шинээр үүссэн молекулуудын тоо нь өөр фазын шинээр үүссэн молекулуудын тоотой яг тэнцүү байна. .

Жишээлбэл, бид усыг ямар ч даралтаар аажмаар хөргөх юм бол энэ хязгаарт бид AC муруй дээр байрлах бөгөөд тэнд ус харгалзах температур, даралтаар ажиглагдах болно. Хэрэв бид янз бүрийн даралтаар мөсийг аажмаар халаах юм бол бид ижил хувьсах гүйдлийн тэнцвэрийн муруй дээр, гэхдээ мөсөн тал дээр байх болно. Үүний нэгэн адил бид AB муруй руу аль талдаа ойртож байгаагаас хамааран ус ба усны ууртай болно.

Агрегацын төлөвийн бүх гурван муруй - AC (мөсний хайлах температурын даралтаас хамаарах муруй), AB (усны буцлах температурын даралтаас хамаарах муруй), AD (уурын даралтаас хамаарах муруй). температурын хатуу фазын) - гурвалсан цэг гэж нэрлэгддэг нэг А цэг дээр огтлолцоно. By орчин үеийн судалгаа, энэ цэг дэх ханасан уурын даралт ба температурын утга тус тус тэнцүү байна: P = 610.6 Па (эсвэл 6.1 гПа = 4.58 мм м.у.б), t = 0.01 ° C (эсвэл T = 273.16 TO). Гурвалсан цэгээс гадна AB муруй нь өөр хоёр онцлог цэгийг дайран өнгөрдөг - P = 1.013 10 5 Па ба t = 100 ° C координаттай агаарын хэвийн даралттай ус буцалгах цэг, Р координаттай цэг. = 2.211 10 7 Па ба t cr = 374.2 ° C, эгзэгтэй температурт харгалзах - зөвхөн усны уурыг шахах замаар шингэн төлөвт хувиргах температур.

Бодисын нэг фазаас нөгөөд шилжих үйл явцтай холбоотой AC, AB, AD муруйг Клапейрон-Клаузиусын тэгшитгэлээр тодорхойлно.

Энд T нь муруй тус бүрт ууршилт, хайлах, сублимация гэх мэт температурт тохирсон үнэмлэхүй температур юм; L -- тодорхой дулаантус тус ууршилт, хайлах, сублимация; V 2 - V 1 нь уснаас мөс рүү, усны уураас ус руу, усны уураас мөс рүү шилжих үед тодорхой эзэлхүүний зөрүү юм. Энэ тэгшитгэлийн нарийвчилсан шийдлийг усны гадаргуугаас дээш ханасан усны уурын e 0 - муруй AB ба мөс - AD муруйг цаг уурын ерөнхий хичээлээс олж болно.

Свердловск ДЦС-ын тав дахь шатны халуун ус хангамжийн халаалтын хэлхээний усны химийн горим ба нөхцөл байдал.

Сүлжээний шууд урсгалын бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь: нөхөх ус ба буцах ус (M-6; Gradmash). Хавсралт 6-д жилийн янз бүрийн хугацаанд Свердловск ДЦС-ын шууд сүлжээний усны хэрэглээний өөрчлөлтийг харуулав. Байгалийн...

Ус ба аморф мөсөн дэх устөрөгчийн бондын сүлжээний динамик

15-р зураг. Загвар “Хэлбэлзлийн үеийн энергийн хувиргалт” Загвар (Зураг 15) үед эрчим хүчний хувиргалтыг харуулсан. гармоник чичиргээхагас уян хатан хүчний үйлчлэлд байгаа биетүүд...

Тохиромжгүй системүүд

Тодорхой нөхцөлд нэг бодисын хоёр өөр фаз (жишээлбэл, шингэн ба хий) бие биетэйгээ дур зоргоороо удаан хугацаагаар оршиж болно. Үүний тулд хоёр үе шатын зааг дээр дараах нөхцлийг биелүүлэх шаардлагатай: , ба...

Урсгал хэмжигчийг сонгох онцлог

Хэрэв хэлбэлзэл нь урсгалын хурдны чиглэлд тархдаг бол тэдгээр нь цаг хугацааны L зайг туулдаг бөгөөд a нь тухайн орчин дахь дууны хурд юм; V - урсгалын хурд...

Полиморфизмын онцлог

Металлын атомууд нь геометрийн үндэслэлд тулгуурлан ямар ч болор тор үүсгэж болно. Гэсэн хэдий ч тогтвортой, тиймээс одоо байгаа төрөл нь хамгийн бага чөлөөт энергийн нөөцтэй тор юм ...

Физик-химийн хувиргалт нь нэгтгэх төлөвийн өөрчлөлтийн үйл явц ба болор бүтэцбодис боловсруулж байна ...

Фазын хавтгай, фазын траектори. Циклийг хязгаарлах. Фазын хавтгай дээрх хамгийн энгийн процессуудын төлөөлөл. Изоклин, ганц цэг. Изоклиныг ашиглан интеграл муруй байгуулах. Гурвалжин аргыг ашиглан интеграл муруй байгуулах

Фазын замнал нь динамик системийн төлөв байдал t хугацаатай хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг дүрсэлсэн фазын орон зай дахь цэгийн замнал юм. Энгийн системийг авч үзье дифференциал тэгшитгэл n-р эрэмбийн Y = F(x,Y)...

Макромолекулын нэгдлүүдийн физик

Ийм төрлийн урвалыг Стаудингер байгалийн ба дараа нь синтетик полимерүүдийн макромолекулын бүтцийг батлахад ашигласан. Тэрээр поливинил ацетатыг поливинил спирт болгон хувиргасан...

Голографийн физик үндэс

Голограммыг зөвхөн гэрэл зургийн хавтан дээр төдийгүй бусад мэдээллийн хэрэгслээр бичиж болно. Шаардлагатай мэдрэмж, нягтрал бүхий олон төрлийн материалууд байдаг ...

Цахилгаан халаагуур суурилуулах цахилгаан тооцоо, автоматжуулалт

"right">Хүснэгт 1 Халаалтын арга Эрчим хүчийг хувиргах механизм Хамрах хүрээ ба МТ Эсэргүүцэл (шууд ба шууд бус) Дамжуулагч материалаар гүйдэл гүйх үед цахилгаан энерги дулааны энерги болж хувирдаг Халаалтын...

Нэвтэрхий толь бичиг YouTube

1 / 5

✪ Фазын диаграмм

✪ Молекулын үндэс | усны физикийн фазын диаграм | 1

✪ Фазын хавтгай

✪ Агаарын эгзэгтэй байдал.

✪ Генригийн хууль

Хадмал орчуулга

Үзэж үзсэн бүх фазын шилжилтүүд изобарик байсан; ялангуяа сүүлийн видеон дээрх усны фазын шилжилт нь далайн түвшний нэг атмосфертэй тэнцэх даралттай байсан. Бодит байдал дээр бүх зүйл өөр байна. IN бодит ертөнц 1 атмосферийн тогтмол даралт хаана ч байхгүй. 1 атмосфер нь дэлхийн далайн түвшний даралт юм. Даралт нь гаригийн хэмжээ, агаар мандлын зузаан, хий, шингэн болон хатуу бодис. Тэгэхээр энд фазын диаграмм байна. Би бичээд өгье. " Фазын диаграм" Диаграмын бичлэгийн хэд хэдэн хэлбэр байдаг. Энэ бол тэдгээрийн хамгийн алдартай нь бөгөөд температур, даралт өөрчлөгдөх үед тэдгээрийн хоорондын нэгдэл, шилжилтийн төлөвийг харуулдаг. Энэ бол усны диаграмм юм. Ординатын тэнхлэгийн дагуу даралтын утгыг зурсан байна.Би гарын үсэг зуръя. X тэнхлэг нь температур бөгөөд диаграммын талбайнууд нь нэгтгэх янз бүрийн төлөвтэй тохирч байна: хатуу, шингэн ... шингэн, эцэст нь хий. 0 градусын температур нь агрегатын ямар төлөвт тохирохыг харцгаая. Тэгэхээр температур 0 хэм, даралт нь 1 атмосфер байна. Энэ цэг нь график дээрх тэдгээртэй тохирч байна. Энэ нь 1 атмосферийн даралттай хатуу ба шингэний хоорондох хил юм. Эндхийн даралт 1 атмосфер байна. Энэ нь мөс 0 хэмд хайлдаг гэсэн алдартай баримттай тохирч байна. Хэрэв бид даралтыг нэмэгдүүлбэл юу болох вэ? Бага температурт мөс хайлах болно. Даралтыг жишээлбэл, 10 атмосфер хүртэл нэмэгдүүлье, энэ нь далайн түвшний даралтаас 10 дахин их байна. Хатуу бодис шингэн болж хувирах температур буурна. Далайн түвшнээс дээш нэг милийн өндөрт орших Денверт байх гэх мэт даралтыг бууруулбал хөлдөх температур ойролцоогоор 1 градусаар нэмэгдэнэ. Энэ нь тийм ч зөв хэмжүүр биш боловч гол зүйл бол мөс нь далайн түвшнээс доогуур байрлах Сөнөсөн тэнгис эсвэл Үхлийн хөндийн ёроолоос илүү өндөр температурт Денверт илүү хурдан хөлдөх болно. Нил ягаан өнгийн шугамын баруун талд байгаа хэсэг нь хийтэй тохирч байна. Агаар мандлын даралт руу буцаж орцгооё. Энэ бол усны диаграмм юм. 1 атмосферийн даралтад хэрхэн ажилладагийг бид мэднэ. Би шугам зурна. 1 атмосферийн даралт, 0 градусын температурт хатуу мөс шингэн ус болж хувирдаг. Энэ шугамын дагуу бид өндөр температуртай газар руу ордог. График дээрх энэ үед температур 100 градус байна. 1 атмосферийн энэ температур, даралтанд шингэн ус усны уур болж хувирдаг, өөрөөр хэлбэл буцалгана. Энэ бол усны буцлах цэг юм. Хэрэв та цусны даралтыг бууруулвал яах вэ? Дахин Денвер рүү явцгаая. Энд Денвер байна. Үгүй ч гэсэн бидэнд илүү харагдахуйц зүйл хэрэгтэй. Эверестийн оргил байсан нь дээр байх, тэнд даралт бага байна. Даралт буурах тусам хөлдөх температур нэмэгдэж, буцлах температур багасдаг тул Эверестийн оргилд ус буцалгах нь түүний бэлд эсвэл Үхлийн хөндийн нам дор газраас илүү хялбар байдаг. Шингэнийг төсөөлөөд үз дээ. Энэ нь маш ойрхон байрладаг сая сая молекулуудыг агуулдаг боловч нэгэн зэрэг хангалттай байдаг кинетик энергибие биетэйгээ харьцангуй шилжих. Молекулууд хөдөлдөг - шингэн урсдаг. Молекулууд ууршдаггүй, үсэрч болохгүй, учир нь агаар дээрээс нь дардаг. Би агаарын даралтын талаар аль хэдийн ярьсан. Хийн молекулуудын үүсгэсэн даралт нь тэдний температураас гадна кинетик энергиэс хамаардаг. Хийн молекулууд нь дээд талд байрладаг бөгөөд шингэний молекулуудыг үсрэхийг зөвшөөрдөггүй. Тэд бие биенээсээ салж, хий болж хувирахаас сэргийлдэг. Даралт их байх тусам молекулууд зугтахад хэцүү болно. Одоо шингэнийг вакуум руу шилжүүлье. сарны гадаргуу агааргүй газар, бага зэрэг сэгсэрнэ. Эдгээр молекулууд бие биендээ татагдсан хэвээр байгаа боловч гадны даралт байхгүй тохиолдолд хий болж хувирахад бага зэрэг түлхэлт хийхэд хангалттай. Даралт бага байх тусам шингэн, тэр ч байтугай хатуу бие нь хий болж хувирах нь илүү хялбар байдаг. Хатуу бодис хүртэл ууршдаг. Энэ нь маш бага даралт шаарддаг. Графикийн зүүн талыг хар. Энэ нь бараг вакуум юм. Мөсийг сарны гадаргуу руу, хүссэн температуртай газар руу аваач, энэ нь хасах гэдэгт итгэлтэй байна, гэхдээ яг хэр их мөс ууршиж, уур болж хувирахыг би санахгүй байна. Гүн вакуум нөхцөлд бодисын молекулууд ууршиж эхлэхийн тулд өчүүхэн түлхэлт л хэрэгтэй. Мөн энэ нь зөвхөн саран дээр тохиолдож болно. Илүү тодорхой болгохын тулд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн фазын диаграммыг авч үзье. Тэр энд байна, хараарай. Энэ бол нүүрстөрөгчийн давхар исэл юм. Бид үүнийг амьсгалж, ногоон ургамал хэрэглэдэг. Мөн энэ бодис нь 1 атмосферт уснаас өөрөөр ажилладаг. Хэмжээ энд хадгалагдаагүйг анхаарна уу. 1-ээс 5 атмосфер болон таваас далан гурав хүртэлх зай нь үнэндээ тэнцүү биш юм. Энд байгаа хэмжүүр нь бас нийцэхгүй байна. Хэрэв энэ нь чухал байсан бол би логарифмын масштаб ашиглах байсан байх. Гэхдээ нүүрстөрөгчийн давхар исэл рүү буцъя. Энд хатуу нүүрстөрөгчийн давхар исэл, энд хий, энд шингэн бодис байна. Нэг атмосферийн даралтад, өөрөөр хэлбэл далайн түвшинд, жишээлбэл, Нью Орлеанд байдаг шиг, хэрэв та Цельсийн -80 градусын температурыг бий болговол нүүрстөрөгчийн давхар исэл хөлдөх болно. Та ийм зүйлтэй тулгарсан. Энэ нь утаа үүсгэгчдэд ашиглагдаж байгаа эсэхийг би сайн мэдэхгүй байна, гэхдээ бүгд хуурай мөсний тухай сонссон. Энэ бол хатуу нүүрстөрөгчийн давхар исэл юм. Далайн түвшний атмосферийн даралт -78.5 градусын температурт энэ нь сублимат болдог. Сублимац нь хатуугаас шингэн рүү шилжих явдал юм. Би үүнийг бичнэ. Тиймээс шингэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл гэж байдаггүй. Би ийм зүйлийг хэзээ ч харж байгаагүй. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингэн болгохын тулд 5 атмосферийн даралт, өөрөөр хэлбэл далайн түвшний даралтаас 5 дахин их байх шаардлагатай. Энэ нь таталцлын хүч болон агаар мандлын зузаанаас шалтгаалан асар их даралттай байдаг Бархасбадь эсвэл Санчир гаригт боломжтой юм. Шингэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл байгалийн хийн аварга гаригуудад байдаг. Дэлхий дээр хуурай мөс өндөрт унадаг. Энэ нь сублимация гэсэн үгийн синоним юм. Хатуугаас хийн төлөвт шилжих, шингэнийг алгасах. Өөр нэг сонирхолтой зүйл байгаа бөгөөд та үүнийг аль хэдийн анзаарсан байх. Энэ цэгийг гурвалсан цэг гэж нэрлэдэг бөгөөд учир нь таван атмосфер ба хасах 56 хэмд нүүрстөрөгчийн давхар исэл мөс, шингэн, хий хоёрын хооронд тэнцвэрт байдалд байдаг. Тэд тус бүрээс бага зэрэг. Та нөхцөлийг өөрчилснөөр бодисыг аль нэг муж руу түлхэж болно. Энд усны гурвалсан цэг байна. Агаар мандлынхаас бага даралттай үед. Энэ нь 611 паскаль буюу нэг атмосферээс 200 дахин бага юм. Энэ даралт ба температур 0-ээс дээш байвал усны гурвалсан цэг байрладаг. Энд ус эдгээр гурван төлөвийн хооронд тэнцвэрт байдалд байна. Энд бас нэг сонирхолтой зүйл байна. Чухал цэг. Ноцтой бөгөөд чухал сонсогдож байна, тийм үү? Хэрэв та температур эсвэл даралтыг нэмэгдүүлбэл суперкритик шингэн авах болно. Сайхан сонсогдож байна. Түүнээс гадна бүх зүйл суперкритик шингэн юм. Өндөр температур, даралттай. Температур нь үүнийг хий болгон хувиргадаг боловч даралт нь шингэн болгон хувиргадаг - энэ нь хоёулаа. Суперкритик усыг уусгагч болгон ашигладаг. Энэ нь шингэн ус шиг ажилладаг, дотор нь бодис уусдаг, мөн хатуу бодис руу нэвтэрч, ямар нэгэн бохирдуулагчийг зайлуулах эсвэл ямар нэгэн давс уусгах чадвартай. Суперкритик шингэн нь маш сонирхолтой юм. Би эдгээр диаграммыг танд үзүүлсэн шалтгаан нь даралт нь бодисын температуртай адил өөрчлөгддөг. Цельсийн 100 хэмд эсвэл далайн түвшинд 110 хэмд ус хий болно. Энд 110 градусын тэмдэг байгаа бөгөөд энэ нь усны уур юм. Одоо даралтыг нэмэгдүүлье, жишээлбэл, газрын гүнд эсвэл далайн ёроол руу ороход усны уур нь шингэн болж өтгөрөх болно. Хэрэв та бага температурт шилжих юм бол сублимацийн эсрэг зүйлийг харж болно. Би нэрийг нь бичсэн гэж бодож байна. Өө үгүй ​​ээ. Тэр явчихсан. Энэ нь конденсацтай төстэй боловч нэрийг нь мартсан байна. Энэ нь хийн төлөвөөс шингэнийг тойрч шууд хатуу төлөвт шилжих шилжилт юм. Эдгээр диаграммын давуу тал нь даралт, температурын өөрчлөлтийн үед бодисын үйл ажиллагааг урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог. Amara.org нийгэмлэгийн хадмал орчуулга

Фазын диаграммын элементүүд

Гурвалсан оноо

№	Үе шатууд			Даралт	Температур		Анхаарна уу
				МПа	°C	К
1	Уур	Ус	Ice Ih	611.657 Па	0,01	273,16
2	Уур	Мөс Ih	Мөс XI	0	−201,0	72,15
3	Ус	Мөс Ih	Мөс III	209,9	−21,985	251,165
4	Мөс Ih	Мөс II	Мөс III	212,9	−34,7	238,45
5	Мөс II	Мөс III	Ice V	344,3	−24,3	248,85
6	Мөс II	Ice VI	Мөс XV	~ 800	−143	130	D2O-ийн хувьд
7	Ус	Мөс III	Мөс V	350,1	−16,986	256,164
8	Ус	Мөс IV	Мөс XII	~ 500-600	~ −6	~ 267
9	Мөс II	Мөс V	Ice VI	~ 620	~ −55	~ 218
10	Ус	Мөс V	Мөс VI	632,4	0.16	273,32
11	Мөс VI	Мөс VIII	Мөс XV	~ 1500	−143	130	D2O-ийн хувьд
12	Мөс VI	Мөс VII	Мөс VIII	2100	~ 5	~ 278
13	Ус	Мөс VI	Мөс VII	2216	81,85	355
14	Мөс VII	Мөс VIII	Ice X	62 000	−173	100
15	Ус	Мөс VII	Мөс X	47 000	~ 727	~ 1000

Мөсний сублимацийн муруй

P = A ⋅ e x p (− B / T) , (\displaystyle P=A\cdot exp(-B/T),) A = 3.41 ⋅ 10 12 P a; B = 6130 К. (\ displaystyle A=3.41\cdot 10^(12)~\mathrm (Pa) ;\quad B=6130~\mathrm (K) .)

Энэ томъёоны алдаа нь 240-273.16 К температурт 1% -иас ихгүй, 140-240 К температурт 2.5% -иас ихгүй байна.

Илүү нарийвчлалтай бол сублимацийн муруйг IAPWS-ийн санал болгосон томъёогоор тайлбарласан болно (Англи)орос(Англи) Ус ба уурын шинж чанарын олон улсын холбоо - Ус ба уурын шинж чанарыг судлах олон улсын нийгэмлэг) :

ln ⁡ P P 0 = T 0 T ∑ i = 1 3 a i (T T 0) b i , (\displaystyle \ln (\frac (P)(P_(0))))=(\frac (T_(0))(T) ))\нийлбэр _(i=1)^(3)a_(i)\left((T \over T_(0))\баруун)^(b_(i)),) P 0 = 611, 657 P a; T0 = ​​273.16 К; a 1 = - 21, 2144006; b 1 = 0.003333333; a 2 = 27, 3203819; b 2 = 1, 20666667; a 3 = - 6, 1059813; b 3 = 1 , 70333333. (\displaystyle (\эхлэх(матриц)~P_(0)=611.657~\mathrm (Па) ;&T_(0)=273.16~\mathrm (K) ;\\a_(1 )= -21.2144006;&b_(1)=0.003333333;\\a_(2)=27.3203819;&b_(2)=1.20666667;\\a_(3)=-6.1059813;&b_( 3)=3.03)))

Мөс хайлах муруй Ih

P P 0 = 1 + ∑ i = 1 3 a i [ 1 − (T T 0) b i ] , (\displaystyle (\frac (P)(P_(0)))=1+\нийлбэр _(i=1)^( 3)a_(i)\зүүн,) P 0 = 611, 657 P a; T0 = ​​273.16 К; a 1 = 1 195 393, 37; b 1 = 3, 00; a 2 = 80 818, 3159; b 2 = 25, 75; a 3 = 3338, 2686; b 3 = 103, 75; (\ displaystyle (\ begin (матриц) ~ P_ (0) = 611.657 ~ \ mathrm (Па) ; & T_ (0) = 273.16 ~ \ mathrm (K) ;\\ a_ (1) = 1 ~ 195 ~ 393 ,37) ;&b1=3.00;\\a_(2)=80~818.3159;&b2=25.75;\\a_(3)=3~338.2686;&b3=103.75;\end( матриц)))

Мөс хайлах муруй III

Хайлах муруй мөс IIIУсны хатуурах хамгийн бага температур (251.165 К; 208.566 МПа) цэгээс эхэлж, ердийн мөс нь бүтцийн өөрчлөлт III болж хувирдаг ба III ба V фазын хил дамждаг (256.164 К; 350.1 МПа) цэг дээр дуусна.

P P 0 = 1 - 0 , 299948 [ 1 - (T T 0) 60 ] , (\displaystyle (\frac (P)(P_(0)))=1-0,299948\зүүн,) P 0 = 208.566 М P a; T0 = ​​251.165 К. (\ displaystyle P_(0)=208.566~\матрм (МПа) ;\quad T_(0)=251.165~\mathrm (K).)

Мөс хайлах муруй V

V мөсний хайлах муруй нь (256,164 К; 350,1 МПа) цэгээс III ба V фазын хил дээр эхэлж, V ба VI фазын хил дамждаг (273,31 К; 632,4 МПа) цэг дээр дуусна.

P P 0 = 1 − 1 , 18721 [ 1 − (T T 0) 8 ] , (\displaystyle (\frac (P)(P_(0)))=1-1.18721\зүүн,) P 0 = 350.1 M P a; T0 = ​​256.164 К. (\ displaystyle P_(0)=350.1~\матрм (МПа) ;\quad T_(0)=256.164~\матрм (K).)

Мөс хайлах муруй VI

VI мөсний хайлах муруй нь V ба VI фазын зааг дээрх цэгээс (273,31 К; 632,4 МПа) эхэлж, VI ба VII фазын хил өнгөрдөг цэгт (355 К; 2216 МПа) төгсдөг.

P P 0 = 1 - 1 , 07476 [ 1 - (T T 0) 4 , 6 ] , (\displaystyle (\frac (P)(P_(0)))=1-1.07476\зүүн,) P 0 = 632.4 M P a; T0 = ​​273.31 К. (\ displaystyle P_(0)=632.4~\матрм (МПа) ;\quad T_(0)=273.31~\матрм (K).)

Мөс хайлах муруй VII

VII мөсний хайлах муруй нь VI ба VII фазын зааг дээрх цэгээс (355 К; 2216 МПа) эхэлж, VII фазын хил өнгөрдөг цэгт (715 К; 20.6 ГПа) төгсдөг.

ln ⁡ P P 0 = ∑ i = 1 3 a i (1 − (T T 0) b i) , (\displaystyle \ln (\frac (P)(P_(0))))=\нийлбэр _(i=1)^( 3)a_(i)\left(1-\left((T \over T_(0))\баруун)^(b_(i))\баруун),) P 0 = 2216 M P a; T0 = ​​355 К; a 1 = 1, 73683; b 1 = − 1 ; a 2 = - 0, 0544606; b 2 = 5; a 3 = 8, 06106 ⋅ 10 − 8; b 3 = 22. (\displaystyle (\эхлэх(матриц)~P_(0)=2216~\матрм (МПа) ;&T_(0)=355~\матрм (К) ;\\a_(1)=1, 73683;&b_(1)=-1;\\a_(2)=-0.0544606;&b_(2)=5;\\a_(3)=8.06106\cdot 10^(-8);&b_( 3)=22 .\төгсгөл(матриц)))

Усны уурын ханалтын муруй

Усны уурын ханалтын муруй нь усны гурвалсан цэгээс (273.16 К; 611.657 Па) эхэлж, чухал цэг дээр (647.096 К; 22.064 МПа) төгсдөг. Энэ нь тодорхой даралт дахь усны буцлах цэгийг эсвэл тодорхой температурт ханасан усны уурын даралтыг харуулдаг. Эгзэгтэй цэг дээр усны уурын нягт нь усны нягтралд хүрч, улмаар эдгээр нэгтгэх төлөвүүдийн хоорондын ялгаа арилдаг.

β 2 θ 2 + n 1 β 2 θ + n 2 β 2 + n 3 β θ 2 + n 4 β θ + n 5 β + n 6 θ 2 + n 7 θ + n 8 = 0 , (\ta тоглох) ^(2)\тета ^(2)+n_(1)\бета ^(2)\тета +n_(2)\бета ^(2)+n_(3)\бета \тета ^(2)+n_( 4)\бета \тета +n_(5)\бета +n_(6)\тета ^(2)+n_(7)\тета +n_(8)=0,) θ = T T 0 + n 9 T T 0 - n 10; T 0 = 1 K; (\ displaystyle \theta =(T \over T_(0))+(\frac (n_(9))((T \over T_(0))-n_(10)));\quad T_(0)= 1~\матрм (K) ;) β = (P P 0) 0, 25; P 0 = 1 M P a; (\ displaystyle \beta =\left((\frac (P)(P_(0)))\баруун)^(0.25);\quad P_(0)=1~\mathrm (MPa);) n0 = 1, 0; (\displaystyle n_(0)=1.0;) n 1 = 1167, 0521452767; (\displaystyle n_(1)=1167.0521452767;) n 2 = − 724213, 16703206; (\displaystyle n_(2)=-724213,16703206;) n 3 = - 17, 073846940092; (\displaystyle n_(3)=-17.073846940092;) n 4 = 12020, 82470247; (\displaystyle n_(4)=12020.82470247;) n 5 = − 3232555, 0322333; (\displaystyle n_(5)=-3232555.0322333;) n 6 = 14, 91510861353; (\displaystyle n_(6)=14.91510861353;) n 7 = - 4823, 2657361591; (\displaystyle n_(7)=-4823.2657361591;) n8 = 405113, 40542057; (\displaystyle n_(8)=405113,40542057;) n 9 = - 0, 23855557567849; (\displaystyle n_(9)=-0.23855557567849;) n 10 = 650, 17534844798. (\displaystyle n_(10)=650,17534844798.)

Өгөгдсөн үнэмлэхүй температурын T утгын хувьд нормчлогдсон утгыг тооцоолно θ болон магадлал квадрат тэгшитгэл

A = θ 2 + n 1 θ + n 2; (\ displaystyle A = \ theta ^ (2) + n_ (1) \ тета + n_ (2);) B = n 3 θ 2 + n 4 θ + n 5; (\ displaystyle B=n_(3)\theta ^(2)+n_(4)\theta +n_(5);) C = n 6 θ 2 + n 7 θ + n 8 , (\displaystyle C=n_(6)\theta ^(2)+n_(7)\theta +n_(8),)

Үүний дараа утгыг олно β

β = − B − B 2 − 4 A C 2 A (\displaystyle \beta =(\frac (-B-(\sqrt (B^(2)-4AC)))(2A)))

ба үнэмлэхүй даралтын утга:

P = P 0 β 4 . (\ displaystyle P = P_ (0) \ бета ^ (4).)

Янз бүрийн температурт ханасан усны уурын даралт (кПа).

T°C	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	0,6112	0,6571	0,7060	0,7581	0,8135	0,8726	0,9354	1,002	1,073	1,148
10	1,228	1,313	1,403	1,498	1,599	1,706	1,819	1,938	2,065	2,198
20	2,339	2,488	2,645	2,811	2,986	3,170	3,364	3,568	3,783	4,009
30	4,247	4,497	4,759	5,035	5,325	5,629	5,947	6,282	6,632	7,000
40	7,384	7,787	8,209	8,650	9,112	9,594	10,10	10,63	11,18	11,75
50	12,35	12,98	13,63	14,31	15,02	15,76	16,53	17,33	18,17	19,04
60	19,95	20,89	21,87	22,88	23,94	25,04	26,18	27,37	28,60	29,88
70	31,20	32,57	34,00	35,48	37,01	38,60	40,24	41,94	43,70	45,53
80	47,41	49,37	51,39	53,48	55,64	57,87	60,17	62,56	65,02	67,56
90	70,18	72,89	75,68	78,57	81,54	84,61	87,77	91,03	94,39	97,85
100	101,4

бас үзнэ үү

Холбоосууд

• IAPWS. Усны шинж чанарыг судлах олон улсын нийгэмлэгийн вэбсайт.

Усны төлөв байдлыг янз бүрийн температур, даралтын хүрээнд судалсан. Өндөр даралтын үед мөсний дор хаяж арван талст өөрчлөлт байгаа нь тогтоогдсон. Хамгийн их судлагдсан нь мөс I - байгальд олдсон мөсний цорын ганц өөрчлөлт юм.

Бодисын янз бүрийн өөрчлөлтүүд - полиморфизм нь төлөв байдлын диаграммын хүндрэлд хүргэдэг.

Координат дахь усны фазын диаграм Р - Т 6-р зурагт үзүүлэв. Энэ нь 3-аас бүрдэнэ фазын талбарууд- янз бүрийн газар нутаг Р, Т- тодорхой фазын хэлбэрээр ус байх утгууд - мөс, шингэн ус эсвэл уур (зурагт L, F, P үсгээр тус тус заасан). Эдгээр фазын талбарууд нь 3 хилийн муруйгаар тусгаарлагддаг.

Муруй AB - ууршилтын муруй, хамаарлыг илэрхийлдэг температураас шингэн усны уурын даралт(эсвэл эсрэгээр усны буцалгах цэгийн даралтаас хамаарлыг илэрхийлнэ). Өөрөөр хэлбэл, энэ шугам нь хоёр фазын тэнцвэрт байдалд нийцдэг

шингэн ус нь уур бөгөөд фазын дүрмээр тооцсон чөлөөт зэргийн тоо юм ХАМТ= 3 - 2 = 1. Энэ тэнцвэрийг гэнэ моновариант. Энэ нь системийн бүрэн тайлбарыг зөвхөн тодорхойлоход л хангалттай гэсэн үг юм нэг хувьсагч- температур эсвэл даралт, учир нь өгөгдсөн температурын хувьд зөвхөн нэг тэнцвэрийн даралт, өгөгдсөн даралтын хувьд зөвхөн нэг тэнцвэрийн температур байдаг.

AB шугамын доорх цэгүүдэд тохирох даралт ба температурт шингэн нь бүрэн уурших бөгөөд энэ бүс нь уурын муж юм. Өгөгдсөн нэг фазын муж дахь системийг дүрслэхийн тулд температур ба даралт гэсэн хоёр бие даасан хувьсагч шаардлагатай. ХАМТ = 3 - 1 = 2).

AB шугамын дээрх цэгүүдэд тохирох даралт ба температурт уур нь шингэн болж бүрэн конденсацдаг ( ХАМТ= 2). Ууршилтын муруй AB дээд хязгаар нь В цэгт байх бөгөөд үүнийг чухал цэг гэж нэрлэдэг (усны хувьд 374.2ºС ба 218.5). атм.). Энэ температураас дээш бол шингэн ба уурын үе шатууд ялгагдахгүй (шингэн/уурын интерфейс алга болно), тиймээс Ф = 1.

AC шугам - хараат байдлыг тусгасан мөсний сублимацийн муруй (заримдаа сублимацийн шугам гэж нэрлэдэг) температур дээрх мөс дээрх усны уурын даралт. Энэ шугам нь моновариант тэнцвэрийн мөс ↔ уур ( ХАМТ=1). АС шугамын дээр мөсөн талбай, доор нь уурын хэсэг байна.

AD шугам - хайлах муруй, хамаарлыг илэрхийлнэ мөс хайлах температур ба даралтба моновариант тэнцвэрийн мөс ↔ шингэн устай тохирч байна. Ихэнх бодисуудын хувьд AD шугам нь босоо тэнхлэгээс баруун тийш хазайдаг боловч усны зан үйл

Зураг 6. Усны фазын диаграм

хэвийн бус: шингэн ус мөсөөс бага эзэлхүүн эзэлдэг. Даралт нэмэгдэх нь тэнцвэрт байдал нь шингэн үүсэх чиглэлд шилжихэд хүргэдэг, жишээлбэл. хөлдөх цэг буурах болно.

Өндөр даралтын үед мөс хайлах муруйг тодорхойлохын тулд Бридгманы анх хийсэн судалгаагаар эхнийхээс бусад мөсний одоо байгаа бүх талст өөрчлөлтүүд уснаас илүү нягт болохыг харуулсан. Ийнхүү МЭ шугамын дээд хязгаар нь I мөс (ердийн мөс), III мөс, шингэн ус зэрэг тэнцвэрт байдалд орших D цэг юм. Энэ цэг нь -22ºС ба 2450 градус байна атм.

Усны гурвалсан цэг (шингэн, мөс, уур гэсэн гурван фазын тэнцвэрийг тусгасан цэг) агаар байхгүй үед 0.0100ºС ( Т = 273,16К) ба 4.58 мм м.у.б. Эрх чөлөөний зэрэглэлийн тоо ХАМТ= 3-3 = 0 ба ийм тэнцвэрийг инвариант гэж нэрлэдэг.

Фазын диаграм (эсвэл фазын диаграм) нь системийн төлөвийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн ба систем дэх фазын хувирал (хатуугаас шингэн рүү шилжих, шингэнээс хий рүү шилжих гэх мэт) хоорондын хамаарлын график дүрслэл юм.

Нэг бүрэлдэхүүн хэсэгтэй системүүдийн хувьд фазын диаграммыг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд энэ нь фазын өөрчлөлтийн температур ба даралтаас хамаарах хамаарлыг харуулсан; тэдгээрийг P-t координат дахь фазын диаграмм гэж нэрлэдэг.

Зураг дээр. Зураг 10.1-д усны төлөв байдлын диаграммыг бүдүүвч хэлбэрээр (масштабыг чанд мөрдөхгүйгээр) үзүүлэв. Диаграм дээрх аливаа цэг нь температур ба даралтын тодорхой утгатай тохирч байна.

Цагаан будаа. 10.1.Бага даралтын бүс дэх усны төлөв байдлын диаграмм

Диаграмм нь температур ба даралтын тодорхой утгын үед термодинамикийн хувьд тогтвортой усны төлөв байдлыг харуулж байна. Энэ нь бүх боломжит температур, даралтыг мөс, шингэн, уурын гурван мужид хуваах гурван муруйгаас бүрдэнэ.

OA муруй нь ханасан усны уурын даралтын температураас хамаарах хамаарлыг илэрхийлдэг: муруйн цэгүүд нь шингэн ус ба усны уур хоорондоо тэнцвэртэй байх температур ба даралтын хос утгыг харуулдаг. OA муруйг шингэн уурын тэнцвэрийн муруй эсвэл гэж нэрлэдэг буцлах муруй.

OS муруй - хатуу шингэний тэнцвэрийн муруй, эсвэл хайлах муруй, -мөс ба шингэн усны тэнцвэрт байдалд байгаа температур ба даралтын хос утгыг харуулна.

OB муруй - хатуу төлөв - уурын тэнцвэрийн муруй, эсвэл сублимацийн муруй.Энэ нь мөс ба усны уур тэнцвэрт байдалд байгаа температур, даралтын хос утгуудтай тохирч байна.

Бүх гурван муруй нь О цэг дээр огтлолцдог. Энэ цэгийн координатууд нь мөс, шингэн ус, уур зэрэг бүх гурван үе тэнцвэрт байдалд байж болох температур ба даралтын цорын ганц хос утгууд юм. Энэ нь гэж нэрлэгддэг гурвалсан цэг.

Гурвалсан цэг нь 0.610 кПа (4.58 мм м.у.б) усны уурын даралттай тохирч байна. температур O, OГ.С.

Усны төлөв байдлын диаграмм нь олж авах технологийн горимыг боловсруулахад чухал ач холбогдолтой хүнсний бүтээгдэхүүн. Жишээлбэл, диаграмаас харахад мөсийг 0.610 кПа (4.58 мм м.у.б) -аас бага даралтаар халаавал шууд уур болж хувирдаг. Энэ нь хөлдөөж хатаах замаар хүнсний бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх аргыг боловсруулах үндэс суурь юм.

Усны бусад бодисоос ялгарах нэг онцлог нь даралт ихсэх тусам мөсний хайлах цэг багасдаг. Энэ нөхцөл байдлыг диаграммд тусгасан болно. Усны диаграм дээрх OC хайлах муруй нь зүүн тийш, бусад бараг бүх бодисын хувьд баруун тийшээ дээшилдэг.

Агаар мандлын даралт дахь устай холбоотой өөрчлөлтийг диаграмм дээр 101.3 кПа (760 мм м.у.б) -тай тэнцэх хэвтээ шугам дээр байрлах цэгүүд эсвэл сегментүүдээр тусгана. Тиймээс мөс хайлах эсвэл усны талсжилт нь D цэгтэй, ус буцалгах нь Е цэгт, усыг халаах эсвэл хөргөх нь DE сегменттэй тохирч байна.