Физика
2.1.17. Преобразование энергии в фазовых переходах
Фазовые переходы
Переход вещества из одного фазового состояние в другое называется фазовым переходом, или фазовым превращением. Существуют следующие фазовые переходы:
1) жидкость \(\Leftrightarrow \) пар;
2) жидкость \(\Leftrightarrow \) твердое тело;
3) твердое тело \(\Leftrightarrow \) пар.
Переход жидкости в пар может происходить в виде испарения при малых температурах и парообразования в процессе кипения. Обратный переход пара в жидкость называется конденсацией. Переход жидкости в твердое тело носит название кристаллизации (или затвердевания), обратный переход – это плавление. Переход твердого тела в пар – это сублимация (или возгонка), для обратного перехода специального термина нет, но иногда говорят конденсация. Все только что рассмотренные фазовые переходы являются фазовыми переходами первого рода. Фазовые превращения первого рода – это такие превращения, которые сопровождаются поглощением или выделением теплоты. Перечислим их характерные особенности:
1. Скачкообразность. Например, нагреваем лед, при достижении температуры, равной 0 °С, лед внезапно начинает превращаться в воду, обладающую совершенно другими свойствами, чем лед.
2. Переход из одной фазы в другую при заданном давлении происходит при определенной температуре. Так, при атмосферном давлении лед начинает плавиться при 0 °С, и эта температура остается неизменной вплоть до момента, когда весь лед превратится в воду. До этого момента лед и вода существуют одновременно, соприкасаясь друг с другом. Конечно, при изменении давления меняется и температура фазового перехода.
3. Переход вещества из одной фазы в другую всегда связан с поглощением или выделением некоторого количества тепла, называемого скрытой теплотой, или теплотой фазового перехода. Например, подводя тепло к жидкости, доводим ее до температуры кипения. Дальше тепло продолжаем подводить, но температура жидкости не повышается. Подводимое тепло идет на то, чтобы жидкость превратить в пар. В этом переходе скрытой теплотой является теплота парообразования, в данном случае она поглощается. Удельной теплотой фазового превращения называется величина, равная отношению количества теплоты, которое нужно сообщить единице массы вещества, чтобы при постоянном давлении перевести его из одного фазового состояния в другое.
4. При фазовых переходах происходит изменение удельного объема фаз. Удельный объем – это объем, приходящийся на единицу массы вещества:
\(% MathType!MTEF!2!1!+-% feaagKart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9% vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x% fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvamaaBa% aaleaadaWgaaadbaGaamyDaiaadsgaaeqaaaWcbeaakiabg2da9maa% laaabaGaamOvaaqaaiaad2gaaaaaaa!3C05!{V_{_{уд}}} = \frac{V}{m}\)
Другие материалы по данной теме
Формула
\(\frac{{{\rm{d}}P}}{{{\rm{d}}T}} = \frac{Q}{{T\left( {{V_2} - {V_1}} \right)}}\)