Плотность пара
Плотность пара и другие его физические свойства
Если пар образуется из жидкой/твердой фазы, то данный процесс называют парообразованием, обратный же, носит название – конденсация. В условиях низкого давления и высокой температуры свойства пара становятся сопоставимыми со свойствами идеального газа. Практически всегда, под словом «пар» имеется ввиду водяной пар, во всех других случаях требуется уточнение.
Выделяют два типа состояний пара чистых (без примесей) химических соединений:
— ненасыщенный пар, т.е. пар, который пока не достиг динамического равновесия с жидкостью. При одинаковой температуре давление ненасыщенного пара всегда меньше, чем насыщенного. Если на поверхности жидкости находится ненасыщенный пар, то процесс парообразования преобладает над процессом конденсации, в связи с чем объем жидкости в сосуде будет постепенно уменьшаться.
— насыщенный пар, т.е. пар, который находится в динамическом равновесии с жидкость (ни один из процессов – парообразование или конденсация не преобладает). При одинаковой температуре в фиксированном объеме не будет находиться больше пара, чем изначально. Это равновесие нарушится только если сжимать пар, находящийся над жидкостью специальным поршнем: конденсация будет преобладать над парообразованием. Однако, данный процесс – временное явление, он будет происходить до тех пор, пока динамическое равновесие не установится снова.
Время установления динамического равновесия между паром и жидкостью значительно зависит от плотности пара, что связано с различием сил межмолекулярного взаимодействия.
Зависимость изменения плотности пара, а также других физических характеристик водяного пара (насыщенный) от температуры приведены в таблице:
|
Температура, oС |
Плотность, кг/м3 |
Давление (абсолютное), кгс/см2 |
Удельный объем, м3/кг |
|
0 |
0,00484 |
0,0062 |
206,5 |
|
20 |
0,01729 |
0,0238 |
57,8 |
|
40 |
0,05114 |
0,0752 |
19,55 |
|
60 |
0,1301 |
0,2031 |
7,687 |
|
80 |
0,2929 |
0,483 |
3,414 |
|
100 |
0,5970 |
1,033 |
1,675 |
Примеры решения задач
| Задание | Во сколько раз масса молекулы хлороводорода больше массы молекулы кислорода и меньше массы атома криптона? |
| Решение | Вычислим молекулярные массы воды, неона и водорода:
Mr(HCl) = Ar(Cl) +Ar(H) = 35,5 + 1 = 36,5; Mr(Kr) = Ar(Kr) = 84; Mr(O2) = 2 ×Ar(O) = 2 ×16 = 32. Для расчетов, определяющих на сколько или во сколько раз масса молекулы одного вещества больше или меньше массы молекулы другого вещества, проще пользоваться величинами относительных молекулярных масс, которые выполняют роль истинных масс молекул. Все сказанное также справедливо и в отношении относительных атомных масс. m(HCl) / m(O2) = Mr(HCl) / Mr(O2) = 36,5 / 32 = 1,14; m(HCl) / m(Ne) = Mr(HCl) / Mr(Kr) = 36,5 / 84 = 0,43. |
| Ответ | Масса молекулы хлороводорода в 1,14 раз превышает массу молекулы кислорода и составляет 0,43 массы атома криптона. |
| Задание | Определите, что имеет большую массу: три молекулы фтора или три атома хлора? |
| Решение | Вычислим молекулярную массу фтора и относительную атомную массу хлора:
Mr(F2) = 2 ×Ar(F) = 2 × 19 = 38; Ar(Cl) = 35,5. Для расчетов, определяющих на сколько или во сколько раз масса молекулы одного вещества больше или меньше массы молекулы другого вещества, проще пользоваться величинами относительных молекулярных масс, которые выполняют роль истинных масс молекул. Все сказанное также справедливо и в отношении относительных атомных масс. 3atom× (Cl) / 3molecula× (F2) = 3 ×Ar(Cl) / 3 ×Mr(F2) = 3 × 35,5 / 3 × 38 = 0,93. |
| Ответ | Масса трех атомов хлора составляет 0,93 от массы трех молекул фтора. |
