Materialännerungen am Zoustand vun der kritescher Temperatur Dräifachpunkt
An der Diskussioun iwwer d'Idealgasgesetz gouf erkläert, datt d'Idealgasgesetz d'Verhale vun engem realen Gas nëmme korrekt beschreift, wann den Drock an d'Dicht vum realen Gas net ze héich sinn. Wann den Drock an d'Dicht vum realen Gas grouss genuch sinn, produzéiert d'Idealgasgesetz ongenau Resultater. Dëst ass och wouer, wann d'Temperatur vum realen Gas säi Kachpunkt erreecht.
Dëst hänkt tatsächlech mat den Interaktiounen zesummen, déi tëscht richtege Gasmoleküle optrieden. Den Gasdrock ass ëmgekéiert proportional zum Gasvolumen. Wann den Gasdrock héich genuch ass, gëtt de Gasvolumen méi kleng. Well de Gasvolumen kleng ass, gëtt den Ofstand tëscht de Gasmoleküle méi kleng. Wann den Ofstand tëscht de Moleküle méi kleng ass, zéien d'Moleküle sech géigesäiteg un. Et ass ähnlech wéi wann Dir e Stéck Eisen no bei e Magnet bréngt. Wann den Ofstand tëscht dem Magnet an dem Eisen wäit genuch ass, kann de Magnet den Eisen net unzéien. Mee wann den Ofstand tëscht dem Magnet an dem Eisen kleng ass, gëtt den Eisen méi no gezunn.
Also behuelen sech Gasmoleküle wéi Magnete an Eisen an der Illustratioun uewen... Wann den Ofstand tëscht de Moleküle no genuch ass, zéien d'Moleküle sech géigesäiteg un. D'Präsenz vun Attraktiounskräften bewierkt, datt den Ofstand tëscht de Moleküle méi no gëtt (de Volumen vum Gas gëtt méi kleng). Normalerweis geschitt dat, wann den Drock vum Gas grouss genuch ass (Héije Drock, klengt Volumen. Klengt Volumen, den Ofstand tëscht de Moleküle gëtt méi no). Dofir gëtt dat ideal Gasgesetz keng korrekt Resultater, wann den Drock an d'Dicht vum richtege Gas grouss genuch sinn.
Drock vs. Volumendiagramm
Fir dat uewe genannt Problem besser ze verstoen, kucke mer eis d'Diagramm un, dat d'Bezéiung tëscht Drock a Volumen vum Gas weist. D'Kurven 1, 2, 3 a 4 weisen d'Verhale vum selwechte Gas bei verschiddenen Temperaturen. D'Temperatur vum Gas, déi an der Kurv 1 gewisen ass, ass méi héich wéi d'Kurv 2. D'Temperatur vum Gas, déi an der Kurv 2 gewisen ass, ass méi héich wéi d'Kurv 3. D'Temperatur vum Gas, déi an der Kurv 3 gewisen ass, ass méi héich wéi d'Kurv 4. D'Kurv ass eng schief Linn an der Mëtt vum Diagramm. D'Temperatur vum Gas bleift ëmmer konstant, déi eenzeg Ännerunge sinn den Drock (P) an de Volumen (V) vum Gas.
Nom ideale Gasgesetz muss eng Linn, déi bei 1 ufänkt, bei 1 ophalen. Och eng Linn, déi bei 2 ufänkt, muss bei 2 ophalen. D'Realitéit, déi vu richtege Gase erlieft gëtt, entsprécht net de Prognosen vum ideale Gasgesetz. Wann den Gasdrock héich genuch ass, gëtt de Gasvolumen méi kleng a wäicht vun de Prognosen vum ideale Gasgesetz of (vergläicht d'Kurven 1 an 2). D'Gréisst vun der Ofwäichung vum Gasvolumen hänkt och vun der Temperatur of. Wann d'Gastemperatur méi niddreg ass a no beim Schmelzpunkt, och bekannt als Kachpunkt (Punkt b), ass, erlieft de Gas normalerweis eng méi grouss Ofwäichung vum Volumen am Verglach mat wann d'Temperatur méi héich ass (vergläicht d'Kurven 1, 2, 3 a 4). Dëst gëtt vun den Attraktiounskräften tëscht Gasmoleküle beaflosst, wéi virdru erkläert.
D'Kurv 3 am Diagramm uewen weist d'Verhale vun enger Substanz bei hirer kritescher Temperatur. De Punkt c, duerch deen d'Kurv 3 geet, gëtt de kritesche Punkt genannt. Bei Temperaturen iwwer der kritescher Temperatur kann e Gas net an eng Flëssegkeet verwandelen, och net wann e ganz héije Drock ugewannt gëtt (vergläicht mat de Kurven 2 an 1). Den ugewannten Drock reduzéiert nëmmen de Volumen vum Gas, awer kann en net an eng Flëssegkeet verwandelen. Am Géigendeel, bei Temperaturen ënner der kritescher Temperatur verwandelt sech e Gas an eng Flëssegkeet, wann e bestëmmten Drock ugewannt gëtt (vergläicht mat der Kurv 3). De Betrag un Drock, deen e Gas bei der kritescher Temperatur an eng Flëssegkeet verwandele kann, gëtt als kriteschen Drock bezeechent. All Substanz huet eng aner kritesch Temperatur an e kriteschen Drock.
D'Kurv 4 am Diagramm uewen weist de Prozess vum Wiessel vun engem Gas an eng Flëssegkeet. De schatteierten Deel (deen engem Bierg gläicht) ass de Beräich, wou d'Gas- a Flëssegkeetsphasen am Gläichgewiicht sinn. Ufanks ass de Volumen vum Gas zimlech grouss. Nodeems den Drock vum Gas eropgeet, gëtt de Volumen vum Gas méi kleng, bis en de Punkt b erreecht (de Punkt b ass de Schmelzpunkt, och bekannt als de Kachpunkt). Wann en de Punkt b erreecht, fänkt de Gas un, sech an eng Flëssegkeet ze verwandelen. Wärend dem Prozess vum Wiessel vun engem Gas an eng Flëssegkeet (vum Punkt b zum Punkt a) gëtt de Volumen vun der Substanz méi kleng, och wann et keng Drockanstieg gëtt (markéiert duerch déi riichter Linn). Um Punkt a huet sech dat ganzt Gas an eng Flëssegkeet verwandelt. Nodeems de Punkt a erreecht gouf, féiert en eropgehenden Drock op d'Substanz nëmmen zu enger ganz klenger Volumenännerung (markéiert duerch déi ganz géi Form vun der Kurv).
Am Alldag benotze mir dacks d'Begrëffer Damp a Gas. Zum Beispill Waasserdamp oder Stéckstoffgas. Mir nennen Waasserdamp bal ni Waassergas, obwuel Waasserdamp eigentlech déi gasfërmeg Form vu Waasser ass. Datselwecht gëllt fir Stéckstoff, Sauerstoff, etc. Stéckstoff oder Sauerstoff ginn allgemeng als Gase bezeechent. Gas a Damp hunn ënnerschiddlech Bedeitungen. Wann den gasfërmegen Zoustand vun enger Substanz ënner der kritescher Temperatur vun der Substanz läit, da nennen mir et Damp. Am Géigendeel, wann den gasfërmegen Zoustand vun enger Substanz iwwer der kritescher Temperatur vun der Substanz läit, da nennen mir et Gas.
Drock vs. Temperaturdiagramm (Phasendiagramm)
Mir hunn d'Verhale vu Substanzen virdru mat engem Drock vs. Volumen-Diagramm erkläert. Nieft engem PV-Diagramm kann d'Verhale vu Substanzen mat engem Drock (P) vs. Temperatur (T)-Diagramm erkläert ginn. En PT-Diagramm gëtt allgemeng als Phasendiagramm bezeechent. Et gëtt Phasendiagramm genannt, well et benotzt gëtt fir d'Phasen oder Zoustänn vun enger Substanz ze vergläichen. Eng Substanz, där hir Zoustänn dacks ännert, ass Waasser.
Et ginn dräi Kurven am Diagramm, nämlech d'Verdampfungskurve, d'Schmëlzkurve an d'Sublimatiounskurve.
D'Verdampfungskurve weist d'Punkten, wou Flëssegkeet a Damp am Gläichgewiicht sinn. De Punkt, wou Flëssegkeet a Damp am Gläichgewiicht sinn, gëtt Schmelzpunkt oder Kachpunkt genannt. (Et gëtt Schmelzpunkt genannt, well zu dësem Zäitpunkt den Damp schmëlze kann a sech a Waasser verwandele kann. Et gëtt Kachpunkt genannt, well zu dësem Zäitpunkt d'Waasser kache kann a sech a Damp verwandele kann). Dofir ass d'Verdampfungskurve eigentlech e Grafik, deen d'Bezéiung tëscht Drock (P) an der Kachpunkt-/Schmelzpunkttemperatur weist. Et schéngt, datt wat méi kleng den Drock ass, wat méi niddreg de Kachpunkt vum Waasser ass, oder wat méi grouss den Drock ass, wat méi héich de Kachpunkt vum Waasser ass. Bei engem Drock vun 1 atm ass de Kachpunkt vum Waasser = 100 ° C. Am Géigendeel, bei engem Drock vun 218 atm ass de Kachpunkt vum Waasser = 374 ° C.
En Drock vun 218 atm ass och als kriteschen Drock vum Waasser bekannt, während eng Temperatur vun 374 ° C och als kritesch Temperatur vum Waasser bekannt ass. Wann d'Temperatur vum Damp manner wéi 374 ° C ass, kann den Damp bei engem Drock vun 374 ° C a Flëssegkeet verwandelen. Kee Drock kann den Damp a Flëssegkeet verwandelen, wann d'Temperatur méi héich wéi 218 ° C ass.
D'Schmelzkurv weist d'Punkten, wou de flëssegen an de festen Zoustand am Gläichgewiicht sinn. De Punkt, wou de flëssegen an de festen Zoustand am Gläichgewiicht sinn, gëtt Schmelzpunkt oder Gefréierpunkt genannt. (Et gëtt Schmelzpunkt genannt, well zu dësem Zäitpunkt Äis zu Waasser schmëlze kann. E gëtt Gefréierpunkt genannt, well zu dësem Zäitpunkt Waasser zu Äis afréiere kann). Dofir ass d'Schmelzkurv eigentlech e Grafik, deen d'Bezéiung tëscht Drock (P) an der Schmelzpunkt- oder Gefréierpunkttemperatur weist. Bei engem Drock vun 1 atm ass de Gefréierpunkt vu Waasser (oder de Schmelzpunkt vun Äis) = 0. oC. Am Géigendeel, bei engem Drock vun 218 atm ass de Gefréierpunkt vum Waasser (oder de Schmelzpunkt vun Äis) manner wéi 0 oC. Bedenkt datt bei engem Drock vun 1 atm Waasser a flësseger Form ass, wann d'Temperatur tëscht 0 läit. o100 vum C oC. Waasser ass a fester Form, wann d'Temperatur bei engem Drock vun 1 atm manner wéi 0 ass. oC oder Waasser ass a Form vun Damp, wann d'Temperatur bei engem Drock vun 1 atm méi wéi 100 ass. oC.
D'Sublimatiounskurve weist d'Punkten, wou de Feststoff an den Damp am Gläichgewiicht sinn. De Punkt, wou de Feststoff an den Damp am Gläichgewiicht sinn, gëtt Sublimatiounspunkt genannt. Dofir ass d'Sublimatiounskurve eigentlech e Grafik, deen d'Bezéiung tëscht Drock (P) an der Temperatur vum Sublimatiounspunkt weist... Sublimatioun ass de Prozess, bei deem de festen Zoustand an Damp ëmgewandelt gëtt, ouni duerch de flëssegen Zoustand ze goen... Normalerweis geschitt Sublimatioun nëmme bei niddregen Drock. Äis kann nëmme subliméieren, wann d'Temperatur manner wéi 0,01 ° C an den Drock manner wéi 0,006 atm ass. De Punkt, wou déi dräi Kurven sech kräizen, gëtt Tripelpunkt genannt.
Hei ënnendrënner ass en Phasendiagramm fir Kuelendioxid. Bedenkt datt d'Skalen um Waasserphasendiagramm an dem Kuelendioxidphasendiagramm net linear sinn.
