Фазын өөрчлөлтийн тухай нийтлэл Критик температур Гурвалсан цэг
Идеал хийн хуулийн хэлэлцүүлэгт идеал хийн хууль нь бодит хийн даралт ба нягтрал хэт их биш үед л бодит хийн зан төлөвийг үнэн зөв тодорхойлдог болохыг тайлбарласан. Хэрэв даралт ба бодит хийн нягтрал хангалттай их байвал идеал хийн хууль нь буруу үр дүнг өгдөг бөгөөд үүнтэй адил бодит хийн температур буцлах цэгт ойртох үед ч мөн адил. Энэ нь бодит хийн молекулуудын хооронд үүсдэг харилцан үйлчлэлтэй холбоотой юм. Хийн даралт нь хийн эзэлхүүнтэй урвуу хамааралтай байдаг. Хийн даралт хангалттай их байх үед хийн эзэлхүүн багасдаг. Хийн эзэлхүүн бага тул хийн молекулуудын хоорондох зай ойртдог. Молекулуудын хоорондох зай ойртох үед молекулууд бие биенээ татдаг. Энэ нь та төмрийн хэсгийг соронзон дээр тавихтай адил юм. Хэрэв соронз ба төмрийн хоорондох зай хангалттай хол байвал соронз төмрийг татаж чадахгүй. Гэхдээ хэрэв соронз ба төмрийн хоорондох зай ойрхон байвал төмөр ойртдог.
Тиймээс хийн молекулууд соронз шиг ажилладаг. Молекулуудын хоорондох зай хангалттай ойрхон байх үед молекулууд хоорондоо татагддаг. Татах хүч нь молекулуудын хоорондох зайг ойртуулдаг (хийн эзэлхүүн багасдаг). Ихэвчлэн энэ нь хийн даралт хангалттай их байх үед тохиолддог (их даралт, бага эзэлхүүн. Бага эзэлхүүн, молекулуудын хоорондох зай ойртох). Тиймээс бодит хийн даралт ба нягтрал их байх үед идеал хийн хууль нь үнэн зөв үр дүнг өгдөггүй.
Даралт ба Даралтын Эзлэхүүний диаграмм
Дээрх асуудлыг илүү сайн ойлгохын тулд хийн даралт ба эзэлхүүний хоорондын хамаарлыг харуулсан диаграммыг авч үзье. 1, 2, 3, 4 муруйнууд нь өөр өөр температурт хийн ижил зан төлөвийг харуулдаг. 1-р муруйд үзүүлсэн хийн температур нь 2-р муруйгаас өндөр байна. 2-р муруйд үзүүлсэн хийн температур нь 3-р муруйгаас өндөр байна. 3-р муруйд үзүүлсэн хийн температур нь 4-р муруйгаас өндөр байна. Муруй нь диаграммын дунд байрлах ташуу зураас юм. Хийн температур үргэлж тогтмол байдаг бөгөөд энэ нь зөвхөн хийн даралт (P) ба эзэлхүүнийг (V) өөрчилдөг.
Идеал хийн хуулийн дагуу 1-р тооноос эхэлсэн шугам 1-р тоогоор төгсөх ёстой. Үүнтэй адил 2-р тооноос эхэлсэн шугам 2-р тоонд зогсох ёстой. Бодит хийн мэдэрч буй бодит байдал нь идеал хийн хуулийн урьдчилсан мэдээгээр биш юм. Хийн даралт хангалттай их байх үед хийн эзэлхүүн багасч, идеал хийн хуулийн урьдчилсан мэдээнээс хазайдаг (1-р муруй ба 2-р муруйтай харьцуулна уу). Хийн эзэлхүүний хазайлтын хэмжээ нь мөн температураас хамаарна. Хэрэв хийн температур бага бөгөөд хайлах цэг буюу буцлах цэгт (b цэг) ойртвол хий нь температур өндөр байх үеийнхээс илүү их эзэлхүүний хазайлтыг мэдэрдэг (1, 2, 3, 4-р муруйг харьцуулна уу). Өмнө тайлбарласны дагуу хийн молекулуудын хоорондох таталцлын нөлөөгөөр нөлөөлдөг.
Дээрх диаграмм дахь 3-р муруй нь бодисын чухал температур дахь зан төлөвийг харуулж байна. Гуравдугаар муруйгаар өнгөрсөн c цэгийг чухал цэг гэж нэрлэдэг. Хэмжээст температураас өндөр температурт хийн хэлбэр нь мэдэгдэхүйц даралт өгсөн ч шингэн хэлбэрт шилжиж чадахгүй (2-р муруй ба 1-р муруйтай харьцуулна уу). Өгөгдсөн даралт нь зөвхөн хийн эзэлхүүнийг багасгадаг боловч хийг шингэн болгон хувиргаж чадахгүй. Үүний эсрэгээр, чухал температураас бага температурт абсолют даралт өгсөн тохиолдолд хий шингэн болж хувирна (3-р муруйтай харьцуулна уу). Хэмжээст температурт хийг шингэн болгон хувиргаж чадах даралтын хэмжээг чухал даралт гэж нэрлэдэг. Бодис бүр өөр өөр чухал температур ба чухал даралттай байдаг.
Дээрх диаграмм дахь 4-р муруй нь хийнээс шингэн рүү шилжих үйл явцыг харуулж байна. Сүүдэртэй хэсэг (уултай төстэй) нь хий ба шингэн тэнцвэрт байгаа хэсэг юм. Эхлээд хийн эзэлхүүн их байдаг. Хийн даралт нэмэгдсэний дараа хийн эзэлхүүн b цэгт хүрэх хүртэл багасдаг (b цэг нь хайлах цэг, өөрөөр хэлбэл буцлах цэг). Энэ нь b цэгт хүрэхэд хий шингэн болж эхэлдэг. Хий шингэн болж хувирах үйл явцын үед (b цэгээс a цэг хүртэл) даралт нэмэгдэхгүй байсан ч бодисын эзэлхүүн багасдаг (шулуун шугамаар тэмдэглэгдсэн). a цэг дээр бүх хий шингэн болж хувирдаг. a цэгт хүрсний дараа бодист даралт нэмэхэд зөвхөн эзэлхүүний хамгийн бага өөрчлөлт гардаг (маш эгц муруйгаар тэмдэглэгдсэн).
Өдөр тутмын амьдралд бид уур, хий гэсэн нэр томьёог ихэвчлэн ашигладаг. Жишээлбэл, усны уур эсвэл азотын хий. Усны уур нь уснаас үүссэн хий боловч бид усны уурыг бараг усны хий гэж нэрлэдэггүй. Үүнтэй адил азот, хүчилтөрөгч гэх мэт. Азот эсвэл хүчилтөрөгчийг ихэвчлэн хий гэж нэрлэдэг. Хий ба уур нь өөр өөр утгатай. Хэрэв бодисоос гарсан хий нь материалын чухал температураас доогуур байвал бид үүнийг уур гэж нэрлэдэг. Үүний эсрэгээр, хэрэв бодисоос гарсан хий нь бодисын чухал температураас дээгүүр байвал бид үүнийг хий гэж нэрлэдэг.
Даралт ба температурын диаграмм (Фазын диаграмм)
Өмнө нь даралт ба эзэлхүүний диаграммыг ашиглан бодисын зан төлөвийг тайлбарласан. PV диаграммыг ашиглахаас гадна бодисын зан төлөвийг даралт (P) ба температур (T) диаграммыг ашиглан тайлбарлаж болно. PT диаграммыг ерөнхийдөө фазын диаграмм гэж нэрлэдэг. Энэ диаграммыг бодисын фазуудыг харьцуулахад ашигладаг тул фазын диаграмм гэж нэрлэдэг. Фазаа байнга өөрчилдөг бодисын нэг бол ус юм.
Диаграмм дээр ууршилтын муруй, хайлалтын муруй, сублимацийн муруй гэсэн гурван муруй байна.
Ууршилтын муруй нь шингэн ба уур тэнцвэрт байгаа цэгүүдийг харуулдаг. Шингэн ба уурын хэлбэр тэнцвэрт байгаа цэгийг хайлах цэг буюу буцлах цэг гэж нэрлэдэг (энэ үед уур хайлж, ус болж хувирдаг тул хайлах цэг гэж нэрлэдэг. Буцлах цэг гэж нэрлэдэг, учир нь энэ үед ус буцалж, уур болж хувирдаг). Тиймээс ууршилтын муруй нь үнэндээ даралт (P) ба буцлах цэг / хайлах температурын хоорондын хамаарлыг харуулсан график юм. Даралт бага байх тусам усны буцлах цэгийн температур бага байх буюу даралт өндөр байх тусам усны буцлах цэгийн температур өндөр байх бололтой. 1 атм даралттай үед усны буцлах цэгийн температур 100 ° C байна. Үүний эсрэгээр, 218 атм даралттай үед усны буцлах цэгийн температур = 374 ° C байна.
218 атмосферийн даралтыг усны чухал даралт гэж нэрлэдэг бол 374 ° C температурыг усны чухал температур гэж нэрлэдэг. Хэрэв уурын температур 374 ° C-аас бага байвал 374 ° C даралт өгвөл уур нь фазаа шингэн болгон өөрчилж чадна. Хэрэв температур 218 ° C -аас өндөр байвал даралт нь уурыг шингэн болгож чадахгүй.
Хайлах муруй нь шингэн ба хатуу бодисын тэнцвэрт байгаа цэгүүдийг харуулдаг. Шингэн ба хатуу бодисын тэнцвэрт байгаа цэгийг хайлах цэг эсвэл хөлдөх цэг гэж нэрлэдэг (энэ үед мөс ус болж хайлж чаддаг тул хайлах цэг гэж нэрлэдэг. Энэ үед ус мөс болж хөлдөж чаддаг тул хөлдөх цэг гэж нэрлэдэг). Тиймээс хайлах муруй нь даралт (P) ба хайлах цэг эсвэл хөлдөх температурын хоорондын хамаарлыг харуулсан график юм. 1 атм даралттай үед усны хөлдөх цэг (эсвэл мөсний хайлах цэг) = 0 ° C. 218 атм даралттай харьцуулахад усны хөлдөх цэг (эсвэл мөсний хайлах цэг) 0 ° C-аас бага байна. 1 атм даралттай үед температур 0°C-аас 100 ° C хооронд байвал ус шингэн төлөвт байна гэдгийг анхаарна уу. 1 атм даралттай үед температур 0 ° C -аас бага байвал ус хатуу төлөвт байна , эсвэл 1 атм даралттай үед температур 100 ° C- аас дээш байвал ус ууранд байна.
Сублимацийн муруй нь хатуу ба уур тэнцвэрт байгаа цэгүүдийг харуулна 
Тэнцвэрийг сублимацийн цэг гэж нэрлэдэг. Тиймээс сублимацийн муруй нь даралт (P) ба сублимацийн цэгийн температурын хоорондын хамаарлыг харуулсан график юм. Сублимаци гэдэг нь шингэнээр дамжин өнгөрөхгүйгээр хатуу бодисыг уур болгон хувиргах үйл явц юм. Ихэвчлэн сублимаци нь зөвхөн бага даралттай үед явагддаг. Мөс нь зөвхөн температур 0.01-ээс бага байвал л сублимацид ордог. oC ба даралт нь 0.006 атм-аас бага байна. Гурван муруйн огтлолцол бүхий цэгийг гурвалсан цэг гэж нэрлэдэг.
Доор нүүрстөрөгчийн давхар ислийн фазын диаграмм байна. Усны фазын диаграмм болон нүүрстөрөгчийн давхар ислийн фазын диаграмм дээрх масштаб нь шугаман биш гэдгийг анхаарна уу.
