Tibdil fil-Materjal fit-Temperatura Kritika tal-Istat Triple Point
Fid-diskussjoni tal-liġi tal-gass ideali, ġie spjegat li l-liġi tal-gass ideali tiddeskrivi b'mod preċiż l-imġiba ta' gass reali biss meta l-pressjoni u d-densità tal-gass reali ma jkunux għoljin wisq. Jekk il-pressjoni u d-densità tal-gass reali jkunu kbar biżżejjed, il-liġi tal-gass ideali tipproduċi riżultati mhux preċiżi. Dan huwa minnu wkoll meta t-temperatura tal-gass reali toqrob lejn il-punt tat-togħlija tiegħu.
Dan fil-fatt huwa relatat mal-interazzjonijiet li jseħħu bejn molekuli tal-gass reali. Il-pressjoni tal-gass hija inversament proporzjonali għall-volum tal-gass. Meta l-pressjoni tal-gass tkun għolja biżżejjed, il-volum tal-gass jiċkien. Minħabba li l-volum tal-gass huwa żgħir, id-distanza bejn il-molekuli tal-gass issir eqreb. Meta d-distanza bejn il-molekuli tkun eqreb, il-molekuli jattiraw lil xulxin. Huwa simili għal meta tressaq biċċa ħadid qrib kalamita. Jekk id-distanza bejn il-kalamita u l-ħadid hija 'l bogħod biżżejjed, il-kalamita ma tistax tattira l-ħadid. Imma jekk id-distanza bejn il-kalamita u l-ħadid hija qrib, il-ħadid jinġibed eqreb.
Għalhekk il-molekuli tal-gass jaġixxu bħal kalamiti u ħadid fl-illustrazzjoni ta' hawn fuq... Meta d-distanza bejn il-molekuli tkun qrib biżżejjed, il-molekuli jattiraw lil xulxin. Il-preżenza ta' forzi attraenti tikkawża li d-distanza bejn il-molekuli tersaq eqreb (il-volum tal-gass jiċkien). Normalment dan jiġri meta l-pressjoni tal-gass tkun kbira biżżejjed (Pressjoni għolja, volum żgħir. Volum żgħir, id-distanza bejn il-molekuli tersaq eqreb). Għalhekk, il-liġi tal-gass ideali ma tagħtix riżultati preċiżi meta l-pressjoni u d-densità tal-gass reali jkunu kbar biżżejjed.
Dijagramma tal-Pressjoni vs Volum
Biex nifhmu aħjar il-problema ta' hawn fuq, ejja nirrevedu d-dijagramma li turi r-relazzjoni bejn il-pressjoni u l-volum tal-gass. Il-kurvi 1, 2, 3, u 4 juru l-imġiba tal-istess gass f'temperaturi differenti. It-temperatura tal-gass murija fil-kurva 1 hija ogħla mill-kurva 2. It-temperatura tal-gass murija fil-kurva 2 hija ogħla mill-kurva 3. It-temperatura tal-gass murija fil-kurva 3 hija ogħla mill-kurva 4. Il-kurva hija linja inklinata fin-nofs tad-dijagramma. It-temperatura tal-gass dejjem tibqa' kostanti, l-uniċi bidliet huma l-pressjoni (P) u l-volum (V) tal-gass.
Skont il-liġi tal-gass ideali, linja li tibda minn 1 trid tispiċċa f'1. Bl-istess mod, linja li tibda minn 2 trid tispiċċa f'2. Ir-realtà esperjenzata mill-gassijiet reali ma tikkonformax mat-tbassir tal-liġi tal-gass ideali. Meta l-pressjoni tal-gass tkun għolja biżżejjed, il-volum tal-gass isir iżgħar u jiddevja mit-tbassir tal-liġi tal-gass ideali (qabbel il-kurvi 1 u 2). Il-kobor tad-devjazzjoni fil-volum tal-gass jiddependi wkoll mit-temperatura. Jekk it-temperatura tal-gass tkun aktar baxxa u qrib il-punt tat-tidwib, magħruf ukoll bħala l-punt tat-togħlija (punt b), il-gass ġeneralment jesperjenza devjazzjoni akbar fil-volum meta mqabbel ma' meta t-temperatura tkun ogħla (qabbel il-kurvi 1, 2, 3, u 4). Dan huwa influwenzat mill-forzi attraenti bejn il-molekuli tal-gass, kif spjegat qabel.
Il-kurva 3 fid-dijagramma ta’ hawn fuq turi l-imġiba ta’ sustanza fit-temperatura kritika tagħha. Il-punt c, li minnu tgħaddi l-kurva 3, jissejjaħ il-punt kritiku. F’temperaturi ogħla mit-temperatura kritika, gass ma jistax jinbidel f’likwidu anke jekk tiġi applikata pressjoni għolja ħafna (qabbel mal-kurvi 2 u 1). Il-pressjoni applikata tnaqqas biss il-volum tal-gass iżda ma tistax tibdillu f’likwidu. Bil-maqlub, f’temperaturi aktar baxxi mit-temperatura kritika, gass jinbidel f’likwidu jekk tiġi applikata ċerta pressjoni (qabbel mal-kurva 3). L-ammont ta’ pressjoni li jista’ jibdel gass f’likwidu fit-temperatura kritika huwa magħruf bħala l-pressjoni kritika. Kull sustanza għandha temperatura kritika u pressjoni kritika differenti.
Il-Kurva 4 fid-dijagramma ta’ hawn fuq turi l-proċess tal-bidla minn gass għal likwidu. Iż-żona dellija (li tixbah muntanja) hija ż-żona fejn il-fażijiet tal-gass u tal-likwidu huma f’ekwilibriju. Inizjalment, il-volum tal-gass huwa pjuttost kbir. Wara li l-pressjoni tal-gass tiżdied, il-volum tal-gass jiċkien sakemm jilħaq il-punt b (il-punt b huwa l-punt tat-tidwib, magħruf ukoll bħala l-punt tat-togħlija). Meta jilħaq il-punt b, il-gass jibda jinbidel f’likwidu. Matul il-proċess tal-bidla minn gass għal likwidu (mill-punt b għall-punt a), il-volum tas-sustanza jiċkien anke jekk ma jkunx hemm żieda fil-pressjoni (immarkata bil-linja dritta). Fil-punt a, il-gass kollu jkun inbidel f’likwidu. Wara li jilħaq il-punt a, iż-żieda fil-pressjoni fuq is-sustanza tirriżulta biss f’bidla żgħira ħafna fil-volum (immarkata mill-forma wieqfa ħafna tal-kurva).
Fil-ħajja ta’ kuljum, spiss nużaw it-termini fwar u gass. Pereżempju, fwar tal-ilma jew gass tan-nitroġenu. Kważi qatt ma nirreferu għall-fwar tal-ilma bħala gass tal-ilma, anke jekk il-fwar tal-ilma huwa fil-fatt il-forma gassuża tal-ilma. L-istess jgħodd għan-nitroġenu, l-ossiġnu, eċċ. In-nitroġenu jew l-ossiġnu huma komunement imsejħa gassijiet. Il-gass u l-fwar għandhom tifsiriet differenti. Jekk l-istat gassuż ta’ sustanza huwa taħt it-temperatura kritika tas-sustanza, allura nsejħulha fwar. Bil-maqlub, jekk l-istat gassuż ta’ sustanza huwa 'l fuq mit-temperatura kritika tas-sustanza, allura nsejħulha gass.
Dijagramma tal-Pressjoni vs Temperatura (Dijagramma tal-Fażi)
Preċedentement, spjegajna l-imġiba tas-sustanzi bl-użu ta' dijagramma tal-Pressjoni vs. Volum. Minbarra l-użu ta' dijagramma PV, l-imġiba tas-sustanzi tista' tiġi spjegata bl-użu ta' dijagramma tal-Pressjoni (P) vs. Temperatura (T). Dijagramma PT hija komunement imsejħa dijagramma tal-fażi. Din tissejjaħ dijagramma tal-fażi għaliex tintuża biex tqabbel il-fażijiet, jew l-istati, ta' sustanza. Sustanza waħda li ta' spiss tgħaddi minn bidliet fl-istat hija l-ilma.
Hemm tliet kurvi fid-dijagramma, jiġifieri l-kurva tal-evaporazzjoni, il-kurva tat-tidwib u l-kurva tas-sublimazzjoni.
Il-kurva tal-evaporazzjoni turi l-punti fejn il-likwidu u l-fwar huma f'ekwilibriju. Il-punt fejn il-likwidu u l-fwar huma f'ekwilibriju jissejjaħ il-punt tat-tidwib jew il-punt tat-togħlija (Jissejjaħ il-punt tat-tidwib għaliex f'dan il-punt il-fwar jista' jdub u jinbidel f'ilma. Jissejjaħ il-punt tat-togħlija għaliex f'dan il-punt l-ilma jista' jagħli u jinbidel f'fwar). Għalhekk, il-kurva tal-evaporazzjoni hija fil-fatt graff li jiddikjara r-relazzjoni bejn il-pressjoni (P) u l-punt tat-togħlija/temperatura tal-punt tat-togħlija. Jidher li iktar ma tkun żgħira l-pressjoni, iktar ikun baxx il-punt tat-togħlija tal-ilma, jew iktar ma tkun kbira l-pressjoni, iktar ikun għoli l-punt tat-togħlija tal-ilma. Fi pressjoni ta' 1 atm, il-punt tat-togħlija tal-ilma = 100 oC . Bil-maqlub, fi pressjoni ta' 218 atm, il-punt tat-togħlija tal-ilma = 374 oC.
Pressjoni ta' 218 atm hija magħrufa wkoll bħala l-pressjoni kritika tal-ilma, filwaqt li temperatura ta' 374 ° C hija magħrufa wkoll bħala t-temperatura kritika tal-ilma. Jekk it-temperatura tal-fwar hija inqas minn 374 ° C, allura l-fwar jista' jinbidel f'likwidu jekk jingħata pressjoni ta' 374 ° C. L-ebda ammont ta' pressjoni ma jista' jibdel il-fwar f'likwidu jekk it-temperatura hija akbar minn 218 ° C.
Il-kurva tat-tidwib turi l-punti fejn l-istati likwidu u solidu huma f'ekwilibriju. Il-punt fejn l-istati likwidu u solidu huma f'ekwilibriju jissejjaħ il-punt tat-tidwib jew il-punt tal-iffriżar (Jissejjaħ il-punt tat-tidwib għaliex f'dan il-punt is-silġ jista' jdub fl-ilma. Jissejjaħ il-punt tal-iffriżar għaliex f'dan il-punt, l-ilma jista' jiffriża u jsir silġ). Għalhekk, il-kurva tat-tidwib hija fil-fatt graff li juri r-relazzjoni bejn il-pressjoni (P) u l-punt tat-tidwib jew it-temperatura tal-punt tal-iffriżar. Fi pressjoni ta' 1 atm, il-punt tal-iffriżar tal-ilma (jew il-punt tat-tidwib tas-silġ) = 0 oC. Bil-maqlub, fi pressjoni ta' 218 atm, il-punt tal-iffriżar tal-ilma (jew il-punt tat-tidwib tas-silġ) huwa inqas minn 0 oC. Innota li fi pressjoni ta' 1 atm, l-ilma jkun f'forma likwida jekk it-temperatura tkun bejn 0 o100 minn C oC. L-ilma jkun f'forma solida jekk fi pressjoni ta' 1 atm, it-temperatura tkun inqas minn 0 oC jew ilma jkun fil-forma ta' fwar jekk fi pressjoni ta' 1 atm, it-temperatura tkun aktar minn 100 oC.
Il-kurva tas-sublimazzjoni turi l-punti fejn is-solidu u l-fwar huma f'ekwilibriju. Il-punt fejn is-solidu u l-fwar huma f'ekwilibriju jissejjaħ il-punt tas-sublimazzjoni. Għalhekk, il-kurva tas-sublimazzjoni hija fil-fatt graff li juri r-relazzjoni bejn il-pressjoni (P) u t-temperatura tal-punt tas-sublimazzjoni... Is-sublimazzjoni hija l-proċess li bih l-istat solidu jinbidel f'fwar, mingħajr ma jgħaddi mill-istat likwidu... Normalment is-sublimazzjoni sseħħ biss fi pressjonijiet baxxi. Is-silġ jista' jissublima biss jekk it-temperatura tkun inqas minn 0,01 oC u l-pressjoni tkun inqas minn 0,006 atm. Il-punt fejn it-tliet kurvi jiltaqgħu jissejjaħ il-punt triplu.
Hawn taħt hawn dijagramma tal-fażijiet għad-dijossidu tal-karbonju. Innota li l-iskali fuq id-dijagramma tal-fażijiet tal-ilma u d-dijagramma tal-fażijiet tad-dijossidu tal-karbonju mhumiex lineari.
