மாறுநிலை மும்முனைப் புள்ளி வெப்பநிலையில் நிலை மாற்றம்

பொருளின் நிலை மாற்றங்கள், மாறுநிலை வெப்பநிலை, மும்முனைப் புள்ளி

நல்லியல்பு வாயு விதியைப் பற்றிய விவாதத்தில், ஒரு உண்மையான வாயுவின் அழுத்தமும் அடர்த்தியும் மிக அதிகமாக இல்லாதபோது மட்டுமே, நல்லியல்பு வாயு விதி அந்த வாயுவின் நடத்தையைத் துல்லியமாக விவரிக்கிறது என்று விளக்கப்பட்டது. உண்மையான வாயுவின் அழுத்தமும் அடர்த்தியும் போதுமான அளவு அதிகமாக இருந்தால், நல்லியல்பு வாயு விதி துல்லியமற்ற முடிவுகளைத் தரும். உண்மையான வாயுவின் வெப்பநிலை அதன் கொதிநிலையை நெருங்கும்போதும் இது உண்மையாகும்.

இது உண்மையில் உண்மையான வாயு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே நிகழும் இடைவினைகளுடன் தொடர்புடையது. வாயு அழுத்தம், வாயுவின் கனஅளவிற்கு நேர்மாறு விகிதத்தில் உள்ளது. வாயு அழுத்தம் போதுமான அளவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​வாயுவின் கனஅளவு குறைகிறது. வாயுவின் கனஅளவு குறைவாக இருப்பதால், வாயு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான தூரம் குறைகிறது. மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான தூரம் குறையும்போது, ​​அவை ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன. இது, நீங்கள் ஒரு இரும்புத் துண்டைக் காந்தத்திற்கு அருகில் கொண்டு வருவதைப் போன்றது. காந்தத்திற்கும் இரும்பிற்கும் இடையேயான தூரம் அதிகமாக இருந்தால், காந்தத்தால் இரும்பை ஈர்க்க முடியாது. ஆனால், காந்தத்திற்கும் இரும்பிற்கும் இடையேயான தூரம் குறைவாக இருந்தால், இரும்பு காந்தத்தை நோக்கி ஈர்க்கப்படுகிறது.

எனவே, மேலே உள்ள படத்தில் உள்ள காந்தங்கள் மற்றும் இரும்பைப் போல வாயு மூலக்கூறுகள் செயல்படுகின்றன... மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான தூரம் போதுமான அளவு குறைவாக இருக்கும்போது, ​​மூலக்கூறுகள் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன. ஈர்ப்பு விசைகளின் இருப்பு, மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான தூரத்தைக் குறைக்கிறது (வாயுவின் கன அளவு குறைகிறது). பொதுவாக, வாயுவின் அழுத்தம் போதுமான அளவு அதிகமாக இருக்கும்போது இது நிகழ்கிறது (அதிக அழுத்தம், குறைந்த கன அளவு. குறைந்த கன அளவு, மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான தூரம் குறைகிறது). எனவே, உண்மையான வாயுவின் அழுத்தம் மற்றும் அடர்த்தி போதுமான அளவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​நல்லியல்பு வாயு விதி துல்லியமான முடிவுகளைத் தருவதில்லை.

அழுத்தம் மற்றும் கனஅளவு வரைபடம்

மேற்கண்ட சிக்கலை நன்கு புரிந்துகொள்ள, வாயுவின் அழுத்தம் மற்றும் கனஅளவிற்கு இடையிலான தொடர்பைக் காட்டும் வரைபடத்தைப் பார்ப்போம். வளைகோடுகள் 1, 2, 3 மற்றும் 4 ஆகியவை ஒரே வாயுவின் வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் உள்ள நடத்தையைக் காட்டுகின்றன. வளைகோடு 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ள வாயுவின் வெப்பநிலை, வளைகோடு 2-ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. வளைகோடு 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ள வாயுவின் வெப்பநிலை, வளைகோடு 3-ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. வளைகோடு 3-இல் காட்டப்பட்டுள்ள வாயுவின் வெப்பநிலை, வளைகோடு 4-ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. அந்த வளைகோடு வரைபடத்தின் நடுவில் உள்ள ஒரு சாய்ந்த கோடு ஆகும். வாயுவின் வெப்பநிலை எப்போதும் மாறாமல் இருக்கும், வாயுவின் அழுத்தம் (P) மற்றும் கனஅளவு (V) மட்டுமே மாறுகின்றன.

நல்லியல்பு வாயு விதியின்படி, 1-இல் தொடங்கும் ஒரு கோடு 1-இலேயே முடிய வேண்டும். அதேபோல், 2-இல் தொடங்கும் ஒரு கோடு 2-இலேயே முடிய வேண்டும். உண்மையான வாயுக்கள் அனுபவிக்கும் யதார்த்தம், நல்லியல்பு வாயு விதியின் கணிப்புகளுடன் ஒத்துப்போவதில்லை. வாயுவின் அழுத்தம் போதுமான அளவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​வாயுவின் கன அளவு குறைந்து, நல்லியல்பு வாயு விதியின் கணிப்புகளிலிருந்து விலகுகிறது (வளைவுகள் 1 மற்றும் 2-ஐ ஒப்பிடுக). வாயுவின் கன அளவில் ஏற்படும் விலகலின் அளவும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது. வாயுவின் வெப்பநிலை குறைவாகவும், உருகுநிலைக்கு (கொதிநிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) (புள்ளி b) அருகிலும் இருந்தால், வெப்பநிலை அதிகமாக இருக்கும்போது ஏற்படுவதை விட, வாயு பொதுவாக கன அளவில் ஒரு பெரிய விலகலை அனுபவிக்கிறது (வளைவுகள் 1, 2, 3 மற்றும் 4-ஐ ஒப்பிடுக). முன்பு விளக்கியபடி, இது வாயு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான கவர்ச்சி விசைகளால் பாதிக்கப்படுகிறது.

மேலே உள்ள வரைபடத்தில் உள்ள வளைவு 3, ஒரு பொருளின் மாறுநிலை வெப்பநிலையில் அதன் நடத்தையைக் காட்டுகிறது. வளைவு 3 கடந்து செல்லும் புள்ளி c, மாறுநிலைப்புள்ளி என்று அழைக்கப்படுகிறது. மாறுநிலை வெப்பநிலையை விட அதிகமான வெப்பநிலைகளில், மிக அதிக அழுத்தம் கொடுக்கப்பட்டாலும் ஒரு வாயு திரவமாக மாறாது (வளைவுகள் 2 மற்றும் 1 உடன் ஒப்பிடுக). கொடுக்கப்பட்ட அழுத்தம் வாயுவின் கன அளவை மட்டுமே குறைக்கிறது, ஆனால் அதைத் திரவமாக மாற்ற முடியாது. இதற்கு நேர்மாறாக, மாறுநிலை வெப்பநிலையை விட குறைவான வெப்பநிலைகளில், ஒரு குறிப்பிட்ட அழுத்தம் கொடுக்கப்பட்டால் ஒரு வாயு திரவமாக மாறும் (வளைவு 3 உடன் ஒப்பிடுக). மாறுநிலை வெப்பநிலையில் ஒரு வாயுவைத் திரவமாக மாற்றக்கூடிய அழுத்தத்தின் அளவு, மாறுநிலை அழுத்தம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் வெவ்வேறு மாறுநிலை வெப்பநிலை மற்றும் மாறுநிலை அழுத்தம் உண்டு.

மேலே உள்ள வரைபடத்தில் உள்ள வளைவு 4, ஒரு வாயுவிலிருந்து திரவமாக மாறும் செயல்முறையைக் காட்டுகிறது. நிழலிடப்பட்ட பகுதி (ஒரு மலையைப் போன்றது) என்பது வாயு மற்றும் திரவ நிலைகள் சமநிலையில் இருக்கும் பகுதியாகும். ஆரம்பத்தில், வாயுவின் கன அளவு மிகவும் அதிகமாக உள்ளது. வாயுவின் அழுத்தம் அதிகரித்த பிறகு, அது புள்ளி b-ஐ அடையும் வரை வாயுவின் கன அளவு குறைகிறது (புள்ளி b என்பது உருகுநிலை, கொதிநிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது). அது புள்ளி b-ஐ அடையும்போது, ​​வாயு திரவமாக மாறத் தொடங்குகிறது. ஒரு வாயுவிலிருந்து திரவமாக மாறும் செயல்முறையின் போது (புள்ளி b-இலிருந்து புள்ளி a வரை), அழுத்தம் அதிகரிக்காவிட்டாலும் (நேர்கோட்டால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது), பொருளின் கன அளவு குறைகிறது. புள்ளி a-இல், அனைத்து வாயுவும் திரவமாக மாறிவிட்டது. புள்ளி a-ஐ அடைந்த பிறகு, பொருளின் மீது அழுத்தத்தை அதிகரிப்பது அதன் கன அளவில் மிகச் சிறிய மாற்றத்தை மட்டுமே ஏற்படுத்துகிறது (வளைவின் மிகவும் செங்குத்தான வடிவத்தால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது).

அன்றாட வாழ்வில், நாம் நீராவி மற்றும் வாயு என்ற சொற்களை அடிக்கடி பயன்படுத்துகிறோம். எடுத்துக்காட்டாக, நீராவி அல்லது நைட்ரஜன் வாயு. நீராவி என்பது உண்மையில் நீரின் வாயு வடிவமாக இருந்தாலும், நாம் நீராவியை நீர் வாயு என்று குறிப்பிடுவதே இல்லை. நைட்ரஜன், ஆக்ஸிஜன் போன்றவற்றிற்கும் இதுவே பொருந்தும். நைட்ரஜன் அல்லது ஆக்ஸிஜன் பொதுவாக வாயுக்கள் என்றே குறிப்பிடப்படுகின்றன. வாயு மற்றும் நீராவிக்கு வெவ்வேறு அர்த்தங்கள் உள்ளன. ஒரு பொருளின் வாயு நிலை, அதன் மாறுநிலை வெப்பநிலைக்குக் கீழே இருந்தால் , அதை நாம் நீராவி என்று அழைக்கிறோம். இதற்கு நேர்மாறாக, ஒரு பொருளின் வாயு நிலை, அதன் மாறுநிலை வெப்பநிலைக்கு மேலே இருந்தால், அதை நாம் வாயு என்று அழைக்கிறோம்.

அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை வரைபடம் (கட்ட வரைபடம்)

முன்னதாக, அழுத்தம் மற்றும் கனஅளவு வரைபடத்தைப் பயன்படுத்திப் பொருட்களின் நடத்தையை விளக்கினோம். கனஅளவு வரைபடத்தைப் பயன்படுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், அழுத்தம் (P) மற்றும் வெப்பநிலை (T) வரைபடத்தைப் பயன்படுத்தியும் பொருட்களின் நடத்தையை விளக்கலாம். ஒரு PT வரைபடம் பொதுவாக நிலை வரைபடம் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. ஒரு பொருளின் நிலைகளை ஒப்பிடுவதற்கு இது பயன்படுத்தப்படுவதால், இது நிலை வரைபடம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. அடிக்கடி நிலை மாற்றங்களுக்கு உள்ளாகும் ஒரு பொருள் நீர் ஆகும்.

வரைபடத்தில் ஆவியாதல் வளைகோடு, உருகுதல் வளைகோடு மற்றும் பதங்கமாதல் வளைகோடு என மூன்று வளைகோடுகள் உள்ளன.

ஆவியாதல் வளைகோடு, திரவமும் நீராவியும் சமநிலையில் இருக்கும் புள்ளிகளைக் காட்டுகிறது. திரவமும் நீராவியும் சமநிலையில் இருக்கும் புள்ளி, உருகுநிலை அல்லது கொதிநிலை என்று அழைக்கப்படுகிறது (இந்தப் புள்ளியில் நீராவி உருகி நீராக மாற முடியும் என்பதால் இது உருகுநிலை என்றும், நீர் கொதித்து நீராவியாக மாற முடியும் என்பதால் இது கொதிநிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது). எனவே, ஆவியாதல் வளைகோடு என்பது உண்மையில் அழுத்தம் (P) மற்றும் கொதிநிலை/உருகுநிலை வெப்பநிலை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பைக் கூறும் ஒரு வரைபடமாகும். அழுத்தம் குறைவாக இருந்தால், நீரின் கொதிநிலை குறைவாக இருக்கும், அல்லது அழுத்தம் அதிகமாக இருந்தால், நீரின் கொதிநிலை அதிகமாக இருக்கும் என்பது தெரிகிறது. 1 வளிமண்டல அழுத்தத்தில், நீரின் கொதிநிலை = 100 ^° C. இதற்கு நேர்மாறாக, 218 வளிமண்டல அழுத்தத்தில், நீரின் கொதிநிலை = 374 ^° C.

218 வளிமண்டல அழுத்தம் நீரின் மாறுநிலை அழுத்தம் என்றும், 374 ^° C வெப்பநிலை நீரின் மாறுநிலை வெப்பநிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. நீராவியின் வெப்பநிலை 374 ^{° C-க்குக் குறைவாக இருந்தால், அதற்கு 374 °} C அழுத்தம் கொடுக்கப்பட்டால், அந்த நீராவி திரவமாக மாறும். வெப்பநிலை 218 ^° C- க்கு அதிகமாக இருந்தால், எந்த அளவு அழுத்தத்தாலும் நீராவியைத் திரவமாக மாற்ற முடியாது.

உருகும் வளைகோடு, திரவ மற்றும் திட நிலைகள் சமநிலையில் இருக்கும் புள்ளிகளைக் காட்டுகிறது. திரவ மற்றும் திட நிலைகள் சமநிலையில் இருக்கும் புள்ளி, உருகுநிலை அல்லது உறைநிலை என்று அழைக்கப்படுகிறது (இந்தப் புள்ளியில் பனிக்கட்டி உருகி நீராக மாற முடியும் என்பதால் இது உருகுநிலை என்றும், நீர் உறைந்து பனிக்கட்டியாக மாற முடியும் என்பதால் இது உறைநிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது). எனவே, உருகும் வளைகோடு என்பது உண்மையில் அழுத்தம் (P) மற்றும் உருகுநிலை அல்லது உறைநிலை வெப்பநிலை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பைக் காட்டும் ஒரு வரைபடமாகும். 1 வளிமண்டல அழுத்தத்தில், நீரின் உறைநிலை (அல்லது பனிக்கட்டியின் உருகுநிலை) = 0. ^oC. இதற்கு நேர்மாறாக, 218 atm அழுத்தத்தில், நீரின் உறைநிலை (அல்லது பனிக்கட்டியின் உருகுநிலை) 0-ஐ விடக் குறைவாக இருக்கும். ^oC. 1 வளிமண்டல அழுத்தத்தில், வெப்பநிலை 0 முதல் 100°C வரை இருந்தால் நீர் திரவ வடிவில் இருக்கும் என்பதைக் கவனிக்கவும். ^oசி மற்றும் 100 ^oC. 1 வளிமண்டல அழுத்தத்தில், வெப்பநிலை 0°C-ஐ விடக் குறைவாக இருந்தால், நீர் திண்ம வடிவில் உள்ளது. ^o1 வளிமண்டல அழுத்தத்தில், வெப்பநிலை 100°C-க்கு மேல் இருந்தால், நீர் நீராவி வடிவில் உள்ளது. ^oC.

பதங்கமாதல் வளைகோடு, திடப்பொருளும் நீராவியும் சமநிலையில் இருக்கும் புள்ளிகளைக் காட்டுகிறது. திடப்பொருளும் நீராவியும் சமநிலையில் இருக்கும் புள்ளி பதங்கமாதல் புள்ளி என்று அழைக்கப்படுகிறது. எனவே, பதங்கமாதல் வளைகோடு என்பது உண்மையில் அழுத்தத்திற்கும் (P) பதங்கமாதல் புள்ளியின் வெப்பநிலைக்கும் இடையிலான உறவைக் காட்டும் ஒரு வரைபடமாகும். பதங்கமாதல் என்பது திரவ நிலையைக் கடக்காமல், திட நிலையை நீராவியாக மாற்றும் ஒரு செயல்முறையாகும். பொதுவாக, பதங்கமாதல் குறைந்த அழுத்தங்களில் மட்டுமே நிகழ்கிறது. வெப்பநிலை 0,01 ^° C-க்கும் குறைவாகவும், அழுத்தம் 0,006 atm-க்கும் குறைவாகவும் இருந்தால் மட்டுமே பனிக்கட்டி பதங்கமாக முடியும். மூன்று வளைகோடுகளும் சந்திக்கும் புள்ளி மும்முனைப் புள்ளி என்று அழைக்கப்படுகிறது.

கீழே கார்பன் டை ஆக்சைடுக்கான நிலை வரைபடம் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. நீர் நிலை வரைபடத்திலும் கார்பன் டை ஆக்சைடு நிலை வரைபடத்திலும் உள்ள அளவுகோல்கள் நேர்கோட்டில் அமையவில்லை என்பதைக் கவனிக்கவும்.