ვერცხლისწყლის ნაჯერი ორთქლის სიმკვრივე 20ºC-ზე 0,02გ/მ³-ია. გამოთვალეთ ორთქლის წნევა ამ ტემპერატურაზე(0,24პა)

პირველ რიგში თეორია.....

დახუფულ ჭურჭელში სითხე და მისი ორთქლი შეიძლება იმყოფებოდნენ დინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში, როცა სითხიდან ამოფრენილი მოლეკულების რაოდენობა ტოლია ორთქლიდან სითხეში დაბრუნებული მოლეკულების რაოდენობისა, ე.ი. როცა აორთქლების და კინდენსაციის პროცესების სიჩქარეები ერთნაირია. ასეთ სისტემას ორფაზიანსუწოდებენ. სითხესთან წონასწორობაში მყოფ ორთქლს გაჯერებულს უწოდებენ.

სითხის ზედაპირის ფართობის ერთეულიდან ერთ წამში ამოფრენილი მოლეკულების რიცხვი სითხის ტემპერაურაზეა დამოკიდებული. ორთქლიდან სითხეში დაბრუნებული მოლეკულების რიცხვი დამოკიდებულია ორთლის მოლეკულების კონცენტრაციაზე და მათი სითბური მოძრაობის საშუალო სიჩქარეზე, რაც ორთქლის ტემპერატურით განისაზღვრება. აქდან გამოდის, რომ მოცემული ნივთიერებისთვის სითხისა და მისი ორთქლის წონასწორობისას, ორთქლის მოლეკულების კონცენტრაცია განისაზღვრება მათი წონასწორობის ტემპერატურით. ტემპერატურის გაზრდისას აორთქლებისა და კონდენსაციის პროცესებს შორის დინამიკური წონასწორობის დამყარება ორთქლის მოლეკულების უფრო მაღალი კონცენტრაციის დროს ხდება. რადგანაც აირის (ორთქლის) წნევა მისი კონცენტრაციითა და ტემპერატურით განისაზღვრება, შეიძლება დავასკვნათ: მოცემული ნივთიერების გაჯერებული ორთქლის წნევა p0 დამოკიდებულია მხოლოს მის კონცენტრაციაზე და არა არის დამოკიდებული მოცულობაზე. ამიტომ რეალური აირების იზოთერმებს (\(p\), \(V\)) სიბრტყეზე გააჩნიათ ჰორიზონტული მონაკვეთები, რომლებიც ორფაზიან სისტემებს შეესაბამება (ნახ. 1).

ნახ. 1.

რეალური აირი იზოთერმები.   I  არე – სითხე,  II არე – ორფაზა სისტემა «სითხე+გაჯერებული ორთქლი»,  III არე – ნივთიერება აირადი სახით. K – კრიტიკული წერტილი.

ტემპერატურის გაზრდისას გაჯერებული ორთქლის წნევა და სიმკვრივე იზრდება, ხოლო სითხის სიმკვრივე  სითფური გაფარფოების ხარჯზე კლებულობს. მოცემული ნივთიერების კრიტიკული Tkr ტემპერატურისას სითხისა და აირის სიმკვრივეები თანაბრდება.  როცა T > Tkr, სითხისა და მის გაჯერებულ ორთქლს შორის ფიზიკური განსხვავება ქრება.

თუ გაუჯერებელ ორთქლს იზოთერმულად შევკუმშავთ, როცა T < Tkr, მისი წნევა გაიზრდება სანამ გაჯერებული ორთქლის წნევის ტოლი არ გახდება. მოცულობის შემდგომი შემცირებისას, ჭურჭლის ფსკერზე წარმოიქმნება სითხე და დამყარდება დინამიკური წონასწორობა სითხესა და მის ორთქლს შორის. მოცულობის კიდევ უფრო შემცირებით ორთქლის დიდი ნაწილი კონდენსირდება, მისი წნევა კი დარჩება უცვლელი (იზოთერმის ჰორიზონტული უბანი). როცა ორთქლი მთლიანად სითხედ გადაიქცევა, მოცულობის შემდგომი შემცირებისას წნევა მკვეთრად მოიმატებს, სითხის ცუდად კუმშვადიბის გამო.

აირადი მდგომარეიბიდამ თხევადში გადასვლა ორფაზა უბნის გავლის გარეშეცაა შესაძლებელი. ამისათვის პროცესი უნდა მიმდინარეობდეს კრიტიკული K წერტილის გვერდის ავლით. ერთი ასეთი შესაძლო პროცესი ნახ. 1-ზეა მოცემული \(ABC\) ტეხილის სახით.

გაჯერებული ორთქლის წნევა \(p_{0}\) ტემპერატურის \(T\) ზრდით ძალიან სწრაფად იზრდება.   \(p_{0}(T)\) დამოკიდებულების მიღება იდეალური აირის კანონებიდან შეიძლება. მოლეკულების მუდმივი კონცენტრაციის პირობებში აირის წნევა  ტემპერატურის პირდაპირპროპორციულია. გაჯერებულ ორთქლში ტემპერატურის გაზრდისას იზრდება არა მხოლოდ მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია, არამედ მათი კონცენტრაციაც. ამიტომ გაჯერაბული ორთქლის წნევა ტემპერატურის გაზრდისას უფრო სწრაფად იზრდება, ვიდრე იდეალური აირის წნევა მოლეკულების მუდმივი კონცენტრაციისას.

*************************************

თვით ამოცანას კი მარტივად გადაწყვეტ .... არც  თუ მთლად უსინდისოდ  გამოიყენებ იდეალური(???)  აირის  მდგომარეობის ძირითად განტოლებას ვერცხლისწყლის ნაჯერი(???) ორთქლისთვის ...

p = (\(\rho\)_o/M)RT = (0,02 / 201)•8,31•(273 +20) = 0,242 პა