Тиск насиченого пара - основна умова рівноваги замкнутих систем

Тиск насиченого пара - основна умова рівноваги замкнутих систем


Ранкова роса на листях і запотівання лобового скла вашого автомобіля, зникнення бензину з ємностей тривалого зберігання і випадання довгоочікуваного дощу, всі ці процеси об'єднує постійну зміну речовиною свого агрегатного стану. При більш детальному вивченні умов переходу пар - рідина і навіть пар - тверде тіло було помічено, що вплив на їх перебіг чинить не тільки температура, але і тиск.


Так у розділі термодинаміки серед інших фізичних понять з'явилося визначення насиченої пари, а тиск насиченої пари кожної окремої речовини став предметом вивчення і точних вимірювань. Всі описи і визначення насиченого пара зводяться до розгляду деякої замкнутої системи, в якій речовина перебуває одночасно в двох агрегатних станах, пар і рідина (іноді тверде тіло), а баланс між ними досягається наявністю певної температури і тиском. Їх зміна призводить до кипіння або конденсації рідин або до возгонки, десублімації твердих речовин.

Іншими словами, концентрація речовини в пароподібному стані досягає максимально можливої величини для наявних температури і тиску. Система займає положення певної рівноваги, в якому кількість пара і її властивості отримують постійні значення.

Процеси, що відбуваються всередині замкнутої системи, цікаві тим, що тиск насиченого пара абсолютно не залежить від обсягу судини. Якщо спровокувати збільшення (зменшення) обсягу, наприклад, за допомогою поршню, то в першому випадку це призводить до збільшення кількості пара, а в другому - до конденсації, переходу пара в рідину. Вплинути на тиск насиченого пара можна лише зміною температури.

Здатна описати тиск насиченого пара формула, яку можна знайти на сторінках навіть шкільного підручника. Але наочний прояв властивостей насиченого пара можна спостерігати в іграшці «п'ючий циплівок», яка по праву завоювала звання псевдовічного двигуна. Нехитра конструкція з двох спаяних між собою колб, закріплена посередині на осі за типом дитячих гойдалок, демонструє як періодичне випаровування і кондиціонування залитого всередину ефіру приводить іграшку в постійний рух. Тиск насиченого пара отримує періодичні імпульси до зміни шляхом опускання (охолодження) голови іграшки в ємність з водою.

Але основне практичне застосування знань властивостей насиченого пара виходить далеко за створення святкових забав та іграшок. Широке поширення набули прилади для вимірювання вологості повітря і точки роси. Знання способів регулювання вологості дозволяє домагатися найбільш сприятливих мікрокліматичних умов у приміщеннях. Це не тільки відіграє важливу роль у створенні сприятливих умов для життєдіяльності людини, а й необхідно для збереження предметів, що знаходяться в складських приміщеннях, архівах, бібліотеках... 

Особливу роль ці питання відіграють у паливно-енергетичній промисловості, де доводиться стикатися зі зберіганням і транспортуванням великих обсягів горючих рідин і газів. Використання спеціальних клапанів, які стравлюють тиск насиченого пара бензину, хоч і призводить до часткової втрати цінної речовини, але оберігає від більш неприємних наслідків, що виникають внаслідок надлишкового тиску палива у великих ємностях для його зберігання. Технологія зрідження газів багато в чому спирається на закони і властивості насиченого пара, її застосування не тільки полегшило процес транспортування цього виду палива, але і зробило його доступним для використання в автомобільній промисловості. Автомобілі з ГБО не тільки економлять фінансові кошти їх власників, але і сприятливо впливають на навколишнє середовище.