Trecerea unei substante din faza lichida in faza de vapori se numeste vaporizare. Exista mai multe modalitati de vaporizare a unui lichid in functie de conditiile in care se face experimentul: vaporizare in vid, in atmosfera gazoasa, la suprafata lichidului si vaporizarea in toata masa lichidului.
Cantitatea de caldura necesara pentru a vaporiza la temperatura constanta o unitate de masa dintr-un lichid se numeste caldura latenta specifica de vaporizare
Vaporizarea in vid
Introducind pe rand mici cantitati dintr-un lichid (de exemplu eter) in camera barometrica (Figura 1) se constata ca vaporizarea in vid se face instantaneu si presiunea creste (inaltimea coloanei de mercur scade) pana cand apar vaporii saturanti, adica lichidul ramane deasupra mercurului fara sa se mai evapore, presiunea atingind o valoare maxima si constanta, pentru temperatura experimentului, numita presiunea vaporilor saturanti.
Figura 1
Experimentele au aratat ca proprietatile vaporilor saturanti sunt:
* Presiunea vaporilor saturanti la o temperatura data reprezinta presiunea de echilibru (dinamic) care se exercita asupra suprafetei unui lichid in contact cu vaporii sai.
* Presiunea vaporilor saturanti este mai mare decat presiunea vaporilor nesaturanti la o temperatura data. De aceea, ea mai este numita presiune maxima, pm.
* Presiunea vaporilor saturanti nu depinde nici de cantitatea fazei lichide, nici de cantitatea de vapori, creste cu temperatura si depinde de natura lichidului (a vaporilor).
Referitor la independenta presiunii vaporilor saturanti de cantitatea de lichid cu care ei sunt in echilibru, sa realizam urmatorul experiment (Figura 2). Initial intr-un clindru cu piston se gasesc vapori saturanti (in echilibru cu lichidul). Experienta a aratat ca ridicarea pistonului in sus (cresterea volumului ocupat de vapori) nu conduce la modificarea presiunii pm, in sensul ca inaltimea lichidului, h in tubul in forma de U este aceeasi, pana cand la un moment dat, vaporii devin nesaturanti (dispare lichidul) si acesti vapori se comporta aproximativ ca un gaz ideal care se supune legii Boyle-Mariotte.
Daca se reprezinta grafic dependenta presiunii vaporilor in functie de volum pentru diferite temperaturi, obtinem asa-numitele izoterme ale lui Andrews pentru gazul real (Figura 3).
Daca experimentul se face invers, adica se micsoreaza volumul, atunci procesul de condensare se poate obtine doar sub o anumita temperatura, numita temperatura critica, TC. Pentru temperaturi mai mari decat aceasta, agitatia termica a moleculelor este atat de intensa, incat nici la presiuni mari nu se pot forma acele legaturi stabile intre molecule. La T>TC substantele se afla numai in stare de gaz, caracterizat printr-o dezordine completa a moleculelor.
Vaporizarea in atmosfera gazoasa
Daca vaporizarea unui lichid se face intr-un vas inchis in care se gaseste un gaz se constata ca aceasta se face mai lent decat in vid si presiunea vaporilor saturanti are aceeasi valoare ca si atunci cand vaporizarea s-a facut in vid. Presiunea totala a amestecului este egala cu suma presiunilor partiale ale gazului si vaporilor.
Evaporarea
Vaporizarea unui lichid prin suprafata sa libera, intr-o atmosfera nelimitata se numeste evaporare. Procesul de evaporare are loc neintrerupt, presiunea vaporilor tinzind spre presiunea de saturatie, pe care de fapt nu o atinge, moleculele lichidului migrind neintrerupt spre straturile superioare ale atmosferei.
Viteza de evaporare este data de expresia unde S este suprafata libera a lichidului, pm este presiunea vaporilor saturanti, iar p este presiunea vaporilor existenti in atmosfera, p0 este presiunea atmosferei de deasupra lichidului, iar C o constanta ce depinde de temperatura.
Daca mediul ambiant este saturat cu vapori (p=pm), evaporarea nu are loc (v=0). Evaporarea in vid (p0=0) se face instantaneu . Pentru ca evaporarea sa aiba loc, trebuie ca p
Lichidele care au viteza mare de evaporare se numesc volatile, acestea avind valori mari ale presiunii vaporilor saturanti (pm). Deoarece presiunea vaporilor saturanti creste cu temperatura, rezulta ca evaporarea se intensifica odata cu incalzirea lichidului.
Cele trei procese prezentate au loc la orice temperatura, neavind loc la anumite temperaturi asa cum au loc alte tranzitii de faza.
Fierberea lichidelor
Fierberea reprezinta procesul de vaporizare in tot volumul lichidului. In acest proces un rol deosebil il joaca bulele de gaz care se formeaza pe impuritatile solide aflate in lichid, sau pe peretii vasului care contine lichidul. Conditia care trebuie indeplinita pentru ce fierberea sa aiba loc este ca presiunea vaporilor saturanti ai lichidului sa devina cel putin egala cu presiunea exercitata din exterior asupra lichidului:
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu