Dampf kann von ungesättigt in gesättigt umgewandelt werden. Was ist der Unterschied zwischen Sattdampf und ungesättigtem Dampf?

Pfützen nach Regen trocknen bei Wind schneller als bei gleicher Temperatur ohne Wind. Dies zeigt, dass der entstehende Dampf entfernt werden muss, damit eine Flüssigkeit verdunsten kann. Wenn der Dampf überhaupt nicht entfernt wird, beispielsweise durch das Verkorken einer Flüssigkeitsflasche, hört die Verdunstung bald auf. Da in diesem Fall weder die Flüssigkeit zu Dampf wird, noch der Dampf zu einer Flüssigkeit kondensiert, spricht man von einem Gleichgewicht zwischen Dampf und Flüssigkeit. Dampf, der mit einer Flüssigkeit im Gleichgewicht steht, wird als gesättigter Dampf bezeichnet. Dieser Name vermittelt die Idee, dass es nicht in einem bestimmten Volumen bei einer bestimmten Temperatur platziert werden kann große Menge Paar.

In einer Flasche mit Flüssigkeit befindet sich neben Dampf auch Luft über der Flüssigkeit. Es ist jedoch nicht schwer sicherzustellen, dass sich nur der Dampf über der Flüssigkeit befindet und nahezu keine Beimischung anderer Gase vorliegt. Dazu sollte der Raum über der Flüssigkeit mit einer Pumpe abgepumpt werden oder das Gas durch längeres Sieden der Flüssigkeit ausgetrieben werden, wobei Dampf die Gase verdrängt. Durch die Untersuchung des Verhaltens von Dampf im Weltraum, aus dem alle Fremdgase entfernt wurden, erhalten wir wichtige Informationen über seine Eigenschaften. Die Untersuchung kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden.

Der mit einem Gummistopfen verschlossene Rundkolben 1 wird wie in Abb. 477, mit Glasrohr 2 in ein Gefäß mit Quecksilber abgesenkt. Durch ein weiteres Rohr 3, das mit einem Hahn ausgestattet ist, wird die Luft so gut wie möglich aus dem Kolben gepumpt und das Quecksilber im Rohr 2 steigt unter dem Einfluss des Atmosphärendrucks. Unter diesen Bedingungen entsteht Quecksilberdampf in so geringen Mengen, dass seine Anwesenheit vernachlässigt werden kann.

Reis. 477. Die ersten Tropfen Äther, die in Kolben 1 fallen, verdampfen und das Quecksilber in Rohr 2 sinkt schnell. Wenn eine Sättigung eintritt, verdampfen die in den Kolben fallenden Äthertropfen nicht und der Quecksilbergehalt ändert sich nicht mehr

Aus Trichter 4, in den Äther gegossen wird, durch Hahn 5 vorsichtig tropfenweise Äther in Kolben 1 einfüllen. Die ersten Äthertropfen verdampfen sofort und das Quecksilber im Röhrchen fällt schnell nach unten. Gleichzeitig gibt es keine gesättigter DampfÄther. Mit zunehmender Menge an verdampftem Äther steigt die Dichte des Dampfes und gleichzeitig sein Druck, so wie der Druck jedes Gases mit zunehmender Dichte zunimmt. Ungesättigter Dampf, obwohl es nicht genau den Gasgesetzen von Boyle - Mariotte und Charles folgt, aber im Allgemeinen alle Eigenschaften von Gasen aufweist. Wenn wir jedoch weiterhin Äther in Kolben 1 hinzufügen, werden wir feststellen, dass das Quecksilber in Rohr 2 nicht mehr abfällt und der hinzugefügte Äther nicht mehr verdampft: Die Sättigung ist erreicht. Egal wie viel Äther noch hinzugefügt wird, die Dichte des Dampfes und sein Druck bleiben konstant. Beachten Sie, dass sich die Temperatur während des Experiments nicht ändern sollte.

Wiederholen wir das gleiche Experiment mit einer anderen Flüssigkeit, zum Beispiel mit Alkohol, werden wir feststellen, dass der Sättigungsdampfdruck anders sein wird als der von Äther. Der Sättigungsdampfdruck von Ether liegt bei etwa , der von Alkohol bei etwa .

Dichte und Druck von gesättigtem Dampf bei konstanter Temperatur sind also konstante Werte, die jedoch für verschiedene Flüssigkeiten unterschiedlich sind.

Bei der Verdampfung findet gleichzeitig mit dem Übergang der Moleküle von der Flüssigkeit in den Dampf auch der umgekehrte Vorgang statt. Einige der Moleküle, die sie verlassen haben, bewegen sich zufällig über die Flüssigkeitsoberfläche und kehren wieder in die Flüssigkeit zurück.

Gesättigter Dampfdruck.

Wenn gesättigter Dampf komprimiert wird, dessen Temperatur konstant gehalten wird, beginnt zunächst das Gleichgewicht gestört zu werden: Die Dichte des Dampfes nimmt zu und infolgedessen gelangen mehr Moleküle vom Gas in die Flüssigkeit als von der Flüssigkeit in das Gas; Dies wird so lange fortgesetzt, bis die Dampfkonzentration im neuen Volumen die gleiche ist, die der Konzentration des gesättigten Dampfes bei einer bestimmten Temperatur entspricht (und das Gleichgewicht wiederhergestellt ist). Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Anzahl der Moleküle, die pro Zeiteinheit die Flüssigkeit verlassen, nur von der Temperatur abhängt.

Die Konzentration der Sattdampfmoleküle bei konstanter Temperatur hängt also nicht von ihrem Volumen ab.

Da der Druck eines Gases proportional zur Konzentration seiner Moleküle ist, hängt der Druck von gesättigtem Dampf nicht von dem Volumen ab, das er einnimmt. Druck p 0, bei dem sich die Flüssigkeit mit ihrem Dampf im Gleichgewicht befindet, wird genannt Sattdampfdruck.

Wenn gesättigter Dampf komprimiert wird, geht der größte Teil davon in einen flüssigen Zustand über. Flüssigkeit nimmt weniger Volumen ein als Dampf gleicher Masse. Dadurch nimmt das Dampfvolumen bei unveränderter Dichte ab.

Abhängigkeit des Sättigungsdampfdrucks von der Temperatur.

Für ein ideales Gas ist es wahr lineare Abhängigkeit Druck gegen Temperatur bei konstantem Volumen. Bei Anwendung auf Sattdampf mit Druck p 0 Diese Abhängigkeit wird durch die Gleichheit ausgedrückt:

p 0 =nkT.

Da der Sättigungsdampfdruck nicht vom Volumen abhängt, hängt er daher nur von der Temperatur ab.

Experimentell ermittelte Abhängigkeit p0(T) unterscheidet sich von Abhängigkeit ( p 0 =nkT) für ein ideales Gas.

Mit steigender Temperatur steigt der Druck von gesättigtem Dampf schneller an als der Druck eines idealen Gases (Kurvenabschnitt). AB auf dem Bild). Dies wird besonders deutlich, wenn wir eine Isochore durch den Punkt zeichnen A(gestrichelte Linie). Dies liegt daran, dass beim Erhitzen einer Flüssigkeit ein Teil davon in Dampf umgewandelt wird und die Dichte des Dampfes zunimmt. Daher gilt nach der Formel ( p 0 =nkT) steigt der Sättigungsdampfdruck nicht nur durch eine Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit, sondern auch durch eine Erhöhung der Molekülkonzentration (Dichte) des Dampfes. Der Hauptunterschied im Verhalten eines idealen Gases und eines gesättigten Dampfes besteht in der Änderung der Dampfmasse bei einer Temperaturänderung bei konstantem Volumen (in geschlossener Behälter) oder wenn sich das Volumen bei konstanter Temperatur ändert. Mit einem idealen Gas kann so etwas nicht passieren (die molekularkinetische Theorie eines idealen Gases sieht keinen Phasenübergang vom Gas in die Flüssigkeit vor).

Nachdem die gesamte Flüssigkeit verdampft ist, entspricht das Verhalten des Dampfes dem Verhalten eines idealen Gases (Abschnitt Sonne Kurve in der Abbildung oben).

Ungesättigter Dampf.

Wenn in einem Raum, der Dampf einer Flüssigkeit enthält, eine weitere Verdampfung dieser Flüssigkeit stattfinden kann, dann ist der in diesem Raum befindliche Dampf vorhanden ungesättigt.

Dampf, der nicht im Gleichgewicht mit seiner Flüssigkeit steht, wird als ungesättigt bezeichnet.

Ungesättigter Dampf kann durch einfache Kompression in Flüssigkeit umgewandelt werden. Sobald diese Umwandlung begonnen hat, wird der Dampf im Gleichgewicht mit der Flüssigkeit gesättigt.

DEFINITION

Verdunstung ist der Prozess der Umwandlung von Flüssigkeit in Dampf.

In einer Flüssigkeit (oder einem Feststoff) gibt es bei jeder Temperatur eine bestimmte Anzahl „schneller“ Moleküle, kinetische Energie davon gibt es noch mehr potenzielle Energie ihre Wechselwirkungen mit anderen Materieteilchen. Befinden sich solche Moleküle in der Nähe der Oberfläche, können sie die Anziehungskraft anderer Moleküle überwinden und aus der Flüssigkeit herausfliegen und darüber Dampf bilden. Oft wird auch Verdunstung von Feststoffen genannt Sublimation oder Sublimation.

Die Verdampfung erfolgt bei jeder Temperatur, bei der ein bestimmter Stoff im flüssigen oder festen Zustand vorliegen kann. Allerdings hängt die Verdunstungsrate von der Temperatur ab. Mit steigender Temperatur nimmt die Zahl der „schnellen“ Moleküle zu und damit auch die Intensität der Verdunstung. Die Verdunstungsgeschwindigkeit hängt auch von der freien Oberfläche der Flüssigkeit und der Art des Stoffes ab. So verdunstet beispielsweise Wasser, das in eine Untertasse gegossen wird schneller als Wasser, in ein Glas gegossen. Alkohol verdunstet schneller als Wasser usw.

Kondensation

Die Flüssigkeitsmenge in einem offenen Behälter nimmt durch Verdunstung kontinuierlich ab. Dies geschieht jedoch nicht in einem dicht verschlossenen Gefäß. Dies erklärt sich dadurch, dass gleichzeitig mit der Verdunstung in einer Flüssigkeit (oder einem Feststoff) der umgekehrte Vorgang abläuft. Dampfmoleküle bewegen sich chaotisch über die Flüssigkeit, sodass einige von ihnen unter dem Einfluss der Anziehung freier Oberflächenmoleküle in die Flüssigkeit zurückfallen. Der Vorgang der Umwandlung von Dampf in Flüssigkeit wird Kondensation genannt. Der Prozess der Umwandlung von Dampf in solide wird üblicherweise als Kristallisation aus Dampf bezeichnet.

Nachdem wir die Flüssigkeit in das Gefäß gegossen und es fest verschlossen haben, beginnt die Flüssigkeit zu verdampfen und die Dampfdichte über der freien Oberfläche der Flüssigkeit nimmt zu. Allerdings nimmt gleichzeitig die Zahl der Moleküle zu, die in die Flüssigkeit zurückkehren. In einem offenen Gefäß ist die Situation anders: Die Moleküle, die die Flüssigkeit verlassen haben, dürfen nicht in die Flüssigkeit zurückkehren. In einem geschlossenen Gefäß stellt sich im Laufe der Zeit ein Gleichgewichtszustand ein: Die Anzahl der Moleküle, die die Flüssigkeitsoberfläche verlassen, wird gleich der Anzahl der Dampfmoleküle, die in die Flüssigkeit zurückkehren. Dieser Zustand wird aufgerufen Zustand des dynamischen Gleichgewichts(Abb. 1). Im Zustand des dynamischen Gleichgewichts zwischen Flüssigkeit und Dampf finden Verdampfung und Kondensation gleichzeitig statt und beide Prozesse kompensieren sich gegenseitig.

Abb.1. Flüssigkeit im dynamischen Gleichgewicht

Gesättigter und ungesättigter Dampf

DEFINITION

Gesättigter Dampf ist Dampf im dynamischen Gleichgewicht mit seiner Flüssigkeit.

Der Name „gesättigt“ betont, dass in einem bestimmten Volumen bei einer bestimmten Temperatur kein Dampf mehr vorhanden sein kann. Sattdampf hat bei einer bestimmten Temperatur die maximale Dichte und übt daher den maximalen Druck auf die Gefäßwände aus.

DEFINITION

Ungesättigter Dampf- Dampf, der keinen dynamischen Gleichgewichtszustand erreicht hat.

Bei verschiedenen Flüssigkeiten tritt die Dampfsättigung bei unterschiedlichen Dichten auf, was auf Unterschiede in der Molekülstruktur zurückzuführen ist, d. h. Unterschiede in den Kräften der intermolekularen Wechselwirkung. In Flüssigkeiten, in denen die molekularen Wechselwirkungskräfte stark sind (z. B. in Quecksilber), wird bei niedrigen Dampfdichten ein dynamischer Gleichgewichtszustand erreicht, da die Anzahl der Moleküle, die die Flüssigkeitsoberfläche verlassen können, gering ist. Im Gegensatz dazu fliegen in flüchtigen Flüssigkeiten mit geringen molekularen Anziehungskräften bei gleichen Temperaturen eine erhebliche Anzahl von Molekülen aus der Flüssigkeit und es wird eine Dampfsättigung bei hoher Dichte erreicht. Beispiele für solche Flüssigkeiten sind Ethanol, Ether usw.

Da die Intensität des Dampfkondensationsprozesses proportional zur Konzentration der Dampfmoleküle ist und die Intensität des Verdampfungsprozesses nur von der Temperatur abhängt und mit ihrem Wachstum stark zunimmt, hängt die Konzentration der Moleküle im Sattdampf nur von der Temperatur der Flüssigkeit ab . Deshalb Der gesättigte Dampfdruck hängt nur von der Temperatur und nicht vom Volumen ab. Darüber hinaus nehmen mit steigender Temperatur die Konzentration der gesättigten Dampfmoleküle und damit auch die Dichte und der Druck des gesättigten Dampfes schnell zu. Die spezifischen Abhängigkeiten von Druck und Dichte des gesättigten Dampfes von der Temperatur sind für verschiedene Stoffe unterschiedlich und können Referenztabellen entnommen werden. Es stellt sich heraus, dass gesättigter Dampf in der Regel gut durch die Clayperon-Mendeleev-Gleichung beschrieben wird. Beim Komprimieren oder Erhitzen verändert sich jedoch die Masse des Sattdampfes.

Ungesättigter Dampf gehorcht den idealen Gasgesetzen mit ausreichender Genauigkeit.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Übung	In einem geschlossenen Gefäß mit einem Fassungsvermögen von 0,5 Litern stehen bei Temperatur Wasserdampf und ein Wassertropfen im Gleichgewicht. Bestimmen Sie die Wasserdampfmasse im Gefäß.
Lösung	Bei der Temperatur entspricht der Sättigungsdampfdruck dem Atmosphärendruck, also Pa. Schreiben wir die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung: Wo finden wir die Masse des Wasserdampfes: Die Molmasse von Wasserdampf wird auf die gleiche Weise bestimmt wie die Molmasse von Wasser. Lassen Sie uns die Einheiten in das SI-System umrechnen: Volumen des Gefäßes, Dampftemperatur. Berechnen wir:
Antwort	Die Wasserdampfmasse im Gefäß beträgt 0,3 g.

BEISPIEL 2

Übung

In einem Gefäß mit einem Volumen von 1 Liter befinden sich bei Temperatur Wasser, Wasserdampf und Stickstoff im Gleichgewicht. Das Volumen des flüssigen Wassers ist viel geringer als das Volumen des Gefäßes. Der Druck im Behälter beträgt 300 kPa, Atmosphärendruck 100 kPa. Ermitteln Sie die Gesamtmenge des Stoffes im gasförmigen Zustand. Wie hoch ist der Stickstoffpartialdruck im System? Wie groß ist die Masse von Wasserdampf? Wie groß ist die Masse von Stickstoff?

Lösung

Schreiben wir die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung für Gasgemisch Wasserdampf + Stickstoff: Daraus ergibt sich die Gesamtmenge der Substanz im gasförmigen Zustand: Universelle Gas Konstante. Lassen Sie uns die Einheiten in das SI-System umrechnen: Volumen, Gefäßdruck, Gefäßtemperatur. Berechnen wir: Nach dem Daltonschen Gesetz ist der Druck im Gefäß gleich der Summe der Partialdrücke von Wasserdampf und Stickstoff: Woher kommt der Partialdruck von Stickstoff: Bei Temperatur ist der Sättigungsdampfdruck daher gleich dem Atmosphärendruck.

Dampf, der nicht im Gleichgewicht mit seiner Flüssigkeit steht, wird als ungesättigt bezeichnet.

Bei verschiedenen Flüssigkeiten tritt ein dynamisches Gleichgewicht mit Dampf bei unterschiedlichen Dampfdichten auf. Der Grund dafür ist der Unterschied in den Kräften der intermolekularen Wechselwirkung. In Flüssigkeiten, in denen die intermolekularen Anziehungskräfte stark sind, wie etwa Quecksilber, können nur die „schnellsten“ Moleküle, deren Anzahl unbedeutend ist, aus der Flüssigkeit herausfliegen. Daher stellt sich bei solchen Flüssigkeiten bereits bei geringer Dampfdichte ein Gleichgewichtszustand ein. In flüchtigen Flüssigkeiten mit geringer Anziehungskraft zwischen Molekülen, beispielsweise Ether, können bei gleicher Temperatur viele Moleküle aus der Flüssigkeit herausfliegen. Daher stellt sich der Gleichgewichtszustand erst bei einer signifikanten Dampfdichte ein.

Sattdampf hat bei einer bestimmten Temperatur die maximale Dichte und den maximalen Druck.

§ 6.3. Isothermen von echtem Gas

Um die Bedingungen näher zu klären, unter denen gegenseitige Umwandlungen von Gas und Flüssigkeit möglich sind, reichen einfache Beobachtungen der Verdampfung von Flüssigkeit nicht aus. Es ist notwendig, die Druckänderung eines realen Gases in Abhängigkeit von seinem Volumen bei verschiedenen Temperaturen sorgfältig zu überwachen.

Im Zylinder unter dem Kolben soll sich Kohlendioxid befinden (Abb. 6.3). Wir werden es langsam komprimieren, während wir am Gas arbeiten, wodurch die innere Energie des Gases zunehmen sollte. Wenn wir den Prozess bei konstanter Temperatur durchführen wollen T, Dann muss für einen guten Wärmeaustausch zwischen Zylinder und Umgebung gesorgt werden. Dazu können Sie den Zylinder in ein großes Gefäß mit einer Flüssigkeit konstanter Temperatur stellen (Thermostat) und das Gas so langsam komprimieren, dass die Wärme Zeit hat, vom Gas auf die umgebenden Körper zu übertragen.

Wenn Sie dieses Experiment durchführen, können Sie feststellen, dass zu Beginn, wenn das Volumen groß genug ist ( V > V 2 , siehe Abb. 6.3) steigt der Druck von Kohlendioxid mit abnehmendem Volumen gemäß dem Boyle-Mariotte-Gesetz, und bei weiterem Druckanstieg sind kleine Abweichungen von diesem Gesetz zu beobachten. Dieser Zusammenhang zwischen Druck und Gasvolumen ist in der Kurve in Abbildung 6.3 grafisch dargestellt AB.

Mit einer weiteren Abnahme der Lautstärke, ausgehend vom Wert V 2 , Der Druck im Zylinder unter dem Kolben ändert sich nicht mehr. Wenn Sie durch ein spezielles Sichtfenster in den Zylinder blicken, sehen Sie, dass ein Teil des Zylindervolumens von einer transparenten Flüssigkeit eingenommen wird. Das bedeutet, dass sich das Gas (Dampf) in Sattdampf verwandelte und ein Teil davon flüssig wurde, also kondensierte.

Wenn wir den Inhalt des Zylinders weiter komprimieren, werden wir feststellen, dass die Flüssigkeitsmenge im Zylinder zunimmt und der von Sattdampf eingenommene Raum abnimmt. Der vom Manometer angezeigte Druck bleibt konstant, bis der gesamte Raum unter dem Kolben mit Flüssigkeit gefüllt ist. Dieser Vorgang ist in Abbildung 6.3 durch den Abschnitt dargestellt Sonne Grafik.

Anschließend mit leichtem Volumenabfall, ausgehend vom Wert V3, Der Druck steigt sehr stark an (Abschnitt CD Grafik; siehe Abb. 6.3). Dies liegt daran, dass Flüssigkeiten schlecht komprimierbar sind.

Da der betrachtete Prozess bei einer konstanten Temperatur T ablief, ist der Graph A B C D (siehe Abb. 6.3), die die Abhängigkeit des Gasdrucks darstellt R von der Lautstärke V, nennt man die Isotherme eines realen Gases. Handlung AB (V > V 2 ) entspricht ungesättigtem Dampf, Fläche Sonne (V 3 < V < V 2 ) - der Gleichgewichtszustand der Flüssigkeit und ihres gesättigten Dampfes sowie der Querschnitt CD (V < V 3 ) - flüssiger Zustand eines Stoffes.

Experimente zeigen, dass Isothermen anderer Stoffe die gleiche Form haben, wenn ihre Temperatur nicht zu hoch ist.

Bevor wir die im Titel des Artikels gestellte Frage beantworten, wollen wir herausfinden, was Steam ist. Die Bilder, die die meisten Menschen haben, wenn sie dieses Wort hören, sind: ein kochender Wasserkocher oder eine kochende Pfanne, ein Dampfbad, ein heißes Getränk und viele weitere ähnliche Bilder. Auf die eine oder andere Weise gibt es in unseren Vorstellungen eine Flüssigkeit und eine gasförmige Substanz, die über ihrer Oberfläche aufsteigt. Wenn Sie gebeten werden, ein Beispiel für Dampf zu nennen, werden Sie sich sofort an Wasserdampf, Alkohol, Äther, Benzin und Aceton erinnern.

Es gibt ein anderes Wort für gasförmige Zustände – Gas. Dabei erinnern wir uns meist an Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und andere Gase, ohne sie den entsprechenden Flüssigkeiten zuzuordnen. Darüber hinaus ist bekannt, dass sie in flüssigem Zustand vorliegen. Auf den ersten Blick bestehen die Unterschiede darin, dass Dampf natürlichen Flüssigkeiten entspricht und Gase speziell verflüssigt werden müssen. Dies ist jedoch nicht ganz richtig. Darüber hinaus sind die Bilder, die aus dem Wort Dampf entstehen, kein Dampf. Um eine genauere Antwort zu geben, schauen wir uns an, wie Dampf entsteht.

Wie unterscheidet sich Dampf von Gas?

Der Aggregatzustand eines Stoffes wird durch die Temperatur bestimmt, genauer gesagt durch das Verhältnis zwischen der Energie, mit der seine Moleküle interagieren, und der Energie ihrer thermischen chaotischen Bewegung. Ungefähr können wir davon ausgehen, dass, wenn die Wechselwirkungsenergie viel größer ist, ein fester Zustand vorliegt, wenn die Energie viel größer ist thermische Bewegung- gasförmig, wenn die Energien vergleichbar sind - flüssig.

Es stellt sich heraus, dass die Menge an Wärmeenergie größer sein muss als die Wechselwirkungsenergie, damit sich ein Molekül von der Flüssigkeit lösen und an der Dampfbildung teilnehmen kann. Wie kann das passieren? Durchschnittsgeschwindigkeit Die thermische Bewegung von Molekülen ist abhängig von der Temperatur gleich einem bestimmten Wert. Die einzelnen Geschwindigkeiten der Moleküle sind jedoch unterschiedlich: Die meisten von ihnen liegen nahe am Durchschnittswert, einige sind jedoch schneller als der Durchschnitt, andere niedriger.

Schnellere Moleküle können haben Wärmeenergie größer als die Wechselwirkungsenergie, was bedeutet, dass sie sich, sobald sie sich auf der Oberfläche einer Flüssigkeit befinden, von dieser lösen und Dampf bilden können. Diese Methode der Verdampfung heißt Verdunstung. Aufgrund der gleichen Geschwindigkeitsverteilung gibt es auch den umgekehrten Prozess – Kondensation: Moleküle aus Dampf gehen in Flüssigkeit über. Übrigens handelt es sich bei den Bildern, die normalerweise beim Wort Dampf entstehen, nicht um Dampf, sondern um das Ergebnis des gegenteiligen Prozesses – der Kondensation. Der Dampf ist nicht zu sehen.

Unter bestimmten Bedingungen kann Dampf flüssig werden, allerdings darf seine Temperatur einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Dieser Wert wird aufgerufen kritische Temperatur. Dampf und Gas sind gasförmige Zustände, die sich in der Temperatur unterscheiden, bei der sie vorliegen. Überschreitet die Temperatur die kritische Temperatur nicht, handelt es sich um Dampf, bei Überschreitung um Gas. Hält man die Temperatur konstant und verringert das Volumen, verflüssigt sich der Dampf, das Gas jedoch nicht.

Was ist gesättigter und ungesättigter Dampf?

Das Wort „gesättigt“ selbst trägt bestimmte Informationen; es ist schwierig, einen großen Raumbereich zu sättigen. Dies bedeutet, dass Sie Folgendes benötigen, um gesättigten Dampf zu erhalten: Begrenzen Sie den Raum, in dem sich die Flüssigkeit befindet. Die Temperatur muss unter der kritischen Temperatur für einen bestimmten Stoff liegen. Nun verbleiben die verdampften Moleküle in dem Raum, in dem sich die Flüssigkeit befindet. Zunächst finden die meisten molekularen Übergänge in der Flüssigkeit statt und die Dampfdichte nimmt zu. Dies wiederum wird dazu führen größere Zahl umgekehrte Übergänge von Molekülen in Flüssigkeit, was die Geschwindigkeit des Kondensationsprozesses erhöht.

Schließlich wird ein Zustand erreicht, bei dem die durchschnittliche Anzahl der Moleküle, die von einer Phase in eine andere übergehen, gleich ist. Dieser Zustand wird aufgerufen dynamisches Gleichgewicht. Dieser Zustand ist durch die gleiche Änderung der Größe und Richtung der Verdunstungs- und Kondensationsraten gekennzeichnet. Dieser Zustand entspricht Sattdampf. Wird der Zustand des dynamischen Gleichgewichts nicht erreicht, entspricht dies ungesättigtem Dampf.

Sie beginnen die Untersuchung eines Objekts immer mit seinem einfachsten Modell. In der molekularkinetischen Theorie handelt es sich um ein ideales Gas. Die wesentlichen Vereinfachungen bestehen hier in der Vernachlässigung des Eigenvolumens der Moleküle und der Energie ihrer Wechselwirkung. Es zeigt sich, dass ein solches Modell ungesättigten Dampf recht zufriedenstellend beschreibt. Darüber hinaus ist seine Verwendung umso legitimer, je weniger gesättigt es ist. Ein ideales Gas ist ein Gas; es kann weder dampfförmig noch flüssig werden. Für Sattdampf ist ein solches Modell daher nicht ausreichend.

Die Hauptunterschiede zwischen gesättigtem und ungesättigtem Dampf

1. Gesättigt bedeutet, dass dieses Objekt den größtmöglichen Wert einiger Parameter hat. Für ein Paar ist das so Dichte und Druck. Diese Parameter für ungesättigten Dampf haben niedrigere Werte. Je weiter der Dampf von der Sättigung entfernt ist, desto kleiner sind diese Werte. Eine Klarstellung: Die Vergleichstemperatur muss konstant sein.
2. Für ungesättigten Dampf: Boyle-Mariotte-Gesetz: Wenn Temperatur und Masse des Gases konstant sind, führt eine Volumenzunahme oder -abnahme zu einer Druckabnahme oder -zunahme um den gleichen Betrag, Druck und Volumen sind umgekehrt proportional. Aus der maximalen Dichte und dem Druck bei konstanter Temperatur folgt, dass sie unabhängig vom Volumen des Sattdampfs sind. Es stellt sich heraus, dass Druck und Volumen bei Sattdampf unabhängig voneinander sind.
3. Für ungesättigten Dampf Die Dichte hängt nicht von der Temperatur ab, und wenn das Volumen beibehalten wird, ändert sich der Dichtewert nicht. Bei gesättigtem Dampf ändert sich unter Beibehaltung des Volumens die Dichte, wenn sich die Temperatur ändert. Abhängigkeit in in diesem Fall gerade. Steigt die Temperatur, nimmt auch die Dichte zu, sinkt die Temperatur, ändert sich auch die Dichte.
4. Bei konstantem Volumen verhält sich ungesättigter Dampf nach dem Charlesschen Gesetz: Mit steigender Temperatur steigt auch der Druck um den gleichen Faktor. Diese Abhängigkeit wird als linear bezeichnet. Bei gesättigtem Dampf steigt der Druck mit steigender Temperatur schneller an als bei ungesättigtem Dampf. Die Abhängigkeit ist exponentiell.

Zusammenfassend können wir deutliche Unterschiede in den Eigenschaften der verglichenen Objekte feststellen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Dampf im Sättigungszustand nicht isoliert von seiner Flüssigkeit betrachtet werden kann. Dabei handelt es sich um ein zweiteiliges System, auf das die meisten Gasgesetze nicht anwendbar sind.