Конденсация –процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.

Общие понятия.

Фаза в термодинамике – это термодинамически равновесное состояние вещества, отличающееся по физическим свойствам от других возможных равновесных состояний того же самого вещества.

Важным вопросом в учении о фазах является выяснение условий, при которых многофазная система находится в равновесии. Последнее включает в себя механическое и тепловое равновесие. Для теплового равновесия необходимо, чтобы все фазы имели одну и ту же температуру. Условием механического равновесия является равенство давлений по обе стороны от границы раздела фаз. Однако равенство давлений и температур еще не означает, что система находится в абсолютном равновесии, так как фазы могут превращаться друг в друга.

Переход вещества из одной фазы в другую – фазовый переход (фазовое превращение)- сопровождается скачкообразным изменением свойств вещества, связанным с резким изменением межмолекулярных взаимодействий. При этом одни фазы увеличиваются в массе, другие уменьшаются и могут даже совсем исчезнуть. В состоянии равновесия (динамического) массы всех фаз cистемы остаются неизменными.

Примером фазовых превращений могут служить изменения агрегатного (твердое, жидкое и газообразное) состояния вещества

Твердое и жидкое состояния называют конденсированными

Парообразование - это процесс превращения вещества из жидкого состояния в газообразное.

Испарение- это парообразование с поверхности жидкости.

Кипение – это парообразование не только с поверхности, но и в объеме жидкости. Кипение происходит при определенной температуре, зависящей от рода жидкости и от давления.

Конденсация –процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.

Сублимация (возгонка) – переход вещества из твердого состояния в газообразное (мокрое белье на морозе вначале замерзает, а потом высыхает за счет сублимации)

При парообразовании в открытом пространстве вся жидкость может превратиться в пар. В закрытом пространстве между испарением и конденсацией может наступить динамическое равновесие, при котором число молекул вещества, пересекающих границу раздела фаз в обе стороны, оказывается в среднем одинаковым. Пар в таком состоянии принимает максимальную плотность при данной температуре и давлении и называется насыщенным. Следовательно, насыщенный пар - это газовая фаза, находящаяся в динамическом равновесии с жидкой (или твердой) фазой одного и того же вещества. Насыщенный пар может существовать только в условиях взаимодействия с другими агрегатными состояниями вещества, т.е с его жидкой или твердой фазами.

Насыщенный пар можно перевести в конденсированное состояние сколь угодно малым понижением температуры.

Перегретый пар – это ненасыщенный пар, который получают из насыщенного повышением его температуры, иными словами, пар, имеющий температуру выше температуры насыщения при том же давлении.

. Для перевода перегретого пара в конденсированное состояние требуется уменьшение температуры на конечную величину

Фазовые переходы требуют определенного количества энергии.

Количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу, чтобы перевести его при температуре насыщения из жидкого в газообразное состояние в изобарно-изотермическом процессе, называется теплотой испарения (парообразования). При обратном переходе – теплотой конденсации.

Количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу, чтобы перевести его из твердого в жидкое состояние в изобарно-изотермических условиях, называется теплотой плавления. При обратном переходе – теплотой кристаллизации.

Если отнести указанные теплоты к единице количества вещества, то получим удельные величины. Различают удельную массовую и молярную теплоты испарения (Дж/кг, Дж/моль).

Теплота парообразования складывается из внутренней и внешней теплоты парообразования . Внутренняя теплота парообразования затрачивается на преодоление сил притяжения между молекулами в жидкости и равна приращению внутренней энергии. Внешняя теплота парообразования равна работе, затрачиваемой на преодоление внешних сил, действующих на жидкость. Она составляет лишь небольшую долю общей теплоты парообразования (при 100 ⁰С около 1/13 части). Теплота парообразования уменьшается с увеличением давления (и температуры) и при критическом давлении она равна нулю ( см. таблицу термодинамических свойств воды и пара в конце описания)