Теория метода. Фазой называется однородная часть вещества, имеющая границу с другими частями системы, в которой она находится

Фазой называется однородная часть вещества, имеющая границу с другими частями системы, в которой она находится, и которая может быть отделена от этой системы. Например, вода - пар, вода- лед - эти три фазы одного и того же вещества. Переход вещества из одного фазового состояния в другое называется фазовым переходом. Фазовый переход первого рода всегда сопровождается поглощением и выделением скрытой теплоты Q и изменением удельного объема и молярного объема вещества. Скрытой теплотой парообразования или конденсации называется количество теплоты, которое надо сообщить массе вещества, чтобы превратить его в пар или конденсировать пар в жидкость при постоянной температуре.

Поскольку количество скрытой теплоты зависит от массы вещества, претерпевающей фазовый переход, для характеристики процесса используется удельная теплота перехода q, отнесенная к единице массы вещества:

(7.1)

и молярная теплота перехода, отнесенная к одному молю вещества. При постоянном давлении фазовый переход всегда проходит при определенной температуре, называемой температурой перехода, при которой возможно термодинамическое равновесие фаз при данном давлении. Для рассмотрения фазового перехода «жидкость-пар» обратимся к экспериментальной изотерме. Она имеет вид на участке изотермы АВ с увеличением давления газ сжимается и в точке «В» пар достигает насыщения – давления пара остается постоянным, так как часть пара превращается в жидкость. На участке ВС давление пара не меняется, пар с уменьшением объема превращается в жидкость. При этом выделяется скрытая теплота «Q».

Как было сказано выше на участке ВС происходит фазовый переход жидкость-пар при постоянном давлении и температуре, называемой температурой перехода. В точке с вес пар превращается в жидкость и давление жидкости резко растет, т.к. жидкость плохо сжимается.

Для определения теплоты парообразования жидкости воспользуемся уравнением Клапейрона – Клаузиуса

(7.2)

где V_п – молярный объем пара, V_ж – молярный объем жидкости. При невысоком давлении .

Тогда

(7.3)

и к пару можно применить законы идеального газа,

(7.4)

Подставляя (7.3) в (7.2) получим

(7.5)