Совет 1: Как определить плотность насыщенного пара

Для насыщенного пара над жидкостью справедливо уравнение Менделеева-Клапейрона. Поэтому, зная температуру, можно рассчитать плотность насыщенного пара. Она увеличивается с повышением температуры и не зависит от объема жидкости.
Как определить плотность насыщенного пара
Вам понадобится
  • - бумага;
  • - калькулятор;
  • - ручка;
  • - давление газа (из условия задачи или в таблице);
  • - температура, при которой нужно определить плотность
  • - периодическая таблица Менделеева.
Инструкция
1
Запишите на бумаге уравнение Менделеева-Клапейрона для идеальных газов: PV=(m/M)RT . Его можно использовать и для насыщенного пара, но как только плотность газа становится сравнимой с плотностью насыщенного пара, данное уравнение нельзя использовать в расчете – оно покажет неверный результат. Другим газовым законам насыщенный пар не подчиняется.
2
Из записанного уравнения выведите плотность насыщенного пара. Она равна массе, деленной на объем. Поэтому уравнение преобразуется: P= (p нас. пара/M)RT. Отсюда можно записать формулу для нахождения плотности насыщенного пара: p= PM/RT . Здесь P – это давление газа. Его табличное значение обычно дается в условии задачи и зависит от температуры. Если не дано, то найдите в таблице для вашей температуры. R – это универсальная газовая постоянная, равна 8,31 Дж/(К*моль).
3
Если вам известна температура в градусах Цельсия, то переведите ее в градусы Кельвина (обозначается К). Для этого прибавьте 273 к известной температуре, так как -273 – это абсолютный ноль по шкале Кельвина.
4
Найдите молярную массу жидкости M. Ее можно рассчитать с помощью периодической таблицы Менделеева. Молярная масса вещества численно равна молекулярной. Найдите в таблице значения атомных масс всех элементов, содержащихся в веществе, и умножьте на количество соответствующих атомов в молекуле. Сумма полученных значений даст молекулярную массу вещества.
5
Подставьте в последнее выражение все известные значения. Давление P нужно подставлять в Па. Если по условию дано в кПа, то умножьте его на 1000. Молярную массу при подстановке переведите в кг/моль (разделите на 1000), так как в периодической таблице она дана в г/моль. С помощью калькулятора рассчитайте значение плотности насыщенного пара. Результат получается в кг/м3.
Источники:
  • плотность пара

Совет 2 : Как найти давление насыщенного пара

Насыщенный пар находится в динамическом равновесии с жидкостью или твердым телом такого же химического состава. Давление насыщенного пара зависит от других показателей пара: к примеру, температурная зависимость давления насыщенного пара позволяет судить о температуре кипения вещества.
Как найти давление насыщенного пара
Вам понадобится
  • - сосуд;
  • - ртуть;
  • - пипетка;
  • - вода;
  • - спирт;
  • - трубки;
  • - эфир.
Инструкция
1
Количество молекул, вылетающих за одну секунду с единицы площади поверхности жидкости, напрямую зависит от температуры этой жидкости. При этом количество молекул, возвращающихся из пара в жидкость, обусловлено концентрацией пара и скоростью теплового движения его молекул. А значит, концентрация молекул пара при равновесии пара и жидкости зависит от равновесной температуры.
2
Поскольку давление пара находится в зависимости с его температурой и концентрацией, напрашивается вывод: давление насыщенного пара зависит лишь от температуры. С увеличением температуры возрастает давление насыщенного пара, а также его плотность, при этом же плотность жидкости из-за теплового расширения уменьшается.
3
Давление насыщенных паров разных жидкостей при одинаковой температуре может сильно отличаться. Убедиться в этом поможет проведенный опыт.
4
В сосуд, в котором находится ртуть, опустите несколько барометрических трубок. Трубка а будет служить барометром. Трубку b при помощи пипетки наполните водой, в трубку c введите спирт, а в трубку d – эфир.
5
Наблюдайте за происходящим. Так, в трубке b часть воды в «торричеллиевой пустоте» очень быстро испарится, а оставшаяся часть скопится над ртутью в виде жидкости (это признак того, что над ртутью находится насыщенный водяной пар).
6
Сравните высоту ртутного столба в барометре с высотой ртути в трубках b, c и d. Разность между высотой столба ртути в каждой из трех трубок и высотой ртутного столба в барометре и будет показателем давления насыщенного пара этой жидкости. Проведенный опыт доказывает, что наибольшим давлением в этом случае обладают насыщенные пары эфира, а наименьшим – водяные пары.
7
Если температура в закрытом сосуде достигает критического значения (Ткр) для вещества, которое в нем находится, то плотность его жидкости и пара становятся одинаковыми. Последующее увеличение температуры приводит к исчезновению физических различий между жидкостью и насыщенным паром.
Обратите внимание
Соблюдайте осторожность при работе с ртутью: этот металл токсичен!
Полезный совет
С повышением температуры в насыщенном паре увеличивается средняя кинетическая энергия движения молекул, а также их концентрация. Ввиду этого при увеличении температуры давление насыщенного пара значительно быстрее возрастает, чем давление идеального газа.
Источники:
  • Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары

Совет 3 : Как сделать ненасыщенный пар

Простая, не требующая доказательства истина – объем жидкости, находящейся в открытом сосуде, постепенно изменяется. Поскольку просто так, в никуда ничто не исчезает, вывод напрашивается сам собой - она превращается в пар. Процесс перехода жидкости в парообразное состояние называется парообразованием.
Как сделать ненасыщенный пар
Вам понадобится
  • - закрытая колба с жидкостью;
  • - нагревательный прибор;
  • - вода;
  • - эфир;
  • - бумага;
  • - два сосуда, широкий и узкий.
Инструкция
1
Парообразование может происходить двумя возможными путями – испарение и кипение. Молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотичном движении. Скорость некоторых из них достигает значения, при котором возможно преодоление их взаимного притяжения. Оказавшись у поверхности, такие молекулы покидают пределы жидкости. При соударениях некоторые из оставшихся, в свою очередь, достигают скорости Процесс продолжается. Жидкость постепенно испаряется.
2
Проделайте простой опыт. Смочите один листок бумаги водой, а другой эфиром. Нетрудно заметить, что эфир испаряется быстрее. Следовательно, процесс парообразования напрямую зависит от рода жидкости, от ее летучести. Вещество, молекулы которого имеют меньшую силу притяжения, испаряется быстрее.
3
Еще один небольшой опыт. Возьмите два сосуда – один широкий, другой узкий. Налейте в них воду. Через некоторое время вы заметите, что вода быстрее испаряется из первой емкости. Т.е. скорость перехода жидкости в пар напрямую зависит от площади ее поверхности.
4
Скорость процесса зависит также и от температуры жидкости. Чем она выше, тем интенсивнее происходит парообразование. Это легко заметить. К примеру, образовавшиеся после дождя лужи испаряются и летом, и осень. Но в первом случае это происходит значительно быстрее.
5
При парообразовании может происходить и обратный процесс. Некоторая часть молекул возвращается обратно в жидкость. Если испарение происходит в закрытом сосуде, то на начальной стадии число молекул покидающих жидкость превосходит количество возвращающихся. Плотность пара постепенно нарастает. Число молекул покидающих жидкость и возвращающихся в нее становиться равным. Т.е. количество молекул над жидкостью становится неизменным. Наступает динамическое равновесие.
6
Пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью, называется насыщенным. При данном объеме получить большее его количество невозможно. Если же процесс испарения продолжается, то пар называется ненасыщенный. Вывод напрашивается сам собой. Ненасыщенный пар имеет место на начальной стадии парообразования. Возьмите закрытую емкость с жидкостью, к примеру, колбу. Нагрейте. На начальном этапе процесса парообразования вы будете иметь ненасыщенный пар.
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500