ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диаграмма состояния воды из "Общая химия Издание 18" При нагревании воды продолжается разрыв водородных связей, что приводит к уменьшению объема воды и повышению ее плотности. В интервале температур от О до 4°С этот эффект преобладает над тепловым расширением, так что плотность во ы продолжает возрастать. [c.205] Однако при нагревании выше 4°С преобладает влияние усиления теплового движения молекул и плотность воды уменьшается. Поэтому при 4°С вода обладает максимальной плотностью. [c.205] При нагревании воды часть теплоты затрачивается на разрыв водородных связей (энергия разрыва водородной связи в воде составляет примерно 6 ккал/моль). Этим и объясняется высокая теплоемкость воды. [c.205] На рис. 73 приведена в схематической форме (без строгого соблюдения масштаба) диаграмма состояния воды. Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления. [c.205] Рассмотрим каждую из кривых более подробно. Начнем с кри-вой ОА (рис. 73), отделяющей область пара от области жидкого состояния. Представим себе цилиндр, из которого удален воздух, после чего в него введено некоторое количество чистой, свободной от растворенных веществ, в том числе от газов, воды цилиндр снабжен поршнем, который закреплен в некотором положении (рис. 74). Через некоторое время часть воды испарится и над ее поверхностью будет находиться насыщенный пар. Можно измерить его давление и убедиться в том, что оно не изменяется с течением времени и не зависит от положения поршня. Если увеличить температуру всей системы, и вновь измерить давление насыщенного пара, то окажется, что оно возросло. Повторяя такие измерения при различных температурах, найдем зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры. Кривая ОЛ представляет собой график этой зависимости точки кривой показывают те пары значений температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар находятся в равновесии друг с другом — сосуществуют. Кривая О А называется кривой равновесия жидкость — пар или кривой кипения. В табл. 8 приведены значения давления насыщенного водяного пара при нескольких teмпepaтypax. [c.206] Температура, °С Давление насыщенного пара, у мм рт. ст. 1 Температура, С Давление насыщенного пара, нм рт. ст. [c.206] До каких пор простираются влево области жидкого и парообразного состояния Наметим по одной точке в обеих областях и будем двигаться от них горизонтально влево. Этому движению точек на диаграмме отвечает охлаждение жидкости или пара при постоянном давлении. Известно, что если охлаждать воду при давлении 760 мм рт. ст., то при достижении 0°С вода начнет замерзать. Проводя аналогичные опыты при других давлениях, придем, к кривой ОС, отграничивающей область жидкой воды от области льда. Эта кривая — кривая равновесия твердое состояние — жидкость, или кривая плавления, — показывает те пары значений температуры и давления, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии. [c.207] Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точки — это единственная пара значений температуры и давления, при которых в равновесии могут находиться все три фазы лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки. [c.207] Кривая плавления исследована до весьма высоких давлений. В этой области обнаружено несколько модификаций льда (на диаграмме не показаны). [c.207] Справа кривая кипения оканчивается в критическойточке. При температуре, отвечающей этой точке, — критической темпер а т у р е—величины, характеризующие физические свойства жидкости и пара, становятся одинаковыми, так что различие между жидким и парообразным состоянием исчезает. [c.207] Существование критической температуры установил в 1860 г. Д. И. Менделеев, изучая свойства жидкостей. Он показал, что при температурах, лежащих выше критической, вещество не может находиться в жидком состоянии В 1869 г. Эндрьюс, изучая свойства газов, пришел к аналогичному выводу. [c.207] НИЯ (см. 70). Это обстоятельство отражается на диаграмме. Кривая плавления ОС на диаграмме состояния воды идет вверх влево, тогда как почти для всех других веществ она идет вверх вправо. [c.208] Превращения, происходящие с водой при атмосферном давлении, отражаются на диаграмме точками или отрезками, расположенными на горизонтали, отвечающей 760 мм рт.ст. Так, плавление льда или кристаллизация воды отвечает точке О (рис. 73), кипение воды — точке Е, нагревание или охлаждение воды — отрезку ОЕ и т. п. [c.208] Диаграммы состояния изучены для ряда веществ, имеющих научное или практическое значение. В принципе они подобны рассмотренной диаграмме состояния воды. Однако на диаграммах состояния различных веществ могут быть особенности. Так, известны вещества, тройная точка которых лежит при давлении, превышающем атмосферное. В этом случае нагревание кристаллов при атмосферном давлении приводит не к плавлению этого вещества, а к его сублим ации — превращению твердой фазы непосредственно в газообразную. [c.208] Вернуться к основной статье