สถานะรวมของสสาร การเปลี่ยนน้ำจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซ เรียกว่า การเปลี่ยนของเหลวเป็นของแข็ง

ที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ การระเหยของของเหลวจะเกิดขึ้นจากพื้นผิวที่ว่างและสงบ เมื่อถึงอุณหภูมิหนึ่งเรียกว่า จุดเดือดการกลายเป็นไอเริ่มเกิดขึ้นไม่เพียงแต่จากพื้นผิวอิสระเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นจากปริมาตรของของเหลวด้วย ฟองไอน้ำปรากฏขึ้นข้างในเพิ่มขนาดและลอยขึ้นสู่พื้นผิว การระเหยกลายเป็นไอรุนแรงและถูกเรียกว่า เดือดกลไกการเดือดมีดังนี้

ในของเหลวจะมีฟองอากาศเล็กๆ อยู่เสมอ ซึ่งก็เหมือนกับอนุภาคบราวเนียนที่เคลื่อนที่อย่างช้าๆ แบบสุ่มในปริมาตรของของเหลว ภายในฟองอากาศพร้อมกับอากาศยังมีไออิ่มตัวของของเหลวที่อยู่รอบข้างด้วย เงื่อนไขสำหรับความเสถียรของขนาดฟองคือความเท่าเทียมกันของแรงกดดันภายในและภายนอกบนพื้นผิว ความดันภายนอกเท่ากับผลรวมของความดันบรรยากาศและความดันอุทกสถิตที่ระดับความลึกซึ่งมีฟองอยู่ ความดันภายในเท่ากับผลรวมของความดันบางส่วนของอากาศและไอภายในฟอง ดังนั้น,

.

สำหรับความลึกตื้นซึ่งความดันอุทกสถิตมีน้อยเมื่อเทียบกับความดันบรรยากาศเราสามารถใส่ได้ และความเท่าเทียมกันสุดท้ายจะอยู่ในรูปแบบ:

หากคุณเพิ่มอุณหภูมิเล็กน้อย ความดันไออิ่มตัวในฟองจะเพิ่มขึ้น และขนาดของฟองจะเพิ่มขึ้น ความดันอากาศภายในฟองจะลดลง ดังนั้นผลรวมจะไม่เปลี่ยนแปลง และสภาวะสมดุล (13.19) จะเป็น พอใจที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเพื่อให้ได้ฟองที่มีขนาดเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม หากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นมากจนความดันไออิ่มตัวในฟองเท่ากับความดันบรรยากาศ

ความเท่าเทียมกัน (13.19) จะไม่คงอยู่อีกต่อไป ขนาดของฟองและมวลของไอในนั้นจะเพิ่มขึ้นและฟองจะพุ่งไปที่พื้นผิวของของเหลวภายใต้อิทธิพลของแรงลอยตัว (อาร์คิมีดีน) ดังนั้น ความเท่าเทียมกัน (13.20) คือ เงื่อนไขในการต้มของเหลวในภาชนะที่ระดับความลึกตื้น การเดือดของของเหลวที่ระดับความลึกตื้นจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่ความดัน ไอระเหยอิ่มตัวของเหลวนี้จะเท่ากับความดันบรรยากาศ ดังนั้นจุดเดือดจึงขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศ

ตัวอย่างที่ 13.4น้ำที่ความดันบรรยากาศปกติจะเดือดที่อุณหภูมิหนึ่ง ดังนั้นความดันไออิ่มตัวของน้ำที่อุณหภูมินี้จึงเท่ากับความดันบรรยากาศปกติ

ตัวอย่างที่ 13.5ที่อุณหภูมิ ปริมาตรของฟองที่อยู่ในน้ำที่ระดับความลึกตื้นจะเท่ากับ อุณหภูมิของน้ำก็เท่ากัน ฟองที่อุณหภูมิจะมีปริมาตรเท่าใด ?ความดันบรรยากาศเป็นเรื่องปกติ ความดันไออิ่มตัวของน้ำที่อุณหภูมิคือ และที่อุณหภูมิจะเท่ากับ

ให้เราแสดงด้วยมวลอากาศในฟอง เรามี:

,

ที่ไหน - มวลฟันกรามอากาศ คือ ความกดอากาศในฟองปริมาตรที่อุณหภูมิ ตามเงื่อนไขสมดุลขนาดฟอง (13.19) เราควรตั้งค่า เราได้รับ:

ใช้ความเท่าเทียมกันสุดท้ายสำหรับสองคน อุณหภูมิที่แตกต่างกันและเราได้รับ:

จากความเท่าเทียมกันล่าสุดที่เราพบ:

.

ตัวอย่างที่ 13.6พิจารณาสารละลายของสารไม่ระเหยในตัวทำละลายบางชนิด เมื่อใช้กฎของ Raoult (13.3) เราจะได้แรงดันไออิ่มตัวเหนือสารละลาย:

.

เนื่องจากความไม่ผันผวนของสาร เราจึงได้ และความเสมอภาคสุดท้ายจะอยู่ในรูปแบบ:

.

ดังนั้น ความดันไออิ่มตัวเหนือสารละลายจึงน้อยกว่าตัวทำละลายบริสุทธิ์ (ที่อุณหภูมิเดียวกัน) ตามมาว่าสารละลายจะต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าตัวทำละลายบริสุทธิ์เพื่อให้ความดันไออิ่มตัวเท่ากับความดันบรรยากาศและเริ่มเดือด ดังนั้นจุดเดือดของสารละลายจึงสูงกว่าจุดเดือดของตัวทำละลายบริสุทธิ์

ปัญหา 13.5.ค้นหาจุดเดือดของน้ำบนภูเขาที่ระดับความสูงเหนือระดับน้ำทะเล ความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเลถือว่าเป็นเรื่องปกติ อุณหภูมิบรรยากาศจะถือว่าเท่ากับ

คำตอบ: โดยที่จุดเดือดของน้ำที่ความดันบรรยากาศปกติคือจุดใด - มวลโมลาร์ของอากาศ - ความร้อนแฝงของการระเหยของน้ำที่อุณหภูมิใกล้เคียง

บันทึก.หากต้องการค้นหาความกดอากาศในระดับหนึ่ง ให้ใช้สูตรความกดอากาศ หากต้องการค้นหาความดันไออิ่มตัวที่อุณหภูมิ ให้ใช้สูตร (13.17) ใช้สภาวะการต้ม (13.20)

13.7. การเปลี่ยนแปลง "ของเหลว - แข็ง»

ที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ ของเหลวทั้งหมด ยกเว้นฮีเลียมเหลว จะกลายเป็นสถานะของแข็ง

ให้เราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของของเหลวที่มีองค์ประกอบเดียวซึ่งก็คือประกอบด้วยอะตอมประเภทหนึ่งให้เป็นของแข็ง กระบวนการนี้เรียกว่า การตกผลึก- การตกผลึกคือการเปลี่ยนระบบอะตอมไปสู่สถานะที่มีมากขึ้น ระดับสูงและเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่งที่เรียกว่า จุดหลอมเหลว(การแข็งตัว- ที่อุณหภูมิเท่านี้ พลังงานจลน์การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมจะมีขนาดเล็กเพียงพอ และแรงอันตรกิริยาระหว่างอะตอมสามารถยึดอะตอมไว้ในตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งได้ นั่นคือโหนดของโครงตาข่ายคริสตัล

กระบวนการเปลี่ยนของแข็งให้เป็นของเหลวเรียกว่า ละลายและเป็นกระบวนการตกผลึกแบบย้อนกลับ กระบวนการนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิเดียวกับการหลอมละลาย

หากความร้อนถูกจ่ายให้กับของแข็งอย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิของมันจะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ดังแสดงในรูปที่ 1 13.4 ก. ส่วนนี้สอดคล้องกับการให้ความร้อนของของแข็ง ส่วนนี้สอดคล้องกับสถานะสองเฟสของสาร ซึ่งเฟสของแข็งและของเหลวของสารนี้อยู่ในสภาวะสมดุล ดังนั้นบริเวณนี้จึงสอดคล้องกับการหลอมละลายของของแข็ง เมื่อถึงจุดหนึ่ง สารทั้งหมดจะกลายเป็นของเหลวและความร้อนที่เพิ่มขึ้นจะมาพร้อมกับอุณหภูมิของของเหลวที่เพิ่มขึ้น

ความร้อนที่จ่ายให้กับระบบ "ของแข็ง-ของเหลว" ในขั้นตอนการหลอมเหลวไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของระบบและใช้เพื่อทำลายพันธะระหว่างอะตอม นี้เรียกว่าความร้อน ความร้อนแฝงของฟิวชัน.

ถ้าของเหลวให้ความร้อน อุณหภูมิของของเหลวจะขึ้นอยู่กับเวลา ดังแสดงในรูปที่ 1 13.4 ข. ขั้นนี้สอดคล้องกับการระบายความร้อนของของเหลว ขั้นของการตกผลึก (สถานะสองเฟสของระบบ) และขั้นของการเย็นลงของของแข็ง ความร้อนที่ระบบปล่อยออกมาในขั้นตอนการตกผลึกเรียกว่า ความร้อนแฝงของการตกผลึก- มันเท่ากับความร้อนแฝงของฟิวชัน

การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของระบบตรงเวลา ดังแสดงในรูปที่ 1 13.4 เป็นเรื่องปกติสำหรับวัตถุที่เป็นผลึกโดยเฉพาะ สำหรับสารอสัณฐานเมื่อถูกให้ความร้อน (เย็น) กราฟของอุณหภูมิเทียบกับเวลาจะเป็นเส้นโค้งแบบโมโนโทนิก ซึ่งสอดคล้องกับการอ่อนตัวลง (แข็งตัว) ของสารอสัณฐานทีละน้อยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (ลดลง)

การตกผลึกเริ่มต้นในของเหลวใกล้ศูนย์กลางหรือ ศูนย์การตกผลึกพวกมันคือการรวมตัวของอะตอมแบบสุ่ม จากนั้นอะตอมอื่นจะถูกเติมเข้าไปเรียงกันจนกระทั่งของเหลวทั้งหมดกลายเป็นของแข็ง บทบาทของศูนย์กลางการตกผลึกยังสามารถเล่นได้โดยอนุภาคขนาดมหึมาแปลกปลอม หากมีอยู่ในของเหลว

โดยทั่วไป เมื่อของเหลวเย็นตัวลง จุดศูนย์กลางการตกผลึกจำนวนมากจะปรากฏขึ้น โครงสร้างอะตอมต่างๆ ก่อตัวขึ้นรอบๆ ศูนย์กลางเหล่านี้ ซึ่งท้ายที่สุดจะก่อตัวขึ้น คริสตัลประกอบด้วยคริสตัลขนาดเล็กจำนวนมาก แผนผังของโพลีคริสตัลแสดงไว้ในรูปที่ 1 13.5.

ที่ เงื่อนไขพิเศษปรากฎว่าเป็นไปได้ที่จะได้รับ (“ เติบโต”) ผลึกเดี่ยว - คริสตัลเดี่ยวก่อตัวขึ้นรอบๆ จุดศูนย์กลางของการตกผลึกจุดเดียว หากในกรณีนี้มีการกำหนดเงื่อนไขที่เหมือนกันสำหรับทุกทิศทางสำหรับการเกาะติดของอนุภาคจากของเหลวไปยังคริสตัลที่เกิดขึ้นมันจะกลายเป็นว่า ตัดอย่างถูกต้องตามคุณสมบัติความสมมาตรของมัน

จุดหลอมเหลวจริง ๆ แล้วขึ้นอยู่กับความดันที่ของแข็งถูกรับ; แนวทางที่เป็นไปได้ของการพึ่งพานี้จะแสดงเป็นภาพกราฟิกในรูปที่ 1 13.6. คุณสามารถยกเลิกการพึ่งพาการทดลองได้ เช่น โดยการวางถ้วยใส่ตัวอย่างที่มีสารหลอมเหลวในบรรยากาศก๊าซ ซึ่งความดันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ เส้นโค้งการพึ่งพาเป็นเส้นโค้งสมดุลระหว่างเฟสของเหลวและของแข็ง จุดใต้เส้นโค้ง สอดคล้องกับสถานะของแข็งของสารและเหนือเส้นโค้ง - กับสถานะของเหลว หากที่อุณหภูมิคงที่เราเพิ่มความดันเหนือของเหลวจากจุด จากนั้นที่ความดัน (จุด) เฟสของแข็งจะปรากฏในของเหลวและเมื่อความดันเพิ่มขึ้นอีกของเหลวทั้งหมดจะแข็งตัว (จุด)

การเชื่อมต่อทางทฤษฎีระหว่างความดันและอุณหภูมิหลอมเหลวสามารถกำหนดได้โดยพิจารณาจากวัฏจักรคาร์โนต์ที่ดำเนินการโดยระบบ "ของแข็ง - ของเหลว" สองเฟสในลักษณะเดียวกับการเชื่อมต่อ (13.12) ที่ถูกสร้างขึ้นระหว่างความดันไออิ่มตัวเหนือของเหลวและอุณหภูมิ การแทนที่อย่างเป็นทางการใน (13.12) , , , โดยที่ความร้อนโมลาร์แฝงของฟิวชันคือปริมาตรโมลาร์ของเฟสของแข็งคือปริมาตรโมลาร์ของเฟสของเหลวที่เราได้รับ:

. (13.21)

ถ้าสารไม่บริสุทธิ์แต่เป็น โลหะผสมนั่นคือประกอบด้วยอะตอมที่แตกต่างกัน ในกรณีทั่วไป การแข็งตัวสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงอุณหภูมิที่แน่นอน และไม่อยู่ที่อุณหภูมิที่กำหนด เช่นเดียวกับในสารบริสุทธิ์

ปัญหา 13.6- กรดอะซิติกที่ความดันบรรยากาศจะละลายที่อุณหภูมิ ความแตกต่างในปริมาตรเฉพาะ (นั่นคือปริมาตรต่อหน่วยมวลของกรด) ของเฟสของเหลวและของแข็ง - จุดหลอมเหลวของกรดอะซิติกจะเปลี่ยนไปเมื่อความดันเปลี่ยนไป - ค้นหาความร้อนจำเพาะ (ต่อหน่วยมวล) ของการหลอมรวมของกรดอะซิติก

คำตอบ: .

บันทึก.ใช้สูตร (13.21) พิจารณาว่าปริมาตรโมลสัมพันธ์กับปริมาตรจำเพาะโดยความสัมพันธ์ โดยที่มวลโมลาร์คือ ความร้อนโมลของฟิวชันสัมพันธ์กับความร้อนจำเพาะของการฟิวชันตามความสัมพันธ์

การเปลี่ยนแปลงโดยรวมของสสาร

สสารสามสถานะ

การเปลี่ยนแปลงโดยรวม

กระบวนการหลอมและการแข็งตัว

• เรียกว่าการเปลี่ยนสถานะของแข็งเป็นของเหลว ละลาย- ปรากฏการณ์ตรงกันข้ามเรียกว่า การแข็งตัว- หากเมื่อของเหลวแข็งตัวจะได้ของแข็งที่เป็นผลึกก็จะเรียกว่าการแข็งตัวดังกล่าว การตกผลึก.

อุณหภูมิหลอมเหลวและการตกผลึก

• จุดหลอมเหลวของสารที่กำหนดคืออุณหภูมิที่สถานะของแข็งและของเหลวของสารนี้อยู่ร่วมกันพร้อมกัน จุดหลอมเหลวไม่ได้ขึ้นอยู่กับอัตราการให้ความร้อน อุณหภูมิของร่างกายและการหลอมละลายจะยังคงเท่าเดิมจนกว่าจะสิ้นสุดการหลอมละลาย

• เรียกว่าอุณหภูมิที่เกิดกระบวนการเปลี่ยนผ่านของสารจากของเหลวไปเป็นของแข็ง อุณหภูมิการตกผลึก

ตารางอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงในสถานะของน้ำ

การคำนวณปริมาณความร้อนระหว่างการหลอมละลาย (การตกผลึก)

อธิบายกระบวนการหลอมละลาย

• สถานะของเหลวของสารเมื่อเปรียบเทียบกับสถานะผลึกของแข็งมีลักษณะดังนี้:

• การเคลื่อนที่ของโมเลกุลด้วยความเร็วสูง

• ระยะห่างระหว่างโมเลกุลมากขึ้น

• ขาดการจัดเรียงโมเลกุลที่เข้มงวด

• ดังนั้นเพื่อที่จะเปลี่ยนของแข็งให้เป็นของเหลวได้ จะต้องให้พลังงานเพิ่มเติมแก่โมเลกุลของมัน

• สถานะของเหลวสอดคล้องกับพลังงานภายในสูง

การกลายเป็นไอ การเปลี่ยนแปลงของสารจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซ

• Evaporation – การกลายเป็นไอที่เกิดขึ้นจากพื้นผิว

• ของเหลวที่อุณหภูมิใดๆ

สภาวะการกลายเป็นไอ

• พื้นที่ผิวอิสระเป็นปัจจัยแรกที่ส่งผลต่ออัตราการกลายเป็นไอ

เดือด.

• การกลายเป็นไอที่เกิดขึ้นตลอดปริมาตรของของเหลวทั้งหมดเนื่องจากการปรากฏและการเพิ่มขึ้นสู่พื้นผิวของฟองไออิ่มตัวจำนวนมากเรียกว่า เดือด.

การเดือดเกิดขึ้น พร้อมการดูดซึมความอบอุ่น ความร้อนส่วนใหญ่ถูกใช้ไป ทำลายความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของสารส่วนที่เหลือ - สำหรับงานที่ทำระหว่างการขยายตัวของไอน้ำ เป็นผลให้พลังงานปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคไอมีค่ามากกว่าระหว่างอนุภาคของเหลว ดังนั้นพลังงานภายในของไอจึงมากกว่าพลังงานภายในของของเหลวที่อุณหภูมิเดียวกัน

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

• ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนของเหลวเป็นไอน้ำในระหว่างกระบวนการเดือดสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

• โดยที่ m คือมวลของของเหลว (กก.) L คือความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

• ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอแสดงปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนสารที่กำหนด 1 กิโลกรัมให้เป็นไอน้ำที่จุดเดือด หน่วยความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอในระบบ SI: [L] = 1 J/kg

อุณหภูมิเดือด

ระหว่างการต้ม อุณหภูมิของเหลว ไม่เปลี่ยน..อุณหภูมิเดือด พึ่งพากับแรงดันที่กระทำต่อของเหลว สารแต่ละชนิดที่มีความดันเท่ากันได้ ของฉันจุดเดือด เมื่อความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้น การเดือดจะเริ่มมากขึ้น อุณหภูมิสูงเมื่อความดันลดลง จะกลับกัน ตัวอย่างเช่น น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 100 °C ที่ความดันบรรยากาศปกติเท่านั้น

ร่างกายอาจอยู่ในสถานะของเหลว ของแข็ง หรือก๊าซ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาวะ รัฐเหล่านี้เรียกว่า สถานะของสสารโดยรวม .

ในก๊าซ ระยะห่างระหว่างโมเลกุลจะมากกว่าขนาดของโมเลกุลมาก หากผนังของภาชนะบรรจุไม่รบกวนก๊าซ โมเลกุลของก๊าซจะแยกออกจากกัน

ในของเหลวและของแข็ง โมเลกุลจะตั้งอยู่ใกล้กันมากขึ้น จึงไม่สามารถเคลื่อนที่ออกจากกันได้

เรียกว่าการเปลี่ยนจากสถานะการรวมกลุ่มหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง การเปลี่ยนเฟส .

เรียกว่าการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว ละลาย และอุณหภูมิที่เกิดเหตุการณ์นี้ก็คือ จุดหลอมเหลว - การโอนเรื่องจาก สถานะของเหลวเรียกว่ายาก การตกผลึก และอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านคือ อุณหภูมิการตกผลึก .

ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึกของวัตถุหรือการดูดซึมโดยวัตถุระหว่างการหลอมเหลว ต่อหน่วยมวลของร่างกาย เรียกว่า ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน (การตกผลึก) แล:

ในระหว่างการตกผลึก ปริมาณความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเท่ากับความร้อนที่ถูกดูดซับในระหว่างการหลอมละลาย

เรียกว่าการเปลี่ยนสถานะของสารจากของเหลวไปเป็นสถานะก๊าซ การกลายเป็นไอ - เรียกว่าการเปลี่ยนสถานะของสารจากสถานะก๊าซไปเป็นสถานะของเหลว การควบแน่น - ปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับการกลายเป็นไอ (ปล่อยออกมาระหว่างการควบแน่น):

ถาม = ล.

โดยที่แอล – ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ (การควบแน่น)

การกลายเป็นไอที่เกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเรียกว่า การระเหย - การระเหยสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิใดก็ได้ เรียกว่าการเปลี่ยนของเหลวเป็นไอซึ่งเกิดขึ้นทั่วทั้งปริมาตรของร่างกาย เดือด และอุณหภูมิที่ของเหลวเดือดคือ จุดเดือด .

ในที่สุด, การระเหิด คือการเปลี่ยนผ่านของสารจากสถานะของแข็งไปเป็นสถานะก๊าซโดยตรง โดยผ่านสถานะของเหลว

หากพารามิเตอร์อื่นของสภาพแวดล้อมภายนอก (โดยเฉพาะความดัน) ยังคงคงที่ อุณหภูมิของร่างกายจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการหลอม (การตกผลึก) และการเดือด

หากจำนวนโมเลกุลที่ออกจากของเหลวเท่ากับจำนวนโมเลกุลที่กลับสู่ของเหลว เราจะบอกว่าสมดุลไดนามิกเกิดขึ้นระหว่างของเหลวกับไอของมัน ไอที่อยู่ในสมดุลไดนามิกกับของเหลวเรียกว่าไอ

กระบวนการเปลี่ยนน้ำจากของเหลวเป็นแก๊สเรียกว่าการระเหย

สถานะต่างๆ ของน้ำในธรรมชาติ

น้ำเป็นสสารชนิดเดียวในธรรมชาติที่มีสถานะการรวมตัวสามสถานะภายใต้สภาพธรรมชาติ น้ำที่เป็นของเหลวครอบครองปริมาณมากที่สุดในโลก เนื่องจากน้ำในมหาสมุทร แม่น้ำ และทะเลสาบทั้งหมดเต็มไปด้วยน้ำ ในพื้นที่หนาวเย็นของโลก (เช่น ในพื้นที่รอบๆ ขั้วโลก) น้ำแข็งซึ่งเป็นสถานะของแข็งของน้ำจะถูกพบอยู่ตลอดเวลา การเปลี่ยนแปลง น้ำจืดจากของเหลวเป็นของแข็งที่อุณหภูมิ 0°C หรือ -1°C น้ำทะเลเนื่องจากมีเกลืออยู่ จะกลายเป็นน้ำแข็งเมื่ออุณหภูมิลดลงถึง -2-3°C

อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับสถานะของแข็งของน้ำคือหิมะ ซึ่งตกลงไปในเขตขั้วโลกและเขตอบอุ่นของโลกในฤดูหนาว ลูกเห็บยังถือเป็นน้ำแข็งตัวรูปแบบหนึ่งที่เราสามารถพบได้ในธรรมชาติ

น้ำในรูปก๊าซจะเกิดขึ้นได้เกือบทุกอุณหภูมิ ยกเว้นอุณหภูมิที่ต่ำถึงขั้นวิกฤต หากคุณให้น้ำร้อนถึง 100°C น้ำจะระเหยไปจนหมด

ความสำคัญของสถานะต่างๆ ของน้ำต่อธรรมชาติ

ด้วยความช่วยเหลือของน้ำ วัฏจักรของสสารจึงเกิดขึ้นบนโลก มันเป็นไปตามรูปแบบดังต่อไปนี้:

1. น้ำระเหยจากสถานะของเหลว กลายเป็นก๊าซ และลอยสูงขึ้นอย่างมาก
2. ด้วยเหตุนี้ เมฆจึงก่อตัวและกระจายไปตามลม
3. เมื่อน้ำเย็นลง มันจะกลับสู่พื้นผิวโลกในสถานะของเหลวหรือของแข็ง
4. ด้วยความช่วยเหลือของแม่น้ำ มันก็มุ่งหน้าสู่มหาสมุทรอีกครั้ง

ในระหว่างการเคลื่อนไหวนี้ น้ำจะละลายองค์ประกอบขนาดเล็กจำนวนมากและส่งเสริมการเคลื่อนที่ของสาร รวมทั้งทำให้ดินอุดมสมบูรณ์และทำความสะอาดบรรยากาศจากของเสียที่เป็นอันตรายจำนวนมากในระหว่างฝนตก

การตกตะกอนที่เกิดขึ้นหลังจากการระเหยของน้ำมีความหลากหลายมากและขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมและความสูงของเมฆ ที่อุณหภูมิสูงกว่าศูนย์ ปริมาณน้ำฝนมักจะเป็นของเหลวและตกลงมาในรูปของฝน แต่ถ้าเข้า. ชั้นบนในกรณีที่มีเมฆและอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ ลูกเห็บจะตกลงมาในรูปของเศษน้ำแข็ง แม้ว่าพื้นผิวโลกจะร้อนก็ตาม

“จุดสามจุด” คืออะไร และจะระบุพิกัดของมันได้อย่างไร การทดลองแสดงให้เห็นว่าสำหรับสารแต่ละชนิดนั้นมีสภาวะ (ความดันและอุณหภูมิ) ซึ่งไอ ของเหลว และคริสตัลสามารถอยู่ร่วมกันได้พร้อมๆ กันเป็นเวลานานตามอำเภอใจ ตัวอย่างเช่น หากคุณวางน้ำที่มีน้ำแข็งลอยอยู่ในภาชนะปิดที่อุณหภูมิ 0 องศา ทั้งน้ำและน้ำแข็งจะระเหยไปในพื้นที่ว่าง อย่างไรก็ตามที่ความดันไอ 0.006 atm (นี่คือความกดดัน "ของตัวเอง" โดยไม่คำนึงถึงความกดดันที่เกิดจากอากาศ) และอุณหภูมิ 0.01 ° C การเพิ่มขึ้นของมวลไอน้ำจะหยุดลง นับจากนี้เป็นต้นไป น้ำแข็ง น้ำ และไอน้ำจะคงมวลไว้อย่างไม่มีกำหนด นี่คือจุดสามจุดของน้ำ (แผนภาพซ้าย) หากวางน้ำหรือไอน้ำในบริเวณด้านซ้ายก็จะกลายเป็นน้ำแข็ง หากคุณเติมของเหลวหรือของแข็งลงใน "บริเวณด้านล่าง" คุณจะได้รับไอน้ำ ในบริเวณที่เหมาะสมน้ำจะควบแน่นและน้ำแข็งจะละลาย

สามารถสร้างแผนภาพที่คล้ายกันสำหรับสารใดๆ ได้ วัตถุประสงค์ของแผนภาพดังกล่าวคือการตอบคำถาม: สถานะของสสารใดจะคงตัวที่ความดันดังกล่าวและอุณหภูมิดังกล่าวและดังกล่าว ตัวอย่างเช่น มีการวางแผนแผนภาพที่ถูกต้อง คาร์บอนไดออกไซด์- จุดสามจุดของสารนี้มีพิกัด "ความดัน" อยู่ที่ 5.11 atm ซึ่งมากกว่าปกติอย่างมาก ความดันบรรยากาศ- ดังนั้นภายใต้สภาวะปกติ (ความดัน 1 atm) เราสามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลง "ต่ำกว่าจุดสามจุด" เท่านั้นนั่นคือ การเปลี่ยนแปลงตนเองแข็งตัวเป็นแก๊ส ที่ความดัน 1 atm สิ่งนี้จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ –78 °C (ดูเส้นพิกัดประที่อยู่ใต้จุดสามจุด)

เราทุกคนมีชีวิตอยู่ "ใกล้" ค่านิยมของ "สภาวะปกติ" นั่นคือโดยพื้นฐานแล้วอยู่ที่ความกดดันใกล้กับบรรยากาศเดียวกัน ดังนั้นหากความดันบรรยากาศต่ำกว่าความดันที่สัมพันธ์กับจุดสามจุด เมื่อร่างกายได้รับความร้อน เราจะไม่เห็นของเหลว - ของแข็งจะกลายเป็นไอทันที นี่คือลักษณะการทำงานของ "น้ำแข็งแห้ง" ซึ่งสะดวกมากสำหรับผู้ขายไอศกรีม ไอศกรีมอัดก้อนสามารถนำมาวางเรียงเป็นชั้นๆ ด้วย "น้ำแข็งแห้ง" ก็ได้ และไม่ต้องกลัวว่าไอศกรีมจะเปียก หากความดันที่สอดคล้องกับจุดสามจุดน้อยกว่าบรรยากาศ สารนั้นจะถูกจัดประเภทเป็น "การหลอมละลาย" - เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น สารนั้นจะกลายเป็นของเหลวก่อนแล้วจึงเดือด

อย่างที่คุณเห็นคุณสมบัติของการเปลี่ยนแปลงรวมของสารขึ้นอยู่กับว่าค่าความดันและอุณหภูมิปัจจุบันสัมพันธ์กับพิกัดของ "จุดสามจุด" บนแผนภาพความดันและอุณหภูมิอย่างไร

และโดยสรุป เราจะมาตั้งชื่อสารที่คุณรู้จักซึ่งจะระเหิดเสมอเมื่อใด สภาวะปกติ- นี่คือไอโอดีน กราไฟท์ "น้ำแข็งแห้ง" ที่ความดันและอุณหภูมิแตกต่างจากปกติ สารเหล่านี้สามารถสังเกตได้ในของเหลวหรือแม้แต่สถานะเดือด

(C) 2013 Fizika.ru โดยการมีส่วนร่วมของ A.V. Kuznetsova (Samara)