Bu meselede izopropil spirtiniň mysalynda (indi IPA diýip atlandyrarys), biz suwuklyk (L) $\leftrightarrow$ gaz (G) faza geçişini $(p,T)$ koordinatalarda öwreneris.IPA (izopropil spirt) köp ulanylýan antiseptik serişde bolsa-da, ony içmek gadagandyr! Şeýle hem, IPA-nyň buglaryndan dem almak hem kelle agyra sebäp bolup biler, şonuň üçin ondan dem almak, ysgamak hem maslahat berilmeýär.
Kadaly atmosfera $p_0=101~\mathrm{kPa}$ basyşynda IPA-nyň gaýnama temperaturasy $83^\circ\mathrm{C}$.
Görnüşi ýaly, faza geçişiniň $(p,T)$ egrisiniň görnüşi, bug emele gelmeginiň udel ýylylygy (massanyň birligine düşýän ýylylyk) $L$ bilen Klapeýron-Klauzius kanuny arkaly baglanyşyklydyr.
Bu kanuny umumy teoretik nukdaýnazardan getirip çykarmak mümkin. Munuň üçin,$A$ nokatdan $B$ nokada çenli $T$ temperaturada izotermiki gysylma seredeliň.
Doýgun buguň basyşyndan uly basyşlarda $p, V$ koordinatalarda $p_s(T)$ egri L suwuklyk üçin izoterma bolup durýar we onuň görnüşi bize möhüm däl. Doýgun buguň basyşyna deň bolan basyşda $p_s(T)$ proses $p, V$ koordinatalarda gorizontal göni çyzyk görnüşine eýe bolýar. Bu göni çyzyk, dürli gatnaşyklarda G (gaz) we L (suwuklyk) garyndylarynyň deňagramlylygyna degişlidir. Basyş $p_S(T)$-den pes bolsa, (P, V) egri çyzyk G gazyň izotermasy bolýar. G (gaz) ideal gazyň halynyň deňlemesine, ýagny Mendeleýew-Klapeýron deňlemesine boýun egýär diýip hasap edeliň:
\[pV = \frac{m}{\mu} R T,\]
bu ýerde $\mu$ gazyň molekulasynyň molýar massasy, $R=8.314~\mathrm{J}/(\mathrm{K} \cdot \mathrm{mol})$- uniwersal gaz hemişeligi.
A1 2.00 $p,V$ koordinatalarda A$\to$B ýaly hadysalaryň egrilerini iki dürli temperaturalarda: $T$ we $T+dT$ üçin çyzyň. $dp_s = p_s(T+dT) - p_s(T)$ we $dT$ arasyndaky baglylygy almak üçin Karnonyň teoremasyny ulanyp boljak aýlawy saýlaň. Meseläniň jogabyna $p_s$ basyş, $T$ temperatura, $L$ bug emele gelmeginiň udel ýylylygy, molekulalaryň $\mu$ molýar massasy we $\rho_\textbf{L}$ suwuk fazanyň dykyzlygy girip biler.
Ýokarda suratlandyrylan gurluşyň shemasy teklip edilýär. Çep çykyş, sistemanyň içindäki basyşy sazlamaga mümkinçilik berýän sazlaýjy klapana eýedir. Sag çykyş bolsa wakuum nasosa birikdirilendir. Basyşy ölçemek üçin, kapillýaryň içinde damja bolan gaz manometri ulanylýar.
Termometr bilen gaty seresaplylyk bilen işläň! Täze wakuum sistemasy berilmeýär.
Hakyky fiziki sistemalar elmydama deňagramly ýagdaýda bolmaýarlar. Meselem, IPA köplenç aşagyzdyrylan ýagdaýda gözegçilik edilýär: ýagny, faza diagrammasyna görä ol gaz ýagdaýynda bolmaly bolsa-da, metastabil suwuk ýagdaýynda bolýar. Kolbadaky aşagyzdyrylan IPA-ny bugartmak üçin ony silkeläň. Kolbaň içindäki çäge şol maksat üçin guýlandyr.
A4
4.00
Azyndan 10 sany $p_s < p_0$ basyş bahasy üçin $T$ -nyň $p_s$ baglylygyny ölçäň. Munuň üçin aşakdaky ölçeg şemasyny ulanyň. Atmosfera basyşynda, kolba içindäki IPA-ny, öwrenilýän basyş $p_s$-däki gaýnama temperaturasyndan has ýokary boljak derejede gyzdyryň. Soňra klapanyň kömegi bilen sistemanyň basyşyny $p_s$ -e deň edip sazlaň we kolbadaky temperaturanyň peselmegine gözegçilik ediň. Eger temperatura plato ýagdaýyna çykyp, gaýnama prosesi silkme (çaýkama) bilen başlamasa, görkezilen temperatura gaýnama temperaturasy bolýar.
IPA-nyň molýar massasy $\mu=60.1~\mathrm{g}/\mathrm{mol}$. IPA suwuklygyň dykyzlygy $\rho_\textbf{L}=0.786~\mathrm{g}/\mathrm{cm}^3$.