Фазовые переходы I рода. Испарение. Кипение

Переход вещества из одной фазы в другую — фазовый переход

Фазовый переход I рода (например, плавление, кристаллизация и т. д.) сопровождается поглощением или выделением теплоты, называемой теплотой фазового перехода. Фазовые переходы I рода харак­теризуются постоянством температуры, изменениями энтропии и объема. Объяснение этому можно дать следующим образом. Например, при плавлении телу нужно сооб­щить некоторое количество теплоты, чтобы вызвать разрушение кристаллической решетки. Подводимая при плавлении теплота идет не на нагрев тела, а на разрыв межатомных связей, поэтому плавление протекает при постоянной температуре. В подобных переходах — из более упорядоченного кристаллического состояния в менее упорядоченное жидкое состояние — степень беспорядка увеличивается, т. е., согласно второму началу термодинамики, этот процесс связан с возрастанием энтропии систе­мы. Если переход происходит в обратном направлении (кристаллизация), то система теплоту выделяет.

При фазовом переходе первого рода скачкообразно изменяются самые главные, первичные экстенсивные параметры: удельный объѐм, внутренняя энергия, концентрация компонентов и т. п.

Имеется в виду скачкообр изменение этих величин при изменении температуры, давления и т. п., а не скачкообр изменение во времени.

Наиб распространѐнн примеры фазовых переходов первого рода:

- плавление и кристаллизация;

- испарение (кипение) и конденсация;

- сублимация и десублимация.

Испарение- процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий со свободной поверхности жидкости при ее любой температуре.

Интенсивность испарения увеличивается с ростом температуры. Интенсивность испарения зависит от концентрации молекул пара вблизи поверхности жидкости.

Количество молекул, вылетающих из жидкости за единицу времени пропорционально площади испарения.

При испарении из жидкости вылетают самые быстрые молекулы, жидкость теряет часть своей энергии (остывает).

Процесс обратный испарению называется конденсацией.

Кипение— процесс парообразования во всей толще жидкости при температуре кипения. Кипение — это фазовый переход первого рода.

При фазовом переходе первого рода скачкообразно изменяется плотность вещества при изменении температуры, давления и т. п. .

Кипение возникает тогда, когда давление насыщенного пара внутри газовых пузырьков в жидкости сравнивается с внешним давлением.