Etanols ir galvenā alkoholisko dzērienu sastāvdaļa. Parastais degvīns maksā 40% no tā. Ikdienā to sauc par alkoholu. Lai gan patiesībā šis termins raksturo milzīgu organisko vielu klasi. Alkohola viršanas temperatūra normālā spiedienā ir 78,3 grādi pēc Celsija. Tas attiecas tikai uz neatšķaidītu etanolu. Spirta šķīduma viršanas temperatūra parasti ir nedaudz zemāka. Šajā rakstā mēs sapratīsim, kas ir etanols. Mēs arī apspriedīsim tā fizikālās un ķīmiskās īpašības, ražošanas un pielietojuma iezīmes. Mēs neapietam galveno jautājumu par to, kāda ir alkohola viršanas temperatūra.

Galvenā informācija

Etanols ir viens no slavenākajiem spirtiem. Tās molekulas sastāvā ir tādi elementi kā ogleklis, ūdeņradis un skābeklis. Etanola ķīmiskā formula ir C 2 H 6 O. Tas ir bezkrāsains šķidrums ar specifisku spirta smaržu. Tas ir vieglāks par ūdeni. Spirta viršanas temperatūra ir 78,39 grādi pēc Celsija. Bet tas ir normālā spiedienā. Rektificētā spirta viršanas temperatūra ir 78,15 grādi pēc Celsija. Tas satur 4,43% ūdens. Etilspirta viršanas temperatūra ir zemāka, jo atšķaidītāks tas ir.

Pielietojums ikdienā un rūpniecībā

Etilspirts ir lielisks šķīdinātājs. To ražo, raudzējot cukuru ar raugu. Daudzos postpadomju valstu ciemos to joprojām gatavo mājās. Iegūto alkoholisko dzērienu sauc par moonshine. Etilspirts ir vecākā cilvēku lietotā izklaidējošā narkotika. Tas var izraisīt alkohola intoksikāciju, ja to lieto lielos daudzumos.

Etanols ir viegli uzliesmojoša viela. To izmanto mājsaimniecībās un rūpniecībā kā antiseptisku līdzekli, šķīdinātāju, degvielu un aktīvo šķidrumu nedzīvsudraba termometros (sasalst pie -114 grādiem pēc Celsija).

Alkohola viršanas temperatūra pret spiedienu

Kad uzziņu grāmatās ir norādītas vielu fizikālās īpašības, ir jāsaprot, ka visi šie mērījumi tika veikti tā sauktajos normālos apstākļos. Palielinoties spiedienam, etanola viršanas temperatūra samazinās. Šodien jūs varat atrast daudzas tabulas, kurās sniegti atsauces dati par šo jautājumu. Pie 780 mmHg etanols vārās 78,91 grādi pēc Celsija, 770 - 78,53 ºC, 760 - 78,15 ºC, 750 - 77,77 ºC, 740 - 77,39 ºC, 720 - 763 ºC.

Metilspirta viršanas temperatūra

CH3OH sākotnēji tika ražots kā koksnes destruktīvās destilācijas blakusprodukts. Līdz šim to iegūst tieši no oglekļa dioksīda un ūdeņraža. Tas smaržo ļoti līdzīgi etanolam. Tomēr metanols ir ļoti toksisks un var izraisīt cilvēka nāvi. Spirta viršanas temperatūra ir 64,7 grādi pēc Celsija. To izmanto kā antifrīzu un šķīdinātāju. To izmanto arī biodīzeļdegvielas ražošanai.

Ražošanas vēsture

Cukura fermentācija, lai iegūtu etanolu, ir viena no agrākajām biotehnoloģijām, kas kalpo cilvēcei. Uz tā balstīto dzērienu apreibinošā iedarbība ir zināma kopš seniem laikiem. Cilvēkiem vienmēr ir paticis izmainītās apziņas stāvoklis, ko tas izraisa. Pat pirms 9000 gadiem ķīnieši zināja alkoholiskos dzērienus. Destilācija kā process bija labi zināms arābiem un grieķiem, taču viņiem bija pietiekami daudz vīna. Alķīmiķi no tā iemācījās ražot alkoholu tikai 12. gadsimtā. Sintētiski etanolu pirmo reizi tikai 1825. gadā ražoja Maikls Faradejs.

Ķīmija un medicīna

Etanolu galvenokārt izmanto kā izejvielu citu vielu ražošanai un kā šķīdinātāju. Tā ir viena no daudzu sadzīves ķimikāliju sastāvdaļām, ko ikdienā izmanto ikdienā. Etanols ir atrodams logu tīrītājos un antifrīzā. Medicīnā to izmanto kā vienkāršāko antiseptisku līdzekli. Tas labi dezinficē un izžāvē brūces. To izmanto arī visu veidu tinktūru un ekstraktu pagatavošanai. Turklāt tas labi atdzesē un sasilda. Citu zāļu trūkuma dēļ to izmantoja kā anestēzijas līdzekli.

Sabiedrība un kultūra

2002. gadā publicētajā pētījumā konstatēts, ka 41% no nāves gadījumiem autoavārijās ir saistīti ar braukšanu dzērumā. Jo augstāks ir alkohola saturs vadītāja asinīs, jo lielāks risks. Alkoholisko dzērienu lietošanai ir sena vēsture. Šai sociālajai parādībai ir veltīti daudzi pētījumi. Alkoholisko dzērienu dzeršanas process un apreibināšanās ir aprakstīti daudzos mākslas darbos. Slavenā Jaungada filma "Likteņa ironija jeb Izbaudi vannu!" ir veltīta tikai alkohola pārmērīgas lietošanas sekām, kaut arī komiskā formā. Daudzi radoši cilvēki ir izmantojuši alkoholu kā nepieciešamu elementu jaunu ideju radīšanā vai kā vienkāršu veidu, kā pārvarēt stresu. Mērens dzeršana ir pieņemama un pat vēlama lielākajā daļā mūsdienu kultūru. Alkohola lietošana ir tradīcija daudzos svētku gadījumos. Izņēmums ir islāms. Saskaņā ar šīs reliģijas noteikumiem jebkuru alkoholisko dzērienu lietošana ir briesmīgs grēks.

Alkoholisms un tā sekas

Pārmērīga dzeršana ir slimība. To raksturo fiziska un garīga atkarība no degvīna vai citiem stipriem dzērieniem, tā ir sava veida vielu atkarība. Alkoholiķi zaudē kontroli pār to, cik daudz viņi dzer. Viņiem vajag vairāk un vairāk, lai izbaudītu sevi. Tiek uzskatīts, ka iedzīvotāju labklājības uzlabošana noved tikai pie alkoholisko dzērienu patēriņa pieauguma. Pirmo reizi zviedru ārsts M. Huss hroniskā alkoholisma pētījumos pievērsās 1849. gadā. Viņš izcēla vairākas patoloģiskas izmaiņas, kas parādās cilvēkam, sistemātiski lietojot alkoholu. Tagad zinātnieki novelk skaidru robežu starp dzērumu un alkoholismu. Otrais ir slimība, ar kuru cilvēks pats nespēj tikt galā. Savā attīstībā tas iziet vairākus posmus. Katrā jaunā posmā pakāpeniski palielinās atkarība. Pacientam nepieciešama pieaugoša deva. Pamazām hroniska alkohola intoksikācija noved pie somatiskiem traucējumiem. Sākotnējās fiziskās un garīgās atkarības pazīmes ir lietošanas kontroles zaudēšana un iedzeršanas parādīšanās. Personas ar smagu alkoholismu izceļas ar traucējumiem iekšējo orgānu darbā un garīgiem traucējumiem.

Ārstēšana un profilakse

Narkotikas ir nepieciešamas, lai cīnītos ar alkohola atkarību. Pirmkārt, zāles ir nepieciešamas, lai novērstu darbības traucējumus organismā. Otrkārt, zāles, kas nav saderīgas ar alkoholu, ir obligātas. Pacientam tiek pievērsta uzmanība, ka pārmērīga dzeršana ārstēšanas laikā var izraisīt viņa nāvi. Turklāt psihologiem ir jāstrādā ar pacientiem. Viņu uzdevums ir nostiprināt ārstēšanas efektu un veidot negatīvu priekšstatu par dzērumu. Obligāta ir arī bijušo alkoholiķu sociālā rehabilitācija. Ir svarīgi palīdzēt cilvēkam atrast savu vietu sabiedrībā, atgriezt ģimeni. Laimīgi cilvēki nepiedzeras. Tāpēc alkoholisma ārstēšana vairāk ir atkarīga no psihologa prasmēm.

agregātstāvokļi

Dzelzs tvaiki un ciets gaiss

Vai tas nav dīvains vārdu savienojums? Tomēr tas nebūt nav muļķības: gan dzelzs tvaiki, gan cietais gaiss pastāv dabā, bet ne parastos apstākļos.

Par kādiem nosacījumiem mēs runājam? Vielas stāvokli nosaka divi apstākļi: temperatūra un spiediens.

Mūsu dzīve notiek salīdzinoši maz mainīgos apstākļos. Gaisa spiediens svārstās dažu procentu robežās ap vienu atmosfēru; gaisa temperatūra, teiksim, Maskavas apgabalā ir diapazonā no -30 līdz + 30 ° C; absolūtās temperatūras skalā, kurā zemākā iespējamā temperatūra (-273 ° C) tiek ņemta par nulli; šis intervāls izskatīsies mazāk iespaidīgs: 240-300 K, kas arī ir tikai ±10% no vidējās vērtības.

Ir pilnīgi dabiski, ka mēs esam pieraduši pie šiem parastajiem apstākļiem, un tāpēc, kad sakām vienkāršas patiesības, piemēram: "dzelzs ir cieta viela, gaiss ir gāze" utt., mēs aizmirstam piebilst: "normālos apstākļos".

Ja dzelzi karsē, tā vispirms izkūst un pēc tam iztvaiko. Ja gaiss ir atdzesēts, tas vispirms pārvērtīsies šķidrumā un pēc tam sacietēs.

Pat ja lasītājs nekad nav ticies ar dzelzs tvaikiem un cietu gaisu, viņš droši vien viegli noticēs, ka jebkuru vielu, mainot temperatūru, var iegūt cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī vai, kā saka, cietā, šķidrā stāvoklī. vai gāzveida fāzes.

Tam ir viegli noticēt, jo vienu vielu, bez kuras dzīvība uz Zemes nebūtu iespējama, visi novēroja gan gāzes, gan šķidruma, gan cieta ķermeņa formā. Mēs, protams, runājam par ūdeni.

Kādos apstākļos viela mainās no viena stāvokļa citā?

Vāra

Ja nolaidīsim termometru ūdenī, ko ielej tējkannā, ieslēdzam elektrisko plīti un uzraudzīsim termometra dzīvsudrabu, mēs redzēsim sekojošo: gandrīz uzreiz dzīvsudraba līmenis pacelsies uz augšu. Ir jau 90, 95, beidzot 100°C. Ūdens vārās, un tajā pašā laikā dzīvsudraba celšanās apstājas. Ūdens ir vārījies daudzas minūtes, bet dzīvsudraba līmenis nemainās. Kamēr viss ūdens neuzvārīsies, temperatūra nemainīsies (4.1. att.).

Rīsi. 4.1

Kur paliek siltums, ja ūdens temperatūra nemainās? Atbilde ir acīmredzama. Ūdens pārvēršanai tvaikā ir nepieciešama enerģija.

Salīdzināsim grama ūdens un no tā izveidotā tvaika grama enerģiju. Tvaika molekulas atrodas tālāk viena no otras nekā ūdens molekulas. Ir skaidrs, ka šī iemesla dēļ ūdens potenciālā enerģija atšķirsies no tvaika potenciālās enerģijas.

Pievilkto daļiņu potenciālā enerģija samazinās, tuvojoties viena otrai. Tāpēc tvaika enerģija ir lielāka par ūdens enerģiju, un ūdens pārvēršanai tvaikā ir nepieciešama enerģija. Šo enerģijas pārpalikumu elektriskā plīts nodod verdošam ūdenim tējkannā.

Enerģija, kas nepieciešama, lai ūdeni pārvērstu tvaikā; sauc par iztvaikošanas siltumu. Lai 1 g ūdens pārvērstu tvaikos, ir vajadzīgas 539 kalorijas (tas ir 100°C temperatūrai).

Ja 539 cal iet uz 1 g, tad 18 * 539 \u003d 9700 cal tiks iztērēti 1 molam ūdens. Šis siltuma daudzums ir jāiztērē, lai pārrautu starpmolekulārās saites.

Jūs varat salīdzināt šo skaitli ar darba apjomu, kas nepieciešams, lai pārtrauktu intramolekulāras saites. Lai sadalītu 1 molu ūdens tvaiku atomos, ir nepieciešamas aptuveni 220 000 kalorijas, tas ir, 25 reizes vairāk enerģijas. Tas tieši pierāda to spēku vājumu, kas saista molekulas savā starpā, salīdzinot ar spēkiem, kas savelk atomus kopā molekulā.

Vārīšanās temperatūra pret spiedienu

Ūdens viršanas temperatūra ir 100°C; varētu domāt, ka tā ir ūdens īpašība, ka ūdens, lai kur un kādos apstākļos tas atrastos, vienmēr vārīsies 100 °C temperatūrā.

Bet tas tā nav, un augstkalnu ciematu iedzīvotāji to labi apzinās.

Netālu no Elbrusa virsotnes atrodas tūristu māja un zinātniskā stacija. Iesācēji dažkārt brīnās "cik grūti ir vārīt olu verdošā ūdenī" vai "kāpēc verdošs ūdens nedeg". Šādos apstākļos viņiem saka, ka ūdens Elbrusa virsotnē vārās jau 82 ° C temperatūrā.

Kas te par lietu? Kāds fiziskais faktors traucē viršanas fenomenam? Kāda ir augstuma nozīme?

Šis fiziskais faktors ir spiediens, kas iedarbojas uz šķidruma virsmu. Jums nav jākāpj kalna galā, lai pārbaudītu teiktā pamatotību.

Noliekot zem zvana uzkarsētu ūdeni un sūknējot gaisu iekšā vai ārā no tā, var pārliecināties, ka, palielinoties spiedienam, viršanas temperatūra paaugstinās un, samazinoties spiedienam, samazinās.

Ūdens vārās 100°C tikai pie noteikta spiediena – 760 mm Hg. Art. (vai 1 atm).

Viršanas punkta un spiediena līkne ir parādīta attēlā. 4.2. Elbrusa augšdaļā spiediens ir 0,5 atm, un šis spiediens atbilst viršanas temperatūrai 82 ° C.

Rīsi. 4.2

Bet ūdens verdošs pie 10-15 mm Hg. Art., var atsvaidzināties karstā laikā. Pie šāda spiediena viršanas temperatūra pazemināsies līdz 10-15°C.

Jūs pat varat iegūt "verdošu ūdeni", kura temperatūra ir sasalšanas ūdens temperatūra. Lai to izdarītu, jums būs jāsamazina spiediens līdz 4,6 mm Hg. Art.

Interesantu ainu var novērot, ja zem zvana novieto atvērtu trauku ar ūdeni un izsūknē gaisu. Sūknējot, ūdens vārās, bet vārīšanai nepieciešams siltums. To nav no kurienes ņemt, un ūdenim būs jāatsakās no enerģijas. Verdošā ūdens temperatūra sāks pazemināties, bet, turpinoties sūknēšanai, samazināsies spiediens. Tāpēc vārīšanās neapstāsies, ūdens turpinās atdzist un galu galā sasalst.

Šāda auksta ūdens vārīšanās notiek ne tikai tad, kad tiek izsūknēts gaiss. Piemēram, kuģa dzenskrūvei griežoties, spiediens ūdens slānī, kas strauji pārvietojas netālu no metāla virsmas, strauji pazeminās un ūdens šajā slānī vārās, t.i., tajā parādās neskaitāmi burbuļi, kas piepildīti ar tvaiku. Šo parādību sauc par kavitāciju (no latīņu vārda cavitas - dobums).

Samazinot spiedienu, mēs pazeminām viršanas temperatūru. Kā ar tā palielināšanu? Uz šo jautājumu atbild tāds grafiks kā mūsējais. 15 atm spiediens var aizkavēt ūdens vārīšanos, tas sāksies tikai pie 200°C, un 80 atm spiediens liks ūdenim vārīties tikai 300°C.

Tātad noteikts ārējais spiediens atbilst noteiktai viršanas temperatūrai. Bet šo apgalvojumu var arī "apgriezt", sakot tā: katrs ūdens viršanas punkts atbilst savam konkrētajam spiedienam. Šo spiedienu sauc par tvaika spiedienu.

Līkne, kas attēlo viršanas temperatūru kā spiediena funkciju, ir arī tvaika spiediena līkne kā temperatūras funkcija.

Skaitļi, kas attēloti viršanas punkta diagrammā (vai tvaika spiediena grafikā), parāda, ka tvaika spiediens mainās ļoti strauji līdz ar temperatūru. Pie 0°C (t.i., 273 K) tvaika spiediens ir 4,6 mm Hg. Art., 100 ° C (373 K) temperatūrā tas ir vienāds ar 760 mm Hg. Art., t.i., palielinās par 165 reizēm. Kad temperatūra dubultojas (no 0 ° C, t.i., 273 K, līdz 273 ° C, t.i., 546 K), tvaika spiediens palielinās no 4,6 mm Hg. Art. līdz gandrīz 60 atm, t.i., apmēram 10 000 reižu.

Tāpēc, gluži pretēji, viršanas temperatūra mainās diezgan lēni ar spiedienu. Kad spiediens tiek dubultots no 0,5 atm līdz 1 atm, viršanas temperatūra palielinās no 82°C (355 K) līdz 100°C (373 K) un, ja spiediens tiek dubultots no 1 līdz 2 atm, no 100°C (373). K) līdz 120°C (393 K).

Tā pati līkne, ko mēs tagad apsveram, kontrolē arī tvaika kondensāciju (sabiezēšanu) ūdenī.

Tvaiku var pārvērst ūdenī, saspiežot vai atdzesējot.

Gan vārīšanas, gan kondensācijas laikā punkts nenovirzīsies no līknes, kamēr nav pabeigta tvaika pārvēršana ūdenī vai ūdens tvaikā. To var formulēt arī šādi: mūsu līknes apstākļos un tikai šādos apstākļos ir iespējama šķidruma un tvaiku līdzāspastāvēšana. Ja tajā pašā laikā siltums netiek pievienots vai noņemts, tvaiku un šķidruma daudzums slēgtā traukā paliek nemainīgs. Tiek uzskatīts, ka šādi tvaiki un šķidrums atrodas līdzsvarā, un tvaiki, kas ir līdzsvarā ar šķidrumu, ir piesātināti.

Kā redzam, viršanas un kondensācijas līknei ir cita nozīme: tā ir šķidruma un tvaika līdzsvara līkne. Līdzsvara līkne sadala diagrammas lauku divās daļās. Pa kreisi un uz augšu (virzienā uz augstāku temperatūru un zemāku spiedienu) ir vienmērīga tvaika stāvokļa apgabals. Pa labi un uz leju - šķidruma stabilā stāvokļa reģions.

Tvaika un šķidruma līdzsvara līkne, t.i., viršanas punkta atkarība no spiediena vai, kas ir tas pats, tvaika spiediena, no temperatūras, ir aptuveni vienāda visiem šķidrumiem. Dažos gadījumos izmaiņas var būt nedaudz straujākas, citos - nedaudz lēnākas, taču vienmēr tvaika spiediens strauji palielinās, palielinoties temperatūrai.

Mēs daudzkārt esam lietojuši vārdus "gāze" un "tvaiks". Šie divi vārdi ir gandrīz vienādi. Mēs varam teikt: ūdens gāze ir ūdens tvaiki, gāzes skābeklis ir skābekļa šķidruma tvaiki. Tomēr šo divu vārdu lietošanā ir izveidojies kāds ieradums. Tā kā esam pieraduši pie noteikta relatīvi neliela temperatūras diapazona, tad vārdu "gāze" parasti attiecinām uz tām vielām, kuru tvaika spiediens parastā temperatūrā pārsniedz atmosfēras spiedienu. Gluži pretēji, mēs runājam par tvaiku, ja istabas temperatūrā un atmosfēras spiedienā viela ir stabilāka šķidruma veidā.

Iztvaikošana

Vārīšanās ir ātrs process, un īsā laikā no verdoša ūdens nav ne miņas, tas pārvēršas tvaikos.

Bet ir vēl viena parādība, kad ūdens vai cits šķidrums pārvēršas tvaikā - tā ir iztvaikošana. Iztvaikošana notiek jebkurā temperatūrā, neatkarīgi no spiediena, kas normālos apstākļos vienmēr ir tuvu 760 mm Hg. Art. Iztvaikošana, atšķirībā no vārīšanas, ir ļoti lēns process. Odekolona pudele, kuru aizmirsām aizvērt, būs tukša pēc dažām dienām; vairāk laika o apakštase ar ūdeni stāvēs, bet agri vai vēlu izrādīsies sausa.

Gaisam ir svarīga loma iztvaikošanas procesā. Pats par sevi tas neaizkavē ūdens iztvaikošanu. Tiklīdz mēs atveram šķidruma virsmu, ūdens molekulas sāks pārvietoties tuvākajā gaisa slānī.

Tvaika blīvums šajā slānī strauji palielināsies; pēc neilga laika tvaika spiediens kļūs vienāds ar vides temperatūrai raksturīgo elastību. Šajā gadījumā tvaika spiediens būs tieši tāds pats kā gaisa trūkuma gadījumā.

Tvaika pāreja gaisā, protams, nenozīmē spiediena palielināšanos. Kopējais spiediens telpā virs ūdens virsmas nepalielinās, pieaug tikai daļa no šī spiediena, ko uzņem tvaiks, un attiecīgi samazinās gaisa īpatsvars, ko tvaiki izspiež.

Virs ūdens ir tvaiks, kas sajaukts ar gaisu, virs ir gaisa slāņi bez tvaika. Tie neizbēgami sajaucas. Ūdens tvaiki nepārtraukti virzīsies uz augstākiem slāņiem, un tā vietā gaiss ieplūdīs apakšējā slānī, kas nesatur ūdens molekulas. Tāpēc ūdenim tuvākajā slānī vienmēr tiks atbrīvotas vietas jaunām ūdens molekulām. Ūdens nepārtraukti iztvaiko, saglabājot ūdens tvaika spiedienu uz virsmas, kas vienāds ar elastību, un process turpināsies, līdz ūdens būs pilnībā iztvaikojis.

Mēs sākām ar Ķelnes un ūdens piemēru. Ir labi zināms, ka tie iztvaiko dažādos ātrumos. Ēteris iztvaiko ārkārtīgi ātri, alkohols diezgan ātri un ūdens daudz lēnāk. Mēs uzreiz sapratīsim, kas par lietu, ja uzziņu grāmatā atradīsim šo šķidrumu tvaika spiediena vērtības, teiksim, istabas temperatūrā. Šeit ir skaitļi: ēteris - 437 mm Hg. Art., alkohols - 44,5 mm Hg. Art. un ūdens - 17,5 mm Hg. Art.

Jo lielāka elastība, jo vairāk tvaiku blakus esošajā gaisa slānī un jo ātrāk šķidrums iztvaiko. Mēs zinām, ka tvaika spiediens palielinās līdz ar temperatūru. Ir skaidrs, kāpēc iztvaikošanas ātrums palielinās karsējot.

Iztvaikošanas ātrumu var ietekmēt arī citā veidā. Ja vēlamies veicināt iztvaikošanu, mums ātri jānoņem tvaiki no šķidruma, t.i., jāpaātrina gaisa sajaukšanās. Tāpēc iztvaikošana tiek ievērojami paātrināta, pūšot šķidrumu. Lai gan ūdens tvaika spiediens ir salīdzinoši mazs, tas diezgan ātri pazudīs, ja apakštase tiks novietota vējā.

Tāpēc ir saprotams, kāpēc peldētājs, kurš izkāpis no ūdens, jūtas auksts vējā. Vējš paātrina gaisa sajaukšanos ar tvaiku un līdz ar to paātrina iztvaikošanu, un iztvaikošanas siltums ir spiests atdot cilvēka ķermeni.

Cilvēka pašsajūta ir atkarīga no tā, vai gaisā ir daudz vai maz ūdens tvaiku. Nepatīkams ir gan sauss, gan mitrs gaiss. Mitrums tiek uzskatīts par normālu, ja tas ir 60%. Tas nozīmē, ka ūdens tvaiku blīvums ir 60% no piesātināta ūdens tvaika blīvuma tajā pašā temperatūrā.

Ja mitru gaisu atdzesē, tad galu galā ūdens tvaiku spiediens tajā būs vienāds ar tvaika spiedienu šajā temperatūrā. Tvaiks kļūs piesātināts un, temperatūrai pazeminoties vēl vairāk, tas sāks kondensēties ūdenī. Tieši šīs parādības dēļ parādās rīta rasa, mitrinoša zāle un lapas.

Pie 20°C piesātināto ūdens tvaiku blīvums ir aptuveni 0,00002 g/cm 3 . Mēs jutīsimies labi, ja gaisā būs 60% no šī ūdens tvaiku skaita – tas nozīmē tikai nedaudz vairāk par simttūkstošdaļu grama 1 cm 3.

Lai gan šis skaitlis ir mazs, tas radīs iespaidīgu tvaika daudzumu telpā. Ir viegli aprēķināt, ka vidēja izmēra telpā, kuras platība ir 12 m 2 un augstums 3 m, piesātināta tvaika veidā var "iekļaut" apmēram kilogramu ūdens.

Tātad, ja jūs cieši aizverat šādu telpu un ieliekat atvērtu mucu ar ūdeni, tad litrs ūdens iztvaiko, neatkarīgi no tā, kāda ir mucas ietilpība.

Interesanti ir salīdzināt šo ūdens rezultātu ar atbilstošajiem dzīvsudraba rādītājiem. Tajā pašā 20°C temperatūrā piesātinātā dzīvsudraba tvaiku blīvums ir 10 -8 g/cm 3 .

Telpā, kuru tikko apspriedām, ietilps ne vairāk kā 1 g dzīvsudraba tvaiku.

Starp citu, dzīvsudraba tvaiki ir ļoti toksiski, un 1 g dzīvsudraba tvaiku var nopietni kaitēt jebkura cilvēka veselībai. Strādājot ar dzīvsudrabu, jāraugās, lai neizlīstu pat mazākā dzīvsudraba lāse.

Kritiskā temperatūra

Kā gāzi pārvērst šķidrumā? Uz šo jautājumu atbild viršanas grafiks. Gāzi var pārvērst šķidrumā, pazeminot temperatūru vai palielinot spiedienu.

19. gadsimtā spiediena paaugstināšana šķita vieglāka nekā temperatūras pazemināšana. Šī gadsimta sākumā izcilajam angļu fiziķim Maiklam Faradam izdevās saspiest gāzes līdz tvaika spiediena vērtībām un tādā veidā daudzas gāzes (hlors, oglekļa dioksīds utt.) pārvērst šķidrumā.

Tomēr dažas gāzes - ūdeņradis, slāpeklis, skābeklis - nepadevās sašķidrināšanai. Neatkarīgi no tā, cik spiediens tika palielināts, tie nepārvērsās par šķidrumu. Varēja domāt, ka skābeklis un citas gāzes nevar būt šķidras. Tās tika klasificētas kā īstas vai pastāvīgas gāzes.

Faktiski neveiksmes izraisīja viena svarīga apstākļa pārpratums.

Apsveriet šķidrumu un tvaiku līdzsvarā un apsveriet, kas ar tiem notiek, paaugstinoties viršanas temperatūrai un, protams, attiecīgi palielinoties spiedienam. Citiem vārdiem sakot, iedomājieties, ka punkts viršanas diagrammā virzās uz augšu pa līkni. Ir skaidrs, ka šķidrums izplešas, palielinoties temperatūrai, un tā blīvums samazinās. Kas attiecas uz tvaiku, viršanas temperatūras paaugstināšanās? protams, tas veicina tā izplešanos, bet, kā jau teicām, piesātinājuma tvaika spiediens paaugstinās daudz ātrāk par viršanas temperatūru. Tāpēc tvaika blīvums nesamazinās, bet, gluži pretēji, strauji palielinās, palielinoties viršanas temperatūrai.

Tā kā šķidruma blīvums krītas, bet tvaiku blīvums palielinās, tad, virzoties "uz augšu" pa viršanas līkni, mēs neizbēgami sasniegsim punktu, kurā šķidruma un tvaika blīvumi kļūst vienādi (4.3. att.).

Rīsi. 4.3

Šajā ievērojamajā punktā, ko sauc par kritisko punktu, viršanas līkne beidzas. Tā kā visas atšķirības starp gāzi un šķidrumu rodas blīvuma atšķirības dēļ, kritiskajā punktā šķidruma un gāzes īpašības kļūst vienādas. Katrai vielai ir sava kritiskā temperatūra un savs kritiskais spiediens. Tādējādi ūdenim kritiskais punkts atbilst 374°C temperatūrai un 218,5 atm spiedienam.

Ja saspiežat gāzi, kuras temperatūra ir zem kritiskās, tad tās saspiešanas process tiks attēlots ar bultiņu, kas šķērso viršanas līkni (4.4. att.). Tas nozīmē, ka brīdī, kad tiek sasniegts spiediens, kas vienāds ar tvaika spiedienu (bultiņas krustošanās punkts ar viršanas līkni), gāze sāks kondensēties šķidrumā. Ja mūsu trauks būtu caurspīdīgs, tad šajā brīdī mēs redzētu šķidruma slāņa veidošanās sākumu trauka apakšā. Pastāvīgā spiedienā šķidruma slānis augs, līdz beidzot visa gāze pārvēršas šķidrumā. Turpmākai saspiešanai būs nepieciešams palielināt spiedienu.

Rīsi. 4.4

Pavisam cita situācija ir tad, kad tiek saspiesta gāze, kuras temperatūra ir augstāka par kritisko. Saspiešanas procesu atkal var attēlot kā bultiņu, kas virzās no apakšas uz augšu. Bet tagad šī bultiņa nešķērso viršanas līkni. Tas nozīmē, ka kompresijas laikā tvaiki nekondensēsies, bet tikai nepārtraukti kondensēsies.

Temperatūrā, kas pārsniedz kritisko, šķidruma un gāzes, kas atdalītas ar saskarni, pastāvēšana nav iespējama: saspiežot līdz jebkuram blīvumam, zem virzuļa atradīsies viendabīga viela, un ir grūti pateikt, kad to var saukt par gāze un kad to var saukt par šķidrumu.

Kritiskā punkta klātbūtne parāda, ka nav būtiskas atšķirības starp šķidro un gāzveida stāvokli. No pirmā acu uzmetiena varētu šķist, ka šādas būtiskas atšķirības nav tikai tad, ja mēs runājam par temperatūrām virs kritiskās. Tomēr tas tā nav. Kritiskā punkta esamība norāda uz šķidruma – īsta šķidruma, ko var ieliet glāzē – pārtapšanas iespēju gāzveida stāvoklī bez viršanas līdzības.

Šis transformācijas ceļš ir parādīts attēlā. 4.4. Zināmais šķidrums ir atzīmēts ar krustiņu. Ja jūs nedaudz pazemināsit spiedienu (bultiņa uz leju), tas uzvārīsies, tas vārīsies, ja nedaudz paaugstināsiet temperatūru (bultiņa pa labi). Bet mēs darīsim pavisam ko citu.Šķidrumu saspiedīsim ļoti spēcīgi, līdz spiedienam virs kritiskā. Punkts, kas attēlo šķidruma stāvokli, virzīsies vertikāli uz augšu. Tad mēs uzsildām šķidrumu - šis process ir attēlots ar horizontālu līniju. Tagad, kad esam atradušies pa labi no kritiskās temperatūras, mēs pazemināsim spiedienu līdz sākotnējam. Ja tagad pazemināsim temperatūru, tad varam iegūt visīstākos tvaikus, ko no šī šķidruma varētu iegūt vienkāršāk un īsākā veidā.

Tādējādi vienmēr ir iespējams, mainot spiedienu un temperatūru, lai apietu kritisko punktu, iegūt tvaikus, nepārtraukti pārejot no šķidruma vai šķidrumu no tvaikiem. Šādai nepārtrauktai pārejai nav nepieciešama vārīšana vai kondensācija.

Tāpēc sākotnējie mēģinājumi sašķidrināt gāzes, piemēram, skābekli, slāpekli, ūdeņradi bija neveiksmīgi, jo nebija zināma kritiskās temperatūras esamība. Šīm gāzēm ir ļoti zema kritiskā temperatūra: slāpeklim -147°C, skābeklim -119°C, ūdeņradim -240°C jeb 33 K. Rekordists ir hēlijs, tā kritiskā temperatūra ir 4,3 K. Pārvērtiet šīs gāzes šķidrumu var izdarīt tikai vienā veidā - ir nepieciešams samazināt to temperatūru zem norādītās.

Zemas temperatūras iegūšana

Ievērojamu temperatūras pazemināšanos var panākt dažādos veidos. Bet visu metožu ideja ir viena: mums ir jāpiespiež ķermenis, kuru vēlamies atdzist, iztērēt savu iekšējo enerģiju.

Kā to izdarīt? Viens veids ir likt šķidrumam vārīties, nepiegādājot siltumu no ārpuses. Lai to izdarītu, kā mēs zinām, ir jāsamazina spiediens - jāsamazina līdz tvaika spiediena vērtībai. Vārīšanai iztērētais siltums tiks aizņemts no šķidruma un šķidruma un tvaika temperatūras, un līdz ar to samazināsies tvaika spiediens. Tāpēc, lai vārīšanās neapstātos un notiktu ātrāk, no trauka ar šķidrumu nepārtraukti jāizsūknē gaiss.

Tomēr temperatūras kritumam šī procesa laikā ir ierobežojums: tvaika spiediens galu galā kļūst pilnīgi nenozīmīgs, un pat spēcīgākie sūknēšanas sūkņi nevar radīt nepieciešamo spiedienu.

Lai turpinātu pazemināt temperatūru, ir iespējams, atdzesējot gāzi ar iegūto šķidrumu, pārvērst to šķidrumā ar zemāku viršanas temperatūru.

Tagad sūknēšanas procesu var atkārtot ar otro vielu un tādējādi iegūt zemākas temperatūras. Ja nepieciešams, šādu "kaskādes" metodi zemu temperatūru iegūšanai var pagarināt.

Tieši to viņi darīja pagājušā gadsimta beigās; gāzu sašķidrināšana tika veikta pa posmiem: etilēns, skābeklis, slāpeklis, ūdeņradis, vielas ar viršanas temperatūru -103, -183, -196 un -253°C, secīgi tika pārvērstas šķidrumā. Izmantojot šķidru ūdeņradi, jūs varat iegūt arī zemāko viršanas šķidrumu - hēliju (-269 ° C). Kaimiņš "kreisais" palīdzēja dabūt kaimiņu "pa labi".

Kaskādes dzesēšanas metode ir gandrīz simts gadus veca. 1877. gadā ar šo metodi tika iegūts šķidrs gaiss.

1884.-1885.gadā. pirmo reizi tika ražots šķidrais ūdeņradis. Visbeidzot, vēl pēc divdesmit gadiem tika ieņemts pēdējais cietoksnis: 1908. gadā Kamerling-Onnes Leidenas pilsētā Holandē pārvērta hēliju šķidrumā – vielā ar viszemāko kritisko temperatūru. Nesen tika atzīmēta šī svarīgā zinātnes sasnieguma 70. gadadiena.

Daudzus gadus Leidenes laboratorija bija vienīgā "zemas temperatūras" laboratorija. Tagad visās valstīs ir desmitiem šādu laboratoriju, nemaz nerunājot par rūpnīcām, kas tehniskām vajadzībām ražo šķidru gaisu, slāpekli, skābekli un hēliju.

Kaskādes metodi zemu temperatūru iegūšanai tagad izmanto reti. Tehniskajās iekārtās temperatūras pazemināšanai tiek izmantota cita metode gāzes iekšējās enerģijas pazemināšanai: gāze ir spiesta strauji izplesties un veikt darbus uz iekšējās enerģijas rēķina.

Ja, piemēram, līdz vairākām atmosfērām saspiestu gaisu ievieto paplašinātājā, tad, veicot virzuļa pārvietošanas vai turbīnas rotācijas darbu, gaiss atdziest tik strauji, ka pārvērtīsies šķidrumā. Oglekļa dioksīds, ja tas ātri tiek izlaists no cilindra, tik strauji atdziest, ka lidojumā pārvēršas par "ledus".

Sašķidrinātās gāzes tiek plaši izmantotas inženierzinātnēs. Šķidrais skābeklis tiek izmantots sprādzienbīstamā tehnoloģijā kā degvielas maisījuma sastāvdaļa reaktīvos dzinējos.

Gaisa sašķidrināšanu inženierzinātnēs izmanto, lai atdalītu gāzes, kas veido gaisu.

Dažādās tehnoloģiju jomās ir nepieciešams strādāt šķidrā gaisa temperatūrā. Bet daudziem fiziskiem pētījumiem šī temperatūra nav pietiekami zema. Patiešām, ja mēs pārvēršam grādus pēc Celsija absolūtā skalā, mēs redzēsim, ka šķidrā gaisa temperatūra ir aptuveni 1/3 no istabas temperatūras. Fizikai daudz interesantākas ir "ūdeņraža" temperatūras, ti, temperatūras 14-20 K robežās, un jo īpaši "hēlija" temperatūra. Zemākā temperatūra, kas iegūta, izsūknējot šķidro hēliju, ir 0,7 K.

Fiziķiem ir izdevies pietuvoties daudz tuvāk absolūtajai nullei. Šobrīd ir iegūtas temperatūras, kas tikai par dažām grāda tūkstošdaļām pārsniedz absolūto nulli. Tomēr šīs īpaši zemās temperatūras tiek iegūtas tādā veidā, kas nav līdzīgs iepriekš aprakstītajiem.

Pēdējos gados zemas temperatūras fizika ir radījusi īpašu rūpniecības nozari, kas nodarbojas ar aparātu ražošanu, kas ļauj uzturēt lielus apjomus temperatūrā, kas ir tuvu absolūtai nullei; ir izstrādāti strāvas kabeļi, kuru kopnes darbojas temperatūrā, kas zemāka par 10 K.

Pārdzesēti tvaiki un pārkarsēts šķidrums

Viršanas temperatūras pārejā tvaikiem jākondensējas, jāpārvēršas šķidrumā. Tomēr; Izrādās, ja tvaiki nesaskaras ar šķidrumu, un ja tvaiki ir ļoti tīri, tad ir iespējams iegūt pārdzesētu vai pārsātinātu tvaiku – tvaiku, kam jau sen vajadzēja kļūt par šķidrumu.

Pārsātināts tvaiks ir ļoti nestabils. Dažreiz pietiek ar grūdienu vai kosmosā izmestu tvaika graudu, lai sāktos novēlota kondensācija.

Pieredze rāda, ka tvaiku molekulu kondensāciju ievērojami atvieglo nelielu svešķermeņu daļiņu ievadīšana tvaikos. Putekļainā gaisā ūdens tvaiku pārsātinājums nenotiek. Var izraisīt kondensāciju ar dūmiem. Galu galā dūmi sastāv no mazām cietām daļiņām. Nokļūstot tvaikā, šīs daļiņas savāc ap sevi molekulas un kļūst par kondensācijas centriem.

Tātad, lai gan tvaiks ir nestabils, tas var pastāvēt temperatūras diapazonā, kas pielāgots šķidruma "dzīves laikam".

Vai tādos pašos apstākļos šķidrums var "dzīvot" tvaiku zonā? Citiem vārdiem sakot, vai ir iespējams pārkarsēt šķidrumu?

Izrādās, ka var. Lai to izdarītu, ir jānodrošina, lai šķidruma molekulas neatdalītos no tā virsmas. Radikāls līdzeklis ir brīvās virsmas likvidēšana, tas ir, šķidruma ievietošana traukā, kur to no visām pusēm saspiestu cietas sienas. Tādā veidā iespējams panākt vairāku grādu pārkaršanu, t.i., šķidrumu stāvokli attēlojošo punktu pārvietot pa labi no viršanas līknes (4.4. att.).

Pārkaršana ir šķidruma nobīde tvaika zonā, tāpēc šķidruma pārkaršanu var panākt gan padodot siltumu, gan samazinot spiedienu.

Pēdējais veids, kā jūs varat sasniegt pārsteidzošus rezultātus. Ūdens vai cits šķidrums, rūpīgi atbrīvots no izšķīdušajām gāzēm (tas nav viegli izdarāms), tiek ievietots traukā ar virzuli, kas sasniedz šķidruma virsmu. Tvertnei un virzulim jābūt samitrinātiem ar šķidrumu. Ja jūs tagad velciet virzuli pret sevi, tad ūdens, kas pielipis virzuļa apakšai, tam sekos. Bet ūdens slānis, pielipis virzulim, vilks nākamo ūdens kārtu, šis slānis vilks apakšējo, kā rezultātā šķidrums stiepsies.

Beigās plīsīs ūdens stabs (no virzuļa noplīsīs ūdens stabs, nevis ūdens), bet tas notiks, kad spēks uz laukuma vienību sasniegs desmitiem kilogramu. Citiem vārdiem sakot, šķidrumā tiek radīts desmitiem atmosfēru negatīvs spiediens.

Pat pie zema pozitīva spiediena vielas tvaika stāvoklis ir stabils. Šķidrumu var novest līdz negatīvam spiedienam. Jūs nevarat iedomāties spilgtāku "pārkaršanas" piemēru.

Kušana

Nav tāda cieta ķermeņa, kas tik ļoti izturētu temperatūras paaugstināšanos, cik nepieciešams. Agrāk vai vēlāk ciets gabals pārvēršas šķidrumā; pareizi, dažos gadījumos mēs nevarēsim nokļūt līdz kušanas temperatūrai - var notikt ķīmiska sadalīšanās.

Temperatūrai paaugstinoties, molekulas kustas arvien ātrāk. Beidzot pienāk brīdis, kad kārtības uzturēšana "starp stipri" šūpotām "molekulām kļūst neiespējama. Cietā viela kūst. Volframam ir visaugstākā kušanas temperatūra: 3380°C. Zelts kūst 1063°C, dzelzs 1539°C. Tomēr ir zemas kušanas metāli.Dzīvsudrabs, kā zināms, kūst jau -39 ° C temperatūrā Organiskajām vielām nav augsta kušanas temperatūra Naftalīns kūst 80 ° C, toluols - 94,5 ° C temperatūrā.

Ķermeņa kušanas temperatūru nav grūti izmērīt, it īpaši, ja tas kūst temperatūras diapazonā, ko mēra ar parastu termometru. Nemaz nav nepieciešams ar acīm sekot kūstošajam ķermenim. Pietiek paskatīties uz termometra dzīvsudraba kolonnu. Kamēr nav sākusies kušana, paaugstinās ķermeņa temperatūra (4.5. att.). Tiklīdz sākas kušana, temperatūras paaugstināšanās apstājas un temperatūra paliks nemainīga līdz kušanas procesa beigām.

Rīsi. 4.5

Tāpat kā šķidruma pārvēršanai tvaikos, arī cietas vielas pārvēršanai šķidrumā ir nepieciešams siltums. Šim nolūkam nepieciešamo siltumu sauc par latento saplūšanas siltumu. Piemēram, viena kilograma ledus izkausēšanai nepieciešams 80 kcal.

Ledus ir viens no ķermeņiem ar augstu saplūšanas siltumu. Ledus kausēšanai nepieciešams, piemēram, 10 reizes vairāk enerģijas nekā tādas pašas svina masas kausēšanai. Protams, mēs runājam par pašu kausēšanu, mēs šeit nesakām, ka pirms svina kušanas sākuma tas ir jāuzsilda līdz + 327 ° C. Ledus kušanas lielā karstuma dēļ sniega kušana palēninās. Iedomājieties, ka kušanas siltums būtu 10 reizes mazāks. Tad pavasara plūdi katru gadu nestu neiedomājamas katastrofas.

Tātad ledus kušanas siltums ir liels, bet arī mazs, ja salīdzina ar īpatnējo iztvaikošanas siltumu 540 kcal/kg (septiņas reizes mazāk). Tomēr šī atšķirība ir diezgan dabiska. Šķidrumu pārvēršot tvaikos, mums ir jārauj molekulas viena no otras, un, kūstot, atliek tikai iznīcināt kārtību molekulu izkārtojumā, atstājot tās gandrīz vienādos attālumos. Ir skaidrs, ka otrajā gadījumā ir nepieciešams mazāk darba.

Noteiktas kušanas temperatūras klātbūtne ir svarīga kristālisko vielu iezīme. Pamatojoties uz to, tos ir viegli atšķirt no citām cietām vielām, ko sauc par amorfām vai stiklām. Brilles ir sastopamas gan starp neorganiskām, gan organiskām vielām. Logu rūtis parasti izgatavo no nātrija un kalcija silikātiem; bieži uz rakstāmgalda tiek likts organiskais stikls (to sauc arī par organisko stiklu).

Amorfām vielām, atšķirībā no kristāliem, nav noteiktas kušanas temperatūras. Stikls nevis kūst, bet mīkstina. Sildot, stikla gabals vispirms kļūst mīksts no cieta, to var viegli saliekt vai izstiept; augstākā temperatūrā gabals savas gravitācijas ietekmē sāk mainīt formu. Sildot, biezā viskozā stikla masa iegūst trauka formu, kurā tā atrodas. Šī masa sākumā ir bieza kā medus, pēc tam kā skābs krējums un, visbeidzot, kļūst gandrīz tikpat zemas viskozitātes šķidrums kā ūdens. Ar visu mūsu vēlmi mēs nevaram šeit norādīt konkrētu temperatūru cietas vielas pārejai uz šķidrumu. Iemesli tam ir būtiskā atšķirība starp stikla struktūru un kristālisko ķermeņu struktūru. Kā minēts iepriekš, atomi amorfos ķermeņos ir izkārtoti nejauši. Stikli pēc uzbūves atgādina šķidrumus, pat cietā stiklā molekulas ir izkārtojušās nejauši. Tas nozīmē, ka stikla temperatūras paaugstināšanās tikai palielina tā molekulu vibrāciju diapazonu, dodot tām pakāpeniski lielāku kustību brīvību. Tāpēc stikls pakāpeniski mīkstina un neuzrāda asu "cieto" - "šķidru" pāreju, kas raksturīga pārejai no molekulu izkārtojuma stingrā secībā uz nejaušu izkārtojumu.

Runājot par viršanas līkni, mēs teicām, ka šķidrums un tvaiki var, kaut arī nestabilā stāvoklī, dzīvot svešos reģionos - tvaikus var pārdzesēt un pārvietot pa kreisi no viršanas līknes, šķidrumu var pārkarsēt un vilkt pa labi. no šīs līknes.

Vai līdzīgas parādības ir iespējamas kristāla gadījumā ar šķidrumu? Izrādās, ka līdzība šeit ir nepilnīga.

Ja jūs karsējat kristālu, tas sāks kust kušanas temperatūrā. Kristālu nevar pārkarsēt. Gluži pretēji, šķidrumu atdzesējot, ja tiek veikti noteikti pasākumi, ir iespējams salīdzinoši viegli “izlīst cauri” kušanas temperatūrai. Dažos šķidrumos var panākt lielu zemdzesēšanu. Ir pat šķidrumi, kurus ir viegli pārdzesēt, bet grūti kristalizēt. Šāds šķidrums atdziestot kļūst arvien viskozāks un visbeidzot sacietē bez kristalizācijas. Tāds ir stikls.

Varat arī atdzesēt ūdeni. Miglas pilieni var nesasalst pat stiprā salnā. Ja vielas kristāls, sēkla, tiek iemests pārdzesētā šķidrumā, tad nekavējoties sāksies kristalizācija.

Visbeidzot, daudzos gadījumos aizkavētu kristalizāciju var ierosināt kratīšana vai citi nejauši notikumi. Ir zināms, piemēram, ka kristāliskais glicerīns vispirms tika iegūts transportēšanas laikā pa dzelzceļu. Brilles pēc ilgstošas ​​stāvēšanas var sākt kristalizēties (devitrificēties vai "sabrukt", kā saka tehnoloģijās).

Kā audzēt kristālu

Gandrīz jebkura viela noteiktos apstākļos var radīt kristālus. Kristālus var iegūt no noteiktas vielas šķīduma vai kausējuma, kā arī no tās tvaikiem (piemēram, melni rombveida joda kristāli normālā spiedienā viegli izgulsnējas no tā tvaikiem bez starpposma pārejas uz šķidru stāvokli) .

Sāciet šķīdināt ūdenī galda sāli vai cukuru. Istabas temperatūrā (20°C) slīpētā glāzē varēsiet izšķīdināt tikai 70 g sāls. Turpmākās sāls pievienošanas nešķīst un nogulsnējas apakšā nogulšņu veidā. Šķīdumu, kurā vairs nešķīst, sauc par piesātinātu. .Ja mainīsit temperatūru, tad mainīsies arī vielas šķīdības pakāpe. Ikviens labi zina, ka karstais ūdens izšķīdina lielāko daļu vielu daudz vieglāk nekā auksts ūdens.

Iedomājieties tagad - ka esat sagatavojis, piemēram, cukura piesātinātu šķīdumu 30 ° C temperatūrā un sākat to atdzesēt līdz 20 ° C. Pie 30°C 100 g ūdens varējāt izšķīdināt 223 g cukura, pie 20° C izšķīst 205 g. Tad, atdzesējot no 30 līdz 20°C, 18 g būs "papildus" un kā viņi saka, izkritīs no risinājuma. Tātad viens no iespējamiem kristālu iegūšanas veidiem ir piesātinātā šķīduma atdzesēšana.

To var darīt savādāk. Sagatavojiet piesātinātu sāls šķīdumu un atstājiet to atvērtā glāzē. Pēc kāda laika jūs pamanīsit kristālu izskatu. Kāpēc viņi izveidojās? Rūpīga novērošana parādīs, ka vienlaikus ar kristālu veidošanos notika vēl viena izmaiņa - ūdens daudzums samazinājās. Ūdens iztvaikoja, un šķīdumā parādījās "papildu" viela. Tātad vēl viens iespējamais kristālu veidošanās veids ir šķīduma iztvaicēšana.

Kā no šķīduma veidojas kristāli?

Mēs teicām, ka kristāli "izkrīt" no šķīduma; Vai tas ir jāsaprot tā, ka nedēļu nebija kristāla, un vienā mirklī pēkšņi parādījās? Nē, tas tā nav: kristāli aug. Pašus sākotnējos augšanas momentus, protams, ar aci noteikt nav iespējams. Sākumā dažas nejauši kustīgās izšķīdušās vielas molekulas vai atomi saliek aptuvenā secībā, kas nepieciešama kristāliskā režģa izveidošanai. Šādu atomu vai molekulu grupu sauc par kodolu.

Pieredze liecina, ka kodoli biežāk veidojas, ja šķīdumā ir kādas svešas sīkas putekļu daļiņas. Ātrākā un vienkāršākā kristalizācija sākas, kad nelielu sēklu kristālu ievieto piesātinātā šķīdumā. Šajā gadījumā cietas vielas izdalīšana no šķīduma sastāvēs nevis no jaunu kristālu veidošanās, bet gan ar sēklu augšanu.

Embrija augšana, protams, neatšķiras no sēklas augšanas. Sēklas izmantošanas jēga ir tāda, ka tā "velk" izdalīto vielu uz sevi un tādējādi novērš vienlaicīgu liela skaita kodolu veidošanos. Ja veidojas daudz kodolu, tad tie augšanas laikā traucēs viens otram un neļaus mums iegūt lielus kristālus.

Kā atomu vai molekulu daļas, kas izdalās no šķīduma, tiek sadalītas uz kodola virsmas?

Pieredze rāda, ka kodola vai sēklu augšana it kā sastāv no virsmu pārvietošanas paralēli sev virzienā, kas ir perpendikulāra sejai. Šajā gadījumā leņķi starp skaldnēm paliek nemainīgi (mēs jau zinām, ka leņķu noturība ir vissvarīgākā kristāla īpašība, kas izriet no tā režģa struktūras).

Uz att. 4.6. dotas trīs vienas un tās pašas vielas kristālu aprises, kas rodas to augšanas laikā. Līdzīgus modeļus var novērot mikroskopā. Kreisajā pusē parādītajā gadījumā seju skaits augšanas laikā tiek saglabāts. Vidējā zīmējumā ir parādīts piemērs jaunai sejai, kas parādās (augšējā labajā pusē) un atkal pazūd.

Rīsi. 4.6

Ir ļoti svarīgi atzīmēt, ka seju augšanas ātrums, t.i., to kustības ātrums paralēli sev, dažādām sejām nav vienāds. Šajā gadījumā "aizaug" (pazūd) tieši tās sejas, kas pārvietojas visātrāk, piemēram, apakšējā kreisā seja vidējā figūrā. Gluži pretēji, lēnām augošās sejas ir visplašākās, kā saka, visattīstītākās.

Tas ir īpaši skaidri redzams pēdējā attēlā. Bezformīgais fragments iegūst tādu pašu formu kā citi kristāli tieši augšanas ātruma anizotropijas dēļ. Precīzi definētas šķautnes visspēcīgāk attīstās uz citu rēķina un piešķir kristālam formu, kas raksturīga visiem šīs vielas paraugiem.

Ļoti skaistas pārejas formas tiek novērotas, kad bumbu ņem par sēklu, un šķīdumu pārmaiņus nedaudz atdzesē un karsē. Sildot, šķīdums kļūst nepiesātināts, un sēklas ir daļēji izšķīdušas. Atdzesēšana noved pie šķīduma piesātinājuma un sēklu augšanas. Bet molekulas nosēžas savādāk, it kā dodot priekšroku noteiktām vietām. Tādējādi viela tiek pārvietota no vienas bumbas vietas uz citu.

Pirmkārt, uz bumbas virsmas parādās mazas apļa formas sejas. Apļi pakāpeniski palielinās un, pieskaroties viens otram, saplūst gar taisnām malām. Bumba pārvēršas daudzskaldnī. Tad dažas sejas apdzen citas, dažas sejas aizaug, un kristāls iegūst sev raksturīgo formu (4.7. att.).

Rīsi. 4.7

Vērojot kristālu augšanu, uzkrītoša ir galvenā augšanas iezīme - seju paralēlā kustība. Izrādās, ka izdalītā viela veido seju slāņos: kamēr nav pabeigts viens slānis, nākamais nesāk veidoties.

Uz att. 4.8 parāda "nepabeigto" atomu iepakošanu. Kurā no pozīcijām, kas norādītas ar burtiem, jaunais atoms būs visstingrāk noturēts, piestiprināts pie kristāla? Bez šaubām, A, jo šeit viņš piedzīvo kaimiņu pievilcību no trim pusēm, savukārt B - no divām, bet C - tikai no vienas puses. Tāpēc vispirms tiek pabeigta kolonna, pēc tam visa plakne un tikai tad sākas jaunas plaknes ieklāšana.

Rīsi. 4.8

Vairākos gadījumos kristāli veidojas no izkausētas masas - no kausējuma. Dabā tas notiek milzīgā mērogā: bazalts, granīts un daudzi citi ieži radās no ugunīgās magmas.

Sāksim karsēt kādu kristālisku vielu, piemēram, akmens sāli. Līdz 804°C akmeņsāls kristāli mainīsies maz: tie izplešas tikai nedaudz, un viela paliek cieta. Temperatūras mērītājs, kas ievietots traukā ar vielu, rāda nepārtrauktu temperatūras paaugstināšanos sildot. 804°C temperatūrā mēs uzreiz atklāsim divas jaunas, savstarpēji saistītas parādības: viela sāks kust, un temperatūras paaugstināšanās apstāsies. Līdz visa matērija pārvēršas šķidrumā,; temperatūra nemainīsies; tālāka temperatūras paaugstināšanās jau silda šķidrumu. Visām kristāliskajām vielām ir noteikts kušanas punkts. Ledus kūst 0°C, dzelzs kūst 1527°C, dzīvsudrabs kūst pie -39°C utt.

Kā mēs jau zinām, katrā kristālā vielas atomi vai molekulas veido sakārtotu G iepakojumu un rada nelielas vibrācijas ap to vidējo pozīciju. Ķermenim uzkarstot, svārstīgo daļiņu ātrums palielinās līdz ar svārstību amplitūdu. Šis daļiņu ātruma pieaugums, palielinoties temperatūrai, ir viens no dabas pamatlikumiem, kas attiecas uz vielu jebkurā stāvoklī – cietā, šķidrā vai gāzveida.

Sasniedzot noteiktu, pietiekami augstu kristāla temperatūru, tā daļiņu vibrācijas kļūst tik enerģiskas, ka precīzs daļiņu izkārtojums kļūst neiespējams - kristāls kūst. Sākoties kušanai, piegādātais siltums vairs netiek izmantots daļiņu ātruma palielināšanai, bet gan kristāliskā režģa iznīcināšanai. Tāpēc temperatūras paaugstināšanās tiek apturēta. Turpmākā karsēšana ir šķidruma daļiņu ātruma palielināšanās.

Ja notiek kristalizācija no kausējuma, kas mūs interesē, iepriekš minētās parādības tiek novērotas apgrieztā secībā: šķidrumam atdziestot, tā daļiņas palēnina savu haotisko kustību; sasniedzot noteiktu, pietiekami zemu temperatūru, daļiņu ātrums jau ir tik mazs, ka dažas no tām pievilcīgu spēku ietekmē sāk pievienoties viena pie otras, veidojot kristāliskus kodolus. Kamēr visa viela nav kristalizējusies, temperatūra paliek nemainīga. Šī temperatūra parasti ir tāda pati kā kušanas temperatūra.

Ja netiks veikti īpaši pasākumi, daudzviet nekavējoties sāksies kristalizācija no kausējuma. Kristāli izaugs tiem raksturīgu regulāru daudzskaldņu veidā tieši tādā pašā veidā, kā mēs aprakstījām iepriekš. Tomēr brīva augšana nav ilga: augot, kristāli saduras viens ar otru, augšana apstājas saskares vietās, un rūdītais ķermenis iegūst graudainu struktūru. Katrs graudiņš ir atsevišķs kristāls, kas nav ieguvis pareizo formu.

Atkarībā no daudziem apstākļiem un galvenokārt no dzesēšanas ātruma, cietā korpusā var būt vairāk vai mazāk lieli graudi: jo lēnāka dzesēšana, jo lielāki graudi. Kristālisko ķermeņu graudu izmēri svārstās no centimetra miljondaļas līdz vairākiem milimetriem. Vairumā gadījumu granulēto kristālisko struktūru var novērot mikroskopā. Cietām vielām parasti ir tieši tāda smalkgraudaina struktūra.

Tehnoloģijām lielu interesi rada metālu sacietēšanas process. Notikumus, kas notiek liešanas un metāla sacietēšanas laikā veidnēs, fiziķi ir pētījuši ļoti detalizēti.

Lielākoties sacietēšanas laikā izaug kokiem līdzīgi monokristāli, kurus sauc par dendritiem. Citos gadījumos dendriti ir orientēti nejauši, citos – paralēli viens otram.

Uz att. 4.9 parāda viena dendrīta augšanas stadijas. Ar šādu uzvedību dendrīts var aizaugt, pirms tas satiekas ar citu līdzīgu. Tad dendrītus lēšanā neatradīsim. Notikumi var attīstīties arī dažādi: dendriti var satikties un pāraugt viens otrā (vienam zari spraugās starp cita zariem), kamēr tie vēl ir "jauni".

Rīsi. 4.9

Tādā veidā var rasties lējumi, kuru graudiem (parādīts 2.22. att.) ir ļoti atšķirīga struktūra. Un metālu īpašības būtiski ir atkarīgas no šīs struktūras rakstura. Ir iespējams kontrolēt metāla uzvedību sacietēšanas laikā, mainot dzesēšanas ātrumu un siltuma noņemšanas sistēmu.

Tagad parunāsim par to, kā izaudzēt lielu monokristālu. Skaidrs, ka ir jāveic pasākumi, lai kristāls augtu no vienas vietas. Un, ja jau ir sākuši augt vairāki kristāli, tad jebkurā gadījumā ir jāpārliecinās, ka augšanas apstākļi ir labvēlīgi tikai vienam no tiem.

Piemēram, šeit ir norādīts, kā tie notiek, audzējot zemas kušanas metālu kristālus. Metālu izkausē stikla mēģenē ar novilktu galu. Mēģene, kas piekārta ar vītni vertikālā cilindriskā krāsnī, tiek lēnām nolaista uz leju. Novilktais gals pakāpeniski iziet no krāsns un atdziest. Sākas kristalizācija. Sākumā veidojas vairāki kristāli, bet tie, kas aug uz sāniem, balstās pret mēģenes sieniņu un to augšana palēninās. Labvēlīgos apstākļos atradīsies tikai tas kristāls, kas aug gar mēģenes asi, t.i., dziļi kausējumā. Kad mēģene tiek nolaista, jaunas kausējuma daļas, kas nonāk zemas temperatūras zonā, "baros" šo monokristālu. Tāpēc no visiem kristāliem izdzīvo tikai viņš; kad caurule tiek nolaista, tā turpina augt gar savu asi. Galu galā viss izkausētais metāls sacietē monokristāla formā.

Tāda pati ideja ir ugunsizturīgo rubīna kristālu augšanas pamatā. Caur liesmu tiek izšļakstīts smalks vielas pulveris. Tajā pašā laikā pulveri kūst; sīki pilieni nokrīt uz ugunsizturīga atbalsta ļoti mazā laukumā, veidojot daudz kristālu. Pilieniem krītot tālāk uz statīva, aug visi kristāli, bet atkal aug tikai tas, kurš ir visizdevīgākajā pozīcijā krītošo pilienu "saņemšanai".

Kam domāti lielie kristāli?

Rūpniecībai un zinātnei bieži ir nepieciešami lieli monokristāli. Liela nozīme tehnoloģijās ir Rošela sāls un kvarca kristāliem, kuriem piemīt ievērojama īpašība mehāniskās darbības (piemēram, spiedienu) pārveidot elektriskajā spriegumā.

Optikas nozarei nepieciešami lieli kalcīta kristāli, akmeņsāls, fluorīts utt.

Pulksteņu industrijai nepieciešami rubīnu, safīru un dažu citu dārgakmeņu kristāli. Fakts ir tāds, ka parasto pulksteņu atsevišķas kustīgās daļas rada līdz 20 000 vibrāciju stundā. Tik liela slodze izvirza neparasti augstas prasības asu uzgaļu un gultņu kvalitātei. Nobrāzums būs mazākais, ja rubīns vai safīrs kalpo kā gultnis ass galam ar diametru 0,07-0,15 mm. Šo vielu mākslīgie kristāli ir ļoti izturīgi, un tos ļoti maz noberž tērauds. Zīmīgi, ka mākslīgie akmeņi izrādās labāki par tādiem pašiem dabīgajiem akmeņiem.

Tomēr rūpniecībai vislielākā nozīme ir pusvadītāju monokristālu - silīcija un germānija - augšanai.

Spiediena ietekme uz kušanas temperatūru

Mainot spiedienu, mainīsies arī kušanas temperatūra. Mēs tikāmies ar tādu pašu regularitāti, kad runājām par vārīšanu. Jo lielāks spiediens; jo augstāka viršanas temperatūra. Parasti tas attiecas arī uz kausēšanu. Tomēr ir neliels skaits vielu, kas uzvedas anomāli: to kušanas temperatūra samazinās, palielinoties spiedienam.

Fakts ir tāds, ka lielākā daļa cieto vielu ir blīvākas nekā to šķidrumi. Izņēmums šajā dravilā ir tieši tās vielas, kuru kušanas temperatūra nemainās gluži normāli, mainoties spiedienam, piemēram, ūdens. Ledus ir vieglāks par ūdeni, un, palielinoties spiedienam, ledus kušanas temperatūra samazinās.

Saspiešana veicina blīvāka stāvokļa veidošanos. Ja cieta viela ir blīvāka par šķidrumu, tad saspiešana palīdz sacietēt un novērš kušanu. Bet, ja kušanu kavē saspiešana, tas nozīmē, ka viela paliek cieta, turpretim agrāk šajā temperatūrā tā jau būtu izkususi, t.i., palielinoties spiedienam, kušanas temperatūra palielinās. Anomālā gadījumā šķidrums ir blīvāks par cieto vielu, un spiediens palīdz šķidrumam veidoties, t.i., pazemina kušanas temperatūru.

Spiediena ietekme uz kušanas temperatūru ir daudz mazāka nekā vārīšanās. Spiediena paaugstināšanās par vairāk nekā 100 kgf/cm 2 pazemina ledus kušanas temperatūru par 1°C.

Kāpēc slidas slīd tikai pa ledu, bet ne pa tikpat gludu parketu? Acīmredzot vienīgais izskaidrojums ir ūdens veidošanās, kas ieeļļo slidu. Lai saprastu radušos pretrunu, jāatceras sekojošais: strupas slidas ļoti slikti slīd uz ledus. Lai grieztu ledu, slidas ir jāuzasina. Šajā gadījumā uz ledus spiež tikai kores malas gals. Spiediens uz ledus sasniedz desmitiem tūkstošu atmosfēru, ledus joprojām kūst.

Cieto vielu iztvaikošana

Kad viņi saka "viela iztvaiko", tie parasti nozīmē, ka šķidrums iztvaiko. Bet cietās vielas var arī iztvaikot. Dažreiz cieto vielu iztvaikošanu sauc par sublimāciju.

Iztvaikojošā cietā viela ir, piemēram, naftalīns. Naftalīns kūst 80°C un iztvaiko istabas temperatūrā. Tieši šī naftalīna īpašība ļauj to izmantot kožu iznīcināšanai.

Ar naftalīnu pārklāts kažoks ir piesātināts ar naftalīna tvaikiem un rada atmosfēru, ko kodes nevar izturēt. Jebkura smaržojoša cieta viela lielā mērā sublimē. Galu galā smaržu rada molekulas, kas ir atrāvušās no vielas un sasniegušas mūsu degunu. Taču biežāk sastopami gadījumi, kad viela sublimējas nenozīmīgā pakāpē, dažkārt līdz tādai pakāpei, ko nevar noteikt pat ļoti rūpīgi izpētot. Principā jebkura cieta viela (precīzi jebkura, pat dzelzs vai varš) iztvaiko. Ja mēs nekonstatējam sublimācijas, tas nozīmē tikai to, ka piesātināto tvaiku blīvums ir ļoti zems.

Var redzēt, ka vairākas vielas, kurām istabas temperatūrā ir asa smaka, to zaudē zemā temperatūrā.

Piesātināto tvaiku blīvums līdzsvarā ar cietu vielu strauji palielinās, palielinoties temperatūrai. Mēs ilustrējām šo uzvedību ar ledus līkni, kas parādīta attēlā. 4.10. Tiesa, ledus nesmaržo...

Rīsi. 4.10

Vairumā gadījumu nav iespējams būtiski palielināt cietas vielas piesātināto tvaiku blīvumu vienkārša iemesla dēļ - viela agrāk izkusīs.

Ledus arī iztvaiko. To labi zina mājsaimnieces, kuras aukstā laikā izkarina slapju veļu žāvēšanai.Ūdens vispirms sasalst, pēc tam ledus iztvaiko, un veļa izrādās sausa.

trīskāršais punkts

Tātad ir apstākļi, kādos tvaiki, šķidrums un kristāls var pastāvēt pa pāriem līdzsvarā. Vai visi trīs stāvokļi var būt līdzsvarā? Šāds punkts spiediena un temperatūras diagrammā pastāv, to sauc par trīskāršu. Kur viņa ir?

Ja jūs ievietojat ūdeni ar peldošu ledu slēgtā traukā pie nulles grādiem, tad ūdens (un "ledus") tvaiki sāks ieplūst brīvajā telpā. Pie tvaika spiediena 4,6 mm Hg. Art. Iztvaikošana apstāsies un sāksies piesātinājums. Tagad trīs fāzes – ledus, ūdens un tvaiks – būs līdzsvarā. Šis ir trīskāršais punkts.

Attiecības starp dažādiem stāvokļiem ir skaidri un skaidri parādītas ūdens diagrammā, kas parādīta attēlā. 4.11.

Rīsi. 4.11

Šādu diagrammu var izveidot jebkuram ķermenim.

Attēlā redzamās līknes mums ir pazīstamas - tās ir līdzsvara līknes starp ledu un tvaiku, ledu un ūdeni, ūdeni un tvaiku. Kā parasti, spiediens tiek attēlots vertikāli, un temperatūra tiek attēlota horizontāli.

Trīs līknes krustojas trīskāršā punktā un sadala diagrammu trīs zonās - ledus, ūdens un ūdens tvaiku dzīves telpās.

Stāvokļa diagramma ir īsa atsauce. Tās mērķis ir atbildēt uz jautājumu, kāds ķermeņa stāvoklis ir stabils pie tāda un tāda spiediena un tāda un tāda temperatūras.

Ja ūdeni vai tvaiku ievieto "kreisā reģiona" apstākļos, tie kļūs par ledu. Ja šķidrums vai ciets ķermenis tiek ievadīts "apakšējā reģionā", tiks iegūts tvaiks. "Pareizajā reģionā" tvaiki kondensēsies un ledus izkusīs.

Fāzu esamības diagramma ļauj nekavējoties atbildēt, kas notiek ar vielu karsējot vai saspiežot. Apkure pie nemainīga spiediena diagrammā ir parādīta kā horizontāla līnija. Punkts pārvietojas pa šo līniju no kreisās uz labo pusi, attēlojot ķermeņa stāvokli.

Attēlā parādītas divas šādas līnijas, viena no tām silda normālā spiedienā. Līnija atrodas virs trīskāršā punkta. Tāpēc tas vispirms šķērsos kušanas līkni un pēc tam ārpus zīmējuma iztvaikošanas līkni. Ledus normālā spiedienā izkusīs 0°C, un iegūtais ūdens vārīsies 100°C temperatūrā.

Situācija būs atšķirīga ar ledu, kas uzkarsēts ļoti zemā spiedienā, piemēram, nedaudz zem 5 mm Hg. Art. Sildīšanas process ir attēlots ar līniju zem trīskāršā punkta. Kušanas un viršanas līknes nekrustojas ar šo līniju. Pie tik neliela spiediena sildīšana novedīs pie tiešas ledus pārejas tvaikā.

Uz att. 4.12, šī pati diagramma parāda, kāda interesanta parādība notiks, kad ūdens tvaiki tiks saspiesti stāvoklī, kas attēlā atzīmēts ar krustiņu. Tvaiks vispirms pārvērtīsies ledū un pēc tam izkusīs. Attēls ļauj uzreiz pateikt, pie kāda spiediena sāksies kristāla augšana un kad notiks kušana.

Rīsi. 4.12

Visu vielu stāvokļu diagrammas ir līdzīgas viena otrai. Lielas, no ikdienas viedokļa, atšķirības rodas tāpēc, ka trīskāršā punkta atrašanās vieta diagrammā dažādām vielām var būt ļoti atšķirīga.

Galu galā mēs pastāvam tuvu "normāliem apstākļiem", tas ir, galvenokārt spiedienā, kas ir tuvu vienai atmosfērai. Mums ir ļoti svarīgi, kā matērijas trīskāršais punkts atrodas attiecībā pret normālā spiediena līniju.

Ja spiediens trīskāršā punktā ir mazāks par atmosfēras, tad mums, dzīvojot "normālos" apstākļos, viela kūst. Kad temperatūra paaugstinās, tas vispirms pārvēršas šķidrumā un pēc tam vārās.

Pretējā gadījumā - kad spiediens trīskāršā punktā ir augstāks par atmosfēras spiedienu - karsējot neredzēsim šķidrumu, cietā viela tieši pārvērtīsies tvaikos. Šādi uzvedas "sausais ledus", kas ir ļoti ērti saldējuma pārdevējiem. Saldējuma blokus var nobīdīt ar "sausā ledus" gabaliņiem un nebaidīties, ka saldējums kļūs slapjš. "Sausais ledus" ir ciets oglekļa dioksīds CO 2 . Šīs vielas trīskāršais punkts atrodas pie 73 atm. Tāpēc, sildot cieto CO 2, tā stāvokli attēlojošais punkts pārvietojas horizontāli, šķērsojot tikai cietās vielas iztvaikošanas līkni (tāpat kā parastajam ledus apmēram 5 mm Hg spiedienam).

Lasītājam jau stāstījām, kā pēc Kelvina skalas nosaka vienu temperatūras grādu jeb, kā tagad prasa SI sistēma, vienu kelvinu. Taču runa bija par temperatūras noteikšanas principu. Ne visos metroloģijas institūtos ir ideāli gāzes termometri. Tāpēc temperatūras skala tiek veidota ar līdzsvara punktu palīdzību, ko daba nosaka starp dažādiem matērijas stāvokļiem.

Īpašu lomu tajā spēlē ūdens trīskāršais punkts. Kelvina grāds tagad ir definēts kā 273,16 daļas no ūdens trīskāršā punkta termodinamiskās temperatūras. Tiek pieņemts, ka skābekļa trīskāršais punkts ir vienāds ar 54,361 K. Zelta sacietēšanas temperatūra ir iestatīta uz 1337,58 K. Izmantojot šos atskaites punktus, jebkuru termometru var precīzi kalibrēt.

Tie paši atomi, bet ... dažādi kristāli

Matētais melnais mīkstais grafīts, ar ko mēs rakstām, un izcilais, caurspīdīgais, cietais, stiklu griežošais dimants ir veidoti no tiem pašiem oglekļa atomiem. Kāpēc šo divu identisku vielu īpašības ir tik atšķirīgas?

Atgādiniet slāņveida grafīta režģi, kura katram atomam ir trīs tuvākie kaimiņi, un dimanta režģi, kura atomam ir četri tuvākie kaimiņi. Šis piemērs skaidri parāda, ka kristālu īpašības nosaka atomu savstarpējais izvietojums. Grafītu izmanto, lai izgatavotu ugunsizturīgus tīģeļus, kas var izturēt temperatūru līdz diviem līdz trīs tūkstošiem grādu, un dimanta apdegumus temperatūrā virs 700 ° C; dimanta blīvums ir 3,5, bet grafīta blīvums ir 2,3; grafīts vada elektrību, dimants ne utt.

Šī dažādu kristālu ražošanas īpašība ir ne tikai ogleklis. Gandrīz katrs ķīmiskais elements, un ne tikai elements, bet jebkura ķīmiska viela, var pastāvēt vairākās šķirnēs. Ir zināmas sešas ledus, deviņas sēra, četras dzelzs šķirnes.

Apspriežot stāvokļa diagrammu, mēs nerunājām par dažādiem kristālu veidiem un uzzīmējām vienu cieta ķermeņa laukumu. Un šī zona ļoti daudzām vielām ir sadalīta sadaļās, no kurām katra atbilst noteiktai cieta ķermeņa "pakāpei" vai, kā saka, noteiktai cietai fāzei (noteiktai kristāliskai modifikācijai).

Katrai kristāliskajai fāzei ir savs stabilā stāvokļa reģions, ko ierobežo noteikts spiediena un temperatūras diapazons. Likumi par vienas kristāliskās šķirnes pārveidošanu citā ir tādi paši kā kušanas un iztvaikošanas likumi.

Katram spiedienam varat norādīt temperatūru, kurā abu veidu kristāli mierīgi līdzās pastāvēs. Ja temperatūra tiek paaugstināta, viena veida kristāls pārvērtīsies par otrā veida kristālu. Ja temperatūra tiek pazemināta, notiks apgrieztā transformācija.

Lai sarkanais sērs normālā spiedienā kļūtu dzeltens, ir nepieciešama temperatūra zem 110 ° C. Virs šīs temperatūras līdz kušanas temperatūrai sarkanajam sēram raksturīgais atomu izvietojums ir stabils. Temperatūra pazeminās, atomu vibrācijas samazinās, un, sākot no 110 ° C, daba atrod ērtāku atomu izvietojumu. Notiek viena kristāla transformācija citā.

Neviens neizdomāja nosaukumus sešiem dažādiem ledus. Tātad viņi saka: ledus viens, ledus divi, ...., ledus septiņi. Kā būtu ar septiņām, ja ir tikai sešas šķirnes? Fakts ir tāds, ka atkārtotu eksperimentu laikā ledus četri netika atklāti.

Ja ūdens tiek saspiests aptuveni nulles temperatūrā, tad pie aptuveni 2000 atm spiediena veidojas ledus pieci, bet pie aptuveni 6000 atm – ledus seši.

Ledus divi un ledus trīs ir stabili temperatūrā, kas zemāka par nulles grādiem.

Ledus septiņnieks – karstais ledus; tas notiek, kad karsto ūdeni saspiež līdz aptuveni 20 000 atm spiedienam.

Viss ledus, izņemot parasto ledu, ir smagāks par ūdeni. Normālos apstākļos ražots ledus uzvedas anomāli; gluži pretēji, ledus, kas iegūts apstākļos, kas atšķiras no normas, uzvedas normāli.

Mēs sakām, ka katrai kristāliskajai modifikācijai ir raksturīga noteikta eksistences joma. Bet, ja tā, kā grafīts un dimants pastāv vienādos apstākļos?

Šāda "nelikumība" kristālu pasaulē ir ļoti izplatīta. Spēja dzīvot "svešos" apstākļos kristāliem ir gandrīz likums. Ja, lai tvaiku vai šķidrumu pārnestu uz citām eksistences jomām, nākas ķerties pie dažādiem trikiem, tad kristālu, gluži pretēji, gandrīz nekad nevar piespiest palikt dabas tam piešķirtajās robežās.

Kristālu pārkaršana un pārdzesēšana ir izskaidrojama ar grūtībām pārvērst vienu pasūtījumu citā ārkārtējas drūzmēšanās apstākļos. Dzeltenajam sēram vajadzētu kļūt sarkanam 95,5 ° C temperatūrā. Ar vairāk vai mazāk strauju karsēšanu mēs "izlaidīsim" šo transformācijas punktu un paaugstināsim temperatūru līdz sēra kušanas temperatūrai 113°C.

Patieso transformācijas temperatūru ir visvieglāk noteikt, kad kristāli nonāk saskarē. Ja tos cieši novieto vienu uz otra un tur 96°C temperatūrā, tad dzelteno apēdīs sarkanais, un 95°C dzeltenais absorbēs sarkano. Atšķirībā no "kristāls-šķidrums" pārejas, "kristāls-kristāls" pārvērtības parasti tiek aizkavētas gan pārdzesēšanas, gan pārkaršanas laikā.

Dažos gadījumos mums ir darīšana ar tādiem matērijas stāvokļiem, kuriem būtu jādzīvo pavisam citās temperatūrās.

Baltajam skārdam vajadzētu kļūt pelēkam, kad temperatūra nokrītas līdz +13°C. Mēs parasti nodarbojamies ar balto skārdu un zinām, ka ziemā ar to neko nedara. Tas lieliski iztur 20-30 grādu hipotermiju. Taču bargos ziemas apstākļos baltā alva pārvēršas pelēkā krāsā. Šī fakta nezināšana bija viens no apstākļiem, kas izpostīja Skota ekspedīciju uz Dienvidpolu (1912). Ekspedīcijas paņemtā šķidrā degviela atradās ar alvu lodētos traukos. Lielā saaukstēšanās laikā balta alva pārvērtās par pelēku pulveri – trauki bija atlodēti; un degviela izlija. Nav brīnums, ka pelēko plankumu parādīšanos uz baltas alvas sauc par alvas mēri.

Tāpat kā sēra gadījumā, balto alvu var pārvērst pelēkā temperatūrā, kas ir nedaudz zemāka par 13 ° C; ja uz alvas priekšmeta nokrīt tikai sīks pelēkās šķirnes graudiņš.

Tehnoloģijām liela nozīme ir vienas un tās pašas vielas vairāku šķirņu esamībai un to savstarpējo transformāciju kavējumiem.

Istabas temperatūrā dzelzs atomi veido uz ķermeni centrētu kubisku režģi, kurā atomi ieņem pozīcijas kuba virsotnēs un centrā. Katram atomam ir 8 kaimiņi. Augstās temperatūrās dzelzs atomi veido blīvāku "iepakojumu" - katram atomam ir 12 kaimiņi. Dzelzs ar 8 kaimiņiem ir mīksts, dzelzs ar 12 kaimiņiem ir ciets. Izrādās, ka ir iespējams iegūt otrā veida dzelzi istabas temperatūrā. Šo metodi - rūdīšanu - plaši izmanto metalurģijā.

Sacietēšana tiek veikta ļoti vienkārši - metāla priekšmets ir karsts un pēc tam iemests ūdenī vai eļļā. Atdzesēšana notiek tik ātri, ka augstā temperatūrā stabilās struktūras transformācijai nav laika notikt. Tādējādi augstas temperatūras struktūra pastāvēs bezgalīgi tai neparastos apstākļos: pārkristalizācija stabilā struktūrā notiek tik lēni, ka praktiski nav jūtama.

Runājot par dzelzs sacietēšanu, mēs nebijām pilnīgi precīzi. Tērauds ir rūdīts, t.i., dzelzi satur oglekļa procenti. Ļoti mazu oglekļa piemaisījumu klātbūtne aizkavē cietā dzelzs pārvēršanos mīkstā un ļauj sacietēt. Kas attiecas uz pilnīgi tīru dzelzi, to nav iespējams sacietēt - struktūras transformācijai ir laiks notikt pat ar visspēcīgāko dzesēšanu.

Atkarībā no stāvokļa diagrammas veida, mainot spiedienu vai temperatūru, tiek panāktas noteiktas pārvērtības.

Daudzas pārvērtības no kristāla uz kristālu tiek novērotas tikai ar spiediena izmaiņām. Tādā veidā tika iegūts melnais fosfors.

Rīsi. 4.13

Grafītu bija iespējams pārvērst dimantā, tikai izmantojot gan augstu temperatūru, gan augstu spiedienu vienlaikus. Uz att. 4.13 parāda oglekļa stāvokļa diagrammu. Spiedienā zem desmit tūkstošiem atmosfēru un temperatūrā zem 4000 K grafīts ir stabila modifikācija. Tādējādi dimants dzīvo "svešos" apstākļos, tāpēc to var viegli pārvērst grafītā. Bet apgrieztā problēma ir praktiski interesanta. Nav iespējams veikt grafīta pārveidošanu par dimantu, tikai palielinot spiedienu. Fāzes transformācija cietā stāvoklī acīmredzot notiek pārāk lēni. Stāvokļa diagrammas izskats liecina par pareizo risinājumu: vienlaikus palieliniet spiedienu un siltumu. Tad mēs iegūstam (diagrammas labajā stūrī) izkausētu oglekli. Atdzesējot to augstā spiedienā, mums jāiekļūst dimanta zonā.

Šāda procesa praktiskā iespēja tika pierādīta 1955. gadā, un šobrīd problēma tiek uzskatīta par tehniski atrisinātu.

Pārsteidzošs šķidrums

Ja pazemināsiet ķermeņa temperatūru, tad agri vai vēlu tas sacietēs un iegūs kristālisku struktūru. Nav svarīgi, pie kāda spiediena notiek dzesēšana. Šis apstāklis ​​šķiet diezgan dabisks un saprotams no fizikas likumu viedokļa, ar kuriem mēs jau esam iepazinušies. Patiešām, pazeminot temperatūru, mēs samazinām termiskās kustības intensitāti. Kad molekulu kustība kļūst tik vāja, ka vairs netraucē to savstarpējās mijiedarbības spēkiem, molekulas sarindojas glītā secībā – veido kristālu. Turpmāka dzesēšana atņems molekulām visu to kustības enerģiju, un pie absolūtās nulles vielai jāpastāv miera stāvoklī esošu molekulu veidā, kas sakārtotas regulārā režģī.

Pieredze rāda, ka visas vielas uzvedas šādi. Visi, izņemot vienu un tikai: tāds "ķēms" ir hēlijs.

Mēs jau esam devuši lasītājam informāciju par hēliju. Hēlijam pieder kritiskās temperatūras rekords. Nevienai vielai kritiskā temperatūra nav zemāka par 4,3 K. Tomēr šis rekords pats par sevi nenozīmē neko pārsteidzošu. Pārsteidzoša ir cita lieta: atdzesējot hēliju zem kritiskās temperatūras, sasniedzot gandrīz absolūto nulli, mēs neiegūsim cietu hēliju. Hēlijs paliek šķidrs pat pie absolūtās nulles.

Hēlija uzvedība ir pilnīgi neizskaidrojama no mūsu ieskicēto kustības likumu viedokļa un ir viena no pazīmēm, kas liecina par šādu dabas likumu ierobežotu derīgumu, kas šķita universāls.

Ja ķermenis ir šķidrs, tad tā atomi ir kustībā. Bet galu galā, atdzesējuši ķermeni līdz absolūtai nullei, mēs tam atņēmām visu kustības enerģiju. Jāatzīst, ka hēlijam ir tāda kustības enerģija, ko nevar atņemt. Šis secinājums nav savienojams ar mehāniku, ar kuru mēs līdz šim esam nodarbojušies. Saskaņā ar šo mehāniku, kuru mēs pētījām, ķermeņa kustību vienmēr var palēnināt līdz pilnīgai apstādināšanai, atņemot visu tā kinētisko enerģiju; tādā pašā veidā ir iespējams apturēt molekulu kustību, atņemot tām enerģiju, kad tās saskaras ar atdzesēta trauka sienām. Hēlijam šāda mehānika acīmredzami nav piemērota.

Hēlija "dīvainā" uzvedība liecina par ļoti svarīgu faktu. Pirmo reizi mēs sastapāmies ar to, ka atomu pasaulē nav iespējams piemērot mehānikas pamatlikumus, kas tika noteikti, tieši pētot redzamo ķermeņu kustību, likumus, kas šķita nesatricināms fizikas pamats.

Fakts, ka hēlijs "atsakās" kristalizēties pie absolūtās nulles, nekādi nav savienojams ar līdz šim pētīto mehāniku. Pretruna, ar kuru satikāmies pirmo reizi – atomu pasaules nepakļaušanās mehānikas likumiem – ir tikai pirmais posms vēl asāku un asāku fizikas pretrunu ķēdē.

Šīs pretrunas noved pie nepieciešamības pārskatīt atomu pasaules mehānikas pamatus. Šī pārskatīšana ir ļoti dziļa un noved pie izmaiņām visā mūsu izpratnē par dabu.

Nepieciešamība radikāli pārskatīt atomu pasaules mehāniku nenozīmē, ka mums būtu jāizbeidz pētītie mehānikas likumi. Būtu negodīgi piespiest lasītāju apgūt nevajadzīgas lietas. Vecā mehānika ir pilnībā derīga lielo korpusu pasaulē. Ar to jau pietiek, lai ar pilnu cieņu izturētos pret attiecīgajām fizikas nodaļām. Tomēr ir arī svarīgi, lai vairāki "vecās" mehānikas likumi pārietu uz "jauno" mehāniku. Tas jo īpaši ietver enerģijas nezūdamības likumu.

"Nenoņemamas" enerģijas klātbūtne pie absolūtās nulles nav īpaša hēlija īpašība. Izrādās; "nulles" enerģija ir visās vielās.

Tikai hēlijā šī enerģija ir pietiekama, lai neļautu atomiem izveidot pareizo kristāla režģi.

Nav nepieciešams domāt, ka hēlijs nevar būt kristāliskā stāvoklī. Hēlija kristalizācijai nepieciešams tikai palielināt spiedienu līdz aptuveni 25 atm. Atdzesēšana ar augstāku spiedienu novedīs pie cieta kristāliska hēlija veidošanās ar diezgan parastām īpašībām. Hēlijs veido seju centrētu kubisku režģi.

Uz att. 4.14 parāda hēlija stāvokļa diagrammu. Tas krasi atšķiras no visu citu vielu diagrammām, ja nav trīskāršā punkta. Kušanas un viršanas līknes nekrustojas.

Rīsi. 4.14

Un šai unikālajai stāvokļu diagrammai ir vēl viena iezīme: ir divi dažādi hēlija šķidrumi Kāda ir to atšķirība - jūs uzzināsiet nedaudz vēlāk.

Uzdevums sastāv no diviem posmiem - noteikt atmosfēras spiediena atkarību no augstuma un viršanas punkta atkarību no spiediena. Sāksim ar pēdējo, jo interesantāko.

Vārīšanās ir pirmā veida fāzes pāreja (ūdens maina agregācijas stāvokli no šķidruma uz gāzveida).
Pirmā veida fāzes pāreju apraksta ar Klepeirona vienādojumu:
,
Kur
- fāzes pārejas īpatnējais siltums, kas skaitliski ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas norādīts uz vielas masas vienību fāzes pārejas īstenošanai,
- fāzes pārejas temperatūra,
- īpašā apjoma izmaiņas pārejas laikā

Clausius vienkāršoja Klepeirona vienādojumu iztvaikošanas un sublimācijas gadījumiem, pieņemot, ka

1. Tvaiks ievēro ideālās gāzes likumu
2. Šķidruma īpatnējais tilpums ir daudz mazāks par īpatnējo tvaiku tilpumu

No pirmā punkta izriet, ka tvaika stāvokli var aprakstīt ar Mendeļejeva-Klapeirona vienādojumu
,
un no otrā punkta - ka šķidruma īpatnējo tilpumu var neievērot.

Tādējādi Clapeyron vienādojums iegūst formu
,
kur konkrēto apjomu var izteikt ar
,
un visbeidzot

atdalot mainīgos, iegūstam

Integrējot kreiso pusi no līdz un labo pusi no līdz , t.i. no viena punkta uz otru punktu, kas atrodas uz šķidruma-tvaiku līdzsvara līnijas, iegūstam vienādojumu

sauc par Clausius-Clapeyron vienādojumu.

Faktiski šī ir vēlamā viršanas punkta atkarība no spiediena.

Veiksim vēl pāris izmaiņas.
,
Šeit
- ūdens molārā masa, 18 g/mol

Universāla gāzes konstante, 8,31 J/(mol × K)

Ūdens īpatnējais iztvaikošanas siltums 2,3 × 10 6 J/kg

Tagad atliek noskaidrot atmosfēras spiediena atkarību no augstuma. Šeit mēs izmantosim barometrisko formulu (mums vienalga nav citas):

vai
,
Šeit
- gaisa molārā masa, 29 g/mol
- universālā gāzes konstante, 8,31 J/(mol×K)
- gravitācijas paātrinājums, 9,81 m/(s×s)
- gaisa temperatūra

Ar gaisu saistītās vērtības tiks atzīmētas ar indeksu v, ar ūdeni saistītās - h
Pielīdzinot un atbrīvojoties no eksponenta, mēs iegūstam

Nu, galīgā formula

Faktiskais gaisa spiediens neatbilst barometriskajai formulai, jo ar lielām augstuma izmaiņām gaisa temperatūru nevar uzskatīt par nemainīgu. Turklāt brīvā kritiena paātrinājums ir atkarīgs no ģeogrāfiskā platuma, un atmosfēras spiediens ir atkarīgs arī no ūdens tvaiku koncentrācijas. Tas ir, saskaņā ar šo formulu mēs iegūsim aptuvenu vērtību. Tāpēc zemāk esmu iekļāvis vēl vienu kalkulatoru, kas izmanto formulu, lai aprēķinātu viršanas temperatūru atkarībā no gaisa spiediena dzīvsudraba staba milimetros.

Vārīšanās temperatūras un augstuma kalkulators.

VĀRĪŠANAS TEMPERATŪRA
(viršanas temperatūra) - temperatūra, kurā šķidrums tik intensīvi pārvēršas tvaikos (t.i. gāzē), ka tajā veidojas tvaika burbuļi, kas paceļas uz virsmas un plīst. Ātru burbuļu veidošanos visā šķidruma tilpumā sauc par vārīšanu. Atšķirībā no vienkāršas iztvaikošanas vārīšanās laikā šķidrums pāriet tvaikos ne tikai no brīvās virsmas, bet arī visā tilpumā - izveidoto burbuļu iekšpusē. Jebkura šķidruma viršanas temperatūra ir nemainīga pie noteiktā atmosfēras vai cita ārējā spiediena, bet palielinās, palielinoties spiedienam, un samazinās, samazinoties spiedienam. Piemēram, pie normāla atmosfēras spiediena 100 kPa (tas ir spiediens jūras līmenī) ūdens viršanas temperatūra ir 100 ° C. 4000 m augstumā virs jūras līmeņa, kur spiediens nokrītas līdz 60 kPa, ūdens vārās. apmēram 85 ° C temperatūrā, un ēdiena gatavošana kalnos prasa ilgāku laiku. Tā paša iemesla dēļ "spiediena katlā" ēdiens pagatavojas ātrāk: spiediens tajā paaugstinās, un tad paaugstinās verdošā ūdens temperatūra.
DAŽU VIELU VĪRIEŠANĀS KRĀJUMI(jūras līmenī)

Viela __ Temperatūra, °С
Zelts ___________2600
Sudrabs __________1950
Merkurs _____________356.9
Etilēnglikols _____197.2
Jūras ūdens ______100.7
Ūdens __________________ 100,0
Izopropilspirts 82.3
Etilspirts _____78.3
Metilspirts ____64.7
Ēteris _______________34.6

Vielas viršanas temperatūra ir atkarīga arī no piemaisījumu klātbūtnes. Ja šķidrumā izšķīdina gaistošu vielu, tad šķīduma viršanas temperatūra samazinās. Un otrādi, ja šķīdums satur vielu, kas ir mazāk gaistoša nekā šķīdinātājs, tad šķīduma viršanas temperatūra būs augstāka nekā tīram šķidrumam.
Skatīt arī
CIETĒŠANAS TEMPERATŪRA ;
SILTUMS ;
ŠĶIDRUMU TEORIJA.
LITERATŪRA
Krokstons K. Šķidrā stāvokļa fizika. M., 1978 Novikovs I.I. Termodinamika. M., 1984. gads

Collier enciklopēdija. - Atvērta sabiedrība. 2000 .

Skatiet, kas ir "VĀRĒŠANAS POINT" citās vārdnīcās:

Temperatūra, kurā šķidrums vārās pastāvīgā spiedienā. Viršanas temperatūru normālā atmosfēras spiedienā (1013,25 hPa jeb 760 mm Hg) sauc par normālu viršanas temperatūru vai viršanas temperatūru ... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca

VĒRŠANAS PONT, temperatūra, kurā viela pāriet no viena stāvokļa (fāzes) uz citu, t.i., no šķidruma uz tvaiku vai gāzi. Viršanas temperatūra palielinās, palielinoties ārējam spiedienam, un samazinās, kad tas samazinās. Parasti viņa...... Zinātniskā un tehniskā enciklopēdiskā vārdnīca

- (apzīmē ar Tbp, Ts), šķidruma līdzsvara pārejas temperatūra līdzstrāvas tvaikā. ext. spiedienu. Pie T. līdz. spiediens ir piesātināts. tvaiks virs šķidruma plakanās virsmas kļūst vienāds ar ext. spiediens, kā rezultātā visā šķidruma tilpumā ... ... Fiziskā enciklopēdija

- - temperatūra, kurā šķidrums karsēšanas ietekmē pāriet no šķidra stāvokļa uz gāzveida stāvokli; Šis viršanas punkts ir atkarīgs no spiediena. Edvarts. Automobiļu žargona vārdnīca, 2009 ... Automašīnu vārdnīca

Temperatūra, ko šķidrums sasniedz burbuļošanas laikā * * * (Avots: United Dictionary of Culinary Terms) ... Kulinārijas vārdnīca

viršanas temperatūra- - [A.S. Goldbergs. Angļu krievu enerģētikas vārdnīca. 2006] Tēmas par enerģiju vispārīgi EN viršanas temperatūra … Tehniskā tulkotāja rokasgrāmata

Vārīšanās punkts, viršanas temperatūra ir temperatūra, kurā šķidrums vārās pastāvīgā spiedienā. Viršanas temperatūra atbilst piesātināto tvaiku temperatūrai virs verdoša šķidruma plakanās virsmas, jo ... Wikipedia

viršanas temperatūra- (Tboil, tboil) temperatūra šķidruma līdzsvara pārejai tvaikos pie nemainīga ārējā spiediena. Viršanas temperatūrā piesātināta tvaika spiediens uz plakanas šķidruma virsmas kļūst vienāds ar ārējo spiedienu, ... ... Enciklopēdiskā metalurģijas vārdnīca

Temperatūra, kurā šķidrums vārās pastāvīgā spiedienā. Viršanas temperatūru normālā atmosfēras spiedienā (1013,25 hPa jeb 760 mm Hg) sauc par normālu viršanas temperatūru vai viršanas temperatūru. * *… enciklopēdiskā vārdnīca

viršanas temperatūra- 2,17 viršanas punkta temperatūra šķidrumam, kas vārās pie apkārtējās atmosfēras spiediena 101,3 kPa (760 mmHg). Avots: GOST R 51330.9 99: Sprādziendrošas elektroiekārtas. 10. daļa. Bīstamo zonu klasifikācija ... Normatīvās un tehniskās dokumentācijas terminu vārdnīca-uzziņu grāmata

Grāmatas

• , Ju. A. Ļebedevs, A. N. Kizins, T. S. Papina, I. Š. Saifuļins, Ju. E. Moškins. Šajā grāmatā ir sniegti daudzu ogļūdeņražu svarīgākie skaitliskie raksturlielumi, starp kuriem ir ņemtas vērā šādas fizikāli ķīmiskās konstantes: molekulmasa, temperatūra ...
• Ogļūdeņražu raksturojums. Skaitlisko datu un to ieteicamo vērtību analīze. Uzziņu grāmata, Yu.A. Ļebedevs. Šajā grāmatā ir sniegti daudzu ogļūdeņražu svarīgākie skaitliskie raksturlielumi, starp kuriem tiek ņemtas vērā šādas fizikāli ķīmiskās konstantes: molekulmasa, temperatūra ...

Pāri visiem šķidrumiem to iztvaikošanas rezultātā tiek izveidots līdzsvars starp šķidrumu un tvaiku un līdz ar to arī noteikts tvaika spiediens. Šī spiediena lielums ir atkarīgs no šķidruma veida un temperatūras. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās šķidrumā esošo molekulu kinētiskā enerģija, arvien lielāks skaits to spēj pāriet gāzes fāzē un līdz ar to palielinās tvaika spiediens virs šķidruma (4. attēls).

4. attēls – ūdens tvaika spiediena līkne

Tiek saukta temperatūra, kurā tvaika spiediens kļūst vienāds ar ārējo spiedienu vārīšanās punkts. Horizontālās līnijas krustošanās punkts (4. attēls), kas atbilst 760 mm Hg spiedienam. Art., un tvaika spiediena līkne atbilst viršanas temperatūrai normālā spiedienā. Jebkurš šķidrums, kas nesadalās, uzkarsējot līdz temperatūrai, kurā tvaika spiediens kļūst par 760 mm Hg. Art., ir sava raksturīga viršanas temperatūra normālā atmosfēras spiedienā. 4. attēlā arī redzams, ka pie spiediena 200 mm Hg. Art. ūdens vārās aptuveni 66°C. Šo viršanas punkta atkarību no spiediena izmanto laboratorijas praksē un rūpniecībā destilācijai bez augstās temperatūrās vārošu vielu sadalīšanās (vakuuma destilācija). Vairākos uzziņu un mācību līdzekļos ir dotas nomogrammas, kas ļauj saistīt viršanas punktus atmosfēras spiedienā un vakuumā, t.i., noteikt maksimālo atlikušo spiedienu, kuram jābūt destilācijas iekārtā, lai viela tiktu destilēta zemāk tā sadalīšanās temperatūra (sk. piemēram, /3, 32. lpp./).

Citas destilācijas modifikācijas kalpo tam pašam mērķim (augstas viršanas temperatūras vielu attīrīšana). Piemēram, destilējot ar tvaiku, ir iespējams destilēt vielu ar augstu viršanas temperatūru atmosfēras spiedienā, bet tvaika spiediens virs šķidruma virsmas, kas ir vienāds ar atmosfēras spiedienu, ir pašas vielas un ūdens tvaiku parciālo spiedienu summa. Šajā metodē ūdens tvaiki tiek izpūsti (izpūsti) caur vielas biezumu destilācijas kubā.

Vairumā gadījumu viršanas temperatūras noteikšana tiek veikta vielas destilācijas laikā tās attīrīšanas laikā. Ja nepieciešams, var izmantot neliela daudzuma šķidruma viršanas temperatūras noteikšanu Sivolobova mikrometode(6. attēls).

Lai to veiktu, varat izmantot iepriekš aprakstīto standarta ierīci kušanas temperatūras noteikšanai (5. attēls). Šķidruma pilienu ievieto plānsienu stikla mēģenē (6), kas ir noslēgta vienā galā (diametrs ~ 3 mm). Kapilārs (4), kas noslēgts no augšējā gala, tiek nolaists mēģenē, caurule tiek piestiprināta pie termometra ar elastīgo joslu (5) un karsēta ierīcē, līdz no kapilāra nepārtrauktā plūsmā sāk parādīties burbuļi. Ņemiet vērā temperatūru, kurā sākās nepārtraukta burbuļošana. Tas atbilst šķidruma viršanas temperatūrai. Noteikti pierakstiet barometrisko spiedienu. Pēc viršanas punkta vērtības var identificēt vielu un noteikt tās tīrību.