Методические указания к лабораторным работам №1,2,3 для студентов физико-технического факультета Екатеринбург 1993 (стр. 1 из 16)
Ãîñóäàðñòâåííûé êîìèòåò Ðîññèéñêîé ôåäåðàöèè ïî âûñøåìó îáðàçîâàíèþ
ÓÐÀËÜÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÈÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒ
- ÓÏÈÒÅÐÌÎÄÈÍÀÌÈÊÀ
Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê ëàáîðàòîðíûì ðàáîòàì ¹ 1,2,3 äëÿ ñòóäåíòîâ ôèçèêî-òåõíè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà
Åêàòåðèíáóðã 1993
ÓÄÊ 536.7
Ñîñòàâèòåëè Ã.Ï.Íèêîëàåâ, À.ß.Êóïðÿæêèí, Í.Í.Àëåêñååíêî
Íàó÷íûé ðåäàêòîð äîö., êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê. À.Ý.Ëîéêî
ÒÅÐÌÎÄÈÍÀÌÈÊÀ. Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê ëàáîðàòîðíûì ðàáîòàì ¹ 1,2,3 / Ã.Ï.Íèêîëàåâ, À.ß.Êóïðÿæêèí, Í.Í.Àëåêñååíêî. Åêàòåðèíáóðã: ÓÃÒÓ-ÓÏÈ, 1993. 43 ñ.
Äàíû ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê òðåì ëàáîðàòîðíûì ðàáîòàì ïî êóðñó "Òåðìîäèíàìèêà". Ïðèâîäÿòñÿ îïèñàíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ óñòàíîâîê äëÿ èçìåðåíèÿ êðèòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ äâóîêèñè óãëåðîäà, äàâëåíèÿ íàñûùåííîãî ïàðà æèäêîñòè, òâåðäîãî òåëà è òåïëîåìêîñòè êðèñòàëëè÷åñêèõ òåë.
Áèáë.: 11 íàçâ. Ðèñ.10. Ïðèë.3.
Óðàëüñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò-ÓÏÈ, 1993
Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà N 1
ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈÅ ÊÐÈÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÀÐÀÌÅÒÐΠÄÂÓÎÊÈÑÈ ÓÃËÅÐÎÄÀ
Èññëåäîâàíèå êðèòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ âåùåñòâà íåîáõî-äèìî íå òîëüêî ñ ïðèêëàäíîé òî÷êè çðåíèÿ, íî èìååò è áîëüøîå òåîðåòè÷åñêîå çíà÷åíèå. Îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ âåùåñòâà âáëèçè êðèòè÷åñêîé òî÷êè ñèñòåìû æèäêîñòü-ïàð îïðåäåëåííûì îáðàçîì õàðàêòåðèçóþò ñòðóêòóðó âåùåñòâà è ïîçâîëÿþò ïîëó÷èòü èíòåðåñíûå ñâåäåíèÿ î ñèëàõ ìåæìîëå-êóëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.
1. ÊÐÈÒÈ×ÅÑÊÎÅ ÑÎÑÒÎßÍÈÅ
Êðèòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà ÷èñòûõ âåùåñòâ ìîæåò áûòü îïðåäåëåíà êàê ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà, ïðè êîòîðîé æèäêàÿ è ïàðîâàÿ ôàçû åùå ìîãóò ñîñóùåñòâîâàòü â ðàâíîâå-ñèè. Äàâëåíèå ïàðîâ ïðè ýòîé òåìïåðàòóðå íàçûâàåòñÿ êðè-òè÷åñêèì äàâëåíèåì è îáúåì åäèíèöû ìàññû âåùåñòâà - êðè-òè÷åñêèì îáúåìîì.
Óïðîùåííîå ïðåäñòàâëåíèå î êðèòè÷åñêîé òî÷êå ìîæíî ïîëó÷èòü íà îñíîâå ðàññìîòðåíèÿ êèíåòè÷åñêîé îáñòàíîâêè â æèäêîé ôàçå. Ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ ïðèòÿæåíèÿ ìîëåêóë, îáóñëàâëèâàþùàÿ ñóùåñòâîâàíèå æèäêîé ôàçû, óðàâíîâå-øèâàåòñÿ â íåêîòîðîé ñòåïåíè êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèåé ìîëåêóë. Ïîñëåäíÿÿ ñòðåìèòñÿ ðàññåÿòü õàîòè÷åñêè âñå ÷àñòèöû. Òàêèì îáðàçîì, äàâëåíèå ïàðîâ åñòü ðåçóëüòàò òîãî, ÷òî íåêîòîðûå èç ìîëåêóë æèäêîñòè èìåþò äîñòàòî÷íî âûñîêóþ êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ, ÷òîáû âûðâàòüñÿ èç ïîëÿ äåéñòâèÿ ñèë ñöåïëåíèÿ æèäêîñòè. Ñ âîçðàñòàíèåì òåìïå-ðàòóðû æèäêîñòè óâåëè÷èâàåòñÿ êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ ìîëåêóë, îäíàêî ýòî ìàëî äåéñòâóåò íà ñèëû ñöåïëåíèÿ. Òåìïåðàòóðà, ïðè êîòîðîé ñðåäíÿÿ êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ ìîëåêóë ñòàíîâèòñÿ ðàâíîé ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè ïðèòÿæåíèÿ, íàçûâàåòñÿ êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðîé, âûøå ýòîé òåìïå-ðàòóðû ñóùåñòâîâàíèå æèäêîé ôàçû íåâîçìîæíî.
Êðèòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå âåùåñòâà ìîæíî íàãëÿäíî èëëþ-ñòðèðîâàòü â êîîðäèíàòàõ P-V , T-S è P-Ò. Íà äèàãðàììå P-V ôàçîâîãî ðàâíîâåñèÿ æèäêîñòü-ïàð (ðèñ.1.1) òî÷êà ïåðåãèáà Ê èçîòåðìû Òê ÿâëÿåòñÿ êðèòè÷åñêîé, à êîîðäèíàòû åå (Òê,Ðê,Vê) - êðèòè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè âåùåñòâà. Êðèòè÷å-ñêàÿ òî÷êà õàðàêòåðèçóåòñÿ óñëîâèÿìè, îïðåäåëÿþùèìè òî÷êó ïåðåãèáà ñ ãîðèçîíòàëüíîé êàñàòåëüíîé [1],[2]: