Переси́чена (перенаси́чена) па́ра (англ. supersaturated vapor) — пара, тиск якої перевищує тиск насиченої пари за даної температури[1]. Може отримуватися шляхом збільшення тиску пари в об'ємі, вільному від центрів конденсації (пилинок, іонів, краплинок рідини малих розмірів тощо). Інший спосіб отримання — охолодження насиченої пари за тих же умов. Насичену пару, отриману останнім способом, ще називають переохолодженою парою[2][3]. Крім того, іноді в літературі зустрічається термін перенасичена пара.
Лінії:
Сині — ізотерми за температури нижчої від критичної. Зелені ділянки на них — метастабільні стани.
Червона — критична ізотерма.
Блакитні — надкритичні ізотерми.
Точки:
Точка F — точка кипіння.
Точка K — критична точка.
Точка G — точка роси.
Ділянки:
Ділянка, що лежить лівіше від точки F — нормальна рідина.
Пряма FG — рівновага рідкої і газоподібної фази.
Ділянка FA — перегріта рідина.
Ділянка F′A — розтягнена рідина (p<0)
Ділянка AC — аналітичне продовження ізотерми, фізично неможливий стан.
Ділянка CG — пересичена (переохолоджена) пара.
Ділянка, що лежить правіше від точки G — нормальний газ (перегріта пара).
Примітка: Площі фігур FAB і GCB однакові.
Стан пересичення пари є метастабільним, тобто такий стан пари здатен існувати тривалий час, проте він є термодинамічно нестійким[4]. Так, при появі будь-яких центрів конденсації частина пари конденсується, тиск пари, яка залишилася падає, і вона переходить у стійкий стан насиченої пари над сконденсованою рідиною. Встановлюється динамічна рівновага між рідкою і газоподібною фазами.
Застосування
Охолодити пару і отримати в результаті пересичену пару можна шляхом швидкого розширення насиченої або навіть перегрітої пари у процесі, близькому до адіабатичного. При швидкому розширенні суттєвий теплообмін з навколишнім середовищем відбутись не встигає, тому у такому процесі пара охолоджується. Цей спосіб отримання пересиченої пари використовується у камері Вільсона — лабораторному пристрої, що призначений для візуалізації траєкторій заряджених часток[3].
Швидка заряджена частка[5], що влетіла в камеру, наповнену перенасиченою парою, при зіткненнях з молекулами газу викликає їх іонізацію. Іони, які утворюються, виступають в ролі центрів (зародків) конденсації, і пересичена пара, що знаходиться в камері, починає конденсуватися на них. Поступово в результаті конденсації розмір крапельок рідини збільшується, досягаючи розмірів порівнянних з довжиною хвилі світла і починають досить добре розсіювати видиме світло. Ці крапельки розташовуються ланцюжком (треком) вздовж траєкторії частинки, роблять її добре видимою і доступною для спостереження і фотографування. Після реєстрації треків частинок в камері Вільсона її необхідно знову активувати, тобто знову створити в ній пересичену пару. Це досягається підвищенням тиску в камері, наприклад, рухом поршня на стиск. При адіабатичному стисненні, що супроводжується нагріванням газу, пересичена або насичена пара переходить в перегріту пару, при цьому крихітні крапельки рідини, завислі в газі, швидко випаровуються. Подальше адіабатичне розширення газу в камері готує її до повторної реєстрації нових треків часток.
Інший спосіб отримання пересиченої пари використовується в дифузійних камерах (вперше використана американським фізиком А. Лангсдорфом у 1936 році), призначених для тих же цілей, що і камера Вільсона. У цих камерах пересичення пари відбувається в результаті безперервного руху потоку пари від відносно гарячої кришки камери до підтримуваної при зниженій температурі поверхні дна. У просторі між кришкою і дном формується область наповнена пересиченою парою. Поблизу кришки — перегріта пара, поблизу дна — насичена пара. На відміну від камери Вільсона, в дифузійної камері пересичена пара існує постійно, тому вона може використовуватися для спостережень треків заряджених часток безперервно.
Див. також
Примітки
Джерела
Посилання
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
