Was ist der Unterschied zwischen gesättigtem und ungesättigtem Dampf?

Lassen Sie uns vor der Beantwortung der im Titel des Artikels gestellten Frage sehen, was Dampf ist. Die Bilder, die bei den meisten Menschen mit diesem Wort vorkommen: ein kochender Kessel oder Topf, ein Dampfbad, ein heißes Getränk und viele weitere ähnliche Bilder. Jedenfalls gibt es in unseren Ideen eine flüssige und eine gasförmige Substanz, die über ihrer Oberfläche aufsteigen. Wenn Sie aufgefordert werden, ein Beispiel für Dampf zu nennen, werden Sie sofort Wasserdampf, Alkoholdampf, Äther, Benzin und Aceton zurückrufen.

Es gibt ein anderes Wort für gasförmige Zustände - Gas . Hier erinnern wir uns normalerweise an Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und andere Gase, ohne sie den entsprechenden Flüssigkeiten zuzuordnen. Es ist bekannt, dass sie im flüssigen Zustand vorliegen. Die Unterschiede liegen auf den ersten Blick darin, dass Wasserdampf natürlichen Flüssigkeiten entspricht und Gase gezielt verflüssigt werden müssen. Dies ist jedoch nicht ganz richtig. Darüber hinaus sind die Bilder aus dem Wort Dampf - Dampf nicht. Um eine genauere Antwort zu geben, lassen Sie uns sehen, wie Dampf entsteht.

Was ist der Unterschied zwischen Dampf und Gas?

Der Aggregatzustand der Materie wird durch die Temperatur bestimmt, genauer gesagt durch das Verhältnis zwischen der Energie, mit der ihre Moleküle interagieren, und der Energie ihrer thermischen chaotischen Bewegung. Wir können annähernd annehmen, dass, wenn die Wechselwirkungsenergie viel größer ist - ein fester Zustand, wenn die Energie der thermischen Bewegung viel größer ist - gasförmig, wenn vergleichbare Energie - flüssig ist.

Gasmolekül

Es hat sich herausgestellt, dass sich das Molekül von der Flüssigkeit lösen und an der Dampfbildung teilnehmen könnte, wobei die Menge an thermischer Energie größer sein muss als die Wechselwirkungsenergie. Wie kann das passieren? Die durchschnittliche Geschwindigkeit der thermischen Bewegung von Molekülen ist abhängig von der Temperatur gleich einem bestimmten Wert. Die einzelnen Geschwindigkeiten der Moleküle sind jedoch unterschiedlich: Die meisten von ihnen haben Geschwindigkeiten nahe dem Durchschnittswert, aber einige von ihnen haben höhere Geschwindigkeiten als der Durchschnitt, andere weniger.

Schnellere Moleküle können Wärmeenergie aufweisen, die größer ist als die Wechselwirkungsenergie, und daher können sie sich von der Oberfläche der Flüssigkeit ablösen und Dampf bilden. Diese Verdampfungsmethode nennt man Verdampfung . Aufgrund der gleichen Geschwindigkeitsverteilung findet ein umgekehrter Prozess statt - Kondensation: Moleküle aus dem Dampf gehen in die Flüssigkeit über. Übrigens sind die Bilder, die normalerweise entstehen, wenn die Wortpaare nicht Dampf sind, sondern das Ergebnis des entgegengesetzten Prozesses - Kondensation. Dampf ist nicht zu sehen.

Verdunstung

Dampf kann unter bestimmten Bedingungen flüssig werden, seine Temperatur sollte jedoch einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Dieser Wert wird als kritische Temperatur bezeichnet. Dampf und Gas sind gasförmige Zustände, die durch die Temperatur charakterisiert sind, bei der sie existieren. Überschreitet die Temperatur nicht den kritischen Dampf, überschreitet sie - Gas. Wenn die Temperatur konstant gehalten und das Volumen verringert wird, wird der Dampf verflüssigt, das Gas wird nicht verflüssigt.

Was ist gesättigter und ungesättigter Dampf?

Das Wort "gesättigt" selbst trägt bestimmte Informationen, es ist schwierig, einen großen Raumbereich zu sättigen. Um gesättigten Dampf zu erhalten, muss der Raum, in dem sich die Flüssigkeit befindet, begrenzt werden . Die Temperatur muss für diesen Stoff weniger kritisch sein. Jetzt bleiben die verdampften Moleküle in dem Raum, in dem sich die Flüssigkeit befindet. Erstens treten die meisten Molekülübergänge aus der Flüssigkeit auf, während die Dampfdichte zunimmt. Dies wiederum führt zu einer größeren Anzahl von Umkehrübergängen von Molekülen in eine Flüssigkeit, was die Geschwindigkeit des Kondensationsprozesses erhöht.

Schließlich wird ein Zustand festgelegt, für den die durchschnittliche Anzahl von Molekülen, die sich von einer Phase zu einer anderen bewegen, gleich ist. Dieser Zustand wird dynamisches Gleichgewicht genannt . Dieser Zustand ist durch die gleiche Änderung der Größe und Richtung der Verdampfungs- und Kondensationsraten gekennzeichnet. Dieser Zustand entspricht einem gesättigten Paar. Wird der dynamische Gleichgewichtszustand nicht erreicht, entspricht dies einem ungesättigten Paar.

Beginnen Sie mit dem Studium eines Objekts, immer mit dem einfachsten Modell. In einer molekularkinetischen Theorie ist dies ein ideales Gas. Die wichtigsten Vereinfachungen sind dabei die Vernachlässigung des eigenen Molekülvolumens und die Energie ihrer Wechselwirkung. Es stellt sich heraus, dass ein solches Modell ungesättigten Dampf recht zufriedenstellend beschreibt. Und je weniger gesättigt es ist, desto legitimer ist seine Anwendung. Ein ideales Gas ist ein Gas, es kann weder Dampf noch Flüssigkeit werden. Daher ist ein solches Modell für Sattdampf nicht ausreichend.

Die Hauptunterschiede zwischen gesättigtem und ungesättigtem Dampf

  1. Gesättigt bedeutet, dass das Objekt von einigen Parametern den größtmöglichen Wert hat. Für Dampf ist es Dichte und Druck . Diese Parameter für ungesättigten Dampf haben kleinere Werte. Je weiter der Dampf von der Sättigung entfernt ist, desto kleiner sind diese Werte. Eine Klarstellung: Die Referenztemperatur sollte konstant sein.
  2. Für ungesättigten Dampf gilt das Boyle-Mariotte-Gesetz : Wenn die Temperatur und die Masse des Gases konstant sind, bewirkt eine Zunahme oder Abnahme des Volumens eine Abnahme oder Zunahme des Drucks um den gleichen Betrag, wobei Druck und Volumen umgekehrt proportional sind. Aus der Maximaldichte und dem Druck bei konstanter Temperatur folgt ihre Unabhängigkeit vom Sattdampfvolumen, wobei sich herausstellt, dass bei Sattdampf Druck und Volumen nicht voneinander abhängen.
  3. Für ungesättigten Dampf ist die Dichte nicht von der Temperatur abhängig, und wenn das Volumen beibehalten wird, ändert sich auch der Dichtewert nicht. Bei Sattdampf ändert sich bei gleichbleibendem Volumen die Dichte, wenn sich die Temperatur ändert. Die Abhängigkeit ist in diesem Fall direkt. Wenn die Temperatur zunimmt, nimmt die Dichte zu, wenn die Temperatur abnimmt, ändert sich auch die Dichte.
  4. Wenn das Volumen konstant ist, verhält sich der ungesättigte Dampf gemäß dem Charles-Gesetz: Mit steigender Temperatur steigt der Druck um den gleichen Betrag. Eine solche Beziehung nennt man linear. Bei gesättigtem Dampf steigt der Druck mit steigender Temperatur schneller als bei ungesättigtem Dampf. Die Abhängigkeit ist exponentiell.

Zusammenfassend können wir signifikante Unterschiede in den Eigenschaften der zu vergleichenden Objekte feststellen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Dampf in einem gesättigten Zustand nicht isoliert von seiner Flüssigkeit betrachtet werden kann. Dies ist ein Zweikomponentensystem, auf das die meisten Gasgesetze nicht anwendbar sind.

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