Вода. Важка вода

ТЕМПЕРАТУРАТИСК НАСИЧЕНОЇ ПАРИТЕМПЕРАТУРАТИСК НАСИЧЕНОЇ ПАРИ

кПамм рт. ст.кПамм рт. ст.

00,614,65012,392,5

101,239,26019,9149

202,3417,57031,2234

304,2431,88047.4355

407,3755,3100101,3760

Спробуємо здійснити в циліндрі тиск, відмінний від рівноважного, наприклад, менше, ніж рівноважне. Для цього звільнимо поршень і піднімемо його. У перший момент тиск в циліндрі дійсно впаде, але незабаром рівновага відновиться: випарується додатковий деяка кількість води, і тиск знов досягне рівноважного значення. Тільки тоді, коли вся вода випарується, можна здійснити тиск менший, ніж рівноважне. Звідси витікає, що крапкам, що лежать на діаграмі стану нижче або правіше за криву ОА, відповідає область пари. Якщо намагатися створити тиск, перевищуючий рівноважний, то цього можна досягти, лише опустивши поршень до поверхні води. Інакше кажучи, точкам діаграми, лежачим вище або ліво за криву ОА, відповідає область рідкого стану.До яких пір тягнуться вліво області рідкого і пароподібного стану? Намітимо по одній крапці в обох областях і рухатимемося від них горизонтально вліво. Цьому руху крапок на діаграмі відповідає охолоджування рідини або пари при постійному тиску. Відомо, що якщо охолоджувати воду при нормальному атмосферному тиску, то досягши 0 °З вода почне замерзати. Проводячи аналогічні досліди при іншому тиску, дійдемо кривої ОС, що відділяє область рідкої води від області льоду. Ця крива — крива рівноваги твердий стан — рідина, або крива плавлення, — показує ті пари значень температури і тиску, при яких лід і рідка вода знаходяться в рівновазі.

Рухаючись по горизонталі вліво у області пари (у нижньою частині діаграми), аналогічним чином дійдемо кривої ОВ. Це крива рівноваги твердий стан — пара, або крива сублімації. Їй відповідають ті пари значень температури і тиску, при яких в рівновазі знаходяться лід і водяна пара.

Всі три криві перетинаються в точці О. Коордінати цієї крапки — це єдина пара значень температури і тиску,. при яких в рівновазі можуть знаходитися всі три фази: лід, рідка вода і пара. Вона носить назву потрійної крапки.

Крива плавлення досліджена до вельми високого тиску. У цій області знайдено декілька модифікацій льоду (на діаграмі не показані).

Справа крива кипіння закінчується в критичній крапці. При температурі, цій крапці, що відповідає, — критичній температурі — величини, що характеризують фізичні властивості рідини і пари, стають однаковими, так що відмінність між рідким і пароподібним станом зникає.

Існування критичної температури встановив в 1860 р. Д. І. Менделєєв, вивчаючи властивості рідин. Він показав, що при температурах, що лежать вище за критичну, речовина не може знаходитися в рідкому стані. У 1869 р. Ендрьюс, вивчаючи властивості газів, дійшов аналогічного висновку.

= 22,12 МПа.

Однієї з особливостей води, відрізняючих її від інших речовин, є пониження температури плавлення льоду із зростанням тиску. Ця обставина відображається на діаграмі. Крива плавлення ОС на діаграмі стану води йде вгору вліво, тоді як майже для всіх інших речовин вона йде вгору управо.

Перетворення, що відбуваються з водою при атмосферному тиску, відображаються на діаграмі крапками або відрізками, розташованими на горизонталі, що відповідає 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Так, плавлення льоду або кристалізація води відповідає крапці D, кипіння води — крапці Е, нагрівання або охолоджування води — відрізку DE і т.п.