Túltelített gőz - gőz , amelynek nyomása meghaladja a telített gőz nyomását adott hőmérsékleten [1] . A gőznyomás növelésével érhető el olyan térfogatban, amely mentes a kondenzációs központoktól (porrészecskék, ionok , kis folyadékcseppek stb.). A beszerzés másik módja a telített gőz hűtése azonos körülmények között. Ez utóbbi telített gőz előállítási móddal kapcsolatban a túlhűtött gőz elnevezést is használják vele kapcsolatban [2] [3] [4] . Emellett a túltelített gőz kifejezéssel néha találkozunk a szakirodalomban.
A túltelített gőz állapota metastabil , vagyis hosszú ideig fennállhat ilyen gőzállapot, de termodinamikailag instabil [5] . Tehát, ha bármilyen kondenzációs centrum megjelenik, a gőz egy része lecsapódik, a maradék gőz nyomása leesik, és a kondenzált folyadék felett stabil telített gőz állapotba kerül. A folyékony és a gázfázis között dinamikus egyensúly jön létre.
Ugyancsak termodinamikailag instabil, metastabil állapotok túlhevített és túlhűtött folyadékok, instabilok a lavinakristályosodásra az egyensúlyi oldhatóság vagy olvadáspont alatti hőmérsékleten, ezek túltelített oldatok, túlhűtött olvadékok. A túlhevített folyadék felforr, amikor a párolgási központok kialakulnak.
A metastabil állapotok nemcsak a gáz-folyadék, folyadék-kristály fázisátalakulások során figyelhetők meg, hanem az anyag halmazállapotának egyéb fázisátalakulásakor is, például a kristályszerkezet megváltozásakor. Tehát a gyémánt formájú allotróp módosulat formájában lévő szén normál körülmények között termodinamikailag instabil, és metastabil állapotban van, fokozatosan grafittá alakul - ilyen körülmények között stabil fázisba. Egy másik példa a fehér ón átalakulása szürke ónná alacsony hőmérsékleten.
A kristályos szilárd anyagok olvadása során kialakuló metastabil állapotok ismeretlenek.
A gőz hűthető és túltelített gőz nyerhető a nem túltelített gőz gyors expanziójával [6] , az adiabatikushoz közeli folyamatban . Gyors tágulás esetén nincs ideje jelentős hőcserének a környezettel, ezért egy ilyen folyamatban a gőz lehűl. A túltelített gőz előállításának ezt a módszerét a felhőkamrában használják - egy olyan eszközben, amelyet a töltött részecskék pályáinak megjelenítésére terveztek [4] .
Egy gyors töltésű részecske [7] , amely egy túltelített gőzzel teli kamrába repült, gázmolekulákkal ütközve okozza azok ionizációját. A keletkező ionok kondenzációs központokként (magokként) működnek, és a kamrában lévő túltelített gőz elkezd rajtuk lecsapódni. Fokozatosan a kondenzáció hatására a folyadékcseppek mérete növekszik, elérve a fény hullámhosszával összemérhető méretet, és elég jól elkezdik szórni a látható fényt. Ezek a cseppek láncban (pályán) helyezkednek el a részecskepályán, így jól láthatóvá és hozzáférhetővé teszik megfigyelés és fényképezés céljából [8] . A felhőkamrában a részecskenyomok regisztrálása után újra kell aktiválni, azaz ismét túltelített gőzt kell létrehozni benne. Ezt úgy érik el, hogy növelik a nyomást a kamrában, például a dugattyú kompressziós helyzetbe állításával. Az adiabatikus kompresszió során a gáz felmelegedésével együtt a túltelített vagy telített gőz túlhevített gőzzé alakul , miközben a gázban szuszpendált apró folyadékcseppek gyorsan elpárolognak. A gáz ezt követő adiabatikus expanziója a kamrában felkészíti a gázt az új részecskenyomok újbóli regisztrálására.
A túltelített gőz előállításának másik módszerét diffúziós kamrákban alkalmazzák, amelyeket ugyanarra a célra terveztek, mint a felhőkamrát. Ezekben a kamrákban a gőz túltelítettsége a gőzáramnak a viszonylag forró kamrafedéltől a csökkentett hőmérsékleten tartott alsó felület felé történő folyamatos mozgása következtében lép fel. A fedél és a fenék közötti térben túltelített gőzzel teli terület alakul ki. A fedél közelében - túlhevített gőz, az alsó közelében - telített gőz. A felhőkamrával ellentétben a diffúziós kamrában folyamatosan túltelített gőz van jelen, így folyamatosan használható töltött részecskenyomok megfigyelésére [9] .
| Az anyag termodinamikai állapotai | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fázis állapotok |
| ||||||||||||||||
| Fázisátmenetek |
| ||||||||||||||||
| Diszpergált rendszerek |
| ||||||||||||||||
| Lásd még | |||||||||||||||||