Túltelített gőz

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.

Alkalmazás

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] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. Túltelített gőz // Fizikai enciklopédikus szótár / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M .: Szovjet Enciklopédia , 1984. - S.  529 . — 944 p.
  2. Lyubitov Yu. N. Telített gőz // Fizikai enciklopédia / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M .: Nagy Orosz Enciklopédia , 1992. - T. 3. - S. 248. - 672 p. - 48.000 példány.  — ISBN 5-85270-019-3 .
  3. Sivukhin D.V. A fizika általános kurzusa. - M . : Fizmatlit , 2005. - T. II. Termodinamika és molekuláris fizika. - S. 384. - 544 p. - ISBN 5-9221-0601-5 .
  4. 1 2 Saveljev I. V. . Általános fizika tantárgy. - M . : "Nauka", 1970. - T. I. Mechanika. Molekuláris fizika. - S. 414-415.
  5. Metastabil állapot // Fizikai enciklopédia / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M .: Nagy Orosz Enciklopédia , 1992. - T. 3. - S. 121-122. — 672 p. - 48.000 példány.  — ISBN 5-85270-019-3 .
  6. Telített vagy akár túlmelegedett.
  7. ↑ Egy részecske kinetikus energiájának sokszor nagyobbnak kell lennie, mint a kamrában lévő gázmolekulák ionizációs energiája .
  8. Felhőkamra archiválva : 2013. július 2., a Wayback Machine in the Atomic Encyclopedia
  9. Diffúziós kamra // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.

Linkek