Page 156 - 6375

− ( − ) ∙ ∆
= = ; = 0 = .

Перепишемо цей вираз так

1
= .
∆ 0

Цей вираз називають рівнянням Клапейрона-Клаузіуса; його вивели на основі
застосування другого закону термодинаміки. Воно справедливе для довільних фазових

переходів першого роду, таких як випаровування, плавлення, кристалізація, сублімація тощо.
Це рівняння виражає зв’язок між змінами рівноважної температури фазового

переходу і рівноважного тиску. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса дає змогу розкрити
функціональний зв’язок = () для насиченої пари далеко від критичної температури.

Кипіння – пароутворення, що відбувається як на вільній поверхні так і в її об’ємі.

Зазначимо, що кипіння є не просте утворення двофазної системи, а перехід двофазної
системи від спокійного існування до бурхливого, при якому бульбашки насиченої пари в

рідині швидко ростуть, спливають і прориваються назовні. Ріст бульбашок відбувається в
результаті звичайного випаровування. Отже, необхідною умовою кипіння є наявність в

об’ємі рідини під меніском газової фази у вигляді бульбашок, які відіграють таку саму роль,

як пилинки або іони в процесі конденсації, тобто роль зародків. Гази можуть бути розчинені
в рідині або адсорбовані на стінках посудини. Бульбашки газу в процесі нагрівання рідини

наповнюються насиченою парою при випаровування рідини всередину бульбашки. Кипіння
рідини починається при температурі, коли рівноважний тиск насиченої пари стає таким, що

дорівнює зовнішньому тиску. Очевидно, під зовнішнім тиском слід розуміти атмосферний і

гідростатичний тиски та тиск, зумовлений кривизною поверхні бульбашки.
Отже, температура кипіння залежить від зовнішнього тиску. Оскільки питомий

об’єм пари значно більший від питомого об’єму рідини, то з рівняння Клапейрона-Клаузіуса
випливає, що з підвищенням тиску температура кипіння завжди підвищується. В результаті

тривалого кипіння утворення бульбашок зменшується, потім припиняється і рідина перестає
кипіти, оскільки вона позбавляється центрів кипіння. Отже, можна отримати перегріту

рідину, температура якої вища від температури кипіння при даному зовнішньому тиску, але

вона не кипить. При високих температурах внаслідок значної імовірності флуктуацій
густини можуть утворюватись і рости бульбашки пари навіть при відсутності зародків у

вигляді газових бульбашок і перегріта рідина закипає з вибухом. Вибухове кипіння є досить
загрозливим для посудини, що містить рідину.