Формула Клапейрона - Клаузиуса связывает температуру насыщения (температуру кипения) T s с давлением насыщения p s. Для нахождения этой зависимости используем равенство химических потенциалов жидкости и пара в равновесном влажном паре (6.7), которое мы запишем в дифференциальной форме
или в развёрнутом виде
Поскольку, как было показано, химический потенциал совпадает с удельной свободной энергией Гиббса , то, используя (5.), получаем
откуда находим
Учтя определение удельной теплоты парообразования (6.13), получаем искомую зависимость, известную как формула Клапейрона - Клаузиуса
(6.14)
Так как , знак изменения температуры насыщения с изменением давления определяется разностью удельных объёмов жидкости и пара . Для всех известных веществ, включая воду, удельный объём в парообразном состоянии больше, чем в жидком, откуда следует, что температура кипения возрастает с увеличением давления. Ясно, что формула Клапейрона - Клаузиуса справедлива и для фазовых переходов "твёрдое тело (кристалл) - жидкость", тогда под r следует понимать удельную теплоту плавления, а под T s - температуру плавления. Для некоторых веществ (вода, чугун, висмут) разность может принимать отрицательные значения, т.е. для них температура плавления уменьшается с увеличением давления.
|
|