Свойства паров, не насыщающих пространство

Если нагревать сосуд с жидкостью, изображенный на рис. 8.2, до тех пор, пока жидкость в нем не исчезнет (рис. 8.2, в), то пар станет не насыщающим. Его плотность при дальнейшем нагревании будет постоянной и давление будет уже не так быстро возрастать с увеличением температуры (рис. 8.3, верхняя часть кривой а). Однако, пока пар недалек от насыщения, влияние взаимодействия молекул все же заметно, и только при значительном нагревании не насыщающий пар подчиняется закону Шарля.

При изотермическом расширении, заметим изменение давления пара, когда он станет не насыщающим (рис. 8.4, г, д). Пока плотность не насыщающего пара близка к плотности насыщающего пара, велико влияние взаимодействия молекул пара и их собственного объема и зависимость давления пара от объема отличается от закона Бойля — Мариотта. При малых плотностях не насыщающий пар подчиняется закону Бойля — Мариотта. Следовательно, к не насыщающему пару можно применить законы для идеального газа лишь в тех случаях, когда пар далек от насыщения.

Анализируя выводы, сделанные в двух последних параграфах, легко установить, что насыщающий пар можно превратить в не насыщающий либо изохорическим нагреванием, либо изотермическим расширением, либо одновременно нагреванием и расширением. Наоборот, ненасыщающий пар всегда можно превратить в насыщающий либо изохорическим охлаждением, либо изотермическим сжатием, либо одновременно охлаждением и сжатием.

Опыт показывает, что, если пар не соприкасается с жидкостью, его можно охладить ниже температуры, при которой он становится насыщающим, а жидкость при этом еще не образуется. Такой пар называется пересыщенным. Объясняется это тем, что для превращения пара в жидкость нужны центры конденсации, которые могли бы стать зародышами капелек жидкости. Ими обычно служат пылинки. Центрами конденсации могут служить и ионы: они притягивают к себе молекулы пара, и образуются мельчайшие капельки, служащие центрами дальнейшей конденсации.

Оказывается, что собственный объем молекул пара практически всегда ничтожно мал по сравнению с объемом, занятым паром. Поэтому, если в пространстве находится пар какой-либо жидкости (даже и насыщающий), то это не мешает испаряться в нем другой жидкости. Общее давление паров в этом случае равно сумме давлений паров обеих жидкостей. Это свойство паров выражается законом, открытым английским ученым А. Дальтоном: давление смеси паров и газов равно сумме давлений, создаваемых каждым из них в отдельности, если между ними нет химического взаимодействия.