ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Агрегатные состояния вещества

В большинстве случаев каждое вещество в зависимости от внешних условий (температуры и давления) может находиться в газообразном, жид­ком и твердом видах, получивших название «агрегатные состояния». Од­нако для некоторых веществ не все три агрегатных состояния достижимы. Так, карбонат кальция (известняк) при обычных или близких к ним давле­ниях окружающей среды не удается получить ни в жидком, ни в газооб­разном состоянии, так как он разлагается при нагревании раньше, чем на­ступает его плавление или испарение. Вместе с тем возможны условия, при которых вещество может находиться одновременно в двух или даже трех агрегатных состояниях. В частности, вода при 0,01°С и давлении 4,58 мм ртутного столба находится в равновесном устойчивом состоянии в виде льда, жидкости и водяных паров.

Каждому химическому соединению или простому веществу соответ­ствует одна форма газообразного состояния и одна - жидкого (не считая жидких кристаллов).

В твердом же состоянии одно и то же вещество может иметь две и бо­лее формы (модификации), отличающиеся внутренним строением и свой­ствами. Явление существования нескольких модификаций твердого со­стояния данного соединения или простого вещества называется полимор­физмом.

Сравнительная устойчивость конкретной фазы или модификации за­висит от условий, в которых они находятся, в частности от температуры и давления. При их изменении вещество может перейти из одного агрегатно­го состояния или полиморфной формы в другие.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. В частном случае, когда парообразование происходит только на поверхности жидкости, процесс называется испарением. Обрат­ный переход газа в жидкое состояние есть сжижение.

Переход из твердого состояния в газообразное определяется как воз­гонка или сублимация. Обратный переход из газообразного состояния в твердое именуется десублимацей.

Примерами сублимации являются сушка продуктов, охлаждение «су­хим льдом» (твердым диоксидом углерода), который непосредственно пе­реходит в газообразное состояние. Явление десублимации лежит в основе выпадения инея на почву, замерзания стекол в окнах помещений и других природных процессов.

Переход газообразного вещества в жидкое или твердое состояние (сжижение и десублимация) объединяются общим понятием конденсация пара. В связи с этим твердое и жидкость рассматриваются как конденсиро­ванное состояние.

Переход из твердого состояния в жидкое называется плавлением, а об­ратный процесс - отвердеванием (или замерзанием, если оно имеет место при невысокой температуре). Переход из одной модификации твердого со­стояния в другую называется полиморфным превращением или просто пе­реходом.

Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое или по­лиморфное превращение сопровождаются выделением или поглощением теплоты (парообразования или испарения, сублимации, плавления, поли­морфного превращения и т. д.).

По характеру теплового явления (поглощение или выделение тепла) можно судить, в каких температурных условиях то или иное агрегатное со­стояние и полиморфные формы вещества устойчивее. При более высоких температурах устойчивее те состояния и формы, переход в которые проте­кает с поглощением тепла, а при более низких - те, переход в которые обу­словлен выделением тепла. В рассмотренных выше случаях плавление и испарение сопровождаются поглощением теплоты, поэтому жидкое со­стояние заметно устойчивее твердого при более высоких температурах, а газообразное состояние устойчивее жидкого при еще более высоких тем­пературах.