اطلاعات اولیه
مایع شدن گازها در شرایطی صورت میگیرد که
نیروهای جاذبه بین مولکولی بتوانند موجب پیوستن مولکولهای
گاز به یکدیگر شوند و آن را بهصورت
مایع در آورند. اگر فشار زیاد باشد،
مولکولها به یکدیگر نزدیک و اثر نیروهای جاذبه قابل ملاحظه خواهد بود. نیروهای جاذبه همواره در تعارض با حرکت مولکولهای گاز است، پس دمای پائین که در آن
انرژی جنبشی متوسط مولکولها کم است، به مایع شدن کمک میکند.
تعاریف ویژه
- دمای بحرانی :
برای هر گاز دمایی وجود دارد که بالاتر از آن ، هرچند هم فشار را زیاد کنیم، مایع شدن آن گاز ناممکن است. این دما را دمای بحرانی آن گاز مینامند.
- فشار بحرانی :
کمترین فشارلازم برای مایع کردن یک گاز در دمای بحرانی آن است.
اثر دما و فشار بر مایع شدن گاز
- هرچه دما پایینتر رود و فشار فزونی پذیرد، رفتار یک گاز بیش از پیش از وضع ایدهآل دورتر میشود و با تغییر بیشتر این شرایط ، در نهایت گاز به مایع تبدیل میشود.
- هرچه دمای گاز بالاتر باشد، مایع شدن آن مشکلتر است و باید فشار بالاتری اعمال شود.
- دمای بحرانی یک گاز نشانه ای از قدرت نیروهای جاذبه بین مولکولی آن گاز است. ماده ای که نیروهای جاذبه ضعیف دارد، دارای دمای بحرانی پایین است، بالاتر از این دما ، حرکت مولکولی آنقدر شدید است که نمیگذارد نیروهای نسبتا ضعیف بین مولکولی ، مولکولها را در حالت مایع نگه دارد.
روش صنعتی مایع کردن گاز
پیش از آنکه بتوانیم بسیاری از گازها را مایع کنیم، لازم است آنها را تا پایینتر از دمای معمولی سرد کنیم. در مایع کردن گاز به روش صنعتی از
اثر ژول- تامسون برای سرد کردن آنها استفاده میشود. هرگاه گاز متراکم شده ای را بگذاریم منبسط شود و به فشار پایینتری برسد، گاز سرد میشود. به هنگام انبساط در مقابل نیروهای جاذبه بین مولکولی ، کار صورت میگیرد. انرژی مصرف شده برای انجام این کار باید از
انرژی جنبشی خود مولکولها گرفته شود، از این رو ، دمای گاز کاهش مییابد.
همچنین مایع شدن هوا بدین ترتیب صورت میگیرد که نخست هوای سرد متراکم شده ای که وارد میشود، بکار میگیرند. انبساط این هوای متراکم شده ، نتیجه به حصول دماهای پایینتر میشود. هوای سرد منبسط شده بار دیگر به اتاق تراکم باز گردانده میشود و سرانجام از سرد کردن و تراکم پی در پی ، هوای مایع حاصل میشود.
مباحث مرتبط با عنوان
