Numim lichefiere transformarea în lichid a vaporilor unei substanţe, prin

comprimare.

Reprezentarea mişcării atomilor în cele trei stări de agregare:

Starea solidă (stânga)Starea lichidă (mijloc)Starea gazoasă (dreapta)

Solidul -îşi pastrează forma şi nu umple vasul;Lichidul - ia forma vasului dar nu o umple;Gazul - se răspândeşte luând forma vasului şi ocupând tot spaţiul (îşi modifică volumul şi forma

Solid Lichid Solid Lichid Gaz Gaz

De la inceputul sec. XIX dateaza numeroase studii legate de comportarea gazelor la comprimare. In acea perioada s-a reusit lichefierea unor gaze (dioxidul de carbon, clorina).

Initial, eforturile depuse pentru lichefierea gazelor nu au fost incununate cu succes. Gazele respective au fost numite gaze permanente. Studiile ulterioare au aratat ca nu este suficienta comprimarea gazelor, ci este necesar ca temperatura gazului sa nu depaseasca o anumita valoare specifica substantei respective (temperatura critica ).

La comprimarea unui gaz, distanta dintre moleculele sale scade, interactiunea lor devenind mai intensa. Apare astfel posibilitatea ca fortele de atractie dintre molecule sa determine cuplarea moleculelor, adica trecerea substantei din stare gazoasa in stare lichida.

Exista o anumita valoare a temperaturii (numita temperatura critica) peste care, oricat ar fi comprimat, gazul nu se transforma in lichid.

Temperatura critica are insa, pentru unele gaze, valori foarte mici.

Ultimul gaz la care s-a reusit lichefierea a fost heliul, succes obtinut de Kamerlingh Onnes (1853-1926) in 1908.

Substanta

Temp. critica

(K)

Presiunea critica(MPa)

He 5,25 0,23

H2 33,2 12,9

aer 132 3,77

N2 126 3,39

O2 154 5,08

CH4 191 4,62

CO2 304 7,38

NH3 406 11,3

H2O 647 22,1

Primele rezultate deosebit de interesante cu privire la lichefierea gazelor au fost obtinute de Thomas Andrews in 1869. El a reusit sa lichefieze dioxidul de carbon, masurand, pe parcursul lichefierii, dependenta presiunii din incinta in care se afla acesta in functie de volum, in conditii izoterme.

9

gaz+lichidgaz+lichid

1V 2V

pp

0 V

0pCC BB

AA

DD

0

A

V

pp

gazgaz

lichid

lichid

10

Zona 1 – substanta este in stare gazoasa

Zona 2 – substanta este sub forma de vapori

Zona 3 – in incinta se afla simultan si vapori, si lichid din substanta respectiva.

Zona 4 – substanta este in stare lichida

pp 1 4 3 2

0 V

Lichefierea gazelor este un fenomen care se datoreaza interactiunilor dintre molecule, deci nu poate fi utilizat modelul gaz ideal pentru explicarea acestuia (nu este respectat punctul 4 al definitie gazului ideal). Energia interna trebuie calculata ca pentru un sistem termodinamic oarecare.

U(ν,T,V) = E c,int(ν,T) + E p,int(ν,V)

Din primul principiu al termodinamicii aplicat comprimarii pe palierul BC, rezulta: Q=ΔU+L

in care ΔU si L sunt negative; rezulta ca sistemul cedeaza energie termica mediului inconjurator prin caldura. Acest transfer de energie termica nu poate fi sesizat prin modificarea temperaturii sistemului, asadar, caldura respective se numeste caldura latenta de lichefiere.

Caldura latenta este caracteristica intregului sistem termodinamic. Pentru caracterizarea substantei de defineste caldura latenta specifica.

Caldura latenta specifica (λ) : λ=Q/m

Q - caldura latenta m - masa sistemului  < λ>=<Q>/<m>= J/kg

Lichefierea gazelor este foarte importanta, datorita faptului ca face transportarea gazelor mult mai usoara.

Ele sunt inchise in containere sub presiune mare.

Proiect realizat de: Krucz Andrei

a-X-a EC.N.D.S