Kann ein Dampf in einer geschlossenen Kammer so weit erhitzt werden, dass der Druck so weit ansteigt, dass er zu einer Flüssigkeit kondensiert?

Sie könnten also theoretisch Dampf zum Kondensieren erhitzen?

Versuchen Sie es (grafisch)! Wählen Sie eine Wasserdampfmenge$n$und berechnen$V$für eine Gasphase$T_0$Und$P_0$Kombination auf dem Phasendiagramm:

Ziehe jetzt die Linie$P=nRT/V$das durchgeht ($T_0$,$P_0$). (Dies erscheint als Kurve in diesem logarithmisch-linearen Diagramm.) Können Sie durch Erhöhen der Temperatur in die flüssige Phase eintreten?

Verwenden Sie Ihr Diagramm. Wählen Sie einen Punkt auf der Dampf-Flüssigkeits-Linie. Die Steigung wird durch die Clapeyron-Gleichung mit Verdampfung zu einem idealen Gas erhalten.

In diesem,$\Delta_{vap}\bar{H}$ist die molare Verdampfungsenthalpie. Können wir einen Punkt im Dampfzustand (Dampfphase) auswählen, der in einem geschlossenen Behälter erhitzt werden kann und dabei den Druck erhöht, damit das Gas an demselben Punkt die Übergangslinie überquert?

Wählen Sie einen beliebigen Punkt bei niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck, vielleicht sogar einen, der geringfügig vom Verdampfungspunkt entfernt ist. In einem geschlossenen Behälter mit einem idealen Gas hat die Linie, der wir beim Erhitzen des Gases folgen, eine Neigung.

Die beiden Linien sind im Diagramm unten eingezeichnet.

Nach dem Bild möchten wir, dass die gewünschte Steigung zum Erhitzen in einem geschlossenen Behälter größer ist als die Steigung der durch die Clapeyron-Gleichung definierten Linie.

Lassen Sie die Temperaturen so unendlich nahe beieinander liegen$T \approx T_{vap}$. Damit der Dampf (modelliert als ideales Gas) beim Erhitzen kondensiert, indem er in den flüssigen Bereich zurückkehrt, müssen wir haben

Die Verdampfung ist endotherm, also ist die Enthalpie positiv. Parzelle$\Delta_{vap}\bar{H} / RT_{vap}$gegen$T_{vap}$. In erster Ordnung ist die Umwandlung bei jenen Temperaturen unmöglich, bei denen die Kurve größer oder gleich eins ist. Es kann nur möglich sein, wenn der Graph unter eins kreuzt.

Ein Ausgangspunkt für die Nummern, die Sie benötigen, ist diese Referenz .

Eine schnelle und schmutzige Berechnung bei 100$^o$C gibt$\Delta_{vap}\bar{H}/RT_{vap} = 40.5/3.1 = 13 > 1$. Der Prozess ist also bei dieser Temperatur nicht möglich. Bis 374$^o$C erhalten wir immer noch einen Wert von etwa 7,5. Der Prozess ist also an keinem Punkt entlang des Übergangs möglich.

Aus dieser Analyse ergibt sich auch eine grundlegende Beobachtung. Der vorgeschlagene Prozess kann nur dann induziert werden, wenn die Verdampfungsenthalpie der Flüssigkeit kleiner ist als die bei der Verdampfungstemperatur eingebrachte thermische Energie. Die Implikation kann fortgeführt werden, um wahrscheinlich auszuschließen, dass jede Flüssigkeit in der Lage ist, eine Flüssigkeit spontan neu zu bilden, wenn sie aus ihrem idealen Gaszustand erhitzt wird.

Nein. Das Kondensieren eines Dampfes erfordert, dass Sie die Verdampfungswärme abführen. Wenn Sie den Dampf erhitzen, gehen Sie „in die falsche Richtung“.