افتح القائمة الرئيسية

معادلة كلاوزيوس-كلابيرون

مخطط الطور للماء. المحور الأفقي يعطي درجة الحرارة والمحور الرأسي يعطي الضغط. الخط الأخضر يمثل نقطة الانصهار وتغيرها بتغير الضغط.

معادلة كلاوزيوس-كلابيرون في الكيمياء المعادلة تحمل اسم معرفينها كلاوزيوس وكلابيرون من عام 1834م - وهي صيغة لوصف تحول طوري غير مستمر (بالإنجليزية: Discontinuous) من طور لآخر (مثل تحول الثلج (طور صلب) إلى ماء (طور سائل)).

في مخطط الضغط ودرجة الحرارة P–T diagram تعرف الخط الذي بفصل بين الطورين بمنحنى الطورين. وتعطينا معادلة كلاوزيوس-كلابيرون انحدار مماس منحنى الطورين. والمعادلة هي :

حيث:

هو انحدار خط التماس الملامس لمنحنى مخطط الضغط درجة الحرارة عند أي نقطة ,
الحرارة الكامنة النوعية ،
درجة الحرارة,
تغير الحجم النوعي للمادة عند انتقال المادة من طور إلى طور.

مثالعدل

تجيب المعادلة أيضا على السؤال : ما هو الضغط اللازم لانصهار الثلج غند درجة حرارة أقل بمقدار   من الصفر المئوي؟

(مع ملاحظة أن حجم الثلج يكون أكبر من حجم الماء ،وهذه خاصية خاصة بالماء فقط ! فيكون فرق الحجم بعد الانصهار ذو إشارة سالبة.)

تقول المعادلة :

 

ونقوم بالتعويض فيها بالمقادير :

  = 3.34×105 J/kg حرارة الانصهار للماء وهي بالجول/كيلوجرام,
  = 273 كلفن (درجة الحرارة),
  = −9.05×10−5 m³/kg (تغير حجم الثلج بتحوله إلى سائل ، وهو هنا بالمتر المكعب/كيلوجرام),

فنحصل على:

  =− 13.5 MPa/K

، أي التغير في الضغط لكل درجة حرارة واحدة مقداره -5 و13 ميجا باسكال/ كلفن.

فإذا أردنا معرفة الضغط اللازم لانصهار الثلج عند درجة حرارة −7 تحت الصفر المئوي سيعادل وزن 1000 كيلوجرام على 1 سنتيمتر مربع [يعادل نحو 100 ضغط جوي].[1])

اشتقاقهاعدل

اقرأ أيضاعدل

مراجععدل

  1. ^ Zorina، Yana (2000). "Mass of a Car". The Physics Factbook. مؤرشف من الأصل في 25 مايو 2018.