У фізиці та хімії розрізняють гази і пару летких речовин — обидва стани є газоподібними, проте мають принципово різну термодинамічну природу. Розуміння цієї різниці є важливим для пояснення процесів випаровування, кипіння, конденсації, а також для практичних застосувань у техніці, хімічній промисловості та метеорології.

1. Газ

Газ — це агрегатний стан речовини, який при даній температурі не може бути сконденсований у рідину лише підвищенням тиску.

Основні ознаки газу

  • Температура вища за критичну:
T > Tc
  • Відсутня рівновага з рідкою фазою
  • Підкоряється газовим законам

Рівняння стану ідеального газу

p * V = n * R * T

2. Пара леткої речовини

Пара — це газоподібний стан речовини, температура якої нижча за критичну, і яка може сконденсуватися при підвищенні тиску або зниженні температури.

Умова існування пари

T < Tc

Насичена і ненасичена пара

  • Ненасичена пара — не перебуває в рівновазі з рідиною
  • Насичена пара — перебуває в динамічній рівновазі з рідиною

3. Тиск насиченої пари

Тиск насиченої пари — це максимальний тиск пари при даній температурі.

p_sat = f(T)

Зі зростанням температури:

p_sat ↑

4. Випаровування і кипіння

Випаровування

  • Відбувається з поверхні рідини
  • Можливе за будь-якої температури
  • Супроводжується охолодженням рідини

Кипіння

  • Відбувається в усьому об’ємі
  • Умова:
p_sat = p_зовн

5. Порівняння газу і пари

Ознака Газ Пара
Температура T > Tc T < Tc
Конденсація тиском Неможлива Можлива
Рівновага з рідиною Ні Так (для насиченої пари)
Приклад O2, N2 при 20 °C Водяна пара

6. Леткі речовини

Леткі речовини — це речовини з високим тиском насиченої пари при звичайних температурах.

Приклади:

  • Вода
  • Ацетон
  • Етанол
  • Бензин
  • Аміак

7. Термодинамічний опис (рівняння Клапейрона–Клаузіуса)

ln(p2 / p1) = - (L / R) * (1 / T2 - 1 / T1)

де:

  • L — теплота пароутворення
  • R — газова стала
  • T — абсолютна температура

8. Практичне значення

  • Холодильна техніка
  • Паросилові установки
  • Дистиляція і ректифікація
  • Метеорологія (вологість повітря)
  • Хімічні технології
Газ або
пара
Хімічна
формула
Питома масова теплоємність
Показник адіабати
Індивідуальна газова постійна
– Ri –
c p
кДж / (кг * ° К)
c v
кДж / (кг * ° К)
c p
БТЕ / (фунт * ° F)
c v
БТЕ / (фунт * ° F)
k =
c p / c v
c p – c v
кДж / (кг * ° К)
c p – c v
(ft lb f / (lb m ° R)) =
фунт
сили * фут / (фунт
моль * ° R)
Азот / Nitrogen
N 2
1.04
0.743
0.25
0.18
1.400
0.297
54.99
Аміак / Ammonia
NH 3
2.19
1.66
0.52
0.4
1.31
0.53
96.5
Ацетон / Acetone
 
1.47
1.32
0.35
0.32
1.11
0.15
 
Ацетилен / Acetylene
C 2 H 2
1.69
1.37
0.35
0.27
1.232
0.319
59.34
Аргон / Argon
Ar
0.520
0.312
0.12
0.07
1.667
0.208
 
Бензол / Benzene
C 6 H 6
1.09
0.99
0.26
0.24
1.12
0.1
 
Бром / Bromine
B 2
0.25
0.2
0.06
0.05
1.28
0.05
 
Бутадієн, дивинил,Еритреї / Butadiene
C 4 H 6
 
 
 
 
1.12
 
 
Бутан / Butane
C 4 H 10
1.67
1.53
0.395
0.356
1.094
0.143
26.5
Водень / Hydrogen
H 2
14.32
10.16
3.42
2.43
1.405
4.12
765.9
Водяна пара насичений:
0.069 бар (1 psia)
 
1.93
1.46
0.46
0.35
1.32
0.462
 
– // – 1 бар (14.7 psia)
 
1.97
1.5
0.47
0.36
1.31
0.46
 
– // – 10,34 бар (150 psia).
 
2.26
1.76
0.54
0.42
1.28
0.5
 
Повітря / Air
 
1.01
0.718
0.24
0.17
1.40
0.287
53.34
Гелій / Helium
He
5.19
3.12
1.25
0.75
1.667
2.08
386.3
Гексан / Hexane
C 6 H 14
 
 
 
 
1.06
 
 
Гідроксил, водний залишок / Hydroxyl
OH
1.76
1.27
 
 
1.384
0.489
 
Дифторхлорметан / Monochlorodifluoromethane, R-22
CF 2 ClH
 
 
 
 
1.18
 
 
Діетиловий ефір, етиловий ефір, сірчаний ефір, медичний ефір / Ether
C 4 H 10 O
2.01
1.95
0.48
0.47
1.03
0.06
 
Доменний газ; колошниковим газ / Blast furnace gas
 
1.03
0.73
0.25
0.17
1.41
0.3
55.05
Діоксид сірки, сірчистий газ / Sulfur dioxide (Sulphur dioxide)
SO 2
0.64
0.51
0.15
0.12
1.29
0.13
24.1
Криптон / Krypton
Kr
0.25
0.151
 
 
 
 
 
Кисень / Oxygen
O 2
0.919
0.659
0.22
0.16
1.395
0.260
48.24
Ксенрн / Xenon
Xe
0.16
0.097
 
 
 
 
 
Метан / Methane
CH 4
2.22
1.70
0.59
0.45
1.304
0.518
96.4
Неон / Neon
Ne
1.03
0.618
 
 
1.667
0.412
 
Оксид азоту (II), мон (о) оксид азоту, оксид азоту, нітрозил-радикал / Nitric Oxide
NO
0.995
0.718
0.23
0.17
1.386
0.277
 
Оксид азоту I), оксид діазота, закис азоту, звеселяючий газ / Nitrous oxide
N 2 O
0.88
0.69
0.21
0.17
1.27
0.18
35.1
Природний (натуральний газ) / Natural Gas
 
2.34
1.85
0.56
0.44
1.27
0.5
79.1
Продукти горіння / Combustion products
 
1
 
0.24
 
 
 
 
Пентан, Pentane
C 5 H 12
 
 
 
 
1.07
 
 
Пропан, Propane
C 3 H 8
1.67
1.48
0.39
0.34
1.13
0.189
35.0
Пропілен / Propene (propylene)
C 3 H 6
1.5
1.31
0.36
0.31
1.15
0.18
36.8
Cветільний газ, вугільний газ / Coal gas
 
2.14
1.59
 
 
 
 
 
Сірковуглець, сульфід вуглецю / Carbon disulphide
CS 2
0.67
0.55
0.16
0.13
1.21
0.12
 
Соляна кислота / Hydrogen Chloride
HCl
0.8
0.57
0.191
0.135
1.41
0.23
42.4
Спирт етиловий
C 2 H 5 OH
1.88
1.67
0.45
0.4
1.13
0.22
 
спирт метиловий
CH 3 OH
1.93
1.53
0.46
0.37
1.26
0.39
 
Сероводоро, сірчистий водень / Hydrogen Sulfide
H 2 S
 
 
0.243
0.187
1.32
 
45.2
Азотний тетраоксид, азотний тетраоксид, АТ, чотириокис азоту; азотноватой ангідрид / Nitrogen tetroxide
N 2 O 4
4.69
4.6
1.12
1.1
1.02
0.09
 
Вуглекислий газ / Carbon dioxide
CO 2
0.844
0.655
0.21
0.16
1.289
0.189
38.86
Чадний газ / Carbon monoxide
CO
1.02
0.72
0.24
0.17
1.40
0.297
55.14
Хлороводень (соляна кислота суха – газ) / Hydrochloric acid
HCl
0.795
0.567
 
 
 
 
 
Хлор / Chlorine
Cl 2
0.48
0.36
0.12
0.09
1.34
0.12
 
Хлористий метил – R40 / Methyl Chloride
CH 3 Cl
 
 
0.240
0.200
1.20
 
30.6
Хлороформ, тріхлорметан, метілтріхлорід / Chloroform
CHCl 3
0.63
0.55
0.15
0.13
1.15
0.08
 
Етан / Ethane
C 2 H 6
1.75
1.48
0.39
0.32
1.187
0.276
51.5
Етилен / Ethylene
C 2 H 4
1.53
1.23
0.4
0.33
1.240
0.296
55.08

Хоча газ і пара мають однаковий агрегатний стан, фізична різниця між ними принципова. Пара завжди пов’язана з можливістю фазового переходу в рідину, тоді як газ — ні. Це розрізнення лежить в основі теплотехніки, хімії та фізики фазових переходів.

Дещо інше: