Izotermy par

Ciecze parują we wszystkich temperaturach. Szybkość parowania rośnie wraz z temperaturą ciała. Po osiągnięciu temperatury wrzenia, ciecz zaczyna wrzeć, czyli gwałtownie parować całą objętością. Gdy ciśnienie wywierane na ciecz miało stałą wartość, to pęcherzyki wydostające się z głębi cieczy napełnione są parą nasyconą o takim samym ciśnieniu. Para nasycona to taka para, która już nie może pomieścić więcej pary w danej objętości i jej nadmiar skrapla się. Wtedy tyle pary skrapla się ile cieczy paruje. Jest to stan równowagi dynamicznej. Z taką sytuacją mamy do czynienia w łazience po odkręceniu kranu z gorącą wodą. Po pewnym czasie kłęby pary wypełniają łazienkę i jej nadmiar zaczyna się skraplać najpierw na lustrze i rurach wodociągowych (najzimniejsze), a potem i na podłodze. Na temperaturę wrzenia cieczy wpływ ma ciśnienie wywierane na ciecz. Jeśli szklankę ciepłej wody umieścimy pod kloszem pompy próżniowej, to w krótkim czasie po jej włączeniu woda zacznie wrzeć mimo, że jej temperatura jest dużo niższa niż 100oC. Stąd wniosek: obniżenie ciśnienia nad cieczą powoduje obniżenie jej temperatury wrzenia i na odwrót.
Cząsteczki pary nasyconej znajdują się blisko siebie i do nich nie mają zastosowania prawa gazowe (słuszne dla gazu doskonałego). Para jest postacią lotną substancji jak gaz, ale gazem (w rozumieniu gazem doskonałym) nie jest. Kiedy odległości między cząsteczkami pary staną się większe, to taką parę nazwiemy nienasyconą, a kiedy odległości będą duże i para będzie stosować się do praw gazu doskonałego, wtedy nazwiemy ją gazem.

Jeśli pod tłokiem, w temperaturze T1, pod bardzo dużym ciśnieniem znajduje się woda (rysunek obok), to obniżając ciśnienie w znaczący sposób powodujemy spowodujemy nieznaczny wzrost objętości wody (jest ona mało ściśliwa). Obrazuje to stroma krzywa 1-2. W punkcie 2 rozpoczyna się (cały czas w temperaturze T1) parowanie cieczy. Przy bardzo wolnym ruchu tłoka w górę, powstająca para jest nasycona. Cały czas ubywa cieczy, a przybywa pary nasyconej. W punkcie 3 mamy pod tłokiem tylko parę nasyconą. Jest to para nasycona sucha (bez obecności cieczy). Dalsze zmniejszanie ciśnienia powoduje, że para staje się nienasycona, a następnie staje się gazem (stosuje się do praw gazu doskonałego – punkt 4). Krzywa, którą omówiliśmy to izoterma pary. Jeśli pod tłokiem w cylindrze znajdzie się woda o wyższej temperaturze T2, wtedy izoterma będzie miała odcinek poziomy (równowaga dynamiczna pary i cieczy) krótszy (w wyższej temperaturze woda szybciej paruje). W pewnej temperaturze Tk, zwanej temperaturą krytyczną i pod ciśnieniem krytycznym pk, nie powstaje para nasycona, ale ciecz od razu przechodzi w parę nienasyconą. Gdy zjawisko przebiega w drugą stronę to para nienasycona w tym punkcie skrapla się. W punkcie krytycznym istnieje stan równowagi dynamicznej między parą nienasyconą i wodą. Parametry punktu krytycznego dla wody są: