Overmættet damp - damp , hvis tryk overstiger trykket af mættet damp ved en given temperatur [1] . Det kan opnås ved at øge damptrykket i et volumen fri for kondensationscentre (støvpartikler, ioner , små væskedråber osv.). En anden måde at opnå på er afkøling af mættet damp under de samme forhold. I forbindelse med sidstnævnte metode til at opnå mættet damp bruges navnet superkølet damp også i forhold hertil [2] [3] [4] . Derudover støder man nogle gange på udtrykket overmættet damp i litteraturen.
Tilstanden af overmættet damp er metastabil , det vil sige, en sådan tilstand af damp kan eksistere i lang tid, men den er termodynamisk ustabil [5] . Så når der opstår kondensationscentre, kondenserer en del af dampen, trykket af den resterende damp falder, og den går over i en stabil tilstand af mættet damp over den kondenserede væske. Der etableres en dynamisk ligevægt mellem væske- og gasfasen.
Termodynamisk ustabile, metastabile tilstande er også overophedede og superafkølede væsker, ustabile til lavinekrystallisation ved en temperatur under ligevægtsopløseligheden eller smeltetemperaturen, disse er overmættede opløsninger, superkølede smelter. Den overophedede væske koger, når fordampningscentrene dannes.
Metastabile tilstande observeres ikke kun under faseovergange gas-væske, flydende krystal, men også under andre faseovergange af materiens tilstand, for eksempel en ændring i krystalstrukturen. Så kulstof i form af en allotrop modifikation i form af diamant er termodynamisk ustabil under normale forhold og er i en metastabil tilstand, der gradvist bliver til grafit - under disse forhold til en stabil fase. Et andet eksempel er omdannelsen af hvidt tin til gråt tin ved lave temperaturer.
Metastabile tilstande under smeltningen af krystallinske faste stoffer er ukendte.
Damp kan afkøles og overmættet damp kan opnås ved hurtig ekspansion af ikke-overmættet damp [6] , i en proces tæt på adiabatisk . Med hurtig ekspansion har betydelig varmeudveksling med miljøet ikke tid til at forekomme, derfor afkøles dampen i en sådan proces. Denne metode til at opnå overmættet damp bruges i skykammeret - en enhed designet til at visualisere banerne for ladede partikler [4] .
En hurtigt ladet partikel [7] , som er fløjet ind i et kammer fyldt med overmættet damp, i kollisioner med gasmolekyler forårsager deres ionisering. De resulterende ioner fungerer som centre (kerner) for kondensation, og den overmættede damp i kammeret begynder at kondensere på dem. Gradvist, som et resultat af kondens, øges størrelsen af væskedråber, når størrelser, der kan sammenlignes med lysets bølgelængde, og begynder at sprede synligt lys ganske godt. Disse dråber er placeret i en kæde (spor) langs partikelbanen, hvilket gør den tydeligt synlig og tilgængelig for observation og fotografering [8] . Efter registrering af partikelspor i skykammeret skal det genaktiveres, det vil sige, at der skal skabes overmættet damp i det igen. Dette opnås ved at øge trykket i kammeret, for eksempel ved at flytte stemplet til kompression. Under adiabatisk kompression, ledsaget af opvarmning af gassen, går overmættet eller mættet damp over i overophedet damp , mens små dråber af væske suspenderet i gassen hurtigt fordamper. Den efterfølgende adiabatiske ekspansion af gassen i kammeret forbereder den til genregistrering af nye partikelspor.
En anden metode til at opnå overmættet damp anvendes i diffusionskamre designet til samme formål som skykammeret. I disse kamre opstår overmætning af damp som et resultat af den kontinuerlige bevægelse af dampstrømmen fra det relativt varme kammerlåg til bundoverfladen, der holdes ved en reduceret temperatur. I mellemrummet mellem låget og bunden dannes et område fyldt med overmættet damp. Nær låget - overophedet damp, nær bunden - mættet damp. I modsætning til skykammeret eksisterer der konstant overmættet damp i diffusionskammeret, så det kan bruges kontinuerligt til at observere ladede partikelspor [9] .
| Materiens termodynamiske tilstande | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fasetilstande |
| ||||||||||||||||
| Faseovergange |
| ||||||||||||||||
| Spred systemer | |||||||||||||||||
| se også | |||||||||||||||||