Содержание

Почему «ноль» бьется током?

Появление фазы на нуле — довольно частое явление. Ничего хорошего в этом нет: такого быть не должно. В чем может быть проблема, что проверить в своей квартире или щитке? Как правило, тут ничего сложного. 

1 Обрыв нуля

Первая причина возникновения напряжения на нуле заключается в его обрыве. Если на пути от электрощитка к розетке произошел обрыв нуля, тогда при включенной нагрузке ноль в розетке может биться током. На рисунке ниже мы схематически показали, как из-за обрыва нулевого провода появляются две фазы в розетке (точнее та же фаза).

К примеру, мы нечаянно дрелью задели нулевой проводник, тем самым оборвав его на пути к розетке. Если в это время подключен какой-то потребитель (например, лампочка),  через него та же фаза придет на ноль в розетку, и при проверке индикаторной отверткой мы увидим на нуле напряжение.

Если такое произошло, нужно выключить автомат и проверить целостность нуля на всем промежутке от щита (или счетчика) до розетки, в которой нулевой контакт стал биться током.

2 Замыкание фазы на нуль

Вторая причина заключается в замыкании фазы на рабочий ноль в розетке. Произойти это может, если мы сверлили в стену или забивали в нее гвоздь, нечаянно оборвали ноль и закоротили ее на фазу (см рис.).

В этом случае по нулю пойдет напряжение даже в том случае, если нет ни одного подключенного потребителя. Это будет та же фаза, что приходит в розетку.
Вот, собственно, основные причины «бьющегося» нуля в розетке.

3 Наведенное напряжение

Такая ситуация может возникнуть на воздушной линии электропередач. Если по одним и тем же опорам идут линии в 10 кВ и 0,4 кВ, то в сырую погоду на нуле линии 0,4 кВ может возникнуть напряжение. Оно будет невелико, но при этом достаточно ощутимо.

Автору когда-то доводилось ремонтировать линию 0,4 кВ в сырую погоду без отключения линии 10 кВ. Расстояние между проводами было примерно 1,2 м. При этом и нулевой, и фазный провод линии 0,4 кВ ощутимо бились током, так что приходилось ремонтные работы выполнять в диэлектрических перчатках.

Интересное из мира электрики:

Теги электропроводка

Две фазы в розетке - причины и решение проблемы | Наводка, обрыв ноля, ошибки монтажа

При нормальном состоянии электропроводки в розетке один контакт имеет 220 Вольт, а второй находится не под напряжением.

Это в идеале... Иногда индикатор может показывать в розетке две фазы одновременно.

Начинающему электрику или любителю подобная ситуация может показаться абсурдной, но это реальность. При некоторых нарушениях наблюдается именно такая картина.

В жилые дома подается однофазный ток напряжением 230 вольт. По этой схеме получается, что две фазы в розетке появиться не могут. В старых строениях проводка выполнена из двухжильных кабелей. По одной линии (фаза) ток идет к потребителю, а по другой (ноль) – возвращается.

При подобной схеме причины появления двух фаз в штепсельном разъеме могут быть разными. В новых домах есть заземление, которое может стать причиной аварий только при неквалифицированном вмешательстве в электросхему жилища.

Обрыв ноля на входе

Если во входящем кабеле провод ноля отсоединится, в квартире погаснет свет, остановятся электроприборы. Проверка индикатором покажет на каждом контакте розетки присутствие фазы. Встает классический вопрос: «Кто виноват и что делать?».

При отсутствии ноля ток ищет свободную линию. Если лампа включена, она не горит, но фаза по нити накаливания проходит на нулевой провод, далее – на шину, а с нее на ноль линии розеток. Фаза может прийти и по прибору, подключенному к любому штепсельному разъему в квартире.
Теперь на каждом гнезде розетки есть фаза. Индикатор испускает световой сигнал при прикосновении к каждому контакту.

Легко прояснить ситуацию помогает мультиметр. Если замерить разность напряжения между двумя фазами, прибор покажет нулевое значение. Понятно, что это одна и та же фаза. Достаточно выключить светильники и отсоединить от розеток приборы и вторая фаза в розетке пропадет, ведь линии подачи напряжения и ноля не имеют иных точек соединения.

Нужно восстановить входящую линию ноля. Возможно, провод просто отсоединился от шины. С этой проблемой можно справиться даже в домашних условиях. Обесточьте квартиру, разомкнув вход фазы, проверьте отсутствие напряжения. Вставьте нулевой повод в клемму и затяните винт.

Обрыв нулевого провода в распределительной коробке или в стене

Иногда обрыв ноля происходит в распаечной коробке. В этом случае часть проводки квартиры функционирует в штатном режиме, а вот линия, подключенная к этой коробке неработоспособна. Достаточно найти, где обломился или отгорел ноль, и восстановить соединение.

Бывает, что две фазы в штепсельном разъеме появляются из-за повреждения нулевого провода внутри стены. Причина неисправности – халатность при сверлении отверстий. Если вы, пробив провод, нарушили изоляцию, нулевая жила сварится с фазной. В этом случае также будет наблюдаться две фазы в розетке. Требуется проложить новую линию или вскрыть место повреждения и отремонтировать проводку.

Автомат защиты на нулевой линии

В старых домах защитные устройства установлены и на фазе, и на ноле (сейчас подобная схема подключения запрещена). При возникновении перегрузки возможна ситуация, когда сработает автомат защиты только на нулевой линии. Последствия те же самые, как если бы ноль отломился или отгорел.

Наведенные токи

Все работает нормально, но индикатор обнаруживает напряжение на каждом контакте штепсельного разъема. Более того: прибор показывает две фазы в розетке при отключенном электропитании всей квартиры. Эта совсем нереальная ситуация может произойти, если рядом с вашим жильем проходит высоковольтная линия электропередач.

Информация, размещенная на этой странице, носит исключительно ознакомительный характер. Мы рекомендуем поручить проведение всех электромонтажных работ профессиональном электрикам.

Это так называемая наводка или, говоря более грамотно, наведенное напряжение. Здесь даже опытные электрики могут растеряться. Работы в этом случае сопряжены с большим риском поражения электротоком, поэтому выполнять их должны только профессионалы.

 

Почему в розетке появилось две фазы и как это исправить? | ASUTPP

Исходя из многолетнего опыта многих электриков, самые частые неисправности происходят с розетками и распределительными коробками. Но с розетками чаще.

И иногда с помощью индикаторной отвёртки можно увидеть странное на первый взгляд явление: как на «нуле», так и на «фазе» загорается проверочный светодиод. Это означает, что опасное напряжение «висит» сразу на двух проводах. Что это такое и как исправить подобное – далее в статье.

Почему в розетке появляется две «фазы»

Немного теории, а именно вопрос: какой принцип прохождения электрического тока по цепи? Всё начинается с фазного провода, по которому ток доходит до потребителя, проходит через него и возвращается нулевым проводом. Почему «ноль» не опасен и на нём отсутствует потенциал – совсем другой вопрос, требующий внятного разъяснения нескольких фундаментальных законов электротехники.

Но каково прохождение электрического тока будет при обрыве нулевого провода? Ток пойдёт к потребителю, пройдёт через него, и останется на «нуле» до самого места обрыва. Соответственно, если нулевой провод имеет места соединения, то на всех ответвляющих линиях также будет «висеть» рабочая «фаза».

Рисунок 1: Обрыв нуля до розетки

Рисунок 1: Обрыв нуля до розетки

Первая причина - обрыв нулевого проводника, который может быть в любом месте: на люстре, в распределительной коробке, в стене или электрощитовой. Вторая причина – выбитая нулевая пробка, но это относится только к домам со старой проводкой. Современные электрики редко «вешают» на рабочий «ноль» автоматический выключатель.

Рисунок 3: «Выбитая» нулевая пробка

Рисунок 3: «Выбитая» нулевая пробка

Как устранить неисправность?

Если в розетке появилось 2 «фазы», то простой алгоритм поиска неисправности поможет быстро найти проблему и также быстр её устранить.

Последовательность поиска неисправности:

  1. Последствием двух «фаз» в розетке станет отказ в работе любой бытовой техники, начиная от пылесоса и заканчивая зарядным устройством для смартфона. Слишком играться тоже не стоит, так рабочее напряжение на двух проводниках может существенно навредить любому электронному устройству.
  2. Отключить вводный автомат, обесточив таким образом всю квартиру или дом. Чтобы удостовериться в отсутствии тока, лучше ещё раз проверить напряжение в розетке с помощью индикаторной отвёртки.
  3. Проверить розетку на наличие обрыва нулевого проводника.
  4. Если розетка исправна и 2 провода надёжно закреплены на своих штатных местах, необходимо снять крышку с ближайшей распределительной коробки и проверить качество всех соединений в ней.
  5. При исправной распределительной коробке, далее следует обратить внимание на электрический щиток, а точнее – на вводной «ноль». Если нулевой проводник на входе отгорел, то во всех помещениях в розетках будет по 2 «фазы».
Рисунок 2: Отгоревший провод на нулевой шине

Рисунок 2: Отгоревший провод на нулевой шине

Если всё в квартире исправно и ситуация с двумя «фазами» наблюдается только в одной розетке, то это означает только одно – пробой провода в стене. Необходимо отключить вводной автомат, найти 2 провода, идущие к розетке в распределительной коробке, соединить эти провода в розетке и «прозвонить» с помощью мультиметра или специальной индикаторной отвёртки. Линия не «звонится» - одной пробой нулевого проводника в стене.

Подводя итоги

Чтобы устранить наличие второй «фазы» в розетке, необходимо точно и скрупулёзно выполнить все вышеописанные действия. Данный алгоритм поможет быстро найти причину неработающей бытовой техники и сэкономить средство на вызове электрика.

Достаточно только иметь под рукой минимальный комплект инструментов и всегда помнить про собственную безопасность, не забывая перед работами отключать электричество в доме или квартире.

Отгорание нуля

Какие бывают последствия отгорания нуля?

Приходилось ли вам слышать о том, что у кого-то сгорела дорогостоящая аппаратура. Возможно, тебе лично пришлось испытать такую неприятность. Почему такое произошло? Причина оказалась в том, что на проводнике в какой-то момент, присутствовало не 220 В, а 380 В. Как такое возможно? Кого винить в произошедшем? Кто будет покрывать убытки?

Были такие случаи, когда пьяный электрик во время профилактических работ в контактных соединениях перепутал проводники, вместо проводника нуль подсоединил фазу, а между фазой и фазой напряжение составляет 380 Вольт.

Но чаще всего, 380В может поступить в наши обители с неожиданной стороны. Проблема кроется в отгорании нуля. Что это за таинственное отгорание нуля? Как оно происходит? Как защититься от нежданного “гостя”?

Для чего нужен нулевой проводник?

Отгорание нуля это лексикон электриков, на техническом языке — обрыв нуля. Проводник нуль используется в трехфазной схеме звезда. Есть еще другая схема, схема треугольник. У такой схемы присутствуют три фазных проводника: А, В, С, но отсутствует четвертый проводник, нулевой. В основном используется в промышленных целях.

В схеме звезда четыре проводника, три фазных и нулевой. Нашему населению достается именно схема звезда и другого быть быть не может. Итак, в многоквартирный дом приходят не два проводника, как некоторые могут полагать, а четырехжильный или пятижильный провод, с защитным заземлением РЕ. Но пока во внимание заземление мы намерено брать не будем, на данный момент он нас не интересует.

Мощный силовой кабель приходит в водный распределительный щит. С главного щита идет распределение по подъездам, а с подъезда по этажам, с этажей по квартирам. Трехфазная схема распределяется равномерно по этажам. Если в подъезде 36 квартир, три фазы будут распределены следующим образом: фаза А – 12 квартир, фаза В – 12 квартир, фаза С – 12 квартир. Распределено равномерно, для баланса работы трехфазной схемы.

Но вот только жители не согласовывают включение и выключение энергопотребителей, да и такого на практике быть не может. Получается так, что один стояк может оказаться сильно загруженным, а другой остается мало задействованным. Что происходит в системе? Произошел перекос  в трехфазной схеме или  дисбаланс. Поставщику электроэнергии никогда не добиться равенства потребления электроэнергии с подобной схемой. Понятно, почему. Люди не роботы, действовать подобно бездушным изобретениям по заданным алгоритмам не могут.

Представим себе, как кипит жизнь в многоэтажном доме. Одни что — то включают, другие выключают. В общем и целом, потребление электроэнергии, чаще всего, происходит более или менее одинаково. Но бывает хороший перекос: по стояку фазы А “густо” разбирают энергию, а по фазе С “пусто”. С этим все понятно. Давайте немного углубимся в трехфазную схему звезда.

Переменные токи каждой фазы в трех одинаковых нагрузках сдвинуты по фазе ровно на одну треть и в идеале компенсируют друг друга, поэтому нагрузка в такой схеме называется трехфазной сосредоточенной нагрузкой. В средней точке ровна  нулю. При равномерной нагрузке трех фаз, например, работают станки на производстве, потребление энергии одинаково по всем фазам. Нуль остается невостребованным, нет дисбаланса. В связи с чем, сечение нулевого проводника гораздо меньше чем по фазе. Нет смысла тратить дорогой металл на то, в чем нет необходимости, там, где появляются незначительные токи. Но у нас в доме приборы работают не от трехфазной схемы, а от однофазной — это все в корне меняет.

Как отгорает нуль?

Тенденция отгорания нуля началась в эпоху 90-х годов. Эпоха экономического преобразования. На рынке появилось большое количество электротехники. Современная аппаратура: компьютеры, телевизоры, радиоприемники, DVD проигрыватели и многое другое. Характер таких устройств несколько отличается от классических бытовых потребителей. Дело в том, что такие приборы выбрасывают в сеть дополнительные импульсные токи, которые не компенсируются в средней точке. Когда включаются приборы , имеющие различные величины сопротивлений, на нулевом проводе может скопится равный или превышающий ток одной из фаз. Это те условия, которые могут создать отгорание нуля, из-за перегрузки на нулевой проводник.

Отгорание происходит в слабых местах, например, в плохо обжатом контакте. Такой перекос может из-за отгорания нуля  создать катастрофические последствия: скачек напряжения до 380 Вольт. Большая часть дорогостоящей аппаратуры может сгореть. Но вот спросить будет не с кого.

Как защитить аппаратуру во время отгорания нуля?

Для защиты бытовой техники от подобных неприятностей, поможет реле контроля напряжения.

реле напряжения

Надежная работа любых бытовых электроприборов от простой лампочки до посудомоечной машины зависит от стабильности электросети. Резкое повышение напряжения или его падение ниже допустимого предела, приводят к быстрому выходу из строя телевизоров, компьютеров, холодильников, стиральных машин и т.п. Это может привести к перегреву обмоток электродвигателей бытовых приборов и последующему выходу их из строя.

Реле напряжения отключает напряжение, если его значение выходит за допустимые пределы. Тем самым защищает все подключённые к нему устройства и приборы. То есть реле напряжения — это защита по напряжению. Для установки реле защиты и другим электромонтажным работам в Нижнем Новгороде, можно обратится за помощью к электрикам профессионалам.

Итак, подведем итог: отгорание нуля в наше время не редкость. Причины мы выяснили, следствия отгорания нуля понятны, как защитить аппаратуру узнали. Осталось приобрести надежное реле напряжения.

Советую не покупать реле напряжения Ресанта, время срабатывания 1 секунда, за такую медлительность все погорит. Приобретать прибор лучше со временем срабатывания по отсечке 0,2 секунды. Такой прибор стоит недешево, но без него ущерб может возрасти во много раз. Ставить прибор или надеяться на авось, решать вам.

Отгорание нуля. Видео.

Что такое модульно-штыревое заземление?

Оцените качество статьи:

поиск причины и способ устранения

При нормальном состоянии электропроводки в розетке один контакт имеет 220 Вольт, а второй находится не под напряжением. Это в идеале... Иногда индикатор может показывать в розетке две фазы одновременно.

Начинающему электрику или любителю подобная ситуация может показаться абсурдной, но это реальность. При некоторых нарушениях наблюдается именно такая картина.

В жилые дома подается однофазный ток напряжением 230 вольт. По этой схеме получается, что две фазы в розетке появиться не могут. В старых строениях проводка выполнена из двухжильных кабелей. По одной линии (фаза) ток идет к потребителю, а по другой (ноль) - возвращается.

При подобной схеме причины появления двух фаз в штепсельном разъеме могут быть разными. В новых домах есть заземление, которое может стать причиной аварий только при неквалифицированном вмешательстве в электросхему жилища.

Обрыв ноля на входе

Если во входящем кабеле провод ноля отсоединится, в квартире погаснет свет, остановятся электроприборы. Проверка индикатором покажет на каждом контакте розетки присутствие фазы. Встает классический вопрос: «Кто виноват и что делать?».

При отсутствии ноля ток ищет свободную линию. Если лампа включена, она не горит, но фаза по нити накаливания проходит на нулевой провод, далее - на шину, а с нее на ноль линии розеток. Фаза может прийти и по прибору, подключенному к любому штепсельному разъему в квартире.
Теперь на каждом гнезде розетки есть фаза. Индикатор испускает световой сигнал при прикосновении к каждому контакту.

Легко прояснить ситуацию помогает мультиметр. Если замерить разность напряжения между двумя фазами, прибор покажет нулевое значение. Понятно, что это одна и та же фаза. Достаточно выключить светильники и отсоединить от розеток приборы и вторая фаза в розетке пропадет, ведь линии подачи напряжения и ноля не имеют иных точек соединения.

Нужно восстановить входящую линию ноля. Возможно, провод просто отсоединился от шины. С этой проблемой можно справиться даже в домашних условиях. Обесточьте квартиру, разомкнув вход фазы, проверьте отсутствие напряжения. Вставьте нулевой повод в клемму и затяните винт.

Обрыв нулевого провода в распределительной коробке или в стене

Иногда обрыв ноля происходит в распаечной коробке. В этом случае часть проводки квартиры функционирует в штатном режиме, а вот линия, подключенная к этой коробке неработоспособна. Достаточно найти, где обломился или отгорел ноль, и восстановить соединение.

Бывает, что две фазы в штепсельном разъеме появляются из-за повреждения нулевого провода внутри стены. Причина неисправности - халатность при сверлении отверстий. Если вы, пробив провод, нарушили изоляцию, нулевая жила сварится с фазной. В этом случае также будет наблюдаться две фазы в розетке. Требуется проложить новую линию или вскрыть место повреждения и отремонтировать проводку.

Автомат защиты на нулевой линии

В старых домах защитные устройства установлены и на фазе, и на ноле (сейчас подобная схема подключения запрещена). При возникновении перегрузки возможна ситуация, когда сработает автомат защиты только на нулевой линии. Последствия те же самые, как если бы ноль отломился или отгорел.

Наведенные токи

Все работает нормально, но индикатор обнаруживает напряжение на каждом контакте штепсельного разъема. Более того: прибор показывает две фазы в розетке при отключенном электропитании всей квартиры. Эта совсем нереальная ситуация может произойти, если рядом с вашим жильем проходит высоковольтная линия электропередач.

Это так называемая наводка или, говоря более грамотно, наведенное напряжение. Здесь даже опытные электрики могут растеряться. Работы в этом случае сопряжены с большим риском поражения электротоком, поэтому выполнять их должны только профессионалы.

При неисправностях электропроводки иногда может возникнуть ситуация, когда индикатор напряжения покажет вам две фазы в розетке. Начинающих электриков такая ситуация может повергнуть в шок, но на самом деле здесь нет ничего сложного. Рассмотрим, почему в розетке могут оказаться две фазы, подробно разобрав основные причины возникновения неисправностей электропроводки.

Повреждения электропроводки

Скрытая электропроводка оказывается менее защищенной от обрывов, чем открытая, которую хорошо видно. Никто не додумается вбивать гвоздь сквозь кабель-канал или гофру. А от сверления отверстий в месте прохождения провода никто не застрахован. Тем более, что порой строители прокладывают их в совершенно неожиданных местах.
Приборы для определения скрытой проводки дороги, и не каждому по карману. Да и покупать такой прибор зная, что он может не понадобиться никогда – бессмысленная трата денег.

Поиск скрытой проводки при помощи специального прибора

К тому же, в горячем порыве немедленно повесить на стену новый ковер про наличие электропроводки часто забывают и сверлят стену рядом с соединительной коробкой, не обращая на нее внимания.
В зависимости от места повреждения можно оставить без электричества либо всю квартиру, либо какой-нибудь ее участок или одну единственную розетку. Можно даже не заметить этого. Современные славятся высоким быстродействием и локализуют короткое замыкание почти мгновенно. Даже искра не успеет проскочить. Если же проводка защищена выключателем старого образца или пробками, эффект будет ощутимым, с дымком и искрами.
От другого вида повреждений не застрахована ни скрытая, ни наружная электропроводка. Это нарушения контактов в соединительных коробках. Основная причина такого дефекта – некачественное соединение проводов, которое под нагрузкой разогрелось, окислилось и развалилось. Дополнительный признак для его поиска – характерный запах горелой изоляции возле коробки с повреждением.
Есть и еще одна при помощи скрутки, образующих между собой гальваническую пару. Под действием естественной влажности воздуха и нагревания проходящим через соединение током нагрузки происходит интенсивное окисление контактных поверхностей, приводящее к обрыву.
Если вы сами случайно повредили свою электропроводку, то непременно найдете обрыв по следам собственной деятельности. Если же вас попросили разобраться с проблемами в чужой квартире или обрыв произошел по другим причинам, то несколько советов не помешают.

Вариант 1. Обрыв фазного проводника

В этом случае в розетке индикатор показывать ничего не будет. Неисправность локализуется проверкой наличия фазы в соединительных коробках от неисправной розетки до группового щитка.

Вариант 2. Обрыв нулевого проводника

В этом случае в розетке индикатор покажет две фазы. При этом не работают электроприборы, подключенные как к этой розетке, так и к некоторым другим или всем сразу. Наличие второй «фазы» объясняется просто: это та же фаза, но приходит она на место оборванного нуля через сопротивление нагрузки. В качестве него выступают бытовые электроприборы, подключенные к сети питания с оборванным нулем.
Достаточно отключить из розеток всех потребителей, и дополнительная «фаза» исчезнет.
Затем необходимо вычислить все розетки, оставшиеся без напряжения, подключая к ним вольтметр, двухполюсный указатель напряжения или контрольную нагрузку. Однополюсный индикатор для этого случая не подойдет, ведь фаза есть везде. Не используйте для поисков обрывов лампочку с проводами. Если вы где-нибудь нарветесь на 380 В, она взорвется у вас в руках со всеми вытекающими последствиями.
Определив оставшиеся не у дел розетки, нужно прикинуть, как расположена скрытая проводка и вычислить участок возможного повреждения. С наружной проводкой все будет намного проще.

Обрыв нулевого провода

Вариант 3. Обрыв нулевого проводника с замыканием на фазу

Это – частный случай второго варианта, в розетке тоже будут определяться индикатором «две фазы». При отключении всех электроприборов вторая «фаза» не пропадает.
Теоретически в соединительной коробке такое произойти не может и обычно случается при сверлении стен и забивании гвоздей. При попадании в двухжильный провод, называемый «лапшой», сверло может его деформировать так, что оборванный нулевой проводник приплавится или просто прикоснется к фазному.
Иногда гвозди или дюбели, попадая точно между проводами «лапши», устраивают короткое замыкание. Отгорает или переламывается нулевой проводник, а гвоздь обеспечивает контакт оставшейся его части с фазным проводником. Поиск таких неисправностей целесообразно начать с касания индикатором всех металлических крепежных элементов в стенах. Если на каком-то из них обнаружится фаза – «копайте здесь».
Во всем остальном поиск повреждения ничем не отличается от варианта №2.

Вариант 4. Аппараты защиты

Цивилизация докатилась еще не до всех домов и квартир, и этот случай вполне еще возможен. Раньше на вводе устанавливались два предохранителя типа «пробка». Не всегда они перегорали при замыкании одновременно. Если перегорел предохранитель в нулевом проводе, то через нагрузку по всем розеткам тоже пойдет фаза.
Локализация дефекта представляет собой процесс поиска места возможного замыкания. Нужно узнать, почему перегорел предохранитель. Для этого надо отключить от сети все без исключения электроприборы, освещение, ввернуть новый предохранитель. Если он вновь выйдет из строя – искать короткое замыкание в электропроводке, если нет – искать поврежденный электроприбор.
В современных сетях такое теоретически возможно, если на вводе установлены два автоматических выключателя, заменившие некогда стоявшие на этом месте пробки. Такая схема питания сама по себе является нарушением ПУЭ – в цепях нулевых проводников двухпроводных сетей не должно быть коммутационных аппаратов. А если он есть, то ноль должен отключаться одновременно с фазным проводом, то есть автомат должен быть двухполюсным.
При использовании двухполюсного автоматического выключателя появление «двух фаз» в розетке возможно, если у него «оборвется» полюс, через который проходит ноль. Это может произойти из-за бракованного выключателя или недостаточной затяжки контактной колодки.

Для защиты необходимо использовать двухполюсный автоматический выключатель

Вариант 5. Неисправности питающей сети

Все рассмотренные до этого случаи подразумевали наличие одной и той же фазы на проводах питания. Вольтметр, подключенный к розетке, при этом показывает отсутствие напряжения. Но почему может произойти ситуация, когда он покажет 380 В?
Такое возможно и, к сожалению, не так уж и редко. Нулевой проводник может оборваться где угодно: на питающей подстанции или групповом этажном щитке, распределительном устройстве на вводе многоквартирного дома.
При этом электроснабжение потребителей не прекращается, но напряжения по фазам перераспределяются следующим образом: на самой ненагруженной фазе напряжение будет наибольшим. На максимально нагруженной – наименьшим. При самом неблагоприятном случае на фазе с очень маленькой или полностью отсутствующей нагрузкой напряжение увеличится до 380 В. Все электроприборы, подключенные в этот момент к сети, выйдут из строя.

Еще один из вариантов появления двух различных фаз в розетке – замыкания фазного и нулевого провода ЛЭП между собой. Если на участке от источника питания до места замыкания одно из соединений не выдержит и отгорит, появление двух фаз станет устойчивым. Последствия для потребителей – те же самые.
Случай характерен тем, что вы не успеете полюбоваться показаниями индикатора, вам это не понадобится. Все произойдет очень быстро. Как показала печальная практика, не все защитные устройства бытовой техники успевают отработать должным образом. Некоторые электроприборы загораются, и возникает пожар.
Искать причину и место обрыва или замыкания – дело электриков из сетевой компании. На долю потребителя остается подсчитывать убытки и подавать на эту компанию в суд.
Чтобы уберечь свои электроприборы от подобных неприятностей, на вводе в дом (квартиру) нужно установить реле контроля напряжения. Основная его задача: при выходе контролируемой величины за заданные пределы отключить всю нагрузку, а при восстановлении номинального значения – с выдержкой по времени включить ее обратно.

В розетке две фазы причины. Почему в розетке две фазы

В обычных ситуациях, при проверке работы розетки с помощью индикатора напряжения, фазный провод вызывает свечение лампочки, а при нулевом проводе лампочка светиться не будет. Однако, возникает такое положение, когда розетка не функционирует, а индикатор обнаруживает две фазы в розетке. Что делать в таких случаях знает далеко не каждый. Обычно, это происходит в зданиях, где установлена старая или некачественно выполненная проводка с нарушениями правил монтажа. Каковы же причины этого явления?

Причины появления двух фаз

Наиболее распространенной причиной может быть разрушение внутреннего нулевого провода в результате перегрева. В этом случае, фаза будет проходить через электроприборы, подключенные к другим розеткам и попадать на нулевой провод . При этом, та розетка, где появятся две фазы, станет неработоспособной.

Чтобы выявить причину неисправности, необходимо выключить из розеток все электроприборы и все выключатели. После этого, напряжение в розетке проверяется еще раз. Если положительного результата нет, необходимо определить причину такого состояния.

  1. Нередко, это просто перебитый провод после проведения каких-либо работ. Чтобы найти место повреждения, необходимо полностью обесточить квартиру и снять штукатурку в предполагаемом месте обрыва. Поврежденный провод соединяется и изолируется, после чего еще раз производится проверка.
  2. Возможной причиной может стать, особенно та, что установлена в комнате, где находится розетка. Необходимо отключить электропитание, вскрыть коробку и найти нерабочие провода, которые можно определить визуально. При отсутствии таковых, необходимо по очереди проверить остальные коробки. Выявленную неисправность нужно устранить, после чего снова проверить розетку.
  3. Нередко бывает, виноват электрощиток. Здесь также необходимо осмотреть состояние всех соединений и контактов. При обнаружении неисправностей, необходимо вызвать, поскольку самостоятельно работать под напряжением опасно для жизни.

Перенапряжение в сети - одна из причин

Одной из причин двух фаз может быть перенапряжение в сети, из-за повышения или понижения значения напряжения. При этом, лампочки горят слишком тускло либо слишком ярко. При повреждении нулевого провода в четырех жильном кабеле, ток устремляется к самой маленькой нагрузке.

Таким образом, на одном проводе образуется 380 вольт, а на другом нагрузка снижается до 40-80 вольт. В этом случае, необходимо полностью обесточить квартиру, отключить все розетки и выключатели. После этого, нужно вызвать специалистов-электротехников для проведения ремонтных работ и последующих контрольных замеров.

Иногда в электрической проводке возникает интересная неисправность, которая приводит неопытного электрика или простого любителя в затруднительное положение. Такой неисправностью является возникновение второй фазы в розетке , которая там оказывается на месте нуля, что заставляет сильно призадуматься.

На самом же деле на обоих гнездах розетки присутствует одна и та же фаза, так как в однофазной электрической сети переменное напряжение 220В формируется одним фазным и одним нулевым проводниками, и второй фазы там быть не может. Но именно понимание этого и вызывает некоторое недоумение, когда на месте штатного нуля обнаруживается фаза.

Если бы в розетке действительно оказалась вторая фаза, то напряжение между обеими фазами составило бы 380В и все включенные бытовые приборы пришлось бы нести в ремонтную мастерскую.

Немного теории.

Не вдаваясь в технические подробности можно сказать так, что однофазная электрическая сеть это такой способ передачи электрического тока , когда к потребителю (нагрузке) переменный ток течет по одному проводу, а от потребителя возвращается по другому проводу.

Возьмем, к примеру, замкнутую электрическую цепь, состоящую из источника переменного напряжения, двух проводов и лампы накаливания. От источника напряжения к лампе ток течет по одному проводу и, пройдя через нить накала лампы, раскалив ее, ток возвращается к источнику напряжения по другому проводу. Так вот, провод, по которому ток течет к лампе, называют фазным или просто фазой (L ), а провод, по которому ток возвращается от лампы, называют нулевым или просто нулем (N ).

При разрыве, например, фазного провода, цепь размыкается, движение тока прекращается и лампа гаснет. При этом участок фазного провода от источника напряжения и до места разрыва будет находиться под током или фазным напряжением (фазой). Остальная же часть фазного и нулевого проводов будут обесточены.

При разрыве нулевого провода движение тока также прекратится, но теперь под фазным напряжением окажутся фазный провод, оба вывода лампы и часть нулевого провода, отходящего от цоколя лампы к месту разрыва.

Убедиться в наличии фазы на обоих выводах лампы и на нулевом проводе, отходящем от лампы, можно индикаторной отверткой . Но если на этих же выводах и проводе измерить напряжение вольтметром, то он ничего не покажет, так как в этой части цепи присутствует одна и та же фаза, которую относительно себя измерить нельзя.

Вывод: между одной и той же фазой никакого напряжения нет. Напряжение есть только между нулевым и фазным проводом .

Совет . Для определения наличия фазы и напряжения в электрической сети необходимо совместное использование индикаторной отвертки и вольтметра. В качестве вольтметра можно использовать.

А теперь перейдем к практике и рассмотрим некоторые ситуации с нулем, которые можно самостоятельно определить и по возможности устранить без привлечения службы коммунэнерго:

1. Обрыв нуля во входном щитке дома или квартиры ;
2. Обрыв нуля на входе или внутри распределительной коробки ;
3. Замыкание нулевой жилы на фазную при механическом повреждении изоляции .

1. Обрыв нуля во входном щитке дома или квартиры.

Во входном щитке дома или квартиры нулевой провод может оборваться на вводном автоматическом выключателе или на нулевой шине . Как правило, ослабляется винтовое соединение , из-за чего теряется контакт между проводом и зажимом, или, в редких случаях, нулевой провод обламывается на зажиме и повисает в воздухе.

Также из-за плохого контакта между зажимом и проводом происходит нагрев и обгорание провода и, как следствие, между ними образуется большое переходное сопротивление в виде нагара , которое постепенно переходит в обрыв.

При отсутствии нуля все электрические приборы в доме работать не будут. Но если останется включенный в розетку хоть один бытовой прибор или останется включенный выключатель света, фаза через радиокомпоненты блока питания бытовой техники или нить накала лампы беспрепятственно пройдет на нулевую шину, а с шины на все нулевые провода электрической проводки. И как следствие, на обоих гнездах розеток и контактах выключателей будет присутствовать фаза. Это объясняется тем, что все нулевые провода электрической проводки соединяются вместе на нулевой шине.

Для определения такой неисправности достаточно отключить из розеток все бытовые приборы и отключить все выключатели света или выкрутить лампочки. После этих действий вторая фаза из розеток и контактов выключателей пропадет. Лечится неисправность восстановлением контактов на зажимах вводного автомата или на нулевой шине.

2. Обрыв нуля на входе или внутри распределительной коробки.

При обрыве нулевой жилы перед распределительной коробкой или в самой коробке проблема с нулем и работой электрооборудования будет именно в том помещении дома или квартиры, в которое распределяет напряжение данная коробка. При этом в соседних помещениях все будет работать в штатном режиме.


На рисунке выше видно, что перед левой распределительной коробкой произошел разрыв нулевой жилы провода, и фаза через нить накала лампы (нагрузку) попадает на розеточный ноль.

При поиске такой неисправности вскрывается проблемная коробка и находится скрутка общего нуля (она самая толстая в коробке). Жилы скрутки отрезаются, заново разделываются и опять скручиваются вместе.

Совет . Если провод медный, то скрутку желательно пропаять.

Когда ноль обрывается перед распределительной коробкой, как показано на верхнем рисунке, для поиска обрыва часто приходится вскрывать в стене штробу с этим проводом, чтобы найти место повреждения.

При поиске такой неисправности сначала в коробке находят скрутку с общим нулем и раскручивают на отдельные жилы. Затем каждая нулевая жила вызванивается до розеток и до потолка. Жила, которая не прозвонится, и будет являться входящим проводом в коробку.

Далее этот провод продергивается и вскрывается штукатурка в стене для поиска места повреждения провода. Однако такая неисправность относится к разряду трудновыполнимых, потому как ковырять стену мало кто берется – проще проложить новую трассу.

3. Замыкание нулевой жилы на фазную при механическом повреждении изоляции.

Может возникнуть ситуация, когда при сверлении отверстия, вкручивании самореза или забивании гвоздя в стену нарушается электрическая проводка. В довесок к этому, повреждение проводки сопровождается коротким замыканием, из-за которого провод повреждается полностью или частично. Лечится такая неисправность вскрытием места повреждения и восстановлением поврежденного участка провода.

Иногда при такой неисправности можно также наблюдать две фазы в розетке.
В момент замыкания происходит сварка фазной и нулевой жилы вместе, и поэтому фаза беспрепятственно попадает на нулевую жилу. Причем даже при выключенном из розеток электрооборудования и отключенных выключателей освещения фаза будет присутствовать на тех розетках и выключателях, на которые подается напряжение от этого провода.

Лечится неисправность восстановлением поврежденного участка проводки.

Если же остались вопросы, то в дополнение к статье посмотрите видеоролик, где также раскрыта тема обрыва нуля.

В этой статье мы рассмотрели только самые распространенные неисправности, возникающие в однофазной электрической сети при повреждении нулевой жилы провода. Теперь если у Вас в розетке появятся две фазы , Вы сможете легко определить и устранить подобную неисправность.
Удачи!

Электрическая проводка делается по простым принципам, которые изучаются еще в школе, но некоторые неисправности зачастую выходят за рамки стандартных представлений про работу электросети. Две фазы в розетке это распространенный казус, регулярно ставящий в тупик пользователей с недостаточным опытом в ремонте электропроводки.

Где и почему может появиться вторая фаза

Здесь сразу надо оговориться, что так как в квартиру заходит только один фазный провод, то понятие «вторая фаза» подразумевает что индикатор напряжения показывает фазу в контактах на которых она должна быть изначально и на нуле. Второй фазы, в правильном понимании этих слов, в квартире быть не может.

Следующий момент, который надо знать для понимания сути проблемы – каждый электроприбор является проводником электричества. Простейший пример это лампочка – ее нить накаливания светится из-за того, что она является проводником электрического тока. По сути, лампочка светит потому что она замыкает между собой фазу и ноль, а короткого замыкания не происходит так как нить накаливания обладает определенным электрическим сопротивлением . Точно так же работают остальные приборы – они зачастую подключаются к сети через трансформаторы, обмотка которых сделана из медной проволоки. Замыкания опять же не происходит, так как из-за длины провода и его сечения он обладает электрическим сопротивлением, но по сути, когда в розетку вставляется штепсель любого прибора, то в ней замыкаются фаза и ноль.

Теперь должно быть понятно, почему в розетке две фазы – эта неисправность может появиться только в том случае, если отсутствует ноль. Фаза приходит к розетке, проходит через включенный в нее электроприбор и появляется на нулевом проводе, а от него и на тех розетках, что расположены после обрыва ноля. Соответственно, если выключить все выключатели и вынуть все штепсели из розеток, то индикатор будет показывать фазу только на одном контакте.

Как итог – фаза вместо ноля может появиться в одной отдельно взятой розетке (при условии, что она двойная или тройная и в один из штепселей вставлена вилка какого-либо электроприбора). Далее, 2 фазы могут быть в одной из комнат, в половине квартиры или вообще везде.

Также нельзя скидывать со счетов вероятность короткого замыкания, например, при сверлении стены или некачественной укладке проводов в распределительной коробке. При определенном везении можно так зацепить проводку, что нулевой провод отгорит от основной сети и прикипит к фазному. В таком случае две фазы в розетке индикатор покажет даже при отключенных от сети электроприборах.

В этом видео вы может посмотреть как эта неисправность воспроизводится на специально собранном стенде:

Две фазы в одной розетке

Такой случай практически не встречается – это редкое исключение, подтверждающее правило. Если все же такое случилось – все остальные розетки работают без нареканий, свет везде есть, а в одной единственной розетке индикатор показывает две фазы, то в первую очередь разбирается сама розетка. Поломка скорее всего будет в другом месте, но сперва на всякий случай надо убедиться что ее нет в месте к которому проще всего добраться.

Если повезет, то перебитый, отгоревший или выскочивший из крепления провод найдется в подрозетнике.

Когда розетка исправна и без следов перегрева проводов, то следующий шаг это определить как она подключена – напрямую к распределительной коробке или через другую розетку. Во втором случае есть вероятность того, что нулевой провод был некачественно прикручен в «родительской» розетке, а теперь выпал.

Далее проверяется распределительная коробка – это наиболее вероятное место, где может обнаружиться плохой контакт. Здесь надо принимать во внимание, что фазный провод не такой требовательный к качеству скрутки – при плохом соединении она греется, но какое-то время еще работает. Нулевой провод может окислиться и без видимых последствий – чтобы это увидеть придется разматывать скрутки, заново зачищать провода и собирать все обратно.

Если скрутка в порядке, то остается только прозвонить провод тестером – если он покажет обрыв внутри стены, то для ремонта придется разбивать штробу.

Когда розетка перестает работать в доме, где проводка сделана недавно и по всем правилам, то дополнительно стоит проверить не является ли она силовой розеткой , к которой подключается водонагреватель или подобное мощное устройство . В таком случае причины надо искать в главном распределительном щитке , откуда она может быть запитана, минуя распределительные коробки.

Две фазы в нескольких розетках

Ситуация аналогична предыдущей, но теперь сразу в нескольких розетках, зачастую находящихся в одной комнате. При этом освещение может как работать, так и отсутствовать – в зависимости от способа его подключения.

Проверять розетки здесь смысла нет, за одним исключением – если все они подключены так называемым шлейфом. В этом случае от распределительной коробки провода приходят на одну из них, а остальные подключены последовательно. ПУЭ так делать настоятельно не рекомендует, но все может быть.

Порядок устранения неисправности зависит от желания лезть к распределительной коробке и от того, есть ли вероятность шлейфового подключения. Вероятнее всего обрыв провода обнаружится в распределительной коробке, но если там все подключения в норме, тогда надо поочередно разбирать все розетки в комнате.

Две фазы в половине комнат

Такое случается, если распределительные коробки подключены последовательно одна за другой. Что делать в таком случае – решение стандартное – надо последовательно перебирать все коробки в поисках плохого контакта.

Вся сложность в том, что зачастую схема подключения отсутствует, поэтому неизвестно из какой комнаты и в какую из них проложена проводка. Также следует учитывать тот вариант, что контакт может подгореть как в комнате в которой не работают розетки, так и в предыдущей по схеме, где индикатор показывает нормальное напряжение в розетках.

Есть решение, чтобы не разбирать клеммные коробки во всех комнатах – можно поменять фазу и ноль на входном щитке, а потом воспользоваться индикатором напряжения который может показывать фазу через стену. Перед этим надо убедиться, что в розетках нигде не присутствует зануление и на всякий случай отсоединить заземление, если таковое подключено.

Две фазы во всех розетках

Если во всем доме выключилось освещение, а индикатор напряжения показывает в розетках две фазы, проблема скорее всего на входном щитке.

В этом случае надо обязательно проверить также провода заземления на тот случай если они занулены. При этом, пока не будет уверенности что на них нет напряжения, нельзя касаться голыми руками заземляющих контактов и запретить детям трогать розетки и электроприборы.

В старых домах часто установлены пробки или автоматические выключатели не только на фазу, как это рекомендовано последними редакциями ПУЭ, но и на нулевом проводе. Перегорание такой пробки равноценно обрыву ноля, поэтому рекомендуется проверить их в первую очередь.

Также надо учитывать возможности отсутствие электрощитка как такового, когда от счетчика провод идет сразу в главную распределительную коробку – неисправный контакт может быть в ней.

Две фазы в розетке - это распространенная неисправность, при которой в обоих гнездах розетки 220 В-фаза. На самом деле речь идет не о двух, а об одной фазе - одноименной, что можно проверить с мощью специального прибора - мультиметра. В этой статье разберемся, почему в розетке две фазы, какие опасности несет эта проблема и как ее исправить.

Немного теории

Электрический ток находится в замкнутой цепочке, когда напряжение направляется к потребителю. В случае размыкания схемы (к примеру, выключателем светильника, соединенного с проводом фазы), свечение невозможно. В таком случае фазный потенциал достигает выключателя, а также нуля (до расположенного поблизости контакта каждого лампового цоколя).

Краткое название проводов - фаза и нуль. Когда включается выключатель, фазовый потенциал добирается до отдаленного лампового контакта и через сопротивление нити накала создает ток, идущий по проводам замкнутой цепи от трансформатора.

Генератор, производящий электрическую энергию, представляет собой несколько больших катушек проводов, в которых наблюдается возбуждение тока под действием постоянных магнитов. Катушки объединяют друг с другом так, чтобы по одному концу от каждой было выделено на соединение с грунтом (заземление). По одному концу от каждой катушки выступают в роли изолированных проводников, направленных к потребителям. Таким образом, незаземленный провод именуется фазой, а заземленный - нулем.


В любой розетке присутствует по одной фазе и нулю. Электробытовые приборы работают по однофазному принципу. Однако электростанция передает три фазы и ноль. Две фазы остаются в распредщитах, а потребителям равномерно передается одна фаза.

Узнать, где находится фаза, можно, применив индикатор напряжения. На отдаленном от лампового патрона контакте появится свечение. При этом на ближнем контакте свечение должно отсутствовать - это нуль.

Неправильное подключение

Две фазы в розетке - нередкая проблема в домах старой постройки. Такая проблема возникает из-за следующей распространенной ошибки: разрыв фазы, а не нуля. В таком случае освещение работало, однако существовал риск получения электрической травмы при замене лампы, так как она всегда находилась под фазовым потенциалом.

Если в описанном случае использовать емкостный индикатор, прибор излучает свет на обоих контактах лампового цоколя и только на одном из них - выключателя. Проблема в том, что фазовый потенциал доходит по разорванной цепи от электрощита квартиры до неработающего контакта выключателя. При этом условия для течения тока отсутствуют в силу того, что цепь разомкнута. На профессиональном языке такая проблема называется обрывом нуля.

Проблема может проявить себя и в розетке. Это произойдет, если отсоединить нуль на входе и появления параллельной цепи с подключенным сопротивлением.

Неисправность встречается и в упрощенной схеме проводки, где проигнорировано разделение розеток и освещения на силовые цепочки. При этом защитная роль отводится электрическим пробкам или выключателям-автоматам.

В случае разрыва нуля на входе розетки, которая расположена, к примеру, на кухне, и включенном выключателе осветительного прибора в другой комнате емкостный индикатор также будет показывать 2 фазы в розетке.

Оценка напряжения в розетке

Фазный потенциал может вызывать свечение лампы емкостного индикатора, а нуля - не может. Эта особенность вводит многих в заблуждение. Чтобы правильно оценить ситуацию, понадобится устройство, указывающее именно на различие потенциалов, а не на один из них.

Для определения разности потенциалов применяются следующие приборы:

Следует заметить, что в режиме вольтметра могут работать все мультиметры, представляющие собой комбинированные электроприборы в помощь домашнему электрику. Если щупы устройства поставить на контакты неисправной розетки, электрический потенциал будет равен нулю, что указывает на отсутствующую разность потенциалов. Следовательно, нормальное функционирование электроприборов невозможно. Нормальный показатель напряжения будет отмечаться лишь между фазой и нулем исправной электропроводки.

Итак, вольтметр не определяет напряжение между одной и той же фазой, поскольку оно там просто отсутствует. Напряжение имеется в сети с одной фазой лишь между нулем и фазой.

Особенности работы трехфазной сети

Во все единицы жилья многоквартирного дома направляется равнозначное фазное напряжение. Данный показатель равен 220 В. Напряжение коммутируется к питанию в случайном порядке. В схеме имеются лишь токи от конца генератора, которые по фазным проводам протекают к нагрузке и приходят обратно через нулевой провод. Ток на нуле - это сумма токов трех фаз. Фазное напряжение может отличаться в рамках технического регламента.

Проблемы при обрыве нуля

Разрыв нарушает баланс в системе, поступление разнофазных токов прекращается, а напряжение в системе изменяется.

В качестве примера того, как могут возникнуть две фазы в розетке, рассмотрим контур AB. К помещениям A и B направляется линейное напряжение . Сопротивление подключается последовательным образом и включает в себя два компонента. Благодаря общему сопротивлению (Ra+Rb), по цепи проходит ток (Lab), который рассчитывается согласно закону Ома. Этот показатель общий для обоих помещений.

Снижение напряжения в помещениях становится не равным - оно зависит от уровня сопротивления, присущего работающим электрическим приборам. Если в одной из квартир включена вся бытовая техника , а в другой показатель потребления ниже, все 380 В окажутся в квартире с более высоким током, что приведет к выходу техники из строя, поэтому 2 фазы недопустимы в розетке.

Уменьшить риски повреждения электрооборудования можно с помощью реле, контролирующего напряжение. Такое реле устанавливается в квартирный электрощит . Реле работает в автоматическом режиме. Его задача - вовремя отключит подачу электричества в случае возникновения аварийной ситуации.


Возможные проблемы

Ниже перечислены наиболее часто случающиеся неполадки, связанные с обрывом нуля и наличием двух фаз в розетке.

Сетевой разрыв с одной фазой

Разрыв нуля может проявиться на любом участке проводки, однако чаще всего проблема появляется там, где электромонтер производил коммутацию проводов в:

  • распредщите квартиры;
  • распаячном коробе;
  • розетке.

Еще один вариант - разрушение изоляционного слоя проводки и обрыв нулевой жилы, после чего на фазе образуется контакт.

Разрыв в электрощите квартиры

Две фазы в розетке могут возникнуть на следующих участках:

  • вводном выключателе-автомате;
  • электрическом счетчике;
  • нулевой шине.


Суть проблемы может крыться в неисправном контакте с проводом, что может произойти из-за:

  • попадания грязи на рабочую поверхность;
  • слабо закрученного винта;
  • надрывов металлических жил проводов.

Перечисленные проблемы приводят к росту сопротивления в месте перехода и перегреву участка. В результате металл деформируется и происходит разрыв линии. Как следствие - нарушения целостности провода, пропадает напряжение, но фаза остается. Если имеется хотя бы единственный работающий выключатель или к одной из розеток подключен какой-либо электроприбор, фазный потенциал направится на вторые контакты всех розеток по нулевой шине. В этом случае для обнаружения неисправности понадобится проведение осмотра всех поврежденных участков.

Разрыв в распредкоробке

Две фазы в розетке могут проявить себя в помещении, где имеется распаячный короб с оторванным нулем. При этом во всех прочих помещениях будет нормальное напряжение.

В устаревших распредкоробках провода соединяются скрутками и защищаются изоляционными лентами. В области нуля необходимо большее количество соединений, в результате чего скрутка выходила более толстой. Именно отсюда и следует начинать прозвон схемы при поиске нулевого потенциала.

Обрыв нуля случается и в проводе, который соединяет распаячные коробки. Чтобы заменить кабель, понадобится продалбливать стену. Такая работа отличается высокими трудозатратами, а потому гораздо рациональнее выглядит создание новой магистрали.

Разрыв и замыкание на фазу

Обрыв в розеточном блоке может произойти при просверливании стен, забивании гвоздей, вкручивании саморезов. Такие манипуляции могут привести к нарушению целостности проложенной электропроводки и возникновению коротких замыканий. Две фазы в розетке обнаруживаются на двух контактах розетки без наличия дополнительных шунтирующих цепей. Исправить проблему можно заменой нарушенного участка проводки.

Разрыв в сети с тремя фазами

В этом случае в домашнюю сеть с одной фазой попадает второй фазовый потенциал, и ток, подающийся на бытовую электротехнику, резко повышается - вплоть до 380 В. Виновником такой неполадки обычно является электрораспределительная компания, а основной ущерб несут потребители электроэнергии.

В качестве примера можно разобрать ситуацию, при которой происходит обрыв в сети, к которой подключен частный дом . Провода обычно располагаются над землей, а линии характеризуются значительной протяженностью. Именно такое устройство линий электропередач - самое их уязвимое место, так как коммуникации сильно подвержены воздействию внешних факторов. Более безопасно, с точки зрения обеспечения стабильности поставок энергии, размещение кабеля под землей. Такой способ доставки электричества часто используется для подключения многоквартирных зданий.

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Сегодняшняя статья будет посвящена распространенной неисправности, которая может произойти в электропроводке Вашей квартиры или дачи. Речь пойдет от том, как в обычной розетке может появиться две фазы. Для опытного электрика определить причину возникновения этой неисправности не составит труда, а вот обычных граждан - это может поставить в тупик.

Сразу перейду к примеру.

Предположим, что Вы включили в розетку электрический чайник, а он не работает.

В первую очередь необходимо проверить. Проверяем в одном полюсе (гнезде) розетки - указатель показывает фазу.

На фотографии не совсем отчетливо видно, как горит световой индикатор однополюсного указателя, поэтому место свечения я выделил красным цветом.


Проверяем во втором полюсе (гнезде) розетки - и указатель тоже показывает фазу.


Как так? Почему в розетке две фазы?

Причины появления в розетке двух фаз. Как устранить?

Не нужно пугаться. На самом деле это не две фазы, а одна фаза, т.е. одноименная. Это легко можно проверить путем - он покажет «0».


Тогда возникает вопрос - как такое может произойти? На самом деле причин может быть несколько, перечислю самые частые.

1. Обрыв нулевого проводника N на вводе в квартиру

Рассмотрим пример на простенькой схеме, которую я специально для Вас собрал.


Фаза с вводного кабеля подключена на автоматические выключатели 16 (А) и 10 (А). Первый автомат установлен в розеточную линию, а второй - на линию освещения. Вводной ноль подключен на шинку N, а защитный РЕ проводник - непосредственно на розетку. Надеюсь, что Вы все помните.

В розетку подключен электрический чайник, а в качестве лампы на 26 (Вт).


Вот монтажная схема того, что я собрал выше:


Напоминаю!!! В нормальном режиме на одном полюсе (гнезде) розетки должна быть фаза, а на другом - ноль.



Вот рабочее состояние собранной схемы . Электрический чайник включен, лампа освещения горит.



Если этим пренебречь, то можно случайно повредить скрытую электропроводку. При этом может возникнуть три вида неисправности:

  • замыкание жил кабеля (проводов) между собой
  • обрыв всех жил кабеля (проводов) в стене
  • обрыв нулевой жилы

В первом случае сработает автоматический выключатель этой линии, после чего его нельзя будет включить повторно, т.к. необходимо устранять короткое замыкание . Во втором случае - автоматический выключатель сработает, после чего его можно будет включить, правда ни один электрический прибор работать не будет. В третьем случае появятся две фазы в розетке.

Здесь выход из ситуации следующий: либо прокладывать новую линию, например, в кабель канале, либо раздалбливать место повреждения и соединять провода.

5. Грызуны

По материалам данной статьи смотрите видео:

Дополнение: прошу неисправность, рассмотренную в данной статье не путать с. Там последствия будут куда более печальными.

P.S. На этом свою статью я заканчиваю. Надеюсь теперь Вы знаете, что нужно делать и где искать неисправность, если электрические приборы перестали работать, а в розетке появились две фазы. Спасибо за внимание.

При выходе из строя электропроводки иногда случается, что индикатор показывает в розетке две фазы, а электроприборы при этом не работают.

Такая неисправность является достаточно распространенной, но начинающий или неопытный электрик может долго над этим ломать голову.

Рассмотрим такую ситуацию. Вы сверлите стену, подключив дрель в розетке. Отверстие почти уже досверлено, как вдруг на счетчика сработал автомат.

Вы включаете автомат, но в результате ни один электроприбор не работает. Проверяете розетку – в обоих гнездах индикатор сигнализирует о наличии фазы. Что это все значит?

Почему в розетке две фазы?

В квартиру через счетчик и автоматы заходит только одна фаза . В розетке должна быть одна фаза и ноль, а в приведенной выше ситуации индикатор свидетельствует о наличии в обоих гнездах розетки одной и той же фазы.

Возьмите мультиметр и проверьте напряжение в розетке. Если прибор покажет 0, тогда фаза у вас только одна, перетекающая на нулевой проводник.


Это самый простой способ, который позволяет определить неисправность. Использовать индикаторную отвертку не рекомендуется, так как она не является точным методом проверки. Как видите, эта неисправность проводки необычная и поэтому может ввести в заблуждение, даже опытных электриков.

Электрическая проводка делается по простым принципам, которые изучаются еще в школе, но некоторые неисправности зачастую выходят за рамки стандартных представлений про работу электросети. Две фазы в розетке это распространенный казус, регулярно ставящий в тупик пользователей с недостаточным опытом в ремонте электропроводки.

Где и почему может появиться вторая фаза

Здесь сразу надо оговориться, что так как в квартиру заходит только один фазный провод, то понятие «вторая фаза» подразумевает что индикатор напряжения показывает фазу в контактах на которых она должна быть изначально и на нуле. Второй фазы, в правильном понимании этих слов, в квартире быть не может.

Следующий момент, который надо знать для понимания сути проблемы – каждый электроприбор является проводником электричества. Простейший пример это лампочка – ее нить накаливания светится из-за того, что она является проводником электрического тока. По сути, лампочка светит потому что она замыкает между собой фазу и ноль, а короткого замыкания не происходит так как нить накаливания обладает определенным электрическим сопротивлением. Точно так же работают остальные приборы – они зачастую подключаются к сети через трансформаторы, обмотка которых сделана из медной проволоки. Замыкания опять же не происходит, так как из-за длины провода и его сечения он обладает электрическим сопротивлением, но по сути, когда в розетку вставляется штепсель любого прибора, то в ней замыкаются фаза и ноль.

Теперь должно быть понятно, почему в розетке две фазы – эта неисправность может появиться только в том случае, если отсутствует ноль. Фаза приходит к розетке, проходит через включенный в нее электроприбор и появляется на нулевом проводе, а от него и на тех розетках, что расположены после обрыва ноля. Соответственно, если выключить все выключатели и вынуть все штепсели из розеток, то индикатор будет показывать фазу только на одном контакте.

Как итог – фаза вместо ноля может появиться в одной отдельно взятой розетке (при условии, что она двойная или тройная и в один из штепселей вставлена вилка какого-либо электроприбора). Далее, 2 фазы могут быть в одной из комнат, в половине квартиры или вообще везде.

Также нельзя скидывать со счетов вероятность короткого замыкания, например, при сверлении стены или некачественной укладке проводов в распределительной коробке. При определенном везении можно так зацепить проводку, что нулевой провод отгорит от основной сети и прикипит к фазному. В таком случае две фазы в розетке индикатор покажет даже при отключенных от сети электроприборах.

В этом видео вы может посмотреть как эта неисправность воспроизводится на специально собранном стенде:

Две фазы в одной розетке

Такой случай практически не встречается – это редкое исключение , подтверждающее правило. Если все же такое случилось – все остальные розетки работают без нареканий, свет везде есть, а в одной единственной розетке индикатор показывает две фазы, то в первую очередь разбирается сама розетка. Поломка скорее всего будет в другом месте, но сперва на всякий случай надо убедиться что ее нет в месте к которому проще всего добраться.

Если повезет, то перебитый, отгоревший или выскочивший из крепления провод найдется в подрозетнике.

Когда розетка исправна и без следов перегрева проводов, то следующий шаг это определить как она подключена – напрямую к распределительной коробке или через другую розетку. Во втором случае есть вероятность того, что нулевой провод был некачественно прикручен в «родительской» розетке, а теперь выпал.

Далее проверяется распределительная коробка – это наиболее вероятное место , где может обнаружиться плохой контакт. Здесь надо принимать во внимание, что фазный провод не такой требовательный к качеству скрутки – при плохом соединении она греется, но какое-то время еще работает. Нулевой провод может окислиться и без видимых последствий – чтобы это увидеть придется разматывать скрутки, заново зачищать провода и собирать все обратно.

Если скрутка в порядке, то остается только прозвонить провод тестером – если он покажет обрыв внутри стены, то для ремонта придется разбивать штробу.

Когда розетка перестает работать в доме, где проводка сделана недавно и по всем правилам, то дополнительно стоит проверить не является ли она силовой розеткой , к которой подключается водонагреватель или подобное мощное устройство. В таком случае причины надо искать в главном распределительном щитке, откуда она может быть запитана, минуя распределительные коробки.

Две фазы в нескольких розетках

Ситуация аналогична предыдущей, но теперь сразу в нескольких розетках, зачастую находящихся в одной комнате. При этом освещение может как работать, так и отсутствовать – в зависимости от способа его подключения.

Проверять розетки здесь смысла нет, за одним исключением – если все они подключены так называемым шлейфом. В этом случае от распределительной коробки провода приходят на одну из них, а остальные подключены последовательно. ПУЭ так делать настоятельно не рекомендует, но все может быть.

Порядок устранения неисправности зависит от желания лезть к распределительной коробке и от того, есть ли вероятность шлейфового подключения. Вероятнее всего обрыв провода обнаружится в распределительной коробке, но если там все подключения в норме, тогда надо поочередно разбирать все розетки в комнате.

Две фазы в половине комнат

Такое случается, если распределительные коробки подключены последовательно одна за другой. Что делать в таком случае – решение стандартное – надо последовательно перебирать все коробки в поисках плохого контакта.

Вся сложность в том, что зачастую схема подключения отсутствует, поэтому неизвестно из какой комнаты и в какую из них проложена проводка. Также следует учитывать тот вариант, что контакт может подгореть как в комнате в которой не работают розетки, так и в предыдущей по схеме, где индикатор показывает нормальное напряжение в розетках.

Есть решение, чтобы не разбирать клеммные коробки во всех комнатах – можно поменять фазу и ноль на входном щитке, а потом воспользоваться индикатором напряжения который может показывать фазу через стену. Перед этим надо убедиться, что в розетках нигде не присутствует зануление и на всякий случай отсоединить заземление, если таковое подключено.

Две фазы во всех розетках

Если во всем доме выключилось освещение, а индикатор напряжения показывает в розетках две фазы, проблема скорее всего на входном щитке.

В этом случае надо обязательно проверить также провода заземления на тот случай если они занулены. При этом, пока не будет уверенности что на них нет напряжения, нельзя касаться голыми руками заземляющих контактов и запретить детям трогать розетки и электроприборы.

В старых домах часто установлены пробки или автоматические выключатели не только на фазу, как это рекомендовано последними редакциями ПУЭ, но и на нулевом проводе. Перегорание такой пробки равноценно обрыву ноля, поэтому рекомендуется проверить их в первую очередь.

Также надо учитывать возможности отсутствие электрощитка как такового, когда от счетчика провод идет сразу в главную распределительную коробку – неисправный контакт может быть в ней.

О распространенной неисправности проводки, когда в обоих разъемах розетки 220 В - фаза. О том, почему это происходит и чем опасно. От первого лица и немного неформально.

Есть одна характерная неисправность электропроводки, которая способна поставить в тупик начинающего или неопытного электрика. Чтобы пояснить, о чем речь, приведу рассказ одного из знакомых:

«Приходит ко мне в субботу соседка - бабушка одинокая. И просит разобраться с электрикой в квартире. Дескать, ничего не работает, а свет, вроде не отключали.

Ну, я, понятное дело, выхожу на площадку и проверяю автоматические выключатели. Все в порядке, все автоматы включены. Беру индикатор: проходит. Захожу в квартиру к бабушке, проверяю первую же розетку. Первый разъем - «фаза». Проверяю второй разъем - тоже «фаза»! Что за бред!

Перехожу к другой розетке: та же картина. Две фазы. Откуда две фазы? Ну, положим, ладно, «ноль» может пропасть. Но откуда вторая фаза может появиться в розетке 220 вольт? В квартиру же только одна фаза заведена.

Ничего я не понял, извинился перед бабусей, и пришлось ей до понедельника ожидать электрика из ЖЭКа. А что там за беда была, я так и не понял.»

Сразу попрошу специалистов не смеяться над рассказом моего знакомого. Он совсем не глупый человек , просто не электрик по профессии. А я пролью немного света на темную историю, приключившуюся с ним.

Если бы у героя рассказа кроме при себе был тестер, и он умел бы им пользоваться, то он смог бы сделать одно интересное наблюдение. Напряжение между двумя «фазами» в розетке отсутствовало. Это значит, что «фаза» была одноименная. Оно и понятно, иначе бы технике и светильникам в квартире не поздоровилось бы.

Но откуда же все-таки «фаза» попала на проводник, который прежде был нулевым? Она просто прошла через нагрузку, то есть, например, через лампочку коридорного светильника, который всегда включен, и… и все. Оказалось, что дальше ей идти просто некуда. Причина всей катавасии в том, что вводной нулевой рабочий проводник оборван. Он может просто отломиться на нулевой шине в щите, для алюминиевого провода это проще простого.

Когда такое происходит, ток в цепи, разумеется, пропадает. Нет тока - нет и падения напряжения. Поэтому «фаза» одна и та же, что на входе, что на выходе лампочки. Получается «фаза» в обоих проводах. Ну, а поскольку все нулевые провода квартиры имеют прямое между собой на все той же нулевой шине квартирного щитка, то «заблудившаяся фаза» появляется и в розетке тоже. Достаточно было выключить все выключатели и отключить от розеток все приборы в квартире, чтобы аномалия исчезла.

Ну, а для исправления ситуации было достаточно зачистить и вновь подключить отвалившийся нулевой провод, предварительно, конечно, выключив вводной пакетник.

Здесь отдельно стоит заметить, что, хотя «фаза» на нулевом проводнике в подобных ситуациях и кажется призрачной и ненастоящей, опасность она может представлять собой вполне реальную. Даже через нагрузку вас может очень неплохо «дернуть», ведь человеку и надо-то всего около 7 миллиампер для очень неприятных ощущений.

Опять же для того, чтобы избежать в подобных ситуациях, нельзя производить корпусов электроприборов непосредственно в месте их подключения, без отдельной заземляющей линии и повторного заземления. Ведь если пренебречь этим запретом, то при обрыве нулевого провода можно получить фазу прямо на корпусе прибора, пусть и «не совсем настоящую».

При нормальном режиме работы розетки проверяя наличие напряжения картина должна выглядеть следующим образом. При прикосновении к фазному проводу, должно появляться световое оповещение, а при прикосновении к нулевому, лампочка индикатора светиться не должна.

Но если розетка не работает, а индикатор показываетна проводах в розетке две фазы, что делать и как такое может быть?

Такое явление встречается довольно часто, как правило в домах со старой или некачественно выполненной электропроводкой. Откуда же берутся эти две фазы в розетке , давайте разберем возможные причины их появления:

Отгорел нулевой провод во внутренней системе электропроводки

Это наиболее распространенная причина. При отсутствии нулевого соединения фаза через нить накаливания лампочек в люстре, либо через электроприборы включенные в другие розетки наведенным током будет присутствовать и на нулевом проводе. При этом розетка, в которой находиться две фазы не работает. Правильно диагностировать данную причину можно выключив из всех розеток включенные в них электроприборы путем отсоединения вилок от розеток. Далее нужно перевести все выключатели в положение выключено. Если вы не знаете в каком положение выключатель включен, а в каком выключен, можно просто выкрутить из люстр и светильников лампочки эффект будет тот же. После того как вы произвели все действия указанные выше, нужно еще раз проверить напряжение в розетке. У вас должно получиться следующее, на фазном проводе должна быть фаза, соответственно индикатор делает световое оповещение, а при прикосновении к нулевому, лампочка индикатора светиться не должна. В этом случае причину неисправности следует начать искать:

  • в местах недавно повешенных на стену картинах, фотографиях. Как правило в 95% случаев такой тюнинг жилья заканчивается перебитым проводом. В этом случае нужно отключить электропитание квартиры (выключить пробки, автоматы, пакетные выключатели) убедиться в отсутствии напряжения. Далее снять слой штукатурки и освободить провод, визуально диагностировать место повреждения и устранить неисправность путем соединения проводов и их изоляцией. После проведения всех работ, включаем подачу напряжения и проверяем работоспособность розетки. После этого место повреждения можно замазывать штукатурным либо гипсовым раствором.
  • если же никаких работ по обновлению дизайна жилья перед тем как в розетке появились две фазы не проводилось, то возможная неисправность может быть в распределительной коробке . В этом случае поиски начать следует с распределительных коробок, которые находиться в комнате где расположена розетка. Отключаем электроснабжение квартиры, снимаем крышку распределительной коробки, ищем обгоревшие, оплавленные либо отвалившееся провода. Если в этой распределительной коробке неисправности нет открываем ближайшее. После того как вы визуально диагностировали неисправность, приступаем к ее устранению. Делаем новое соединение, изолируем, закрываем крышку распределительной коробки, включаем электропитание и проверяем работоспособность розетки.
  • в электро щитке. Если вы имеете доступ в силовой щит, вы можете открыть его и визуально просмотреть все контакты и соединения. При обнаружения оплавленных проводов, подгоревших контактов, отвалившихся от мест присоединения проводов нужно немедленно обратиться в обслуживающую данный электрощит организацию для устранения неполадок. Производить самостоятельный ремонт без снятия напряжения ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ.

Произошло перенапряжение

  • Перенапряжение - это повышение или понижение значений напряжения с нормальных (220-230 вольт) до высоких (360-380 вольт) или наоборот низких (40-80 вольт). Когда происходит перенапряжение, сначала может моргать свет, потом начинают очень ярко или очень тускло гореть лампочки.

Основную опасность представляют те случаи когда происходит повышение напряжения (360-380 вольт). Начинают сильно светиться лампочки, в некоторых случаях даже гудят, начинает дымиться бытовая электроника. Моментально реагируют на повышенное напряжение: компьютеры, микроволновые печи, электронные часы, телевизоры, аудио и видео техника. Перегорают, либо начинают некорректно работать.

При низких значениях напряжения (40-80 вольт) такого значительного ущерба бытовой технике не наноситься, из-за низкого напряжения она просто не включается, а освещение при этом еле светиться, так, что можно разглядеть еле тлеющую нить накала в лампочке. Причина очень банальна, где то по линии электропроводки от подстанции до вашего счетчика повредился нулевой провод.

Что происходит во время перенапряжения? В современных электросетях используются четырех жильные кабельные линии . Три жилы используются для передачи трех независимых фаз, а четвертая для нуля. Когда повреждается нулевой провод, ток подобно воде мгновенно заполняет свободную нишу и устремляется туда где самая маленькая нагрузка, в итоге получается что по по фазному проводу и по нулевому приходят две фазы вместо положенных 220 вольт, так получается 380. Соответственно раз ток убежал в свободную нишу с маленькой нагрузкой, то там откуда он убежал остается маленькое напряжение (40-80 вольт) или совсем ничего.

Что делать?

  • Нужно быстро отключить электроснабжение квартиры
  • выключить из розеток все бытовые приборы
  • перевести все выключатели в положение отключено.
  • Вызвать обслуживающий электро персонал. Дождаться устранения бригадой электромонтеров причин перенапряжения, далее ими делаются контрольные замеры напряжения, составляется акт и только после этого можно вновь восстановить электропитание вашей квартиры.

Наведенный ток

Розетка работает в нормальном режиме, но при замере индикатором диагностируются две фазы. Такое явление часто встречается, если рядом с вашим домом проходит высоковольтная линия электропередач.

Это один из самых опасных случаев , так как наведенное напряжение будет диагностироваться индикатором даже при полностью отключенной подачей напряжения в квартиру, что может ввести в заблуждение даже профессионала в данном вопросе . В этом случае поможет вольтметр, либо мультиметр, он безошибочно покажет наличие или отсутствие напряжения.

Одна из наиболее распространенных неисправностей электрической проводки в квартире – появление так называемой второй фазы на электророзетке. Если пропал свет, но две фазы в розетке присутствуют, значит, возникла поломка подобного рода. Сегодня мы поговорим о том, почему возникает такая неисправность и что с нею делать. И действительно ли в электрической сети может присутствовать одновременно две фазы.

Каждый мастер знает, что при проверке напряжения в розетке с помощью индикаторной отвертки на фазном контакте загорается лампочка, а на нулевом контакте сигнал отсутствует. Если происходит обрыв фазного провода, то свечение индикатора отсутствует. При этом электрики редко проверяют целостность нулевого потенциала. Да и технология его проверки отличается (требуется прозвонка электроцепи).

Если в однофазной домашней проводке индикатор показывает фазу на обоих контактах электроточки, то начинающий мастер задается вопросом о том, почему в розетке две фазы? Чтобы найти причины данной ситуации, нужно изучить схему подключения розетка-выключатель-лампочка.

Ток к электрической точке подается по фазному проводу, а возвращается по нулевому. Если происходит обрыв нуля в сети, то напряжение подается по фазному проводу к включенному электроприбору, а затем переходит на нулевой провод и направляется к розетке по второму контуру . Как результат – при проверке электрического тока индикатор показывает две фазы. Если в квартире присутствует заземление электропроводки, то данная ситуация не представляет опасности для жильцов, но если заземление отсутствует, то возникает риск травматизации током.

Каковы причины и решение данной проблемы? Прежде всего, нужно найти место, где произошло повреждение проводки. Неисправность может возникнуть на любом участке электросети, например, на распределительном щитке, в распаечной коробке или розетке, что находится в жилом помещении, а также на каком-либо другом участке кабеля. Еще один возможный вариант – разрушение изоляционного слоя кабеля и обрыв нулевой жилы, и, как следствие, формирование контакта на фазе.

Рассмотрим подробнее каждый случай обрыва нуля в жилом помещении:

  1. На распределительном щитке. Неисправность может возникнуть на нулевой шине, автоматическом выключателе или электросчетчике. Причина поломки – это, зачастую, плохой контакт с проводом, обусловленный недостаточным зажимом винтового соединения, загрязнением поверхностей или надрезом жилы провода. Предположить, что произошел обрыв на щитке можно, если в квартире погас свет, но розетки продолжают работать (но только если включен какой-либо электроприбор или освещение). Способ решения этой проблемы определяется конкретной причиной неисправности. Может понадобиться замена поврежденного участка проводки или более надежное закрепление винтовых соединений.
  2. В распаечной коробке. При этом варианте нет напряжения той комнате, на которую работает распределительная коробка. В других помещениях электроток будет присутствовать. Обрыв на коробке и, как следствие, две фазы в розетке, – довольно распространенное явление там, где давно не менялась электропроводка. Внутри старых распаечных коробок подключение выполнялась методом скрутки и обмотки изолентой. При этом у нуля нужно было делать много соединений, что приводило к утолщению скрутки, а, значит, к созданию условий для возникновения обрывов. Неисправность также может возникнуть на участке провода, соединяющего распределительные коробки. В первом случае проблема решается разборкой коробки и устранением неисправности, а во втором – заменой кабеля.
  3. В блоке розеток. Можно предположить, что была повреждена проводка внутри стены, если пропало напряжение в розетке после сверления стен или забивания гвоздей. Если подобные работы проводятся без учета расположения электропроводки, то может произойти нарушение целостности изоляции и обрыв проводов. Прекращение тока в сети также случается при повреждении проводника грызунами. Что делать, если возникла подобная проблема? Единственное решение – полностью заменить неисправную часть проводки.

Еще одна причина, почему пропало напряжение в розетке – это использование старой проводки. На ее вводе используются пробки, а не автоматические выключатели. Если пропал ноль, то, скорее всего, выбило одну пробку, нулевую. Соответственно, нужно поставить пробку на место. Однако это не убережет от повторного возникновения неисправности. Чтобы избавиться от данной проблемы надолго, рекомендуется заменить старую электропроводку на более современную, используемую с нейтральной шиной.

Итак, мы определили, по каким причинам может появиться напряжение в двух гнездах электророзетки одновременно и как необходимо решать эту проблему. Теперь нужно разобраться, как можно обнаружить повреждение нулевого провода, и как убедиться, что это не две фазы, а одна, которая идёт по второй линии электрической сети.

Большинство жильцов квартир проверяет напряжение при помощи индикаторных отверток. Потенциал фазы вызывает свечение лампы индикатора, а ноль – не вызывает. Увидев, что пробник показывает наличие тока одновременно на двух проводах, начинающий мастер думает, что в электропроводке присутствуют две фазные жилы. Однако это не так.

Причина ошибки заключается в том, что, для проверки напряжения используется прибор, который показывает только один потенциал, а не разность потенциалов. Чтобы убедиться, что ноль в сети отсутствует, нужно использовать двухполюсные индикаторы напряжения или вольтметры. Современным инструментом, широко применяемым электриками для этих целей, является мультиметр.

Щупы данного инструмента нужно установить на контакты розетки и провести замер. Если мультиметр показывает напряжение 0 Вольт, то это означает, что отсутствует разность потенциалов, необходимая для нормального функционирования электроприборов. Показатель 220 вольт будет зафиксирован только между фазой и нулем нормальной электропроводки.

Соответственно, если на каждом из контактов розетки присутствуют фаза, но при одновременном замере двух контактов мультиметр показывает напряжение 0 Вольт, то можно сделать вывод об обрыве нулевого провода .

Иногда могут действительно обнаружиться два фазы в розетках. Это происходит, если внутрь однофазной домашней сети проникает второй потенциал фазы. Напряжение всех электроприборов может подскочить до 380 Вольт. Виновником подобной аварии зачастую является энергоснабжающая компания.

Обычно такие ситуации возникают в частных домах, подключённых к трехфазному вводу проводом, который расположен «на открытом воздухе», а, значит, подвержен негативному воздействию внешней среды. Риск подобных ситуаций снижается, если кабель проложен под землей, однако и при такой ситуации пользователь не застрахован от проникновения второго потенциала внутрь сети.

Если трехфазная сеть работает нормально, то на каждую квартиру с однофазной проводкой поступает одинаковое напряжение (220 вольт). Токи проходят от генератора к области нагрузки, а затем возвращаются обратно через нулевой провод. Электрический ток в нуле состоит из суммы трёх токов всех фаз и не превышает норму.

Если происходит обрыв нуля, то баланс нарушается. Электрический ток подается неодинаково на каждую квартиру, его уровень зависит от сопротивления, которым обладают подключенные электрические приборы. Если в одной квартире выключена вся техника, а в другой интенсивно работают крупные электроприборы, то все 380 вольт окажутся внутри второй квартиры, что приведет к перегоранию оборудования.

Чтобы снизить риск подобного развития событий, нужно установить на квартирном щите реле контроля напряжения. Реле обеспечит своевременное отключение питания при обрыве нуля и тем самым повысит безопасность жилища.

Что делать если не работает розетка

Розетка — стационарно установленный разъём электрических сетей.

Совсем неприятно столкнуться с проблемой когда внезапно розетка вышла из строя. Встречается два основных вида неисправностей, но вариаций гораздо больше, как и способов их устранения.

К ним относится:

  • Полностью исчезло напряжение;
  • В розетке две фазы.

Давайте разберемся почему перестали работать все розетки или одна из них. Но для начала ознакомьтесь с конструкцией розетки.

Из чего состоит розетка?

Для начала следует узнать само устройство розетки. В первую очередь вы видите лицевую панель закрепленную в рамке. Они прикручены к основной части через 1, реже 2 винта. После снятия лицевой части мы видим основную часть, которая закреплена в подрозетнике с помощью двух распирающих лап, а они фиксируются 1 винтом каждая. Когда вы затягиваете винты - лапы выпрямляются и фиксируются, а когда ослабляете - лапы опускаются и вы можете извлечь розетку из стены.

Если розетка одинарная вы видите по центру расположенные по горизонтали два отверстия под вилку, они ведут к токопроводящим шинам. Отверстий может и не быть, тогда перед вами предстанет сразу же шина, как на фото ниже.

Провод к розетке подключается через зажимающий винт в клеммник. Будьте осторожны на винтах есть напряжение, не беритесь за жало отвертки когда будете откручивать их.

Не работает одна розетка в комнате, а остальные в норме

Вы включили электроприбор в розетку, а он не подал признаков жизни. Нужно проверить наличие фазы, если фаза одна и она присутствует значит проблемы с нулевым проводом, если фазы нет проверить наличие нуля - это можно сделать прозвонив разъем розетки с нулем на аналогичный в другой розетке, предварительно убедившись где на ней фаза и где ноль с помощью индикатора напряжения (наиболее часто встречается индикаторная отвертка) или на заземляющий вывод, в зависимости от типа проводки и заземления в конкретном помещении или установки.

Если оказалось, что нет только фазы или же ее нет месте с нулем значит, где-то исчез контакт из-за окислов, нагара или отгорел провод. В первую очередь нужно разобрать розетку, для этого нужно открутить 1 или 2 винта крепления, чтобы снять лицевую панель.

Все операции нужно проводить инструментом с диэлектрическими ручками, при отключенном вводном автомате или автомате розеточной группы.

Отгорели провода от розетки

Дальше перед вами предстанет сама розетка, ее токопроводящие шины и каркас. Чтобы извлечь из подрозетника нужно ослабить винты крепления, после чего ослабятся монтажные скобы. Дальше осмотреть подключение проводов к розетке. Если они отгорели - зачистить и переподключить. Осмотрите клеммники к которым они подключены. Если они на месте и не сгорели, тогда их нужно зачистить до блеска наждачной бумагой или мелким надфилем.

Если корпус около клеммников оплавился лучше заменить розетку. Иногда через нагар может протекать ток, это вызовет дальнейшие проблемы.

Чтобы заново подключить провод нужно выкрутить винт из клеммника, вставить провод и затянуть его. Будьте внимательны, провод должен быть зачищен ровно на столько, чтобы оголенная часть полностью скрывалась в клемме дабы избежать замыканий. Иногда она может не работать из-за того, что место куда вставляется вилка покрыто слоем нагара или окисла, попробуйте зачистить.

Все электрические соединения и места контактов должны быть хорошо зачищены и блестеть, тогда контакт будет меньше греться и дольше прослужит.

В розетке нет напряжения но провода к ней подключены

Напряжение может доходить до розетки, но исчезать в ней, если шины треснули или перегорели. Чтобы проверить есть ли напряжение на кабеле не нужно его отключать - достаточно щупами измерительного прибора или индикатора прикоснуться к шляпкам крепежных винтов.

Если прибор показал "ноль" извлеките розетку и провода из неё. Произведите повторный замер, когда убедитесь что кабеля обесточены приступайте к поиску места обрыва или потери контакта.

Виды подключения розеток: шлейф или звезда

Чтобы разобраться с этой неисправностью нужно знать как произведены подключения в вашем случае. Различают два типа подключения:

1. Шлейф.

2. Звезда.

Шлейф чаще встречается: кабель подключается к первой розетке и от неё же к последующим. Преимущества очевидны: низкий расход меди и меньшее количество штробы. А недостатки такие: если отгорает кабель от одной из розеток, все подключенные после нее тоже перестают работать.

К тому же при подключении нагрузки большой мощности в последнюю из розеток нагрузка ложится на 1 кабель, и остальные розетки грузить уже нельзя. Это равносильно ситуации когда у вас 1 розетка и в неё вставлена куча тройник и удлинителей.

Подключение розеток по схеме звезда заключается в следующем: каждая из розеток квартиры подключена отдельным кабелем до вводного автомата или распределительной коробки комнаты.

Поиск неисправности

Независимо от способа подключения розеток в первую очередь нужно найти ближайшую распределительную коробку и вскрыть ее. Дальше нужно осмотреть соединения на предмет отгораниях, оплавления изоляции.

Если розетки подключены шлейфом, ситуация упрощается. Распредкоробки часто бывают заклеены обоями или того хуже - заштукатурены или закрыты гипсокартоном. Тогда нужно вскрыть розетки во всей комнате и проверить не отгорели ли кабеля от них.

Когда при осмотре вы не выявили никаких неисправностей, значит кабель поврежден в стене. Тогда ремонт значительно усложняется и нужно долбить стены в поисках места повреждения проводов.

Если розетки подключены звездой, осмотрите квартирный электрощиток, возможно провод отгорел от клеммы. Автомат нужно заменить, а соединения восстановить.

Все розетки перестали работать

Ремонт в ситуации когда не работает ни одна розетка в комнате или во всей квартире аналогичен. Если соединение розеток выполнено шлейфом, то начните проверку соединений в подрозетниках. При этом особое внимание нужно уделить первой розетке в цепи - от нее запитаны все остальные. Если проблем в шлейфе нет - осматривайте распределительную коробку.

При соединении звездой скорее всего выбило или вышел из строя автомат розеточной группы. Если вся квартира запитана от одного автомата - то смотрите первую после щитка распредкоробку - в ней должно быть соединение розеточного узла.

Откуда в розетках две фазы и как восстановить их работу?

Ответ прост и краток - обрыв нулевого провода. Дело в том что в разомкнутой цепи, даже если разрывается нулевой провод, конец со стороны питающей фазы будет под потенциалом. То есть оба провода будут под напряжением.

Ток протекает только в замкнутой цепи. Но напряжение на нуле появляется через нагрузку, если вы отключите все потребители (лампы, обогреватели, бытовую технику) вторая фаза в розетке пропадет, и делу это не поможет.

Искать такую неисправность нужно как можно ближе к началу проводки - счетчику или электрощите. Если нет никаких проблем в квартире - посмотрите за ее пределами. Проверьте подключение в подъездном распределительном щите. Когда вы восстановите ноль все вернется на свои места.

Заключение

Основной проблемой исчезновения напряжения является обрыв или отгорание кабеля, восстановление этой проблемы может занять минуты, а может и несколько дней, при это ценой такого восстановления будет ремонт в квартире, поскольку придется долбить стены.

Главное соблюдать технику безопасности и отключать вводной автомат в квартиру или комнату. Не работать мокрыми руками, на влажном полу и стенах, по возможности использовать изолированный инструмент. Несмотря на простоту операций не пытайтесь их выполнить если не имели отношений с электричеством - это очень опасно.

Ранее ЭлектроВести писали, что более десяти лет назад американский трёхколёсный автомобиль Aptera попытался привлечь аудиторию расходом топлива менее литра на сотню. Авторы спроектировали три силовые установки: бензиновый гибрид, дизельный гибрид и полностью электрическую. Они построили несколько образцов, в 2007-м начали собирать предоплату, в 2010-м участвовали в Progressive Automotive X PRIZE, а в 2011-м обанкротились.

По материалам: electrik.info.

Что такое ноль и фаза в электричестве и зачем он нужен?

Очень немного людей  понимают суть электричества. Такие понятия как "электрический ток", "напряжение" "фаза" и "ноль" для большинства являются  темным лесом, хотя с ними мы сталкиваемся каждый день. Давайте же получим крупицу полезных знаний и разберемся, что такое фаза и ноль в электричестве. Для обучения электричеству с "нуля" нам нужно разобраться с фундаментальными понятиями. В первую очередь нас интересуют электрический ток и электрический заряд.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Электрический ток и электрический заряд

Электрический заряд – это физическая скалярная величина, которая определяет способность тел быть источником электромагнитных полей. Носителем наименьшего или элементарного электрического заряда является электрон. Его заряд равен примерно -1,6 на 10 в минус девятнадцатой степени Кулон.

Заряд электрона - минимальный электрический заряд (квант, порция заряда), который встречается в природе у свободных долгоживущих частиц.

Заряды условно делятся на положительные и отрицательные. Например, если мы потрем эбонитовую палочку о шерсть, она приобретет отрицательный электрический заряд (избыток электронов, которые были захвачены атомами палочки при контакте с шерстью).

Такую же природу имеет статическое электричество на волосах, только в этом случае заряд является положительным (волосы теряют электроны).

Кстати, о том, что такое ток, напряжение и сопротивление можно дополнительно почитать в нашей отдельной статье, посвященной закону Ома.

 

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей заряда) по проводнику. Само движение заряженных частиц возникает под действием электромагнитного поля – одного из фундаментальных физических полей.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. При постоянном токе направление и величина тока не меняются. Переменный ток – это ток, изменяющийся во времени.

Источником постоянного тока является, например, батарейка. Но именно переменный ток используется в бытовых розетках, которые стоят в наших домах. Причина в том, что переменные токи гораздо проще получать и передавать на большие расстояния.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Основным видом переменного тока является синусоидальный ток. Это такой ток, который сначала нарастает в одном направлении, достигая максимума (амплитуды) начинает спадать, в какой-то момент становится равным нулю и снова нарастает, но уже в другом направлении.

 

Непосредственно о таинственных фазе и нуле

Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.

Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).

Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или "стекает" в землю.

Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулем.

Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому - отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.

Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ - 50 Гц.

В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.

Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.

Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза - белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас - желто-зеленый.

 

Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».

фазовых изменений | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Расшифровать фазовую диаграмму.
  • Закон штата Далтон.
  • Определите и опишите тройную точку газа по его фазовой диаграмме.
  • Описывает состояние равновесия между жидкостью и газом, жидкостью и твердым телом, а также газом и твердым телом.

До сих пор мы рассматривали поведение идеальных газов.Настоящие газы подобны идеальным газам при высоких температурах. Однако при более низких температурах нельзя игнорировать взаимодействия между молекулами и их объемами. Молекулы расположены очень близко (происходит конденсация), и объем резко уменьшается, как показано на рисунке 1. Вещество превращается из газа в жидкость. Когда жидкость охлаждается до еще более низких температур, она становится твердой. Объем никогда не достигает нуля из-за конечного объема молекул.

Рис. 1. График зависимости объема от температуры для реального газа при постоянном давлении.Линейная (прямая) часть графика представляет поведение идеального газа - объем и температура напрямую и положительно связаны, а линия экстраполируется к нулевому объему при –273,15 ° C или абсолютному нулю. Однако, когда газ становится жидкостью, объем фактически резко уменьшается в точке ожижения. Объем немного уменьшается, когда вещество становится твердым, но никогда не становится равным нулю.

Высокое давление может также вызвать переход газа из фазы в жидкость. Например, диоксид углерода представляет собой газ при комнатной температуре и атмосферном давлении, но становится жидкостью при достаточно высоком давлении.При понижении давления температура падает, и жидкий углекислый газ затвердевает в виде снега при температуре –78ºC. Твердый CO 2 называется «сухой лед». Другой пример газа, который может находиться в жидкой фазе, - жидкий азот (LN 2 ). LN 2 производится путем сжижения атмосферного воздуха (путем сжатия и охлаждения). Он кипит при 77 К ( - 196ºC) при атмосферном давлении. LN 2 используется в качестве хладагента и позволяет сохранять кровь, сперму и другие биологические материалы.Он также используется для уменьшения шума в электронных датчиках и оборудовании и для охлаждения их токоведущих проводов. В дерматологии LN 2 используется для замораживания и безболезненного удаления бородавок и других новообразований с кожи.

PV Схемы

Мы можем изучить аспекты поведения вещества, построив график зависимости давления от объема, который называется PV-диаграммой . Когда вещество ведет себя как идеальный газ, закон идеального газа описывает соотношение между его давлением и объемом.То есть PV = NkT (идеальный газ).

Теперь, предполагая, что количество молекул и температура фиксированы, PV = постоянная (идеальный газ, постоянная температура).

Например, объем газа будет уменьшаться с увеличением давления. Если вы построите соотношение PV = константа на диаграмме PV , вы найдете гиперболу. На рисунке 2 показан график зависимости давления от объема. Гиперболы представляют поведение идеального газа при различных фиксированных температурах и называются изотермами .При более низких температурах кривые начинают меньше походить на гиперболы - газ ведет себя неидеально и может даже содержать жидкость. Существует критическая точка , то есть критическая температура , выше которой жидкость не может существовать. При достаточно высоком давлении выше критической точки газ будет иметь плотность жидкости, но не будет конденсироваться. Например, диоксид углерода нельзя сжижать при температуре выше 31,0 ° C. Критическое давление - это минимальное давление, необходимое для существования жидкости при критической температуре.В таблице 1 перечислены типичные критические температуры и давления.

Рисунок 2. Диаграммы PV . (а) Каждая кривая (изотерма) представляет соотношение между P и V при фиксированной температуре; верхние кривые - при более высоких температурах. Нижние кривые не являются гиперболами, потому что газ больше не является идеальным газом. (б) Расширенная часть диаграммы для низких температур, где фаза может переходить из газа в жидкость. Термин «пар» относится к газовой фазе, когда она существует при температуре ниже температуры кипения.

Таблица 1. Критические температуры и давления
Вещество Критическая температура Критическое давление
К º C Па атм
Вода 647,4 374,3 22,12 × 10 6 219,0
Диоксид серы 430,7 157.6 7,88 × 10 6 78,0
Аммиак 405,5 132,4 11,28 × 10 6 111,7
Двуокись углерода 304,2 31,1 7,39 × 10 6 73,2
Кислород 154,8 −118,4 5,08 × 10 6 50,3
Азот 126.2 −146,9 3,39 × 10 6 33,6
Водород 33,3 −239,9 1,30 × 10 6 12,9
Гелий 5,3 −267,9 0,229 × 10 6 2,27

Фазовые диаграммы

Графики зависимости давления от температуры позволяют лучше понять термические свойства веществ.На этих графиках есть четко определенные области, которые соответствуют различным фазам вещества, поэтому графики PT называются фазовыми диаграммами . На рисунке 3 показана фазовая диаграмма для воды. Используя график, если вы знаете давление и температуру, вы можете определить фазу воды. Сплошные линии - границы между фазами - указывают температуры и давления, при которых фазы сосуществуют (то есть они существуют вместе в соотношениях, зависящих от давления и температуры). Например, температура кипения воды составляет 100 ° C при 1 ° C.00 атм. По мере увеличения давления температура кипения постоянно повышается до 374ºC при давлении 218 атм. В скороварке (или даже в кастрюле с крышкой) пища готовится быстрее, потому что вода может существовать в виде жидкости при температуре выше 100 ° C, не выкипая. Кривая заканчивается в точке, называемой критической точкой , потому что при более высоких температурах жидкая фаза не существует ни при каком давлении. Критическая точка возникает при критической температуре, как вы можете видеть для воды из Таблицы 1.Критическая температура для кислорода составляет –118ºC, поэтому кислород нельзя сжижать выше этой температуры.

Рисунок 3. Фазовая диаграмма (график PT ) для воды. Обратите внимание, что оси нелинейны, а график не в масштабе. Этот график упрощен - есть несколько других экзотических фаз льда при более высоких давлениях.

Точно так же кривая между твердой и жидкой областями на рисунке 3 показывает температуру плавления при различных давлениях. Например, температура плавления составляет 0ºC при 1.00 атм, как и ожидалось. Обратите внимание, что при фиксированной температуре вы можете изменить фазу с твердой (лед) на жидкую (вода), увеличив давление. Лед тает от давления в руках снежного кома. Из фазовой диаграммы также можно сказать, что температура таяния льда повышается с повышением давления. Когда автомобиль едет по снегу, повышенное давление в шинах тает снежинки; после этого вода снова замерзает и образует слой льда.

При достаточно низких давлениях жидкая фаза отсутствует, но вещество может существовать как в газообразном, так и в твердом виде.Для воды жидкая фаза отсутствует при давлениях ниже 0,00600 атм. Фазовый переход от твердого тела к газу называется сублимацией . Это объясняет большие потери снежного покрова, который никогда не попадает в реку, обычное автоматическое размораживание морозильника и процесс сублимационной сушки, применяемый ко многим продуктам. С другой стороны, углекислый газ сублимируется при стандартном атмосферном давлении 1 атм. (Твердая форма CO 2 известна как сухой лед, потому что он не тает. Вместо этого он переходит непосредственно из твердого состояния в газообразное.)

Все три кривые на фазовой диаграмме встречаются в одной точке, тройной точке , где все три фазы находятся в равновесии. Для воды тройная точка возникает при 273,16 K (0,01 ° C) и является более точной калибровочной температурой, чем точка плавления воды при 1,00 атм, или 273,15 K (0,0 ° C). См. Таблицу 2 для значений тройной точки для других веществ.

Равновесие

Жидкая и газовая фазы находятся в равновесии при температуре кипения. (См. Рисунок 4.) Если вещество находится в закрытом контейнере при температуре кипения, значит, жидкость кипит, а газ конденсируется с той же скоростью без чистого изменения их относительного количества. Молекулы в жидкости улетучиваются в виде газа с той же скоростью, с которой молекулы газа прилипают к жидкости или образуют капли и становятся частью жидкой фазы. Комбинация температуры и давления должна быть «правильной»; если температура и давление увеличиваются, равновесие сохраняется за счет того же увеличения скорости кипения и конденсации.

Рис. 4. Равновесие между жидкостью и газом при двух разных точках кипения внутри закрытого контейнера. (а) При таком сочетании температуры и давления скорости кипения и конденсации равны, поэтому жидкая и газовая фазы находятся в равновесии. (б) При более высокой температуре скорость кипения выше, и скорость, с которой молекулы покидают жидкость и входят в газ, также выше. Поскольку в газе больше молекул, давление газа выше и скорость, с которой молекулы газа конденсируются и попадают в жидкость, выше.В результате газ и жидкость находятся в равновесии при этой более высокой температуре.

Таблица 2. Температура и давление тройной точки
Вещество Температура Давление
К º C Па атм
Вода 273,16 0,01 6,10 × 10 2 0,00600
Двуокись углерода 216.55 −56,60 5,16 × 10 5 5,11
Диоксид серы 197,68 −75,47 1,67 × 10 3 0,0167
Аммиак 195,40 −77,75 6,06 × 10 3 0,0600
Азот 63,18 −210,0 1,25 × 10 4 0.124
Кислород 54,36 −218,8 1,52 × 10 2 0,00151
Водород 13,84 −259,3 7,04 × 10 3 0,0697

Одним из примеров равновесия между жидкостью и газом является равновесие воды и пара при 100ºC и 1,00 атм. Эта температура является точкой кипения при таком давлении, поэтому они должны находиться в равновесии.Почему открытая кастрюля с водой при температуре 100ºC полностью выкипает? Газ, окружающий открытый горшок, - это не чистая вода: он смешан с воздухом. Если чистая вода и пар находятся в закрытом контейнере при температуре 100ºC и 1,00 атм, они будут сосуществовать, но с воздухом над горшком конденсируется меньше молекул воды, и вода закипает. А как насчет воды при 20,0ºC и 1,00 атм? Эта температура и давление соответствуют жидкой области, но открытый стакан с водой при этой температуре полностью испарится. Опять же, газ вокруг него - это воздух, а не чистый водяной пар, так что уменьшенная скорость испарения больше, чем скорость конденсации воды из сухого воздуха.Если стакан запломбирован, то жидкая фаза остается. Мы называем газовую фазу паром , когда она существует, как и для воды при 20,0ºC, при температуре ниже температуры кипения.

Проверьте свое понимание

Объясните, почему в стакане воды (или содовой) с кубиками льда сохраняется температура 0ºC даже в жаркий летний день.

Решение

Лед и жидкая вода находятся в тепловом равновесии, так что температура остается на уровне точки замерзания, пока лед остается в жидкости.(Когда весь лед растает, температура воды начнет повышаться.)

Давление паров, парциальное давление и закон Дальтона

Давление пара определяется как давление, при котором газ сосуществует с твердой или жидкой фазой. Давление пара создается более быстрыми молекулами, которые отрываются от жидкости или твердого тела и переходят в газовую фазу. Давление пара вещества зависит как от вещества, так и от его температуры - повышение температуры увеличивает давление пара.

Парциальное давление определяется как давление, которое газ создал бы, если бы он занимал весь доступный объем. В смеси газов полное давление является суммой парциальных давлений составляющих газов , при условии идеального поведения газа и отсутствия химических реакций между компонентами. Этот закон известен как закон парциальных давлений Дальтона в честь предложившего его английского ученого Джона Далтона (1766–1844). Закон Дальтона основан на кинетической теории, согласно которой каждый газ создает свое давление за счет столкновений молекул, независимо от других присутствующих газов.Это согласуется с тем фактом, что давление увеличивается в соответствии с принципом Паскаля. Таким образом, вода испаряется, а лед сублимируется, когда давление их пара превышает парциальное давление водяного пара в окружающей смеси газов. Если их давление пара меньше, чем парциальное давление водяного пара в окружающем газе, образуются жидкие капли или кристаллы льда (иней).

Проверьте свое понимание

Участвует ли передача энергии в фазовом переходе? Если да, то нужно ли будет подавать энергию для перехода от твердой фазы к жидкой и от жидкости к газовой? А как насчет газа к жидкости и жидкости к твердому телу? Почему во Флориде поливают апельсиновые деревья водой, когда температура близка или чуть ниже нуля?

Решение

Да, передача энергии участвует в фазовом переходе.Мы знаем, что атомы и молекулы в твердых телах и жидкостях связаны друг с другом, потому что мы знаем, что для их разделения требуется сила. Таким образом, при фазовом переходе от твердого тела к жидкости и от жидкости к газу необходимо приложить силу, возможно, за счет столкновения, чтобы разделить атомы и молекулы. Сила, действующая на расстоянии, - это работа, и энергия необходима для того, чтобы совершить работу, чтобы перейти от твердого тела к жидкости и жидкости к газу. Это интуитивно согласуется с потребностью в энергии для таяния льда или кипячения воды. Обратное также верно.Переход от газа к жидкости или от жидкости к твердому телу включает в себя столкновение атомов и молекул, выполнение работы и высвобождение энергии.

Исследования PhET: состояния вещества - основы

Нагрейте, охладите и сожмите атомы и молекулы и посмотрите, как они переходят из твердой, жидкой и газовой фаз.

Щелкните, чтобы загрузить симуляцию. Запускать на Java.

Сводка раздела

  • Большинство веществ имеет три отдельные фазы: газ, жидкость и твердое тело.
  • Фазовые изменения между различными фазами вещества зависят от температуры и давления.
  • Существование трех фаз по отношению к давлению и температуре можно описать на фазовой диаграмме.
  • Две фазы сосуществуют (т. Е. Находятся в тепловом равновесии) при заданном давлении и температуре. Они обозначены линией на фазовой диаграмме.
  • Три фазы сосуществуют при одном давлении и температуре. Это называется тройной точкой и описывается одной точкой на фазовой диаграмме.
  • Газ с температурой ниже точки кипения называется паром.
  • Давление пара - это давление, при котором газ сосуществует с твердой или жидкой фазой.
  • Парциальное давление - это давление, которое мог бы создать газ, если бы он существовал сам по себе.
  • Закон Дальтона гласит, что полное давление - это сумма парциальных давлений всех присутствующих газов.

Концептуальные вопросы

  1. В скороварке вода и пар находятся в равновесии под давлением, превышающим атмосферное. Как это большее давление увеличивает скорость приготовления?
  2. Почему конденсат быстрее всего образуется на самом холодном предмете в комнате - например, на стакане с ледяной водой?
  3. Какое давление паров твердой двуокиси углерода (сухого льда) при –78.5ºC?

    Рисунок 5. Фазовая диаграмма диоксида углерода. Оси нелинейны, график не в масштабе. Сухой лед представляет собой твердый диоксид углерода и имеет температуру сублимации –78,5 ° C.

  4. Можно ли сжижать диоксид углерода при комнатной температуре (20ºC)? Если да, то как? Если нет, то почему? (См. Рисунок 5)
  5. Кислород нельзя сжижать при комнатной температуре, помещая его под достаточно большое давление, чтобы заставить его молекулы соединиться. Объясните, почему это так.
  6. В чем разница между газом и паром?

Глоссарий

PV диаграмма: график зависимости давления оттом

критическая точка: температура, выше которой жидкость не может существовать

критическая температура: температура, выше которой жидкость не может существовать

критическое давление: минимальное давление, необходимое для существования жидкости при критической температуре

пар: газ с температурой ниже температуры кипения

давление пара: давление, при котором газ сосуществует с его твердой или жидкой фазой

фазовая диаграмма : график зависимости давления оттемпература определенного вещества, показывающая, при каких давлениях и температурах возникают три фазы вещества

тройная точка: давление и температура, при которых вещество находится в равновесии как твердое тело, жидкость и газ

сублимация: фазовый переход из твердого состояния в газ

парциальное давление: давление, которое газ создал бы, если бы занимал весь доступный объем

Закон парциальных давлений Дальтона: физический закон, согласно которому полное давление газа является суммой парциальных давлений составляющих его газов

фазовых изменений | Безграничная химия

Переход жидкости в газовую фазу

Испарение пробы жидкости - это фазовый переход из жидкой фазы в газовую.

Цели обучения

Опишите процесс испарения.

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Испарение - это фазовый переход из жидкой фазы в газовую, который происходит при температурах ниже точки кипения при заданном давлении.
  • Для испарения молекул жидкости они должны быть расположены вблизи поверхности, двигаться в правильном направлении и обладать достаточной кинетической энергией для преодоления межмолекулярных сил жидкой фазы.
  • Кипение - это фазовый переход из жидкой фазы в газовую, который происходит при температуре кипения или выше.
  • Кипение - это быстрое испарение жидкости, которое происходит, когда жидкость нагревается до точки кипения. Точка кипения жидкости - это температура, при которой давление пара жидкости равно давлению, оказываемому на жидкость окружающей средой (воздухом).
Ключевые термины
  • Испарение : Испарение - это фазовый переход из жидкой фазы в газовую.
  • манометр : прибор для измерения давления в жидкости, в особенности двуногий измеритель столба жидкости, используемый для измерения разницы давлений двух жидкостей.
  • Кипение : Кипение - это быстрое испарение жидкости, которое происходит, когда жидкость нагревается до точки кипения или температуры, при которой давление пара жидкости равно давлению, оказываемому на поверхность жидкости со стороны окружающий атмосферный газ (воздух).
  • Испарение : Тип испарения жидкости, которое происходит только на поверхности жидкости.

Фазовый переход: жидкость в газ

Испарение пробы жидкости - это фазовый переход из жидкой фазы в газовую. Есть два типа испарения: испарение и кипение.

  • Испарение происходит при температуре ниже точки кипения и происходит на поверхности жидкости. Для испарения молекул жидкости они должны быть расположены вблизи поверхности, двигаться в правильном направлении и иметь достаточную кинетическую энергию для преодоления межмолекулярных сил, присутствующих в жидкой фазе.
  • Кипение, напротив, представляет собой быстрое испарение, которое происходит при температуре кипения или выше, а также на поверхности жидкости или ниже.

Давление пара

Примерно так же, как чай распространяется из чайного пакетика, когда пакетик погружен в воду, молекулы, заключенные в фазе, будут стремиться распространяться (и тепловая энергия, которую они несут с собой) настолько широко, насколько это возможно. Этот фундаментальный закон природы проявляется в так называемой «тенденции к уходу» молекул из фазы.Тенденция к бегству имеет фундаментальное значение для понимания всех химических равновесий и превращений.

Можно наблюдать тенденцию молекул уходить в газовую фазу из твердого вещества или жидкости, помещая вещество в закрытый откачиваемый контейнер, соединенный с манометром для измерения давления газа.

Давление пара : Давление пара является прямой мерой тенденции выхода молекул из конденсированного состояния вещества.

Если это делается с водой, парциальное давление воды P w в пространстве над жидкостью изначально будет равно нулю (шаг 1). Постепенно P w будет повышаться по мере того, как молекулы покидают жидкую фазу и переходят в паровую фазу. В то же время некоторые молекулы пара снова конденсируются в жидкую фазу (этап 2). Поскольку этот последний процесс менее благоприятен (при конкретной температуре, представленной здесь), P w продолжает расти по мере образования большего количества водяного пара.В конце концов, баланс достигается между двумя процессами (этап 3), и P w стабилизируется на фиксированном или равновесном значении P vap , которое зависит от вещества и температуры. P vap известен как «равновесное давление пара» или просто как «давление пара» жидкости. Давление пара - это прямая мера тенденции выхода молекул из конденсированного состояния вещества.

Кипячение

Точка кипения - это температура, при которой давление пара жидкости равно давлению, оказываемому на жидкость окружающей средой (воздухом).Тенденция выхода молекул из фазы всегда увеличивается с температурой; следовательно, давление пара жидкости будет больше при более высоких температурах. Изменение давления пара с температурой не является линейным. Поскольку типичное давление у поверхности земли составляет 1 атм (760 торр), это давление пара, которое должна равняться жидкости, чтобы она достигла своей нормальной точки кипения .

Давление пара и температура : изменение давления пара в зависимости от температуры не является линейным.Пересечения каждой кривой с горизонтальной линией при 1 атм (т.е. 760 торр) указывают нормальную точку кипения каждой жидкости в диапазоне от -25 ° C для хлористого метила до более 80 ° C для фторбензола и 2-гептена.

Кривая предполагает, что когда атмосферное давление ниже 1 атм (например, на больших высотах), то точка кипения будет происходить при более низких температурах. Это связано с тем, что жидкость можно нагревать меньше, чтобы давление пара в ней равнялось атмосферному давлению.Это действительно наблюдалось.

Связанные явления, связанные с кривизной жидкой границы

Давление пара жидкости определяется силами притяжения, которые действуют на молекулы на поверхности жидкости. В очень маленькой капле поверхность жидкости изогнута таким образом, что каждая молекула испытывает меньшее притяжение к ближайшим соседям, чем в случае жидкости в объеме. Самые внешние молекулы жидкости связаны с каплей менее плотно, и капля имеет большее давление пара, чем объемная жидкость.Если давление пара в капле больше, чем парциальное давление пара в газовой фазе, капля испарится.

Interactive: точка кипения : неполярные молекулы (серые) испаряются или кипят быстрее, чем полярные молекулы (синие и красные). Притяжения между молекулами показаны пунктирными линиями. Запустите модель, затем нагрейте жидкости. Как выглядит кипение на молекулярном уровне?

Пузырь - это отверстие в жидкости; молекулы на границе жидкости изогнуты внутрь, поэтому они испытывают более сильное притяжение к ближайшим соседям.Как следствие, давление пара P w жидкости, обращенной в пузырек, всегда меньше, чем у объемной жидкости P w при той же температуре. Когда объем жидкости находится при нормальной температуре кипения (то есть, когда давление пара составляет 1 атм), давление пара внутри пузыря будет меньше 1 атм, поэтому пузырек будет стремиться схлопнуться. Кроме того, поскольку пузырь образуется внутри жидкости, к этому эффекту будет добавляться гидростатическое давление перекрывающей жидкости.По обеим этим причинам жидкость не закипит, пока температура не поднимется немного выше точки кипения - явление, известное как перегрев. Как только начинается кипение, оно будет продолжаться при надлежащей температуре кипения жидкости.

Как жидкость становится газом? - YouTube : это видео показывает, как происходит испарение и испарение, и устраняет большую ошибку, которую делают многие люди, когда они имеют дело с фазовым переходом сжиженный газ.

Сверхкритические жидкости

Сверхкритический флюид - это вещество с температурой и давлением выше его критической точки, где не существует отдельных жидкой и газовой фаз.

Цели обучения

Обсудите свойства сверхкритических жидкостей.

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Сверхкритические флюиды обладают свойствами между газом и жидкостью.
  • Сверхкритическая жидкость может вытекать через твердые тела, как газ, и растворять материалы, как жидкость.
  • Все сверхкритические жидкости полностью смешиваются друг с другом, поэтому для смеси может быть гарантирована одна фаза, если критическая точка смеси будет превышена.
Ключевые термины
  • сверхкритическая жидкость : любое вещество с температурой и давлением выше его критической точки, где не существует отдельных жидкой и газовой фаз.
  • критическая температура : Температура, за пределами которой для данного вещества не существует фазовых границ.
  • критическая точка : Эта точка, также известная как критическое состояние, возникает в условиях (таких как определенные значения температуры, давления или состава), при которых не существует границ фаз.
  • критическое давление : давление, за пределами которого для данного вещества не существует фазовых границ.

Свойства сверхкритических флюидов

Сверхкритический флюид - это любое вещество с температурой и давлением выше его критической точки, где не существует отдельных жидкой и газовой фаз.Это можно объяснить, полагая, что при достаточно высоких температурах (выше критической температуры) кинетическая энергия молекул достаточно высока, чтобы преодолеть любые межмолекулярные силы, которые могут конденсировать образец в жидкую фазу. С другой стороны, достаточно высокие давления (выше критического давления) не позволят образцу оставаться в чистом газообразном состоянии. Таким образом, достигается баланс между этими двумя тенденциями, и вещество находится в состоянии между газом и жидкостью.

Фазовая диаграмма для вещества : На рисунке показана критическая точка, выше которой (по температуре или давлению) вещество не существует ни в жидкой, ни в газовой фазе. В этих условиях она называется «сверхкритической жидкостью» и имеет свойства между жидкостью и газом.

Он может истекать через твердые тела (например, газ) и растворять материалы (например, жидкость). Кроме того, вблизи критической точки небольшие изменения давления или температуры приводят к большим изменениям плотности, что позволяет «отрегулировать» многие свойства сверхкритической жидкости.«Сверхкритические жидкости подходят для замены органических растворителей в различных промышленных и лабораторных процессах. Двуокись углерода и вода являются наиболее часто используемыми сверхкритическими жидкостями, поскольку они используются для удаления кофеина и выработки электроэнергии соответственно.

В общих чертах, сверхкритические жидкости обладают свойствами между газом и жидкостью. Критические свойства некоторых веществ, используемых в качестве растворителей и сверхкритических жидкостей, показаны в таблице 1. Таблица 2 показывает плотность, коэффициент диффузии и вязкость для типичных жидкостей, газов и сверхкритических жидкостей.

Критические свойства различных растворителей : Сверхкритические жидкости обладают свойствами между газом и жидкостью.

Кроме того, в сверхкритической жидкости отсутствует поверхностное натяжение, так как нет границы раздела фаз жидкость-газ. Изменяя давление и температуру текучей среды, можно «настроить» ее свойства, чтобы они были более жидкоподобными или газообразными. Одно из наиболее важных свойств сверхкритических жидкостей - их способность действовать как растворители. Растворимость в сверхкритической жидкости имеет тенденцию увеличиваться с увеличением плотности жидкости (при постоянной температуре).Поскольку плотность увеличивается с давлением, растворимость имеет тенденцию к увеличению с давлением.

Взаимосвязь с температурой немного сложнее. При постоянной плотности растворимость будет увеличиваться с повышением температуры. Однако вблизи критической точки плотность может резко упасть при небольшом повышении температуры. Следовательно, вблизи критической температуры растворимость часто падает с повышением температуры, а затем снова возрастает.

Все сверхкритические жидкости полностью смешиваются друг с другом; поэтому однофазное соединение смеси может быть гарантировано при превышении критической точки.Критическая точка бинарной смеси может быть оценена как среднее арифметическое критических температур и давлений двух компонентов,

T c (смесь) = (мольная доля A ) x T c ( A) + (мольная доля B ) x T c ( Б)

Для большей точности критическая точка может быть рассчитана с использованием уравнений состояния, таких как метод Пенга Робинсона или методы группового вклада.Другие свойства, такие как плотность, также можно рассчитать с помощью уравнений состояния.

Пример: двуокись углерода

На фазовой диаграмме давление-температура CO 2 кипение разделяет газовую и жидкую области и заканчивается в критической точке, где жидкая и газовая фазы исчезают, становясь единой сверхкритической фазой. При температуре значительно ниже критической (например, 280 K) по мере увеличения давления газ сжимается и в конечном итоге (при давлении чуть более 40 бар) конденсируется в гораздо более плотную жидкость, что приводит к разрыву линии (вертикальная пунктирная линия) .Система состоит из 2 фаз, находящихся в равновесии, плотной жидкости и газа низкой плотности.

Фазовая диаграмма для диоксида углерода : Эта диаграмма показывает сверхкритическую область флюида CO 2 .

По мере приближения к критической температуре (300 K) плотность газа в состоянии равновесия становится плотнее, а плотность жидкости - ниже. В критической точке (304,1 К и 7,38 МПа) нет разницы в плотности, и две фазы становятся одной жидкой фазой.Таким образом, выше критической температуры газ не может сжижаться под давлением. При температуре немного выше критической (310 К), вблизи критического давления линия почти вертикальна. Небольшое увеличение давления вызывает большое увеличение плотности сверхкритической фазы. Многие другие физические свойства также показывают большие градиенты давления вблизи критической точки, такие как вязкость, относительная диэлектрическая проницаемость и сила растворителя, которые тесно связаны с плотностью.

Внимательный взгляд на сверхкритический диоксид углерода : Сосуд под давлением из алюминия и акрила заполнен кусочками сухого льда. Сухой лед тает под высоким давлением и образует жидкую и газовую фазы. Когда сосуд нагревается, CO2 становится сверхкритическим - это означает, что жидкая и газовая фазы сливаются вместе в новую фазу, которая имеет свойства газа, но плотность жидкости. Сверхкритический CO2 является хорошим растворителем и используется для обеззараживания кофе, химической чистки одежды и других ситуаций, когда отказ от углеводородного растворителя желателен по причинам, связанным с окружающей средой или здоровьем.

Переход жидкости в твердую фазу

Замерзание - это фазовый переход, при котором жидкость превращается в твердое тело, когда ее температура понижается до точки замерзания.

Цели обучения

Обсудите процесс замораживания.

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Для большинства веществ точки плавления и замерзания совпадают; однако некоторые вещества обладают разными температурами перехода твердое тело - жидкость.
  • Большинство жидкостей замерзают в результате кристаллизации, т.е. образования твердого кристаллического вещества из однородной жидкости.
  • Замораживание - почти всегда экзотермический процесс, означающий, что когда жидкость превращается в твердую, выделяется тепло.
  • Энергия, выделяющаяся при замерзании, известная как энтальпия плавления, является скрытой теплотой и в точности равна энергии, необходимой для плавления того же количества твердого вещества.
Ключевые термины
  • Замораживание : Замораживание или затвердевание - это фазовый переход, при котором жидкость превращается в твердое тело, когда ее температура понижается до точки замерзания.
  • Нуклеация : В контексте замораживания зародышеобразование - это локализованное почкование кристаллической твердой структуры.

Замерзание или затвердевание - это фазовый переход, при котором жидкость превращается в твердое тело, когда ее температура понижается до или ниже точки замерзания. Все известные жидкости, кроме гелия, замерзают при достаточно низкой температуре. (Жидкий гелий остается жидкостью при атмосферном давлении даже при абсолютном нуле и может затвердеть только при более высоком давлении.)

Для большинства веществ точки плавления и замерзания совпадают; однако некоторые вещества обладают разными температурами перехода твердое тело-жидкость. Например, агар демонстрирует гистерезис в температурах плавления и замерзания: он плавится при 85 ° C (185 ° F) и затвердевает при температуре от 31 ° C до 40 ° C (от 89,6 ° F до 104 ° F).

Большинство жидкостей замерзают в результате кристаллизации, т.е. образования твердого кристаллического вещества из однородной жидкости.

Crystalline Solid : Модель плотно упакованных атомов внутри кристаллического твердого тела.

Зарождение ядра

Это термодинамический фазовый переход первого порядка, который означает, что пока твердое тело и жидкость сосуществуют, равновесная температура системы остается постоянной и равной температуре плавления. Кристаллизация состоит из двух основных событий: зарождения и роста кристаллов. Нуклеация - это этап, на котором молекулы начинают собираться в кластеры (в масштабе нанометров), выстраиваясь в периодический узор, определяющий кристаллическую структуру.Рост кристаллов - это последующий рост зародышей, которым удается достичь критического размера кластера и превзойти его.

Нуклеация приводит к образованию кристаллов : Когда сахар перенасыщен водой, происходит зародышеобразование, позволяя молекулам сахара слипаться и образовывать большие кристаллические структуры.

Кристаллизация чистых жидкостей обычно начинается при более низкой температуре, чем точка плавления, из-за высокой энергии активации гомогенного зародышеобразования.Создание зародыша предполагает образование границы раздела на границах новой фазы. Некоторая энергия расходуется на формирование этой границы раздела в зависимости от поверхностной энергии каждой фазы. Если гипотетическое ядро ​​слишком мало, энергии, которая выделяется при формировании его объема, недостаточно для создания его поверхности, и зарождение не происходит. Замораживание не начинается до тех пор, пока температура не станет достаточно низкой, чтобы обеспечить достаточно энергии для образования стабильных ядер.

При наличии неровностей на поверхности вмещающего сосуда, твердых или газообразных примесей, предварительно сформированных твердых кристаллов или других зародышеобразователей может происходить гетерогенное зародышеобразование , .Гетерогенное зародышеобразование - это зарождение зародышей на поверхности, с которой соприкасается вещество.

Температура плавления воды при давлении в одну атмосферу очень близка к 0 ° C (32 ° F, 273,15 K), а в присутствии зародышеобразующих веществ точка замерзания воды близка к температуре плавления. Однако в отсутствие нуклеаторов вода может переохлаждаться до -40 ° C (-40 ° F, 233 K) перед замерзанием. Под высоким давлением (2000 атмосфер) вода будет переохлаждаться до -70 ° C (-94 ° F, 203 K) перед замерзанием.

Замораживание сопровождается выделением тепла

Замораживание - почти всегда экзотермический процесс, означающий, что когда жидкость превращается в твердую, выделяется тепло. Это может показаться нелогичным, поскольку температура материала при замораживании не повышается (кроме случаев, когда жидкость переохлаждена). Но необходимо постоянно отводить тепло от замораживающей жидкости, иначе процесс замораживания остановится. Энергия, выделяющаяся при замерзании, известная как энтальпия плавления, представляет собой скрытую теплоту и точно такая же, как энергия, необходимая для плавления того же количества твердого вещества.

Интерактивное: изменение фазы : Материя существует в виде твердых тел, жидкостей и газов и может изменять состояние между ними. Модель показывает жидкий материал слева (маленькие атомы). Количество тепловой энергии показано штриховкой кинетической энергии (KE), причем более глубокие оттенки красного представляют более энергичные атомы. С правой стороны барьера находится твердый материал (крупные атомы). Запустите модель. Сколько энергии способно преодолеть барьер? Снимите барьер. Как быстро более энергичные атомы плавят твердое тело?

Фазовый переход из твердого тела в газ

Сублимация - это фазовый переход из твердой фазы в газообразную без прохождения через промежуточную жидкую фазу.

Цели обучения

Обсудите процесс сублимации.

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Сублимация - это эндотермический фазовый переход, при котором твердое вещество испаряется в газ.
  • Сублимируемые твердые вещества имеют такое высокое давление пара, что нагревание приводит к значительному испарению даже до того, как будет достигнута точка плавления.
  • Энтальпия сублимации (также называемая теплотой сублимации) может быть рассчитана как сумма энтальпии плавления и энтальпии испарения.
Ключевые термины
  • сублимация : Процесс преобразования непосредственно из твердой фазы в газообразную, без прохождения через промежуточную жидкую фазу.
  • Тройная точка : В термодинамике тройная точка вещества - это температура и давление, при которых три фазы (газ, жидкость и твердое тело) сосуществуют в термодинамическом равновесии.
  • осаждение : фазовый переход, при котором газ превращается в твердое тело без прохождения через промежуточную жидкую фазу.Это обратный процесс сублимации.

Фазовый переход: твердое тело в газ

Сублимация - это процесс преобразования непосредственно из твердой фазы в газообразную, без прохождения через промежуточную жидкую фазу. Это эндотермический фазовый переход, который происходит при температурах и давлениях ниже тройной точки вещества (температуры и давления, при которых сосуществуют все три фазы) на его фазовой диаграмме.

При данной температуре большинство химических соединений и элементов могут обладать одним из трех различных состояний вещества при разном давлении.В этих случаях для перехода из твердого состояния в газообразное требуется промежуточное жидкое состояние. Но при температурах ниже тройной точки снижение давления приведет к фазовому переходу непосредственно из твердого тела в газообразное. Кроме того, при давлениях ниже давления тройной точки повышение температуры приведет к превращению твердого вещества в газ без прохождения через область жидкости.

Фазовая диаграмма чистого вещества : Обратите внимание на тройную точку вещества.При температурах и давлениях ниже значений тройной точки может происходить фазовый переход между твердой и газовой фазами.

Для некоторых веществ, таких как углерод и мышьяк, сублимация намного проще, чем испарение. Это связано с тем, что давление их тройной точки очень велико, и их трудно получить в виде жидкостей. Твердое вещество имеет такое высокое давление пара, что нагревание приводит к значительному прямому испарению даже до того, как будет достигнута точка плавления.

Процесс сублимации требует дополнительной энергии и, следовательно, является эндотермическим изменением.Энтальпия сублимации (также называемая теплотой сублимации) может быть рассчитана как сумма энтальпии плавления и энтальпии испарения.

Обратный процесс сублимации - это осаждение (т.е. превращение газа в твердое вещество). Например, твердый йод I 2 легко сублимируется при температуре около 100 ° C. Даже лед имеет измеримое давление пара вблизи точки замерзания, о чем свидетельствует тенденция снега к испарению в холодную сухую погоду. Есть и другие твердые вещества, давление пара которых превышает давление пара жидкости до того, как может произойти плавление.Такие вещества возвышенны; распространенным примером является твердый диоксид углерода (сухой лед) при атмосферном давлении 1 атм.

Dry Ice : Твердая двуокись углерода (известная как «сухой лед») сублимируется в воздухе.

Кривая нагрева воды

Вода превращается из льда в жидкость и превращается в водяной пар при добавлении к ней тепла.

Цели обучения

Обсудите кривую нагрева воды.

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Кривая нагрева графически представляет фазовые переходы, которым подвергается вещество при добавлении к нему тепла.
  • Плато на кривой отмечают фазовые изменения. Температура остается постоянной во время этих фазовых переходов.
  • Вода имеет высокую температуру кипения из-за сильных водородных связей между молекулами воды; он одновременно является донором и акцептором сильной водородной связи.
  • Первое изменение фазы - таяние, во время которого температура не меняется, а вода тает. Второе изменение фазы - кипение, так как при переходе в газ температура не меняется.
Ключевые термины
  • водородная связь : Сильная межмолекулярная связь, в которой атом водорода в одной молекуле притягивается к сильно электроотрицательному атому (обычно азоту или кислороду) в другой молекуле.
  • удельная теплоемкость : количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г вещества на 1 градус Цельсия.

Как и многие вещества, вода может существовать в различных фазах вещества: жидкой, твердой и газовой.Кривая нагрева показывает, как изменяется температура, когда вещество нагревается с постоянной скоростью.

Построение кривой нагрева

Температура откладывается по оси ординат, а по оси абсцисс отложено добавленное тепло. Предполагается постоянная скорость нагрева, так что ось абсцисс также можно рассматривать как количество времени, которое проходит, когда вещество нагревается. На измеренной кривой есть два основных наблюдения:

  • регионов, где температура повышается при добавлении тепла
  • плато, где температура остается постоянной.

Именно на этих плато происходит фазовый переход.

Кривая нагрева воды : Фазовые переходы воды.

Анализ кривой нагрева

Если смотреть слева направо на график, можно увидеть пять отдельных частей кривой нагрева:

  1. Твердый лед нагревается, и температура повышается до тех пор, пока не будет достигнута нормальная точка замерзания / плавления, равная нулю градусов Цельсия. Количество добавленного тепла, q , можно рассчитать следующим образом: [latex] \ text {q} = \ text {m} \ cdot \ text {C} _ {\ text {H} _2 \ text {O} ( \ text {s})} \ cdot \ Delta \ text {T} [/ latex], где m - масса пробы воды, C - удельная теплоемкость твердой воды, или льда, и [латекс ] \ Delta \ text {T} [/ latex] - изменение температуры во время процесса.
  2. Первая фаза - таяние; при плавлении вещества температура не меняется. Для воды это происходит при 0 o C. Вышеприведенное уравнение (описанное в части 1 кривой) нельзя использовать для этой части кривой, потому что изменение температуры равно нулю! Вместо этого используйте тепла fusion ([латекс] \ Delta \ text {H} _ {\ text {fusion}} [/ latex]), чтобы вычислить, сколько тепла было вовлечено в этот процесс: [латекс] \ текст {q} = \ text {m} \ cdot \ Delta \ text {H} _ {\ text {fusion}} [/ latex], где м - масса пробы воды.
  3. После того, как все твердое вещество превратилось в жидкость, температура жидкости начинает повышаться по мере поглощения тепла. Затем можно рассчитать тепло, поглощаемое: [латексом] \ text {q} = \ text {m} \ cdot \ text {C} _ {\ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l })} \ cdot \ Delta \ text {T} [/ latex]. Обратите внимание, что удельная теплоемкость жидкой воды отличается от теплоемкости льда.
  4. Жидкость закипит, когда раствор поглотит достаточно тепла, чтобы температура достигла точки кипения, где снова температура остается постоянной, пока вся жидкость не станет газообразной водой.При атмосферном давлении 1 атм этот фазовый переход происходит при температуре 100–90–107 o– 90–108 ° C (нормальная температура кипения воды). Жидкая вода становится водяным паром или паром, когда переходит в газовую фазу. Используйте тепла испарения ([латекс] \ Delta \ text {H} _ {\ text {vap}} [/ latex]), чтобы вычислить, сколько тепла было поглощено в этом процессе: [латекс] \ text { q} = \ text {m} \ cdot \ text {C} _ {\ text {H} _2 \ text {O} (\ text {g})} \ cdot \ Delta \ text {T} [/ latex], где м - масса пробы воды.
  5. После того, как вся жидкость будет преобразована в газ, температура будет продолжать повышаться по мере добавления тепла. Опять же, добавленное тепло, которое приводит к определенному изменению температуры, определяется следующим образом: [латекс] \ text {q} = \ text {m} \ cdot \ text {C} _ {\ text {H} _2 \ text {O} (\ text {g})} \ cdot \ Delta T [/ latex]. Обратите внимание, что удельная теплоемкость газообразной воды отличается от теплоемкости льда или жидкой воды.
  6. Вода имеет высокую температуру кипения из-за наличия обширных взаимодействий водородных связей между молекулами воды в жидкой фазе (вода является одновременно донором и акцептором водородных связей).Когда тепло впервые применяется к воде, она должна разорвать межмолекулярные водородные связи в образце. После разрыва связей тепло поглощается и преобразуется в увеличенную кинетическую энергию молекул для их испарения.

Плавление, кипячение и сублимация - вводная химия - 1-е канадское издание

Дэвид В. Болл и Джесси А. Ки

Цели обучения

  1. Опишите, что происходит во время смены фазы.
  2. Рассчитайте изменение энергии, необходимое для изменения фазы.

Вещества могут менять фазу - часто из-за изменения температуры. При низких температурах большинство веществ твердые; при повышении температуры они становятся жидкими; еще при более высоких температурах они становятся газообразными.

Процесс превращения твердого тела в жидкость называется плавлением. (более старый термин, который вы иногда можете встретить, - fusion ). Противоположный процесс, когда жидкость превращается в твердое тело, называется затвердеванием. Для любого чистого вещества температура, при которой происходит плавление, известная как точка плавления, является характеристикой этого вещества.Чтобы твердое вещество превратилось в жидкость, требуется энергия. Каждое чистое вещество имеет определенное количество энергии, необходимое для превращения твердого вещества в жидкость. Это количество называется энтальпией плавления (или теплотой плавления) вещества, представленной как Δ H fus . Некоторые значения Δ H fus перечислены в таблице 10.2 «Энтальпии плавления различных веществ»; предполагается, что эти значения относятся к температуре плавления вещества. Обратите внимание, что единица измерения Δ H fus - килоджоули на моль, поэтому нам нужно знать количество материала, чтобы знать, сколько энергии задействовано.Δ H fus всегда указывается в таблице как положительное число. Однако его можно использовать как для процессов плавления, так и для процессов затвердевания при условии, что вы помните, что плавление всегда эндотермическое (поэтому Δ H будет положительным), в то время как затвердевание всегда будет экзотермическим (поэтому Δ H будет отрицательный).

Таблица 10.2 Энтальпии плавления различных веществ

Вещество (точка плавления) Δ H фус (кДж / моль)
Вода (0 ° C) 6.01
Алюминий (660 ° C) 10,7
Бензол (5,5 ° C) 9,95
Этанол (-114,3 ° C) 5,02
Ртуть (-38,8 ° C) 2,29

Пример 2

Каково изменение энергии при плавлении 45,7 г H 2 O при 0 ° C?

Решение

Δ H фус H 2 O составляет 6,01 кДж / моль.Однако наше количество дано в граммах, а не в молях, поэтому первым шагом является преобразование граммов в моль с использованием молярной массы H 2 O, которая составляет 18,0 г / моль. Тогда мы можем использовать Δ H fus в качестве коэффициента преобразования. Поскольку вещество плавится, процесс эндотермический, поэтому изменение энергии будет иметь положительный знак.

45,7 г H 2 O × (1 моль H 2 O / 18,0 г H 2 O) × (6,01 кДж / 1 моль H 2 O) = 15,3 кДж

Предполагается, что число без знака положительное.

Проверьте себя

Каково изменение энергии, когда 108 г C 6 H 6 замерзают при 5,5 ° C?

Ответ

−13,8 кДж

При плавлении энергия идет исключительно на изменение фазы вещества; это не влияет на изменение температуры вещества. Следовательно, плавление - изотермический процесс, потому что вещество остается при той же температуре. Только когда все вещество расплавлено, дополнительная энергия уходит на изменение его температуры.

Что происходит, когда твердое вещество становится жидкостью? В твердом теле отдельные частицы застревают на месте, потому что межмолекулярные силы не могут быть преодолены за счет энергии частиц. Когда подается больше энергии (например, за счет повышения температуры), наступает момент, когда частицы имеют достаточно энергии, чтобы двигаться, но недостаточно энергии, чтобы разделиться. Это жидкая фаза: частицы все еще контактируют, но могут перемещаться друг вокруг друга. Это объясняет, почему жидкости могут принимать форму своих контейнеров: частицы перемещаются и под действием силы тяжести заполняют минимально возможный объем (если жидкость не находится в среде с невесомостью - см. Рисунок 10.3 «Жидкости и гравитация»).

Рисунок 10.3 Жидкости и гравитация

(а) Жидкость заполняет дно контейнера, поскольку она направляется вниз под действием силы тяжести, а частицы скользят друг по другу. (б) Жидкость плавает в условиях невесомости. Частицы все еще скользят друг по другу, потому что они находятся в жидкой фазе, но теперь нет силы тяжести, чтобы тянуть их вниз. Источник: «Стакан воды» Дерека Дженсена находится в открытом доступе; «Clayton Anderson zero g» является общественным достоянием, потому что он был создан исключительно НАСА.

Фазовый переход между жидкостью и газом имеет некоторое сходство с фазовым переходом между твердым телом и жидкостью. При определенной температуре частицы в жидкости обладают достаточной энергией, чтобы стать газом. Процесс превращения жидкости в газ называется кипением (или испарением), а процесс превращения газа в жидкость - конденсацией. Однако, в отличие от процесса преобразования твердое тело / жидкость, на процесс преобразования жидкость / газ заметно влияет окружающее давление на жидкость, поскольку на газы сильно влияет давление.Это означает, что температура, при которой жидкость становится газом, точка кипения, может изменяться в зависимости от давления окружающей среды. Поэтому мы определяем нормальную точку кипения как температуру, при которой жидкость превращается в газ, когда окружающее давление составляет ровно 1 атм или 760 торр. Если не указано иное, предполагается, что температура кипения соответствует давлению 1 атм.

Подобно переходу между твердой и жидкой фазами, изменение фазы жидкость / газ включает в себя энергию. Количество энергии, необходимое для преобразования жидкости в газ, называется энтальпией испарения (или теплотой испарения), представленной как Δ H vap .Некоторые значения Δ H vap перечислены в таблице 10.3 «Энтальпии испарения для различных веществ»; предполагается, что эти значения относятся к нормальной температуре кипения вещества, которая также указана в таблице. Единица измерения Δ H vap - это также килоджоули на моль, поэтому нам нужно знать количество материала, чтобы знать, сколько энергии требуется. Δ H vap также всегда указывается в таблице как положительное число. Его можно использовать как для процессов кипения, так и для процессов конденсации, если вы помните, что кипение всегда эндотермическое (поэтому Δ H будет положительным), в то время как конденсация всегда будет экзотермической (поэтому Δ H будет отрицательным) .

Таблица 10.3 Энтальпии испарения для различных веществ

Вещество (нормальная точка кипения) Δ H пар (кДж / моль)
Вода (100 ° C) 40,68
Бром (59,5 ° C) 15,4
Бензол (80,1 ° C) 30,8
Этанол (78,3 ° C) 38,6
Ртуть (357 ° C) 59.23

Пример 3

Каково изменение энергии при конденсации 66,7 г Br 2 (г) в жидкость при 59,5 ° C?

Решение

Δ H vap для Br 2 составляет 15,4 кДж / моль. Несмотря на то, что это процесс конденсации, мы все равно можем использовать числовое значение Δ H vap , если мы понимаем, что нам необходимо отобрать энергию, поэтому значение Δ H будет отрицательным. Чтобы определить величину изменения энергии, мы должны сначала перевести количество Br 2 в моль.Тогда мы можем использовать Δ H vap в качестве коэффициента преобразования.

66,7 г Br 2 × (1 моль Br 2/ 159,8 г Br 2 ) × (15,4 кДж / 1 моль Br 2 ) = 6,43 кДж

Поскольку процесс является экзотермическим, фактическое значение будет отрицательным: Δ H = −6,43 кДж.

Проверьте себя

Каково изменение энергии при кипении 822 г C 2 H 5 OH (ℓ) при нормальной температуре кипения 78,3 ° C?

Ответ

689 кДж

Как и при плавлении, энергия при кипении идет исключительно на изменение фазы вещества; это не влияет на изменение температуры вещества.Так что кипячение - это тоже изотермический процесс. Только когда все вещество закипело, дополнительная энергия уходит на изменение его температуры.

Что происходит, когда жидкость становится газом? Мы уже установили, что жидкость состоит из соприкасающихся друг с другом частиц. Когда жидкость становится газом, частицы отделяются друг от друга, и каждая частица движется в космосе своим путем. Вот как газы наполняют свои контейнеры. Действительно, в газовой фазе большая часть объема - это пустое пространство; только около 1/1000 объема фактически занято материей (Рисунок 10.4 «Жидкости и газы»). Именно это свойство газов объясняет, почему они могут сжиматься, и этот факт рассматривается в главе 6 «Газы».

Рисунок 10.4 Жидкости и газы

В (а) частицы представляют собой жидкость; частицы находятся в контакте, но также могут перемещаться друг вокруг друга. В (b) частицы представляют собой газ, и большая часть объема фактически представляет собой пустое пространство. Частицы не соответствуют масштабу; в действительности, точки, представляющие частицы, будут иметь размер примерно 1/100 от изображенного.

При некоторых обстоятельствах твердая фаза может переходить непосредственно в газовую фазу, минуя жидкую фазу, а газ может непосредственно становиться твердым. Переход твердого вещества в газ называется сублимацией, а обратный процесс - осаждением. Сублимация изотермическая, как и другие фазовые переходы. Во время сублимации наблюдается измеримое изменение энергии; это изменение энергии называется энтальпией сублимации, представленной как Δ H sub . Связь между Δ H sub и другими изменениями энтальпии следующая:

Δ H sub = Δ H fus + Δ H vap

Таким образом, Δ H sub не всегда табулируется, потому что его можно просто вычислить из Δ H fus и Δ H vap .

Есть несколько распространенных примеров сублимации. Хорошо известный продукт - сухой лед - на самом деле твердый CO 2 . Сухой лед является сухим, потому что он возгоняется, при этом твердое вещество, минуя жидкую фазу, переходит прямо в газовую фазу. Сублимация происходит при температуре −77 ° C, поэтому с ней нужно обращаться осторожно. Если вы когда-нибудь замечали, что кубики льда в морозильной камере со временем становятся меньше, это связано с тем, что твердая вода очень медленно сублимируется. «Морозный ожог» на самом деле не ожог; это происходит, когда определенные продукты, такие как мясо, медленно теряют твердую воду из-за сублимации.Еда по-прежнему хорошая, но выглядит неаппетитно. Уменьшение температуры морозильной камеры замедлит сублимацию твердой воды.

Химические уравнения можно использовать для представления фазового перехода. В таких случаях крайне важно использовать метки фаз на веществах. Например, химическое уравнение таяния льда с образованием жидкой воды выглядит следующим образом:

H 2 O (т) → H 2 O (ℓ)

Никаких химических изменений не происходит; однако происходят физические изменения.

Кривые нагрева

График зависимости температуры от количества добавленного тепла известен как кривая нагрева (рис. 10.5). Они обычно используются, чтобы наглядно показать взаимосвязь между фазовыми изменениями и энтальпией для данного вещества.

Рисунок 10.5. Типовая диаграмма кривой нагрева.

На рис. 10.5 твердое тело приобретает кинетическую энергию и, следовательно, температура повышается по мере добавления тепла. В точке плавления добавляемое тепло используется для разрушения межмолекулярных сил притяжения твердого тела вместо увеличения кинетической энергии, и поэтому температура остается постоянной.После того, как все твердое вещество снова расплавилось, добавленное тепло идет на увеличение кинетической энергии (и температуры) молекул жидкости до точки кипения. В точке кипения, опять же, добавленное тепло используется для разрушения межмолекулярных сил притяжения вместо передачи кинетической энергии, а температура остается постоянной, пока вся жидкость не превратится в газ.

Ключевые выводы

  • Фазовые изменения могут происходить между любыми двумя фазами материи.
  • Все фазовые изменения происходят с одновременным изменением энергии.
  • Все фазовые переходы изотермические.

Упражнения

  1. В чем разница между плавкой и затвердеванием ?

  2. В чем разница между кипящей и конденсационной ?

  3. Опишите молекулярные изменения, когда твердое вещество становится жидкостью.

  4. Опишите молекулярные изменения, когда жидкость становится газом.

  5. Каково изменение энергии при плавлении 78,0 г Hg при -38,8 ° C?

  6. Каково изменение энергии, когда 30,8 г алюминия затвердевают при 660 ° C?

  7. Каково изменение энергии при кипении 111 г Br 2 при 59,5 ° C?

  8. Каково изменение энергии при конденсации 98,6 г H 2 O при 100 ° C?

  9. Каждое из следующих утверждений неверно. Перепишите их, чтобы они были правильными.

a) Температурные изменения во время фазового перехода.

б) Процесс превращения жидкости в газ называется сублимацией.

10. Каждое из следующих утверждений неверно. Перепишите их, чтобы они были правильными.

а) Объем газа содержит только около 10% вещества, а остальное - пустое пространство.

б) Δ H sub равно Δ H vap .

11.Напишите химическое уравнение плавления элементарного натрия.

12. Напишите химическое уравнение затвердевания бензола (C 6 H 6 ).

13. Напишите химическое уравнение сублимации CO 2 .

14. Напишите химическое уравнение кипения пропанола (C 3 H 7 OH).

Δ H sub из I 2 составляет 60.46 кДж / моль, а его Δ H пар составляет 41,71 кДж / моль. Что такое Δ H fus у I 2 ?

ответы

1.

Плавление - это фазовый переход из твердого состояния в жидкое, а затвердевание - это фазовый переход из жидкого состояния в твердое.

3.

У молекул достаточно энергии, чтобы двигаться друг относительно друга, но недостаточно, чтобы полностью отделиться друг от друга.

5.

890 Дж

7.

10,7 кДж

9.

а) Температура не меняется во время смены фаз.

б) Процесс превращения жидкости в газ называется кипением; процесс превращения твердого тела в газ называется сублимацией.

11.

Na (т) → Na (ℓ)
13.

CO 2 (т) → CO 2 (г)
15.

46.69 кДж / моль

фаз - Chemistry LibreTexts

Состояния: газ, жидкость и твердое вещество

Газ, жидкость и твердое тело известны как три состояния вещества или материала, но каждое из твердого и жидкого состояния может существовать в одной или нескольких формах. Таким образом, для описания различных форм требуется еще один термин, и используется термин фаза. Каждая отдельная форма называется фазой; однако концепция фазы, определяемой как однородная часть системы, выходит за рамки одного материала, поскольку фаза может также включать несколько материалов.Например, однородный раствор любого количества веществ - это однофазная система. Фаза - это понятие, используемое для объяснения многих физических и химических изменений (реакций).

  • Твердое тело имеет определенную форму и объем. Жидкость имеет определенный объем, но принимает форму емкости, тогда как газ заполняет весь объем емкости. Вы уже знаете, что алмаз и графит - твердые тела, состоящие из углерода; это две фазы углерода, но обе твердые. Твердые вещества делятся на подклассы аморфных (или стеклообразных) твердых веществ и кристаллических твердых веществ.Расположение атомов или молекул в кристаллических твердых телах регулярно повторяется в очень большом диапазоне, составляющем миллионы атомов, но их расположение в аморфных твердых телах является в некоторой степени случайным или коротким диапазоном, скажем, несколькими десятками или сотнями атомов.
  • Как правило, у материала есть только одна жидкая фаза. Однако есть две формы жидкого гелия; у каждого есть уникальные свойства. Таким образом, две формы представляют собой разные (жидкие) фазы гелия. При определенной температуре и давлении две фазы сосуществуют.
  • Пока что все газы ведут себя одинаково, как и смеси газов. Таким образом, газ обычно рассматривается как фаза.

Концепция фазы

Фаза - это отчетливое и однородное состояние системы без видимой границы, разделяющей ее на части.

Вода, \ (\ ce {h3O} \), является настолько распространенным веществом, что ее газовая (паровая), жидкая (вода) и твердая (лед) фазы широко известны. Смесь ледяной воды имеет две фазы, как и системы, содержащие лед и пар, и воду и пар.Чтобы распознать паровую систему в этих системах, может потребоваться пристальное наблюдение, потому что пар обычно смешивается с воздухом и не обнаруживается напрямую.

Вы, вероятно, также знаете, что для вещества может существовать несколько твердых веществ, и каждая из этих твердых форм также называется фазой. Алмаз и графит - самые цитируемые примеры; оба являются твердым углеродом, но имеют разные формы, цвета и структуры кристаллов. Они представляют две разные фазы углерода. Другой пример - лед. При давлении ниже 1 атм лед имеет гексагональную симметрию, а кубический лед образуется под высоким давлением.На самом деле существует как минимум восемь различных типов льда, каждый из которых является твердой фазой.

Когда вы смешиваете воду и спирт, независимо от того, какое относительное количество вы используете, они полностью смешиваются. Полученная смесь имеет только одну фазу (раствор). Однако вода и масло обычно не смешиваются, и их граница разделения видна; они образуют двухфазную систему. Иногда вы не можете «увидеть» границу, и вам потребуется научное обоснование, чтобы понять количество фаз, присутствующих в системе.

Что ж, в одном термине так много понятий, что мы не можем сделать определение более простым для вас. Однако этот термин полезен, потому что его можно использовать для объяснения многих явлений. Ему нет замены. Изучите его и используйте для объяснения физических изменений.

Фазовые переходы

Преобразование между этими фазами называется фазовым переходом . Изменение состояния любого материала из-за изменения температуры или давления - это фазовый переход.Фазовый переход - это физическое изменение (или реакция). Следующая диаграмма иллюстрирует ключевые фазовые переходы: Вы должны знать названия процесса этих фазовых переходов.

\ [\ mathrm {ТВЕРДЫЙ \ xrightarrow {\ large {сублимация \:}} ГАЗ \ xrightarrow {\ large {deposition \:}} ТВЕРДЫЙ} \]

\ [\ mathrm {SOLID \ xrightarrow {\ large {melting \:}} LIQUID \ underset {\ large {(solidfication)}} {\ xrightarrow {\ large {\: \: \: freezing \: \: \: \:}}} ТВЕРДЫЙ} \]

\ [\ mathrm {ГАЗ \ xrightarrow {\ large {конденсация \:}} ЖИДКОСТЬ \ xrightarrow {\ large {парообразование \:}} ГАЗ} \]

Понятия фазового перехода и фазового перехода познакомят вас с областями материаловедения.Например, если вы выполните поиск в Интернете по фразе «фазовый переход», вы найдете тысячи веб-сайтов; некоторые из них связаны с концепцией, которую мы здесь обсуждали, но некоторые могут использовать «фазовый переход» как броскую фразу. Концепция фазового перехода также применяется к изучению ядерной материи, такой как протоны и нейтроны.

7.3: Фазовые изменения - Chemistry LibreTexts

Цели обучения

  • Определите тепло, связанное с фазовым переходом.

Материя может существовать в одном из нескольких различных состояний, включая газ, жидкость или твердое состояние.Количество энергии в молекулах вещества определяет состояние вещества .

  • A газ - это состояние вещества, в котором атомы или молекулы обладают достаточной энергией для свободного движения. Молекулы соприкасаются друг с другом только тогда, когда они случайно сталкиваются.
  • A жидкость - это состояние вещества, в котором атомы или молекулы постоянно находятся в контакте, но имеют достаточно энергии, чтобы постоянно менять положение относительно друг друга.
  • A твердое тело - это состояние вещества, в котором атомы или молекулы не имеют достаточно энергии для движения.Они постоянно находятся в контакте и в фиксированных положениях друг относительно друга.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Состояния Материи. Все три контейнера содержат вещество с одинаковой массой, но находятся в разных состояниях. В левом контейнере вещество представляет собой газ, который распространился, чтобы заполнить контейнер. Он принимает форму и объем емкости. В средней емкости вещество представляет собой жидкость, которая растеклась, приняв форму емкости, но не ее объема.В правом контейнере вещество представляет собой твердое тело, которое не принимает ни форму, ни объем контейнера.

Следующие изменения состояния:

Твердое → Жидкое Плавка или плавка
Жидкость → Газ Испарение
Жидкость → Твердое тело Замораживание
Газ → Жидкость Конденсация
твердое тело → газ Сублимация
  • Если к веществу добавляется тепло, например, при плавлении, испарении или сублимации, процесс будет эндотермическим .В этом случае тепло увеличивает скорость молекул, заставляя их двигаться быстрее (примеры: твердое тело - жидкость; жидкость - газ; твердое тело - газ).
  • Если от вещества отводится тепло, например, при замораживании или конденсации, то процесс экзотермический . В этом случае тепло снижает скорость молекул, заставляя их двигаться медленнее (примеры: жидкость в твердое тело; газ в жидкость). Эти изменения выделяют тепло в окружающую среду.
  • Количество тепла, необходимое для превращения образца из твердого в жидкое, будет таким же, чтобы преобразовать образец из твердого в твердое.Единственное отличие - направление теплопередачи.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Обозначьте каждый из следующих процессов как эндотермический или экзотермический.

  1. вода кипящая
  2. Обледенение пруда

Раствор

  1. эндотермический - необходимо поставить таз с водой на плиту и дать ей нагреться, чтобы вода закипела. Поскольку вы добавляете тепло / энергию, реакция эндотермическая.
  2. экзотермический - подумайте об образовании льда в морозильной камере.Вы помещаете воду в морозильную камеру, которая отводит тепло от воды, чтобы она замерзла. Поскольку тепло отбирается из воды, она экзотермична. Тепло уходит.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Обозначьте каждый из следующих процессов как эндотермический или экзотермический.

  1. конденсация водяного пара
  2. плавка золота
Ответ

а. экзотермический

г. эндотермический

Фазовое изменение - это физический процесс, при котором вещество переходит из одной фазы в другую.Обычно изменение происходит при добавлении или удалении тепла при определенной температуре, известной как точка плавления или точка кипения вещества. Точка плавления - это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое (или из жидкости в твердое). Точка кипения - это температура, при которой вещество переходит из жидкости в газ (или из газа в жидкость). Характер фазового перехода зависит от направления теплопередачи. Тепло, переходящее в вещество , превращает его из твердого тела в жидкость или из жидкости в газ.Удаляя тепло из , вещество превращает газ в жидкость или жидкость в твердое тело.

Следует подчеркнуть два ключевых момента. Во-первых, при температуре плавления или кипения вещества могут существовать две фазы одновременно. Возьмем, к примеру, воду (H 2 O). По шкале Цельсия H 2 O имеет температуру плавления 0 ° C и точку кипения 100 ° C. При 0 ° C твердая и жидкая фазы H 2 O могут сосуществовать. Однако при добавлении тепла часть твердой H 2 O расплавится и превратится в жидкую H 2 O.При отводе тепла происходит обратное: часть жидкой H 2 O превращается в твердую H 2 O. Аналогичный процесс может происходить при 100 ° C: добавление тепла увеличивает количество газообразного H 2 O, при отводе тепла увеличивается количество жидкости H 2 O (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Кривая нагрева воды. По мере добавления тепла к твердой воде температура повышается до 0 ° ° C, точки плавления. В этот момент происходит фазовый переход, добавленное тепло переходит в изменение состояния с твердого на жидкое.Только когда это фазовое изменение завершится, температура может повыситься. (CC BY 3.0 Unported; Консорциум общественных колледжей по бионаучным данным).

Вода - хорошее вещество, которое можно использовать в качестве примера, потому что многие люди уже знакомы с ней. Другие вещества также имеют точки плавления и кипения.

Во-вторых, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), температура вещества не изменяется , когда вещество переходит из одной фазы в другую .Другими словами, фазовые превращения являются изотермическими (изотермический означает «постоянная температура»). Снова рассмотрим H 2 O в качестве примера. Твердая вода (лед) может существовать при 0 ° C. Если к льду добавляется тепло при 0 ° C, часть твердого вещества меняет фазу, превращаясь в жидкость, которая также имеет температуру 0 ° C. Помните, что твердая и жидкая фазы H 2 O могут сосуществовать при 0 ° C. Только после того, как все твердое вещество превратилось в жидкость, добавление тепла изменяет температуру вещества.

Для каждого фазового перехода вещества существует характерное количество тепла, необходимое для выполнения фазового перехода на грамм (или на моль) материала.Теплота плавления (Δ H fus ) - это количество тепла на грамм (или на моль), необходимое для фазового изменения, которое происходит при температуре плавления. Теплота испарения (Δ H vap ) - это количество тепла на грамм (или на моль), необходимое для фазового превращения, которое происходит при температуре кипения. Если вам известно общее количество граммов или молей материала, вы можете использовать Δ H fus или Δ H vap , чтобы определить общее тепло, передаваемое для плавления или затвердевания, используя следующие выражения:

\ [\ text {heat} = n \ times ΔH_ {fus} \ label {Eq1a} \]

, где \ (n \) - количество молей, а \ (ΔH_ {fus} \) выражается в энергии / моль или

.

\ [\ text {heat} = m \ times ΔH_ {fus} \ label {Eq1b} \]

где \ (m \) - масса в граммах, а \ (ΔH_ {fus} \) выражается в энергии на грамм.

Для кипения или конденсации используйте следующие выражения:

\ [\ text {heat} = n \ times ΔH_ {vap} \ label {Eq2a} \]

, где \ (n \) - количество моль), а \ (ΔH_ {vap} \) выражается в энергии / моль или

\ [\ text {heat} = m \ times ΔH_ {vap} \ label {Eq2b} \]

где \ (m \) - масса в граммах, а \ (ΔH_ {vap} \) выражается в энергии на грамм.

Помните, что фазовый переход зависит от направления теплопередачи. При передаче тепла твердые вещества становятся жидкими, а жидкости становятся твердыми при температурах плавления и кипения соответственно.Если тепло передается, жидкости затвердевают, а газы конденсируются в жидкости. В этих точках нет изменений температуры, как это отражено в приведенных выше уравнениях.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Сколько тепла необходимо, чтобы растопить 55,8 г льда (твердый H 2 O) при 0 ° C? Теплота плавления H 2 O составляет 79,9 кал / г.

Раствор

Мы можем использовать соотношение между теплотой и теплотой плавления (уравнение \ (\ PageIndex {1} \)), чтобы определить, сколько калорий тепла необходимо, чтобы растопить этот лед:

\ [\ begin {align *} \ ce {heat} & = \ ce {m \ times ΔH_ {fus}} \\ [4pt] \ mathrm {heat} & = \ mathrm {(55.8 \: \ cancel {g}) \ left (\ dfrac {79.9 \: cal} {\ cancel {g}} \ right) = 4,460 \: cal} \ end {align *} \]

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Сколько тепла необходимо для испарения 685 г H 2 O при 100 ° C? Теплота испарения H 2 O составляет 540 кал / г.

Ответ

\ [\ begin {align *} \ ce {heat} & = \ ce {m \ times ΔH_ {vap}} \\ [4pt] \ mathrm {heat} & = \ mathrm {(685 \: \ cancel {g }) \ left (\ dfrac {540 \: cal} {\ cancel {g}} \ right) = 370,000 \: cal} \ end {align *} \]

Таблица \ (\ PageIndex {1} \) перечисляет значения теплоты плавления и испарения некоторых распространенных веществ.Обратите внимание на единицы измерения этих величин; Когда вы используете эти значения при решении проблем, убедитесь, что другие переменные в ваших расчетах выражены в единицах, соответствующих единицам для конкретных плавок или теплоты плавления и испарения.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Теплоты плавления и испарения для выбранных веществ
Вещество ΔH фус (кал / г) ΔH пар (кал / г)
алюминий (Al) 94.0 2 602
золото (Au) 15,3 409
железо (Fe) 63,2 1 504
вода (H 2 O) 79,9 540
натрия хлорид (NaCl) 123,5 691
этанол (C 2 H 5 OH) 45.2 200,3
бензол (C 6 H 6 ) 30,4 94,1

Сублимация

Существует также фазовый переход, когда твердое вещество переходит непосредственно в газ:

\ [\ text {solid} \ rightarrow \ text {gas} \ label {Eq3} \]

Это изменение фазы называется сублимацией . Каждое вещество имеет характерную теплоту сублимации, связанную с этим процессом.\ circ C} CO_2 (g)} \ label {Eq4} \]

Твердый диоксид углерода называется сухим льдом, потому что он не проходит через жидкую фазу. Вместо этого он работает непосредственно с газовой фазой. (Углекислый газ может существовать в виде жидкости, но только под высоким давлением.) Сухой лед имеет множество практических применений, включая долгосрочное хранение медицинских образцов.

Даже при температуре ниже 0 ° C твердый H 2 O будет медленно возгоняться. Например, тонкий слой снега или инея на земле может медленно исчезнуть по мере возгонки твердого H 2 O, даже если внешняя температура может быть ниже точки замерзания воды.Точно так же кубики льда в морозильной камере со временем могут стать меньше. Хотя твердая вода заморожена, она медленно сублимируется, оседая на более холодных охлаждающих элементах морозильной камеры, что требует периодического размораживания (морозильные камеры без обледенения минимизируют это повторное отложение). Снижение температуры в морозильной камере уменьшит потребность в частом размораживании.

При аналогичных обстоятельствах вода также выделяется из замороженных продуктов (например, мяса или овощей), придавая им непривлекательный вид с пятнами, который называется ожогом при заморозке.На самом деле это не «ожог», и еда не обязательно испортилась, хотя выглядит неаппетитно. Ожог при замораживании можно свести к минимуму, снизив температуру в морозильной камере и плотно обернув продукты, чтобы у воды не было места для сублимации.

Упражнения по обзору концепции

  1. Объясните, что происходит, когда тепло течет внутрь вещества или выходит из него при его температуре плавления или кипения.
  2. Как количество тепла, необходимое для фазового перехода, соотносится с массой вещества?
  3. Какое направление теплопередачи в кипящей воде?
  4. Какое направление теплопередачи в замерзающей воде?
  5. Какое направление теплопередачи при потоотделении?

Ответы

1.На изменение фазы идет энергия, а не температура.

2. Количество тепла на грамм вещества постоянно.

3. Кипячение. К воде добавляется тепло, чтобы перевести ее из жидкого состояния в газообразное.

4. Замораживание. Тепло выходит из системы, переходя из жидкого состояния в твердое. Другой способ взглянуть на это - рассмотреть противоположный процесс таяния. Энергия расходуется (эндотермическая) для плавления льда (твердого в жидкое), поэтому противоположный процесс (из жидкого в твердое) должен быть экзотермическим.

5. Потливость. Тепло используется для испарения влаги на коже, что снижает температуру.

Ключевые вынос

  • Существует изменение энергии, связанное с любым изменением фазы.

Упражнения

  1. Сколько энергии нужно, чтобы расплавить 43,8 г Au при его температуре плавления 1064 ° C?

  2. Сколько энергии выделяется, когда 563,8 г NaCl затвердевает при температуре замерзания 801 ° C?

  3. Какую массу льда можно растопить с помощью 558 кал энергии?

  4. Сколько этанола (C 2 H 5 OH) в граммах может замерзнуть при температуре замерзания, если отвести 1225 кал тепла?

  5. Какова теплота испарения вещества, если для испарения требуется 10,776 кал? 5.05 г? Выразите окончательный ответ в джоулях на грамм.

  6. Если для испарения образца с теплотой испарения 137 кал / г требуется 1 650 кал / г, какова масса образца?

  7. Какова теплота плавления воды в калориях на моль?

  8. Какова теплота испарения бензола (C 6 H 6 ) в калориях на моль?

  9. Какова теплота испарения золота в калориях на моль?

  10. Какова теплота плавления железа в калориях на моль?

Ответы

2.69 630 кал

6. 12,0 г

8. 7,350 кал / моль

9. 80600 кал / моль

10. 3530 кал / моль

фаз материи

Вся материя состоит из атомов. Каждое вещество (кислород, свинец, серебро, неон ...) имеет уникальный номер протоны, нейтроны и электроны. Кислород, например, имеет 8 протонов, 8 нейтронов и 8 электронов.Водород имеет 1 протон и 1 электрон. Отдельные атомы могут соединяются с другими атомами с образованием молекул. Молекулы воды содержат два атома водорода H и один атом кислорода O и химически называется h3O . Кислород и азот - основные компоненты воздуха и встречаются в природе как двухатомных (двухатомных) молекул. Независимо от типа молекулы, обычно имеет значение существует в виде твердого тела, жидкости или газа .Мы называем это свойство материи фазой материи. Три нормальные фазы материи обладают уникальными характеристиками, которые перечислены на горка.

Цельный

В твердой фазе молекулы тесно связаны друг с другом. молекулярными силами. Твердое тело сохраняет свою форму, и объем твердого тела фиксируется формой твердого тела.

Жидкость

В жидкой фазе молекулярные силы слабее, чем в твердой.Жидкость примет форму своего контейнера со свободной поверхностью в гравитационном поле. В условиях микрогравитации жидкость образует шар внутри свободной поверхности. Несмотря на силы тяжести жидкость имеет фиксированный объем.

Газ

В газовой фазе молекулярная силы очень слабые. Газ наполняет свой контейнер, забирая оба форма и объем емкости.

Жидкости (жидкости и газы)

Жидкости и газы называются жидкостями , потому что их можно заставить течь или двигаться.В любой жидкости сами молекулы находятся в постоянном беспорядочном движении, сталкиваясь с друг друга и со стенками любой емкости. Описано движение жидкостей и реакция на внешние силы. посредством Уравнения Навье-Стокса, которые выражают сохранение масса, импульс, и энергия. Движение твердых тел и реакция на внешние силы описываются формулами Законы движения Ньютона.

Любое вещество может находиться в любой фазе.Под стандартные атмосферные условия, вода существует в виде жидкости. Но если мы снизим температура ниже 0 градусов Цельсия или 32 градусов по Фаренгейту, вода меняет свой фаза в твердое тело, называемое льдом. Аналогично, если мы нагревать объем воды выше 100 градусов по Цельсию или 212 градусов по Фаренгейту, вода превращает свою фазу в газ, называемый водяным паром. Изменения в фазе материи - это физических изменений, , а не химические изменения. Молекула водяного пара имеет такой же химический состав. состав, h3O , в виде молекулы жидкой воды или молекулы льда.

При обучении газы, мы можем исследовать движения и взаимодействия отдельных молекул, или мы можем исследовать крупномасштабное действие газа в целом. Ученые говорят о крупномасштабном движении газ как макромасштаб и индивидуальный молекулярный движения как микромасштаб . Некоторое явление легче понимать и объяснять на основе макромасштаба, в то время как другие явления легче объяснить в микромасштабе.Макро шкала расследования основаны на вещах, которые мы можем легко наблюдать и измерить. Но исследования в микромасштабе основаны на довольно простые теории, потому что на самом деле мы не можем наблюдать за движением отдельной молекулы газа. Макро и микро Масштабные исследования - это всего лишь два взгляда на одно и то же.

Плазма - «четвертая фаза»

Три нормальные фазы материи, перечисленные на слайде, были известны. много лет учился на уроках физики и химии.В последнее время мы начали исследуют материалы при очень высоких температурах и давлениях, которые обычно происходят на Солнце или при возвращении из космоса. В этих условиях сами атомы начинают разрушаться; электроны оторваны от их орбита вокруг ядра, оставляя положительно заряженный ион за. Полученная смесь нейтральных атомов, свободных электронов и заряженных ионов называется плазмой . Плазма обладает некоторыми уникальными качествами, которые заставляет ученых относить это к «четвертой фазе» материи.Плазма - это жидкость, такая как жидкость или газ, но из-за присутствующих заряженных частиц в плазме он реагирует на электромагнитные силы и генерирует их. Там уравнения гидродинамики, называемые уравнениями Больцмана, которые включают электромагнитные силы с нормальными жидкостными силами Навье-Стокса уравнения. НАСА в настоящее время проводит исследования по использованию плазмы. для ионной двигательной установки.


Деятельность:

Экскурсии с гидом

Навигация..


Руководство для начинающих Домашняя страница

2 Фазовые диаграммы компонентов

Поскольку мы рассматриваем систему при постоянном давлении, правило фаз в этом случае F = C +1 - P. Таким образом, эвтектическая точка является инвариантной точкой. Если мы изменим состава жидкости или температуры, количество фаз уменьшится до 2.

Если система содержит только чистый A, тогда система является однокомпонентной и фаза A плавится только при одной температуре, температура плавления чистого А, Т мА .Если система содержит только чистый B, то это однокомпонентная система, и B плавится только при Температура плавления чистого Б, Т мБ .

Для всех составов между чистым A и чистым B температура плавления резко возрастает. восстанавливается, и плавление начинается при температуре эвтектики T E . Обратите внимание, что для всех составов между A и B плавление также происходит в диапазоне температуры между солидусом и ликвидусом.Это верно для всех композиций. кроме одного, эвтектического. Эвтектический состав плавится только при одной температуре, Т Е .

Теперь рассмотрим кристаллизацию жидкости состава X на рисунке 1. Однако сначала мы должны сформулировать следующее правило, которое необходимо всегда соблюдать:

    Правило 1 - В состоянии равновесия кристаллизация или плавление в замкнутой системе , окончательный состав системы будет идентичен исходному составу системы.

Следовательно, согласно правилу 1, состав X, который состоит из смеси 80% A и 20% B, будет иметь в качестве конечного кристаллического продукта смесь 80% кристаллов A и 20% кристаллов Б.

Состав X будет полностью жидким при температуре выше T1, потому что он будет лежать в области всего Liquid. Если понизить температуру до T 1 , при T 1 начинают формироваться кристаллы A.

Дальнейшее понижение температуры вызывает образование большего количества кристаллов A. В результате жидкая композиция должна становиться более обогащенной B по мере того, как больше кристаллов A формируется из жидкость. Таким образом, при понижении температуры состав жидкости изменится от точки От 1 до точки 2 до точки 3 до точки E, когда температура понижается с T 1 до T 2 на T 3 на T E соответственно. При всех температурах от T до 1 и T E , в системе будет две фазы; жидкость и кристаллы A.В температура эвтектики, T E , кристаллы B начнут формироваться, и три фазы будут сосуществовать; кристаллы A, кристаллы B и жидкость. Температура должна оставаться при T E до исчезновения одной из фаз. Таким образом, когда жидкость кристаллизуется полностью, останется только чистое твердое вещество A и чистое твердое вещество B, и смесь этих двух твердых веществ Фазы будут в пропорциях исходной смеси, то есть 80% A и 20% B.

Историю кристаллизации состава X можно записать сокращенно как следует:

T> T 1 - все жидкие

T 1 - T E - жидкость + A

при T E - жидкость + A + B

T E - A + B цельный

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *