Damp - Gasvormig lichaam, dat iedere ruimte, die gedeeltelijk met vloeistof of met vaste stof gevuld, is, verder aanvult (zie GAS). Wat men in het dagelijksch leven soms damp noemt in den zin van nevel, is geen damp doch tot zeer kleine druppeltjes verdichte damp, dus vloeistof. Dampen zijn meestal kleurloos, derhalve onzichtbaar; sommige echter zijn gekleurd; bromiumdamp b. v. is bruin, jodiumdamp violet. Bij de vorming van damp uit vloeistof zegt men, dat deze verdampt, terwijl in het geval van een vast lichaam van sublimeeren wordt gesproken.
Slechts binnen bepaalde grenzen van temperatuur en druk kunnen, zooals we verderop zullen zien, vloeistof, resp. vaste stof, en damp naast elkaar bestaan. Aangezien het geval, dat de damp met vloeistof in aanraking is, het meest bekende is, zullen we alleen dit nader beschouwen. Bevindt zich boven eene vloeistof eene ledige ruimte, dan zullen een aantal moleculen, die eene zóó groote snelheid bezitten, dat ze de aantrekkingskracht van de vloeistof kunnen overwinnen, de vloeistof verlaten, en zich in de ledige ruimte gaan bewegen: de vloeistof verdampt. Deze verdamping zal zoolang doorgaan, tot het aantal moleculen, dat de vloeistof per tijdseenheid verlaat, even groot is geworden als dat, hetwelk gedurende denzelfden tijd uit de dampruimte weer in de vloeistof terugkeert. Wanneer deze toestand bereikt is, is er evenwicht tusschen vloeistof en damp; de damp heet dan verzadigd. De damp oefent dan een zekeren druk uit, die dampspanning genoemd wordt, en wel spreekt men in dit geval van het maximum van spanning van den damp, aangezien deze de grootste is, die de damp bij de beschouwde temperatuur kan uitoefenen. Dit maximum van spanning is bij eene bepaalde temperatuur zeer verschillend naar gelang van do beschouwde stof; zoo is de spanning van aetherdamp grooter dan die van alkoholdamp, en die van alkoholdamp weer grooter dan die van waterdamp. Van het volume der door den damp ingenomen ruimte is het maximum van spanning niet afhankelijk.
Daarentegen is het sterk afhankelijk van de temperatuur, en wel neemt het bij stijgende temperatuur toe, hetgeen ook gemakkelijk verklaarbaar is: bij hoogere temperatuur zijn de snelheden der moleculen in de vloeistof grooter, zoodat er meer moleculen eene snelheid hebben, groot genoeg om de aantrekking van de vloeistof te overwinnen en deze te verlaten; de damp zal derhalve dichter zijn, de maximumspanning dus grooter, te meer, daar de snelheden der dampmoleculen bij de hoogere temperatuur insgelijks grooter zullen zijn. Zie DAMPSPANNING. Het geval kan zich voordoen, dat de hoeveelheid vloeistof in de beschouwde ruimte niet voldoende is om deze met verzadigden damp te vullen. Dan zal de spanning van den damp kleiner zijn dan het maximum van spanning; de damp heet onverzadigd. Heeft de verdamping plaats in eene ruimte, die reeds met een of ander gas gevuld was, en is er eene voldoende hoeveelheid vloeistof aanwezig, dan zal ten slotte toch hetzelfde maximum van spanning bereikt worden als voor het geval, dat de ruimte eerst geheel ledig was, terwijl de totale druk van het gasmengsel boven de vloeistof gelijk is aan de som van den druk van het gas, dat reeds aanwezig was, benevens dien van den damp. Echter zal in dit geval de verdamping veel langzamer plaats hebben dan wanneer de ruimte boven de vloeistof oorspronkelijk' ledig was. De uit de vloeistof tredende moleculen toch botsen tegen die van het reeds aanwezige gas, en kunnen zich niet zoo snel door de gasruimte verspreiden als anders het geval zou zijn. De aan de vloeistof grenzende laag zal spoedig met damp verzadigd zijn, maar vandaaruit kan de damp zich eerst door diffusie verder door het gas verspreiden. — Wordt bij de temperatuurstijging de spanning van den damp zóó groot, dat ze gelijk wordt aan den uitwendigen druk, hetzij dat die door een gas, of door reeds aanwezigen damp wordt uitgeoefend, dan zegt men, dat de vloeistof kookt bij den heerschenden druk; de vloeistof verdampt dan niet alleen aan de oppervlakte, doch er vormen zich dampbellen in de geheele vloeistof massa; de temperatuur heet het kookpunt bij dien druk.
Zoo bedraagt b. v. het kookpunt van water bij den gemiddelden druk der atmospheer (76 c. m. kwik) 100°, omdat bij 100° de spanning van den verzadigden waterdamp gelijk is aan den druk van 76 c.m. kwik. Is de op de vloeistof uitgeoefende druk geringer, dan daalt het kookpunt, aangezien dan reeds bij eene lagere temperatuur de dampspanning gelijk is aan den druk op de vloeistof. We zagen zooeven, dat bij de verdamping alleen die moleculen in staat zijn, de vloeistof te verlaten, wier kinetische energie boven eene zekere grens ligt. Derhalve zullen, aangezien de moleculen met grootere snelheden in de dampruimte overgaan, de in de vloeistof achterblijvende gemiddeld eene kleinere snelheid hebben dan de oorspronkelijke gemiddelde snelheid: de vloeistof is in temperatuur gedaald. Dat bij de verdamping de temperatuur daalt, is duidelijk te bemerken, wanneer we b. v. aether op de hand druppelen; tengevolge van de snelle verdamping ondervinden we daarbij eene gewaarwording van koude. Het blijkt dus, dat er warmte noodig is, om eene vloeistof in dampvorm te laten overgaan, de verdampingswarmte. Voor een deel zal deze dienen tot het overwinnen van de onderlinge aantrekking van de moleculen in de vloeistof, en dus aequivalent zijn met de vermeerdering van de potentiëele energie der moleculen ten opzichte van elkaar, bij overgang in dampvorm. Voorts echter gaat de verdamping gepaard met eene aanzienlijke volumevermeerdering, waarbij de uitwendige druk overwonnen moet worden.
Hiervoor is arbeid noodig, evenals bij uitzetting van gassen het geval is, het warmteaequivalent hiervan zal eveneens deel uitmaken van de verdampingswarmte. — Bevindt zich in eene ruimte onverzadigde damp, en gaan we het volume verkleinen, dan zal aanvankelijk de dampspanning toenemen, waarbij de toeneming, zoolang de dichtheid nog veel kleiner is dan die van den verzadigden damp, vrijwel de wet van Boyle volgt. Bij de verdere volumevermindering neemt de spanning nog verder toe, totdat het maximum van spanning bereikt is, dus de damp verzadigd is. Vanaf dat oogenblik neemt bij voortdurende verkleining van het volume de druk niet meer toe, doch gaat een deel van den damp in vloeistof over, waarbij de spanning constant blijft. Dit gaat voort, totdat het volume van den damp nul geworden is, dus alle damp in vloeistof is overgegaan. Bij nog verdere vermindering van het volume (hetwelk nu geheel met vloeistof gevuld is) neemt de druk weer toe, en wel veel sneller dan aanvankelijk bij den onverzadigden damp het geval was. Niet bij alle temperaturen echter gaat de volumevermindering gepaard met het zooeven beschreven verloop van den druk. Beschouwen we daartoe b. v. het koolzuurgas. Bij de temperatuur der omgeving zijn de verschijnselen overeenkomstig het boven geschetste.
Heeft daarentegen de volumevermindering plaats bij eene temperatuur boven 31°, dan valt het gedeelte, waarbij de druk constant blijft en gelijk is aan de maximale dampspanning, weg; bij vermindering van het volume neemt de druk dan voortdurend toe, waarbij de stof homogeen blijft; er heeft niet tusschen bepaalde grenzen eene splitsing in vloeistof en damp plaats. De temperatuur, waarboven bij voortgezette volumevermindering de stof homogeen blijft, heet de kritische temperatuur. Om een gasvormig lichaam tot vloeistof te kunnen verdichten, moet het derhalve tot beneden de kritische temperatuur worden afgekoeld; boven deze temperatuur is geen sprake meer van een vloeistoftoestand, doch is de stof uitsluitend gasvormig. Bij deze temperatuur kan men ook de grenslijn trekken tusschen gas en damp; is eene stof beneden de kritische temperatuur gasvormig, dan noemt men ze damp, terwijl men boven deze temperatuur van gas spreekt (zie GAS, KRITISCHE TEMPERATUUR). — Do verschijnselen, die zich bij de volumevermindering en condensatie van dampen voordoen, benevens die, welke in verband staan met de kritische temperatuur, zijn door v. d. Waals op geniale wijze onder één gezichtspunt vereenigd. Hij gaat daarbij uit van de onderstelling, dat in vloeistoffen de moleculen identiek zijn mot die in de overeenkomstige dampen resp. gassen, en dat hunne beweging beheerscht wordt door dezelfde krachten, die alleen quantitatief verschillen in de beide aggregaatstoestanden. Voor den gastoestand geldt bij veranderingen van temperatuur en volume de toestandsvergelijking van v. d. Waals (zie KINETISCHE GASTHEORIE); dezelfde formule nu wordt ook voor den vloeistoftoestand als geldig aangenomen. Met behulp, van deze formule kunnen we voor eene bepaalde temperatuur telkens de waarden van het volume berekenen, die bij een bepaalden druk behooren, en al deze waarden in eene graphische voorstelling door eene kromme lijn vereenigen. Deze lijn draagt den naam isotherm, aangezien ze voor eene bepaalde temperatuur geldt.
Voor iedere temperatuur kunnen we zoodoende een isotherm verkrijgen; in de figuur hiernevens zijn er een mina, de ordinaten drukkingen voor. Construeeren we nu b. v. de isothermen voor koolzuurgas — waarbij aan de constanten in de formule van v. d. Waals de juiste waarden moeten worden gegeven — dan blijkt het, dat bij temperaturen beneden 31° bij ééne bepaalde waarde van den druk — wanneer die tenminste tusschen zekere grenzen ligt — drie waarden voor het volume behooren, terwijl bij andere waarden van den druk slechts ééne waarde voor het volume wordt gevonden; de isotherm heeft het verloop, dat door de lijn I in nevenstaande figuur wordt aangegeven. Wat nu de drie waarden van het volume, bij een bepaalden druk behoorende, aangaat, zoo is het grootste volume, G, dat van het gasvormige koolzuur bij de beschouwde temperatuur en druk, het kleinste, C, dat van het vloeibare koolzuur onder die omstandigheden, terwijl het derde, E, behoort tot een niet bij voortduring bestaanbaren overgangstoestand, derhalve verder geen beteekenis heeft. We komen dus tot het bestaan van twee verschillende volumina hij ééne bepaalde temperatuur, een dampvolume en een vloeistofvolume, juist zooals we dat waarnemen bij eene vloeistof, die met haren damp in aanraking is. Nu ligt, zooals nadere beschouwingen leeren, de druk, dien we dan waarnemen, de dampspanning van den verzadigden damp, tusschen de grenzen voor den druk, waarbij theoretisch drie volumina mogelijk zijn. Uit de figuur is te zien, dat deze grenzen worden bepaald door de ordinaten der lijnen DH en BF, terwijl de ordinaat van C G den druk van den verzadigden damp voorstelt. Bij de volumevermindering wordt in werkelijkheid niet de theoretische isotherm H G F E D C B A in haar geheel doorloopen, doch de lijn H G E C B A, waarbij het rechte stuk G E C het stadium is, waarin de vloeistof met den verzadigden damp in aanraking is; het kromme stuk G F E D C voert gedeeltelijk langs toestanden, die niet bij voortduring kunnen bestaan (labiel zijn). Bij drukkingen, lager dan de onderste grens van genoemd drukinterval, diedus worden voorgesteld door ordinaten, kleiner dan die van D H, is alleen de damp bestaanbaar; bij drukkingen, hooger dan de bovenste grens, die dus worden voorgesteld door ordinaten, grooter dan die van B F, alleen de vloeistof.
Stijgt de temperatuur, dan stijgen ook de grenzen van bedoeld drukinterval, en daarmede ook de spanning van den verzadigden damp. Tevens wordt daarbij het dampvolume G kleiner, het vloeistofvolume C grooter (zie b. v. isotherm). Dit gaat voort, totdat bij eene bepaalde temperatuur, waar op de isotherm III betrekking heeft, deze volumina samenvallen tot het z. g. kritisch volume; de temperatuur is dan de kritische temperatuur, terwijl de bijbehoorende druk de kritische druk genoemd wordt. In dit punt, K, zijn dus de eigenschappen van gas en damp als het ware samengevallen. Bij hoogere temperatuur, b. v. isotherm IV, bestaat geen overgang meer tusschen vloeistof- en damptoestand, doch is de stof uitsluitend gasvormig. Bij nog hoogere temperaturen, b. v. isotherm V, verkrijgt de isotherm een nog eenvoudiger verloop, dat bij kleinere dichtheden reeds spoedig nadert tot dat, hetwelk de isotherm zou hebben, wanneer de wetten van Boyle en Gay-Lussac streng geldig waren (zie VERDICHTING VAN GASSEN).
