Властивості пари. Критичний стан речовини

Шляхи пароутворення як виду фазових переходів, процес перетворення речовини з рідкого стану в газоподібний. Особливості випаровування й кипіння. Властивості пари, критична температура. Пристрої для вимірювання вологості повітря (психрометри, гігрометри).

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык украинский
Дата добавления 26.08.2013
Размер файла 28,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему:

"Властивості пари. Критичний стан речовини”

Пароутворення - один з видів фазових переходів (ФП).

Пароутворення - процес перетворення речовини з рідкого стану в газоподібний. Пароутворення можливе двома шляхами:

1) випаровування - пароутворення з вільної поверхні рідини;

2) кипіння - пароутворення в товщі рідини всередину бульбашок.

Випаровування відбувається при довільній температурі. Якщо рідина теплоізольована, то внаслідок випаровування її температура знижується, оскільки рідину залишають найбільш швидкі часточки. Для того, щоб випаровування відбувалось при T = const, рідина повинна отримувати деяку кількість тепла. Інтенсивність випаровування mt - величина, яка чисельно рівна приросту маси газоподібної речовини за одиницю часу. Теплова потужність, яка необхідна для забезпечення сталої інтенсивності випаровування mt:

,

(Lп - питоме тепло пароутворення).

Кипіння рідини відбувається при сталій температурі кипіння Тк, яка визначається її хімічним складом та тиском Р, під яким вона перебуває. Для того, щоб кипіння почалося, у рідині повинні бути розчинені гази (наприклад, повітря), а також присутні мікроскопічні неоднорідності (порошинки, краплинки іншої рідини, іони, тощо). При підвищенні температури неоднорідності стають центрами кипіння: розчинені в рідині гази виділяються на них у вигляді бульбашок, всередину яких надалі відбувається випаровування.

Існує дві форми газоподібного стану - газ і пара. Пара - газоподібна речовина, яка при даній температурі може бути перетворена у рідину шляхом стискання. Газ - газоподібна речовина, яка при даній температурі не може бути перетворена в рідину лише одним стисканням: для цього необхідне попереднє зниження її температури нижче певної, так званої критичної Ткр. Газоподібна речовина, для якої Т>Ткр - газ; якщо ж Т<Ткр, - маємо справу з парою. Для Н2ОТкр = 674 К; для О2 - 154 К, N2 - 126 К, Н2 - 33 К, Не - 5,3 К. Як видно, при температурах, близьких до Т0 = 273 К, маємо справу з парою води і газами - киснем, азотом, воднем; гелій лишається газом при зниженні Т аж до 5,3 К.

Пара рідини насичена, якщо зменшення її об'єму зумовлює скраплення (утворення крапель рідини). Пара ненасичена, якщо при зменшенні її об'єму скраплення не відбувається. При наявності рідини пара насичена, якщо пароутворення і конденсація взаємно скомпенсовані, тобто рідина і її пара перебувають у стані термодинамічної рівноваги. При наявності рідини пара ненасичена, якщо інтенсивність пароутворення перевищує інтенсивність конденсації.

Тиск насиченої пари Рн даної рідини визначається її температурою Т: Рн = Рн (T) (якісно залежність показана на малюнку).

При невеликих змінах температури DT насиченої пари її тиск змінюється на DРн таким чином, що:

де rн - густина насиченої пари, а Lп - питоме тепло пароутворення при даній температурі Т.

Оскільки при змінах термодинамічних параметрів стану пари вона непогано підлягає РМК аж до досягнення стану насичення, то густина насиченої пари дорівнює:

.

Питоме тепло пароутворення Lп визначається температурою рідини Lп = Lп (Т); якщо Р = Р0 = 1,01·105 Па то Тк і Lп можуть бути знайдені з таблиць. При Т = Тк тиск насиченої пари Рн практично дорівнює тиску, під яким перебуває рідина: Рн = Р. Зокрема, якщо поверхня рідини вільна, то Рн дорівнює атмосферному тиску; якщо рідина знаходиться під поршнем, то Рн = Ра + Рў, де Ра і Рў - відповідно тиски атмосфери і поршня.

Рідина закипає, якщо тиск насиченої пари всередині бульбашок досягає тиску, під яким перебуває рідина. Оскільки Рнн (Т), то температуру кипіння визначає рівняння Рн (Т) = Р, де Р - тиск, під яким перебуває рідина. Зміна цього тиску на DР приводить до зміни температури кипіння Тк на DТк:

.

Однак, якщо центри кипіння відсутні (рідина очищена або з неї видалені гази), кипіння наступає при Ткў > Тк, характерної для даного тиску Р. Рідина при Тк < Т < Ткў - перегріта рідина.

При зменшенні об'єму V пари при Т = const її густина r (тиск Р) збільшується аж до досягнення rн (тиску Рн). Подальше зменшення V зумовлює конденсацію пари при незмінній густині (тиску) останньої. Якщо в середовищі над поверхнею рідини відсутні мікроскопічні неоднорідності - центри конденсації, то при даній Т для пари може бути досягнуто r > rн (Рп > Рн). Таку пару називають перенасиченою або переохолодженою. При появі неоднорідності відбувається бурхливе кипіння перегрітої рідини та інтенсивне скраплення (конденсація) переохолодженої пари. У цих випадках стан рівноваги пари і рідини нестійка і може існувати лише короткочасно (метастабільний стан).

У випадку зміни об'єму газоподібної речовини її ізотерми виглядають так, як зображено на малюнку (штрихова лінія відповідає рідині):

1 - газ: Т > Ткр.

2 - критична ізотерма: Т = Ткр.

3 - пара: Т < Ткр.

Якщо при даній температурі Т < Ткр об'єм пари зменшуючись, досягає V = Vн, починається скраплення пари, яка повністю перетворюється у рідину при V = Vр. Якщо V>Vн то при даній Т пара ненасичена. При V Vн застосування до неї РМК дає результати, які непогано узгоджуються з дослідом. Тобто при VVн пару можна вважати ІГ.

Залежність тиску Рн і густини rн насиченої пари води від температури подана в таблицях; вони зв'язані наступним співвідношенням: rн =МРн/ (RT). Абсолютна вологість повітря - парціальний тиск (густина) водяної пари, наявної в повітрі.

пара кипіння випаровування пароутворення

Відносна вологість повітря - відношення парціального тиску Р (густини r) водяної пари, яка є в повітрі, до тиску (густини) насиченої пари при температурі повітря:

або

Якщо В<1 - водяна пара в атмосфері ненасичена; якщо В=1 - досягається насичення. Зрозуміло, що при сталій абсолютній вологості відносна вологість може бути різною залежно від Т, оскільки Рн = Рн (Т) і rн = rн (Т). Якщо ТЇ, то РнЇ (rнЇ) і при деякій Т досягається В=1. Теоретичний випадок В>1 (P > Pн; r > rн) у звичайних умовах не реалізується, оскільки в повітрі завжди присутні мікроскопічні неоднорідності (порошинки, краплинки, іони) - центри конденсації: якщо під час ТЇ досягнуто В = 1, то подальше зниження Т зумовлює появу крапель води в повітрі - туману або на твердих поверхнях (ґрунт; листя рослин, будівлі, тощо) - роси. Точка роси Тр - температура, при досягненні якої в процесі зниження температури водяна пара в атмосфері стає насиченою. Для людини сприятлива відносна вологість В = 60,70%.

Властивості пари:

тиск насиченої пари рідини при незмінній температурі - величина стала;

концентрація молекул насиченої пари у закритому об'ємі з рідиною завжди встановлюється при даній температурі одна і та сама незалежно від обєму, який займає пара;

тиск насиченої пари зростає з підвищенням температури.

Критична температура - температура Тк, при якій густини рідини і пари стають однаковими, при чому зникає межа розділу між рідиною і парою, перетворюється у нуль теплота пароутворення, пару і рідину не можна розрізнити. Стан, за якого відбувається це явище, називається критичним станом. Тиск насиченої пари рідини при її критичній температурі називають критичним тиском.

Для води, наприклад, критичний тиск дорівнює 2,2.107 Па (225,6 атм), для оксиду вуглецю СО2 - 7,35.106 Па (75 атм), а для гелію - всього 0,23.106 Па (2,3, атм).

Об`єм, що його займає речовина у критичному стані називають критичним об`ємом.

Він відповідає найбільшому значенню обєму, який може займати дана маса речовини у рідкому стані.

Пристрої для вимірювання вологості повітря:

психрометри;

гігрометри.

Психрометр складається з двох термометрів. Резервуар, що містить спирт, в одного з термометрів обгорнутий вологою тканиною, з якої випаровується вода, внаслідок чого відбувається охолодження спирту. Чим менш вологе повітря тим нижчу температуру показує термометр. За різницею показників термометрів з використанням психометричної таблиці визначають вологість повітря.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Загальні властивості реальних газів. Водяна пара і її характеристики. Аналіз трьох стадій отримання перегрітої пари. Основні термодинамічні процеси водяної пари. Термодинамічні властивості і процеси вологого повітря. Основні визначення і характеристики.

    реферат [1,2 M], добавлен 12.08.2013

  • Обертання атомних електронів навколо ядра, що створює власне магнітне поле. Поняття магнітного моменту атома. Діамагнітні властивості речовини. Величини магнітних моментів атомів парамагнетиків. Квантово-механічна природа магнітоупорядкованих станів.

    курсовая работа [79,6 K], добавлен 03.05.2011

  • Фазові перетворення та кристалічна структура металів. Загальний огляд фазових перетворень, стійкість вихідного стану. Фазово-структурні особливості в тонких плівках цирконію, особливості динаміки переходів. Розрахунок критичної товщини фазового переходу.

    курсовая работа [3,9 M], добавлен 14.02.2010

  • Правило фаз. Однокомпонентні системи. Крива тиску насиченої водяної пари. Діаграма для визначення тиску пари різних речовин у залежності від температури. Двохкомпонентні системи. Залежність між тиском і температурою водяної пари та пари різних речовин.

    реферат [1,6 M], добавлен 19.09.2008

  • Фазові перетворення, кристалічна структура металів. Загальний огляд фазових перетворень. Стійкість вихідного стану. Фазово-структурні особливості в тонких плівках цирконію. Динаміка переходів цирконію, розрахунок критичної товщини фазового переходу.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 02.02.2010

  • Феромагнітні речовини, їх загальна характеристика та властивості. Магнітна доменна структура, динаміка стінок. Аналіз впливу магнітного поля на електричні і магнітні властивості феромагнетиків. Магніторезистивні властивості багатошарових плівок.

    курсовая работа [4,7 M], добавлен 15.10.2013

  • Рух молекул у рідинах. Густина і питома вага рідини. Поняття про ідеальну рідину. Поверхневий натяг, змочуваність і капілярні явища. Перехід з рідкого у газоподібний стан і навпаки. Зміна об'єму та густини рідини. Випаровування, конденсація, кавітація.

    реферат [69,5 K], добавлен 22.12.2013

  • Розробка уроку фізики, на якому дається уявлення про тепловий стан тіла і довкілля. Аналіз поняття "температура", ознайомлення зі способами вимірювання цієї величини. Опис шкал Цельсія, Реомюра, Фаренгейта, Кельвіна. Огляд конструкцій термометрів.

    конспект урока [8,4 M], добавлен 20.12.2013

  • Матеріальний і тепловий баланс барабанного парогенератора. Розрахунок системи автоматичного регулювання температури перегрітої пари на виході з котла. Визначання її надійності. Вибір щитів, пультів та засобів контролю і керування процесом пароутворення.

    дипломная работа [360,4 K], добавлен 02.12.2014

  • Інтерференційні пристрої, чутливі до різниці фазових набігів хвиль. Інтерферометр Жамена та вимірювання величини показника заломлення повітря інтерферометром Релея. Зоряний інтерферометр Майкельсона. Інтерференція проміння: інтерферометр Фабри-Перо.

    реферат [87,6 K], добавлен 04.09.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.