. Свойства двухфазных систем

      Рассмотрим процесс парообразования в  p-v координатах.   представлена  pv диаграмма для парожидкостной системы. Точкой  “а” отмечено состояние жидкости при температуре замерзания ( или плавления твердого тела). Для воды эта температура равна  0 0С Параметры жидкости при температуре Тпл  будем отмечать индексом “о”.  При заданном давлении  Р  в процессе а-bжидкость подогревается до температуры насыщения Тн. При температуре насыщения паровое пространство заполняется молекулами пара, числовая плотность  которых обеспечивает заданное давление. Действительно, молекула жидкости 1 (рис. 8.2), оказавшаяся на границе раздела фаз, испытывает действие сил сцепления окружающих её молекул.

 

Равнодействующая этих сил — 2  направлена в глубь жидкости ( при низких давлениях силы сцепления между молекулами в паровой фазе вообще ничтожно малы).  При выходе в паровое пространство молекула жидкости должна преодолеть действие молекулярных сил, т.е. совершить работу выхода. Для этого молекула должна обладать необходимым запасом кинетической энергии.  При низких температурах  кинетическая энергия молекул жидкости мала, поэтому в паровое пространство переходит незначительное их число. С ростом температуры повышается кинетическая энергия каждой молекулы и соответственно увеличивается  количество молекул, переходящих в паровую фазу.  Это приводит к росту  давления пара над жидкостью. При температуре, равной температуре насыщения, паровое пространство насыщается молекулами пара. При этом устанавливается динамическое равновесие между фазами, при котором число молекул , пересекающих границу раздела фаз, со стороны жидкости и пара одинаково.

Параметры жидкости при температуре насыщения (в точке “b” на рис. 8.1) отмечаются одним штрихом. При подводе теплоты к насыщенной жидкости последняя испаряется и превращается в сухой насыщенный пар (точка “с”). Сухой насыщенный пар — это пар, который не содержит жидкости и имеет температуру, равную температуре насыщения, так как в процессе испарения ( в процессе “b-с”) температура жидкости не изменяется. Параметры сухого насыщенного пара отмечаются двумя штрихами              ( v ”, s“, i“ и т.д.). Любая точка на линии  bc (например, точка  “е”) характеризует состояние равновесной смеси насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара. Такая смесь называется влажным паром.

При подводе теплоты к сухому насыщенному пару его температура повышается. Пар, температура которого больше Тн — температуры насыщения при данном давлении, называется перегретым паром (точка “d” на рис . 8.1).

Процесс парообразования можно провести и при других давлениях. Если соединить точки “а”, “b”, “с”, относящиеся к различным давлениям, то получим пограничные  линии. Каждая точка на линии ON характеризует состояние жидкости при температуре плавления твердого тела. Для воды — это нулевая изотерма. Линия  ОК — нижняя пограничная кривая. Каждая точка на этой кривой характеризует состояние жидкости при температуре насыщения, соответствующей данному давлению. С ростом давления температура насыщения повышается . Линия КЕ — верхняя пограничная кривая, каждая точка которой характеризует состояние сухого насыщенного пара при различных давлениях. Точка К — критическая точка,  в которой наблюдается особое состояние вещества (критическое

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector