21.Кипение. Зависимость

температуры кипения от давления.

Процесс испарения может

происходить не только с

поверхности жидкости, но и

внутри жидкости. Пузырьки пара

внутри жидкости расширяются и

всплывают на поверхность, если

давление насыщенного пара равно

внешнему давлению или превышает его.

Этот процесс называется кипением.

При температуре 100 °С давление

насыщенного водяного пара равно

нормальному атмосферному давлению,

поэтому при нормальном давлении

кипение воды происходит при 100 °С.

При температуре 80 °С давление

насыщенного пара примерно в два раза

меньше нормального атмосферного

давления. Поэтому вода кипит при 80 °С,

если давление над ней уменьшить до 0,5

нормального атмосферного давления

При понижении внешнего давления

температура кипения жидкости понижается,

при повышении давления температура

кипения повышается.

Критическая температура. Любое

вещество, находящееся в газообразном

состоянии, может превратиться в

жидкость. Однако каждое вещество

может испытать такое превращение

лишь при температурах, меньших

некоторого, особого для каждого

вещества значения, называемого

критической температурой Tк. При

температурах, больших критической,

вещество не превращается в жидкость

ни при каких давлениях.

Модель идеального газа применима

для описания свойств реально

существующих в природе газов в

ограниченном диапазоне температур

и давлений. При понижении

температуры ниже критической

для данного газа действием сил

притяжения между молекулами уже

нельзя пренебрегать, и при

достаточно высоком давлении

молекулы вещества соединяются

между собой.Изотермы реального

газа. Способность реального

газа превращаться в жидкость

приводит к тому, что его изотермы

являются гиперболами только

при температурах выше критической.

Изотермическое сжатие реального

газа при температуре T2 (T2 < Tк)

происходит в соответствии с

уравнением изотермы идеального

газа лишь до давления, равного

давлению насыщенного пара p0 при

данной температуре T2. При

дальнейшем уменьшении объема

часть газа превращается в жидкость,

а давление остается постоянным и

равным давлению насыщенного пара.

Горизонтальный участок на

изотерме реального газа

обусловлен процессом превращения

газа в жидкость.

Уменьшение объема при постоянном

давлении может происходить до

тех пор, пока весь газ в сосуде

не превратится в жидкость. Дальнейшее

уменьшение объема приводит к

резкому возрастанию давления. Это

объясняется малой сжимаемостью

жидкости.

Для сжижения любого газа

необходимо сначала охладить

его до температуры ниже критической,

а затем увеличить давление до

значения, превышающего давление

насыщенного пара.

Относительная влажность воздуха.

В атмосферном воздухе интенсивность

испарения воды зависит от того, насколько

близко давление паров воды к давлению

насыщенных паров при данной температуре.

Отношение давления p водяного пара,

содержащегося в воздухе при данной температуре,

к давлению p0 насыщенного водяного

пара при той же температуре,

выраженное в процентах, называется

относительной влажностью воздуха:

При относительной влажности, равной 100%,

устанавливается динамическое равновесие

между процессами испарения и конденсации

воды, в результате количество воды

не уменьшается и не увеличивается.

Точка росы. Так как давление

насыщенного пара тем меньше,

чем ниже температура, то при

охлаждении воздуха находящийся

в нем водяной пар при некоторой

температуре становится насыщенным.

Температура tp, при которой

находящийся в воздухе водяной

пар становится насыщенным,

называется точкой росы.По точке росы

можно найти давление водяного пара

в воздухе p1. Оно равно давлению

насыщенного пара при температуре t1,

равной точке росы. По значениям

давления пара p0 и давления p1

насыщенного водяного пара при

данной температуре можно определить

относительную влажность воздуха.

Уравнение теплового баланса -

уравнение, описывающее теплообмен

внутри системы, состоящей из

нескольких тел, имеющих первоначально

различные температуры.

Q = m1c1(t'1 - t"1)? = m2c2(t"2 - t'2),

где m1, m2 - расходы горячего

и холодного теплоносителей, кг/с;

c1, c2 - их средние, массовые,

изобарные теплоемкости, кДж/(кгК);

h - КПД теплообменника; индексы:

1, 2 - горячий и холодный теплоносители

Сюда перенаправляется запрос

«Пароперегрев». На эту тему

нужна отдельная статья.

Перегретый пар — пар,

нагретый до температуры, превышающей

температуру кипения при данном

давлении. Перегретый пар используется

в циклах различных тепловых машин с

целью повышения их КПД. Получение

перегретого пара происходит в

специальных устройствах —

пароперегревателях.Если насыщенный

пар продолжать нагревать в отдельном

объёме, не имеющем воды, то получится

перегретый пар. При этом сначала

испарится влага, содержащаяся в паре,

а затем начнётся повышение температуры

и увеличение удельного его объёма.

Перегретый пар обладает следующими

основными свойствами и преимуществами:

при одинаковом давлении с насыщенным

паром имеет значительно бо?льшую

температуру и теплосодержание;

имеет больший удельный объём в

сравнении с насыщенным паром, то

есть объём 1 кг перегретого пара

при том же давлении больше объема