ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамические 3.2. Водяной пар и его характеристики из "Техническая термодинамика и теплопередача " Наиболее отчетливо отличие свойств реального газа от идеального характеризует отношение pvl(RT) = г, которое называется коэффициентом сжимаемости. Для идеального газа 2 = 1, а для реальных газов 2 зависит от давления и температуры газа, причем может быть как больше, так и меньше единицы. [c.57] Между молекулами реального газа действуют силы притяжения, которые уменьшают давление газа на стенки сосуда, а наличие сил отталкивания препятствует плотному сближению молекул. Поэтому объем, в котором могут перемещаться молекулы реального газа, будет меньше занимаемого им объема на величину Ь, численно равную приблизительно учетверенному собственному объему молекул газа. [c.57] Здесь член а/у характеризует так называемое внутреннее давление газа, обусловленное силами притяжения его молекул множитель и — Ь) представляет так называемый свободный объем, т. е. объем пространства, в котором могут перемещаться молекулы газа. Постоянные а и отражающие природу газа, могут быть вычислены по так называемым критическим параметрам газа (см. ниже). [c.58] Изотермы, построенные по уравнению Ван-дер-Ваальса, показаны на рис. 3.1, а. Волнообразный участок изотермы айЫе отражает неустойчивые состояния состояния между а Ь могут быть получены при очень медленном и спокойном сжатии газа и отсутствии центров конденсации в виде пылинок, капелек тумана и других частиц. Такой ход изотермы Ван-дер-Ваальса между точками а и е практически не достигается. [c.58] Р Действительные изотермы реального газа изображены на рис. 3.1, б. Здесь процесс превращения газа в жидкость происходит одновременно при постоянных температуре и давлении (процесс а-е). Давление остается неизменным, поскольку в этом случае объем уменьшается за счет частичной конденсации газообразной фазы. В точке е весь газ (пар) полностью превращается в жидкость, и дальнейшее повышение давления будет незначительно уменьшать объем жидкости. [c.58] С повышением температуры длина горизонтального участка изотерм. на котором жидкость и газ при данной температуре находятся в равновесии, уменьшается, а точки а и е сливаются в одну точку к] в этой точке изотерма имеет только перегиб и горизонтальную касательную. Точка к называется критической точкой, а соответствующие ей параметры / кр, Укр и 7кр — критическими. [c.58] Критические параметры характерны для каждого данного вещества и обычно определяются экспериментально. Значения их для некоторых веществ приведены в табл. 3.1. Заметим, что критическое состояние вещества было открыто Д. И. Менделеевым. [c.58] Соединив точки е, е, е ,. .. (см. рис. 1.17, б), получим кривую, разделяющую область жидкого состояния (левее е-к) и область двухфазного состояния жидкость газ (правее е-к). Кривая е-к носит название пограничной кривой жидкости. Аналогично соединив точки а, а, а ,. .., получим пограничную кривую пара, которая отделяет область двухфазного состояния от области газообразного состояния (пара). [c.59] Таким образом, пограничные кривые е-к и к-а делят площадь р — и-диаграммы на три характерные области I — жидкого состояния, II — двухфазного состояния (жидкость -1- пар), III — газообразного состояния. [c.59] Известно, что любое вещество в зависимости от внещних условий (давления и температуры) может находиться в твердом, жидком и газообразном агрегатных состояниях, или фазах , а также одновременно быть в двух или трех состояниях. (Озстояние, в котором находятся в равновесии твердая, жидкая и паровая фазы вещества, называется тройной точкой.) Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым переходом, или фазовым превращением. Поэтому термодинамические диаграммы (р — и, Т — 5 и др.) для реального газа в отличие от таковых для идеального газа являются фазовыми диаграммами. [c.59] Входящие сюда значения ркр н Ткр находят экспериментально. [c.60] Озстояния различных газов, в которых безразмерные (приведенные) параметры одинаковы, называют соответственными. Вещества, находящиеся в таких состояниях, называются термодинамически подобными. Пользуясь этим подобием свойств, можно оценивать свойства какого-либо газа по известным свойствам другого. [c.60] Уравнение Ван-дер-Ваальса не дает достаточного точного совпадения с экспериментальными данными и применимо в ограниченной области состояния. Несмотря на это качественно оно правильно описывает поведение реального газа и позволяет установить ряд существенных закономерностей. В частности, данное уравнение отражает непрерывность газообразного, жидкого и критического состояний вещества. [c.60] Надежность проектирования и экономическая эффективность внергетического и технологического оборудования тесно связаны с точностью уравнения состояния реальных газов. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется получению полуэмпири-ческих уравнений состояния типа (1.124). Большинство этих уравнений имеют сложный вид и практическое использование их для расчетов затруднительно. По ним и экспериментальным данным составляют таблицы термодинамических свойств веществ (удельных объемов, энтальпий, энтропий и др.) и строят диаграммы, что упрощает инженерные расчеты и делает их наглядными. [c.60] Пары веществ широко применяются во многих отраслях техники в качестве рабочих тел. В первую очередь это относится к парам самого распространенного в природе вещества — воды, которая не оказыва ет вредного действия на металлы и живые организмы и обладает относительно хорошими термодинамическими свойствами (в частности, имеет относительно большие теплоемкость и теплоту па-рообвазования . [c.60] Процесс получения пара из жидкости может осуществляться испарением и кипением. Испарением называется парообразование, происходящее только со свободной поверхности жидкости и при любой температуре кипением — интенсивное парообразование по всей массе жидкости, которое происходит при сообщении жидкости через стенку сосуда определенного количества теплоты. При этом образовавшиеся у стенок сосуда и внутри жидкости пузырьки пара, увеличиваясь в объеме, поднимаются на поверхность жидкости. [c.61] Обратный процесс перехода пара в жидкое состояние, сопровождающееся отводом теплоты, называется конденсацией. [c.61] Насышрнным называется пар, который образовался в процессе кипения и находится в термическом и динамическом равновесиях в жидкостью. Насыщенный пар по своему состоянию бывает сухим насыщенным и влажным насыщенным. [c.61] Сухой насыщенный пар представляет собой пар, не содержащий жидкости и имеющий температуру насыщения t = ( , при данном давлении. Двухфазная система, состоящая из сухого насыщенного пара и жидкости, называется влажным насыщенным паром. [c.61] Отношение массы сухого насыщенного пара me n к массе влажного пара тв.п = т ,п + т , где т — масса жидкости, называется степенью сухости х влажного пара, т. е. [c.61] Вернуться к основной статье