ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свойства чистого вещества из "Термодинамика " Чистое вещество в общем случае может существовать в твердом., жидком и парообразном состояниях. Эти три состояния вещества называются фазами. Термин фаза введен в термодинамику Виллардом Гиббсом, использовавшим его в более широком смысле по Гиббсу, фаза есть любой физически однородный вид системы. Так, например, вещество может иметь более чем одну твердую фазу,, одна из которых может быть аморфной формой, а другие— различными кристаллическими. Граница между фазами обычно определяется резко и ясио, но бывают случаи, как, например, между паром и жидкостью выше критической точки, когда одна фаза незаметно переходит в другую и невозможно обнаружить определенной границы между ними. [c.30] Проследим изменение агрегатного состояния воды при различных условиях. Рассмотрим 1 кг льда при температуре —18° С, находящийся в цилиндре под подвижным поршнем, оказывающим на лед давление в 1 атм (рис. 5-1). Температура льда может равномерно повышаться за счет медленного подвода тепла. Подводимое тепло, как показано в 3-4, равно величине возрастания энтальпии вещества поэтому мы-можем использовать количество подводимого тепла как меру изменения-энтальпии. [c.30] Изменение энтальпии между твердой и S /у. [c.31] Выделение скрытой теплоты при постоянном давлении и постоянной температуре характерно для четко разграниченных фаз чистого вещества это явление часто используется для того, чтобы обнаружить, возникновение новой фазы. [c.31] При дальнейшем подводе тепла повышается температура жидкости. При 100 С энтальпия жидкости на 100 ккал больше энтальпии жидкости при 0°С. Здесь мы снова достигаем точки, где энтальпия может возрастать без изменения температуры, и еще раз замечаем изменение-внешнего вида вещества, в то время как возрастает его энтальпия. В этом случае некоторая часть вещества превращается в пар. Соотношение между жидкостью и паром может изменяться за счет нагревания или охлаждения, но никакое нагревание или охлаждение (в определенных пределах) не может вызвать изменения температуры. Когда энтальпия возрастает на 539 ккал сверх ее числового значения для жидкости при 100° С, вся масса воды превратится в пар и дальнейшее нагревание приведет к росту температуры. Изменение энтальпии между жидкой и паровой фазами при заданном давлении и неизменной-температуре называется скрытой теплотой парообразования. Жидкость при давлении в 1. аг и при температуре 100° С, из которой выделяется пар и которая может находиться в равновесии с паром-в любых соотношениях, является примером насыщенной жидкости. Пар . который образуется из жидкости и с которым жидкость может находиться в равновесии, называется насыщенным паром. Последующее нагревание ведет к повышению температуры пара, который в этом случае называется перегретым паром. [c.31] Из-за наличия скрытых теплот фазовые границы, являющиеся линиями на tp-диаграмме, в /гр-диаграмме выражаются поло сами или площадями (рис. 5-4). Они являются площадями также и на ру-диаграмме (рис. 5-5), так как фазовые переходы сопровождаются заметными изменениями объема, как, например, при испарении воды. [c.32] MKi Рис. 5-5. pw-диаграмма для СОг. [c.32] На hp- и ри-диаграммах (см. рис. 5-4 и 5-5) тройная точка изображается прямой линией, на ф-диаграмме — точкой. Таким образом, два свойства, одно из которых является температурой или давлением, недостаточны для определения состояния тройной точки. [c.34] При давлении, превосходящем критическое, жидкость может быть нагрета от низкой температуры до высокой без каких-либо признаков прерывности процесса. При этом не наблюдается кипения и других признаков перехода от жидкости к пару, наблюдаемых при докритиче-ских давлениях. В этом случае само различие между двумя фазами является условным. [c.34] При температуре выше критической давление пара может быть увеличено до очень высоких значений без каких-либо нарушений непрерывности процесса, свидетельствующих о возникновении жидкой фазы. Общий вид изотерм на ри-диаграмме при температурах выше и ниже критической показан на рис. 5-7. [c.34] Измерение давления и температуры на стороне низкого давления дроссельного устройства вполне определяет состояние В, а таблицы свойств перегретого пара позволяют определить соответствующую энтальпию. Это и будет искомое значение энтальпии в состоянии А. [c.35] Калориметр Пибоди имеет определенные недостатки точность его показаний определяется точностью отбора пробы. Если в исследуемом потоке и в пробе соотношения между жидкостью и паром различны, то неизбежна ошибка в показаниях калориметра. В состоянии В (рис. 5-8) непременно должна отсутствовать примесь жидкой фазы поэтому энтальпия смеси должна быть больше энтальпии насыщенного пара, соответствующего более низкому давлению. Такое требование позволяет использовать калориметр лишь для тех случаев, когда содержание жидкости не слишком велико, и для давлений, достаточно малых по сравнению с критическим. [c.35] Для некоторых веществ, наиболее широко применяемых в технике и науке, подобные данные сведены в обширные таблицы, показывающие числовые значения многих свойств в удобной для применения форме. Так, например-, имеются та блицы термодинамических свойств (т. е. свойств, обычно используемых в термодинамике) воды, двуокиси углерода и некоторых других веществ. [c.36] Вернуться к основной статье