ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамические свойства вещества в метастабильном состоянии из "Техническая термодинамика Изд.3 " Помимо рассмотренного случая перегрева жидкости, существуют и другие типы мета-стабильных состояний вещества — переохлажденный пар (когда температура пара оказывается ниже температуры насыщения при данном давлении) и переохлажденная жидкость (когда температура жидкости оказывается ниже температуры затвердевания при данном давлении). [c.211] Следует подчеркнуть, что одно и то же метастабильное состояние вещества может быть получено различными способами. Так, переохлажденный пар можно получить не только плавным охлаждением при постоянном внешнем давлении (рис. 6-38, а, кривая П-Ъ), но и медленным сжатием пара в изотермических условиях (рис. 6-38, б, кривая П-п) и путем изоэнтропного расширения. Аналогичным образом перегретую жидкость можно получить не только плавным нагревом при р= onst (кривая 1-а), но и путем снижения давления жидкости при 7 = onst (кривая 1-т) и путем изоэнтропного расширения жидкости (резкий сброс давления). [c.211] С метастабильными состояниями вещества приходится иметь дело довольно часто. Так, может сохраняться в жидком состоянии вода в облаках при температуре ниже 0 С различные типы стекол представляют собой переохлажденные жидкости, не перешедшие в кристаллическое состояние в результате изоэнтропного расширения в различного рода процессах истечения паров эти пары оказываются переохлажденными и т. д. [c.211] На рис. 6-38, а ш б показан характер изобар (в Т,у-диаграмме) и изотерм (в р,и-диа-грамме) пара при его переохлаждении и жидкости при ее перегреве . Пунктиром на этих диаграммах показан обычный ход изобары-изотермы внутри двухфазной области, соответ-ствуюшдй стабильному состоянию вещества. Как видно из этих диаграмм, изобары (или изотермы) вещества в метастабильном состоянии с удалением от пограничной кривой постепенно становятся все более пологими до тех пор, пока касательная к ним не станет горизонтальной понятно, что это состояние соответствует равенствам (dT/dv)p=0 или (dp dv)j,=0. Точки метастабильных изобар и изотерм, в которых эти производные обращаются в нуль, являются предельными точками указанных метастабильных состояний. Как показывается в статистической физике, в тех случаях, когда состояние вещества характеризуется равенством dpIdv)j,—0, местные самопроизвольные сгущения или разрежения вещества (так называемые флуктуации плотности), которые могут играть роль центров образования устойчивой фазы, становятся бесконечно большими. Если флуктуации плотности бесконечно велики, то метастабильное состояние дальше существовать не может — вещество обязательно (со 100%-ной вероятностью) перейдет в стабильное состояние. Следовательно, существование перегретой жидкости в состоянии правее точки а и существование переохлажденного пара в состоянии левее точки Ь (см. Г,у-диаграмму на рис. 6-38, а) невозможно. [c.212] Метастабильное состояние принято характеризовать следующими критериями для переохлажденного пара — степенью пересыщения пара, под которой понимается отношение плотности пара в данном состоянии к плотности насыщенного пара прп той же температуре, а для перегретой жидкости — величиной перегрева, под которой понимается разность между температурой жидкости в данном состоянии и температурой кппенпя жидкости при том же давлении. [c.213] Достижимые в тех или иных условиях значения степени пересыщения пара или величины перегрева жидкости зависят от разнообразных причин, таких, как степень шероховатости поверхностп сосуда, в котором реализуется метастабильное состояние, степень загрязненности вещества, наличие внешнпх возмущений п т. д. В наиболее тщательно поставленных экспериментах удается достаточно глубоко проникнуть в область метастабильных состояний и приблизиться к спинодали. На рис. 6-40 в приведенных координатах t нанесено положение левой ветви спинодали (границы предельного перегрева жидкости) по результатам экспериментов с рядом углеводородов (и-пентан, п-гексан, ге-гептан, этиловый эфир). Пунктиром на этой тс, х-диаграмме нанесена линия насыщения. [c.213] Вернуться к основной статье