ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамические свойства на линиях равновесия фаз из "Термодинамические свойства воздуха " Те одинамические свойства воздуха на линиях равновесия (J)aa исследованы недостаточно подробно, к тому же часть полученных данных имеет невысокую точность. Наиболее многочисленны данные о давлении насыщенного пара и кипящей жидкости. В ряде работ исследована плотность жидкости и пара в состоянии насыщения. Весьма ограничены сведения о теплоте испарения, теплоемкости и скорости звука. [c.19] Поскольку воздух является смесью газов, его поведение в состоянии фазового равновесия сложнее поведения чистого вещества. Изобары и изотермы воздуха в двухфазной области не совпадают, и проекция каждой из кривых фазовых переходов на плоскость р, Т изображается двумя кривыми. В частности, кривая равновесия жидкость — пар изображается кривыми начала кипения и начала конденсации. [c.19] По данным Волкера и соавторов [108] и Бланка [34] при температуре выше 60 К сосуществуют жидкость и пар. При понижении температуры появляется кристаллическая фаза, и в интервале температур 56—60 К при низких давлениях сосуществуют три фазы — кристаллическая, жидкая и паровая. При более низких температурах сосуществуют только две фазы— кристаллическая и паровая, и также имеются две кривые фазового равновесия, аналогичные кривым начала кипения и начала конденсации. Некоторые авторы [108] называют кривую, соответствующую началу испарения из кристалла, кривой сублимации. [c.19] Температуру затвердевания воздуха при давлениях ниже атмосферного измерили Волкер и соавторы [108], которые указывают, что температуры начала и конца затвердевания близки к 60 и 56 К соответственно. В тщательном исследовании, выполненном Бланком [34], получено значение температуры начала затвердевания 59,75 0,07 К и данные в трехфазной области до температуры 54,3 К Косвенное подтверждение приведенных выше величин получено в работе Руэмана и соавторов [97], где приведена диаграмма плавления смеси N2 — О2. Из диаграммы видно, что при составе смеси, соответствующем составу воздуха, температуры начала и конца затвердевания равны приблизительно 60,3 и 56,4 К- По данным Приходько и Явнеля [17], исследовавших фазовые переходы в твердых смесях N2 — О2 при температурах 20—65 К, интервал температур, в котором протекает процесс затвердевания смеси, близкой по составу к воздуху, несколько уже (59,4—57,9 К). [c.19] Зависимость температуры затвердевания воздуха от давления не исследована экспериментально. Поскольку изменение температуры затвердевания компонентов воздуха при изменении давления на 100 МПа невелико (примерно 20 К для азота и около 9 К для кислорода), можно полагать, что кривая начала затвердевания воздуха при давлении до 100 МПа в основном лежит вне области параметров, для которой нами составляются таблицы. Лишь на изотермах 70 и 75 К давление необходимо ограничить значениями 45 и 75 МПа соответственно. [c.20] Как отмечено выше, кривая фазового равновесия жидкость— пар для воздуха представляет собой две кривые — начала кипения и начала конденсации (в координатах / , Т первая кривая расположена выше второй). [c.20] Перечень работ, содержащих экспериментальные значения давлений насыщенного пара и кипящей жидкости, приведен в табл. 1.5. Большинство этих значений получено путем определения точек излома квазиизохор. В работе [54] опыт проводился на изотермах. При добавлении в пьезометр некоторого количества воздуха изменялось давление, причем характер изменения был различным в однофазной и двухфазной областях, что позволяло определить давление начала конденсации по положению точки пересечения двух участков изотермы в координатах количество вещества — давление. [c.20] Куэнен и Кларк [78] получили подробные опытные данные для околокритической области, что позволило им определить параметры критических точек. Методика измерений в непосредственной близости от критической точки имеет ряд оригинальных особенностей, которые позволили очень подробно проследить за протеканием фазового перехода. Куэнен и Кларк наблюдали в весьма узкой области температур явление обратной конденсации. Следует отметить большой разброс данных [78], что, впрочем, естественно для околокритической области. Это обстоятельство снижает практическую ценность данных [78]. [c.21] Значения давления на кривой кипения, полученные Волке-ром и соавторами [108], также не отличаются особой точностью. Это обусловлено, в первую очередь, использованием для измерения давления ионизационного вакуумметра. Кроме того, исследованная авторами [108] смесь содержала 22,6% кислорода, 76,7% азота, 0,4% аргона и 0,39% двуокиси углерода, т. е. отличалась по составу от обычного воздуха. Особенно большое влияние на результаты измерения давления при низких температурах могло оказать наличие двуокиси углерода. [c.21] Измерения плотности воздуха в состоянии фазового равновесия весьма ограничены, о чем свидетельствует табл. 1.7. Вряд ли сегодня могут представлять серьезный интерес полученные в конце прошлого века значения плотности кипящей жидкости при нормальной температуре кипения [45, 80]. [c.23] Данные, полученные Михельсом и соавторами [84], в основном достаточно надежны, но при температурах ниже 124 К значения Q существенно занижены, что отмечают авторы [7]. Поэтому для определения плотности жидкого воздуха в состоянии фазового равновесия может оказаться полезной работа Ю. П. Благого и Н. С. Руденко [3], в которой получены экспериментальные данные о плотности различных по концентрации смесей азот — кислород и аргон — кислород в диапазоне 65—80 К. В табл. 1.7 эта работа не упомянута, поскольку объектом исследования не являлся воздух. [c.23] Большой интерес представляют результаты, полученные Бланком [34] в области низких температур, где ранее экспериментальные данные отсутствовали. К сожалению, число опытных точек в [34] невелико, если учесть, что в работе исследован широкий интервал температур. [c.23] В состоянии фазового равновесия жидкость — пар только Эйкен и Хаук [51] измерили теплоемкость С8 в диапазоне 80—120 К и привели пять сглаженных значений, полученных в результате обработки опытных данных. [c.23] Теплота испарения воздуха зависит от процесса испарения и большинством авторов определяется как количество тепла, необходимое для превращения в пар I кг жидкого воздуха при постоянном давлении. Это определение соответствует интегральной теплоте парообразования г смеси [14]. Теплоту испарения измеряли Бен [32], Ширер [101], Феннер [53], Витт [112], Дэн [43]. Как правило, результатом каждой из этих работ является среднее значение теплоты испарения при атмосферном давлении, полученное на основании ряда измерений. Во всех них получено значение теплоты испарения, соответствующее атмосферному давлению. Заметим, что работы выполнены давно и не отличаются высокой точностью. Наиболее подробные результаты приведены в [53], где даны значения г в зависимости от концентрации кислорода в смеси. Автор приходит к ошибочному выводу о слабой зависимости г от концентрации кислорода и, усреднив все полученные величины, приводит среднее значение в качестве теплоты парообразования воздуха. Данные [53] отличаются также большим разбросом. [c.24] Ограниченность опытных данных о теплоте парообразования воздуха заставляет использовать результаты, приведенные в [43]. Дэн исследовал при атмосферном давлении смесь азот — кислород и получил зависимость г от состава смеси. По данным [43], теплота испарения возрастает с увеличением концентрации кислорода от 199,7 кДж/кг при отсутствии кислорода до 214, 3 кДж/кг при 80—85% кислорода, а в дальнейшем изменяется мало. Такая зависимость теплоты испарения смеси N2—О2 от состава представляется более достоверной, чем фактическое отсутствие зависимости, полученное Феннером [53]. [c.24] Различные расчетные приемы определения теплоты испарения, например, по I — х диаграмме, зависимости r pкl,Vк g от Хз и видоизмененному уравнению Клапейрона — Клаузиуса достаточно подробно рассматриваются в [7]. [c.24] Вернуться к основной статье