Свойства вещества в области критической точки

Испарение н конденсация. 8.2. Свойства вещества в области критической точки. 8.3. Насыщенный пар. 8.4. Влажный пар. [c.6]

СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА В ОБЛАСТИ КРИТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ [c.238]

Свойства вещества в области критической точки [c.131]

Сопоставим теперь полученные выше зависимости для различных свойств вещества в области критической точки с экспериментальными данными [12]. В систематизированном виде эти данные представлены в табл. 2.3. [c.103]

Из этого очевидно, что рассмотрение критического состояния на основе разложения термодинамических функций применимо лишь в той области, где флуктуации сравнительно невелики, и не может претендовать на описание свойства вещества в самой критической точке и в непосредственной близости от нее. [c.260]

Необходимо отметить, что при описании физических свойств веществ в области равновесного сосуществования жидкой и газообразной фаз все свойства соотносят обычно со свойствами в критической точке, т. е. за стандартный масштаб принимают критические параметры. Подобный подход обоснован, так как он вытекает из аналогии жидкого и газообразного состояний вещества при температурах порядка Ту,. Следует иметь в виду, что имеются ряд характеристических температур, каждая из которых составляет определенную долю критической температуры, а также некоторые другие характеристические свойства, которые могут быть использованы для образования приведенных параметров. [c.415]

В настоящем параграфе рассматриваются свойства вещества в состояниях, описываемых в р—v- и Т—s-диаграммах точками, лежащими при 7 <7 к справа от пограничной кривой, а при Г>Г выше критической точки. В этой области вещество находится в виде однородной фазы, способной занимать весь предоставленный объем в последующем все эти состояния будут называться газом (а при температурах ниже критической также перегретым паром). [c.251]

Каждой точке кривой насыщения соответствует состояние равновесия жидкой и паровой фаз. Оканчивается кривая критической точкой. Выще и ниже этой кр-ивой фазового равновесия расположены области однофазного состояния вещества, причем вещество в состояниях, соответствующих точкам над кривой (точка А на рис. 1-3), находится в жидкой фазе, а ниже кривой (точка D на рис 1-3) — в состоянии паровой (газообразной) фазы. При изменении состояния вещества от Л к К (рис. 1-3) в точке В происходит распадение вещества на две фазы и постепенно одна фаза переходит в другую. Таким образом, фазовый переход, который в диаграмме р—v изображается линией (прямая В—С на рис. 1-2), в диаграмме р—t изображается точкой. На кривой насыщения свойства вещества изменяются скачком при давлении чуть выше давления насыщения р вещество является жидкостью, а при давлении чуть ниже ря — паром. [c.10]

Влияние сил тяготения на состояние термодинамической системы (представляющей собой, например, газ или жидкость, заключенные в сосуд) проявляется в первую очередь благодаря изменению давления по высоте. При умеренных высотах рассматриваемого сосуда это изменение, как правило, ничтожно мало по сравнению с абсолютной величиной давления в сосуде, и, следовательно, влияние изменения р с высотой в большинстве случаев пренебрежимо мало — именно поэтому зачастую влияние тяготения не учитывается. Однако для тех состояний вещества, в которых сжимаемость вещества велика, даже незначительное изменение давления по высоте сосуда будет приводить к заметному изменению плотности и других термодинамических свойств вещества по высоте сосуда. Говоря о состояниях, в которых сжимаемость вещества весьма велика, мы прежде всего имеем в виду околокритическую область напомним, что в самой критической точке изотермическая сжимаемость чистого вещества бесконечно велика [c.162]

Показано, что современная флуктуационная теория не только правильно отражает термодинамику критических явлений и позволяет правильно интерпретировать наиболее надежные экспериментальные данные, но и открывает новые возможности для решения прикладных задач, связанных с точными расчетами термодинамических свойств веществ в широкой окрестности критической точки. Последнее иллюстрируется на примере многочисленных экспериментальных данных для воды, термодинамические свойства которой в критической области рассчитаны по предложенному уравнению состояния. [c.2]

Такое положение в значительной мере объясняется исключительной трудностью проведения эксперимента в окрестности критической точки, недостаточной надежностью опытных данных и отсутствием хорошо разработанных методов расчета термодинамических свойств веществ в критической области. Как следствие, существующие таблицы термодинамических свойств для ряда технически важных веществ не содержат достаточно полных и точных данных в этой области. [c.3]

В то же время техника, в частности, предъявляет высокие требования к точности значений термодинамических величин, особенно тогда, когда агрегаты работают в условиях максимальных нагрузок, в форсированных режимах или в специфических условиях. В этих случаях наличие точных данных о теплофизических свойствах веществ в критической области позволяет обеспечить наиболее рациональный рабочий цикл и существенно уменьшить теплообменные поверхности. Однако для получения таких данных необходимо решить ряд принципиальных экспериментальных и теоретических задач. Видимо, этим можно объяснить тот повышенный интерес, который проявляется к этой проблеме в ведущих отечественных и зарубежных лабораториях. [c.3]

В точке к, называемой критической точкой, нижняя и верхняя пограничные кривые сливаются, и исчезает различие между свойствами жидкости и пара. Критической точке отвечают критические значения температуры, давления и удельного объема, и жидкое вещество характеризуется Своими критическими параметрами состояния. Так, для воды = 374,16° С р р = 22Ь,%Ъ ama = 0,03 hi /k2 для ртути р 1650° С /7g , 3300 ama. Диаграмма р—v пограничными кривыми делится на три области. Область нагрева воды до кипения расположена между 1-й и [c.82]

Для подавляющего большинства веществ энтропия увеличивается в ударной волне сжатия. Возможны, однако, редкие случаи, когда вещество обладает аномальными термодинамическими свойствами, а именно, когда существуют области объемов и давлений, в которых изэнтропы р (У) обладают аномальной выпуклостью д р/дУ )з <С 0. В этом случае энтропия увеличивается не в ударной волне сжатия, а в разрыве разрежения. Аномальные свойства имеют твердые тела, обладающие способностью к полиморфным превращениям (см. п. 6.5). Что же касается газов, то, как показал Я. Б. Зельдович (1946), аномалии возникают в окрестности критической точки. [c.210]

Интересны работы, посвященные свойствам веществ в критической области. Правда, на конференции и соответственно в сборнике представлены в основном экспериментальные исследования, проведенные в ряде научных учреждений. Теоретические работы, в которых делаются попытки объяснить особенности поведения веществ вблизи критической точки, к сожалению, не нашли здесь отражения. [c.5]

В заключение нашего обзора отметим, что в области температур 90—550 К и давлений 5—70 МПа экспериментальные данные о плотности этана в однофазной области распределены сравнительно равномерно. Некоторым исключением является диапазон температур Г Гкр, где сосредоточено весьма много данных. Это обусловлено, по-видимому, большим интересом исследователей к явлениям, происходяш,им вблизи критической точки, и к свойствам вещества в этой области параметров состояния. В то же время этан по значению Гкр н в силу этого по простоте ее практической реализации является веществом уникальным. [c.13]

В критической точке в отличие от других точек пограничной кривой свойства обеих фаз (жидкой и газообразной) идентичны, т. е. критическое состояние является одним и тем же предельным физическим состоянием вещества, достигаемым как при переходе из области однородных состояний, так и при переходе по границе между однородными и двухфазными состояниями веществ. [c.238]

Таким образом, область, где возможно равновесное сосуществование жидкости и пара, ограничена. Выше критической точки нет границы, на которой скачком изменялись бы свойства вещества. Этот факт свидетельствует о том, что взаимодействия молекул в жидкости и в газе подчиняются общим закономерностям, отличаясь лишь количественными соотношениями. Отсюда, в свою очередь, можно сделать вывод, что принципиально возможно существование уравнения состояния, которое описывало бы свойства обеих фаз. [c.10]

В области вблизи критической точки состояния вещества, как известно, все физические свойства среды изменяются с температурой крайне сильно. В этих условиях теплоотдача зависит от температурного напора и теплового потока весьма сложным образом общие рекомендации для расчета теплообмена в этих условиях пока еще не разработаны. [c.90]

Этот вывод следует сопоставить с результатами обширного комплекса исследований физических свойств веществ (главным образом органических) в околокритическом и критическом состояниях, выполненных В. Ф. Ноздревым и его сотрудниками [Л. 35] исследования велись ультра-акустическими методами. Экспериментаторами не был обнаружен разрыв значений звуковой скорости при прохождении критической точки. Отсюда сделан безоговорочный вывод о том, что скорость звука при переходе через критическое состояние изменяется непрерывно. Между тем измерения, на которых основано подобное заключение, производились либо вдоль пограничной линии, либо же вдоль изотерм, расположенных в однородной области и вдоль критической изобары. В этих условиях агрегатные превра- [c.86]

По мере роста давления различие между удельными объемами кипящей жидкости v и сухого насыщенного пара v" уменьшается, и, наконец, при некотором давлении они становятся равными. Такое состояние вещества называется критическим, а соответствующая точка на диаграмме (точка К на рис. 1-1) носит название критической. Параметры вещества в этом состоянии называются критическими критическое давление рк, критическая температура Гк, критический удельный объем v . В критической точке теплота -парообразования г равняется нулю, все свойства обеих фаз становятся тождественными, и эта точка является верхней границей двухфазной области, где возможно равновесное сосуществование жидкости и пара. [c.8]

Толкование критической точки как фазового перехода второго рода приводит к выводу, что в критической точке такие полные производные, как dpIdT или ds/dv, должны определяться однозначно, т. е. иметь одно единственное значение, поскольку при фазовых переходах второго рода они изменяются непрерывно и, следовательно, одинаковы для обеих фаз. Это обстоятельство будет учтено при анализе свойств вещества в критической точке. Далее необходимо указать параметр порядка жидкой фазы т], которая должна рассматриваться как менее симметричная, а также восприимчивость вещества в области критической точки. [c.260]

Из сказанного не следует, что жидкость можно рассматривать как плотный газ или же как испорченный кристалл . Жидкое состояние представляет собой промежуточное состояние вещества, качественно отличающееся 1 т твердого и газообразного состояний это отличие может быть больще или меньше в зависимости от того, при каких давлении и температуре на.ходится жидкость. Около кривой плавления свойства жидкости близки, как уже отмечалось ранее, к свойствам кристалла, а в области критической точки свойства жидкости приближаются к свойствам газа. [c.130]

Для того чтобы понять процессы, сопровождаюш,ие теплоотдачу к жидкости в сверхкритической области, необходимо проанализировать изменение физических свойств жидкости в окрестности критической точки и выше нее. Теоретически удельная теплоемкость при постоянном давлении и коэффициент теплового расширения в критической точке стремятся к бесконечности. Указанное свойство можно рассматривать как следствие того обстоятельства, что критическая точка является верхней границей области, в которой может происходить кипение. Скрытая теплота парообразования в критической точке стремится к нулю, а удельные объемы жидкости на кривой насыщения и газообразной фазы становятся одинаковыми. При давлении ниже критического на бесконечно малую величину можно увеличить энтальпию на бесконечно малую величину, равную скрытой теплоте парообразования температура при этом останется постоянной. Одновременно происходит увеличение удельного объема на бесконечно малую величину. В связи с этим предполагается, что удельная теплоемкость и коэффициент теплового расширения при давлении ниже критического становятся бесконечно большими. Подобное предельное состояние достигается также и в закритической области, где наблюдается резкий конечный максимум удельной теплоемкости. Удовлетворительные экспериментальные доказательства бесконечно больших значений любого из двух указанных физических параметров в сверхкритическом состоянии отсутствуют. Сверхкритическая температура, при которой наблюдается максимум удельной теплоемкости, по терминологии Голдмена [3] называется псеводокрити-ческой температурой. Псевдокритическая температура для большинства веществ увеличивается с давлением, а величина максимума удельной теплоемкости уменьшается (фиг. 1). [c.352]

Однако обращение некоторых частных производных в критической точке в бесконечность, а также неоднозначность отдельных частных производных ограничивают возможность представления термодинамических функций в виде рядов по степеням разйости двух параметров в критической и рассматриваемой точках, вследствие чего такой подход оправдывается только для некоторых, но не для всех функций. Далее, существенным является выбор независимых параметров (одного или двух в зависимости от того, рассматриваются ли свойства вещества только на кривой фазового равновесия или также в окрестностях ее), по которым ведется разложение термодинамических функций в ряд. Так как условия устойчивости наиболее отчетливо формулируются в независимых переменных V и 5, то очевидно, что именно этими переменными следует прежде всего воспользоваться при анализе критического состояния. Кроме них можно применять переменные т), для которых якобиан преобразования д ( , т))/5 (У, 5) нигде не обращается в нуль или бесконечность. Следует в связи с этим указать, что в некоторых теориях критического состояния используются независимые переменные, не удовлетворяющие этому требованию, в частности переменные У, Т так как д (V, Т)/д (V, 5) =—Т1суу то указанные теории фактически исходят из предположения, что в критической точке теплоемкость Су имеет конечное значение . По этой причине нельзя ожидать, что эти теории могут описать действительный ход зависимости Су в области критической точки. [c.105]

В выражениях (3,54) критические показатели, стоящие в правом колонке, относятся к случаю, когда фазовые переходы происходят при воздействии внешнего поля и характеризуют изменение Ср, т , Гс, О с изменением давления р при условии Т — Т = 0. Согласно теор1 и фазопых переходов второго рода применимость соотношений (3.54) ограничена областью подобия, поэтому критические показатели описывают свойства вещества в непосредственной близости к точке фазового перехода второго рода. [c.252]

Точки, лежащие на диаграмме p—v (или T—s) выше критической точки, описывают состояния вещества, которые называются закритиче-скими или сверхкритическими. Экспериментальное изучение свойств различных веществ лри высоких давлениях и температурах, в особенности водяного пара, предпринятое в последние годы значительно расширило наши сведения о термодинамических свойствах веществ в этой важной области. [c.251]

Говоря о свойствах вещества в критической точке, следует отметить, что ряд вопросов до настоящего времени не получил однозначного решения. Среди них вопросы о том, конечна или бесконечно велика теплоемкость с, в критической точке, равны нулю или конечны третья и последующие производные от р и у в критической точке, равна нулю или конечна величина скачка теплоемкости с, в критической точке и др. Отсутствие однозначных ответов на эти вопросы объясняется тем, что, как показывает анализ, критическая точка является совершенно особой точкой на термодинамической поверхности состояния вещества. Дело в том, что при попытке применить к критической точке обычные соотношения, справедливые для всех других точек пограничных кривых и двухфазной области, во многих из этих соотношений появляются нераскрываемые неопределенности. Положение осложняется тем, что экспериментальные исследования термодинамических свойств веществ в критической точке сопряжены с огромными трудностями неизбежно большая погрешность измерения ряда величин (обусловленная не столько несовершенством применяемых приборов, сколько трудностями принципиального характера) не позволяет на основе только экспериментальных данных сделать однозначные заключения по упомянутым вопросам. [c.200]

Корреляционная длина и параметр обрезания. В основе построения преобразований РГ для описания критических явлений лежит общая физ. идея существенного сокращения эфф. числа степеней свободы микроскопия. физ. системы (аналогично тому, как это имеет место в термо- или гидродинамике при пертходе от микроскопии, к макроскопич. описанию). Условиями такого сокращения являются наличие в системе взаимодействий только с коротким радиусом, а также резкое возрастание корреляционной д л и н ы (или, что то же, радиуса корреляции го) вблизи критич. точки Т -, величина характеризует мин. размер области, в к-рой свойства вещества в достаточной степени передают свойства макроскопич. образца. При больших значениях весьма правдоподобной выглядит гипотеза подобия (см. ниже), приводящая к явлению универсальности, т. е. независимости физ. свойств системы от деталей строения гамильтониана (в т. ч. от значений входящих в него констант связи разл. взаимодействий). Существенными оказываются лишь значения размерностей п к d, где п характеризует симметрию параметра порядка (т. е. число компонент вектора спина или квазиспина см. Спиновый гамильтониан), а d—число измерений пространства дискретной решётки соответственно все квазиспино-вые модели подразделяются на классы эквивалентности (п, d) (рис. 1). [c.622]

Фактор корреляции р может быть термодинамически обоснован и обладает рядом преимуществ по сравнению с факторами корреляции, использованными Питцером, Лидерсеном, Риделем и др. Основные преимущества состояли в том, что 1) обобщенные зависимости, полученные с использованием этой величины, обладают высокой точностью 2) значения Гв, Тс и Рс, необходимые для вычисления р, обычно известны с высокой точностью 3) р зависит как от нормальной температуры кипения, так и от критической температуры и давления. В то же время фактор ацентричности со связан только с приведенным давлением насыщения при температуре, близкой к нормальной температуре кипения, а Ze и — только со свойствами вещества в критической области 4) важным фактором при разработке обобщенных методов представления термодинамических свойств газов и жидкостей является способ приведения плотности к безразмерному виду, так как критическая плотность веществ известна обычно с невысокой погрешностью. Для вычисления р она не требуется, в качестве параметра приведения плотности в предлагаемом варианте принципа соответственных состояний используется плотность в точке на поверхности состояния идеального газа со значениями Р и Т, равными критическим р = PJRT . [c.95]

В то же время существуют хорошо разработанные методы писания термодинамических свойств веществ в широком диапазоне параметров с помощью уравнений состояния вириаль-Чого вида. Однако они не могут передать отмеченные ранее особенности поведения термодинамических функций вблизи критической точки, хотя по мере удаления от нее достигается хоро-согласие между экспериментальными и расчетными вели- i HaMH. Вопрос о границах действия таких уравнений состоя-в критической области в какой-то мере является дискуссионным и требует детального рассмотрения. [c.131]

Представленная на рис. 1.13, г, р-диаграмма для СО2 имеет вид, характерный для всех реальных газов. Как видно из этой диаграммы, отклонения свойств реального газа от идеального различны для разных областей параметров состояния и достигают максимального значения вблизи критической точки. Коэффициент сжимаемости в критической точке 2к для различных веществ лежит в пределах 0,23—0,33. При температурах от Тк до Т б = = (2-5-2,2)Гк все изотермы имеют минимум. Следовательно, в этой области при постоянной температуре отклонения от идеального газа с ростом давления вначале увеличива-йтся, а затем уменьшаются. [c.21]

Отношение bg (T) для реальной химически реагирующей системы N2O4 в метастабильной области при Т = Т - - АТ к величине б (Т) для гипотетического простого вещества с теми же физическими свойствами, но без протекания химических реакций в фазах представим в виде 8g(T)/6g (T) Да, а. Если за масштаб изменения Да и а принять степень диссоциации в критической точке а р, тогда [c.116]

В закритической области вещество находится в однородном состоянии, и в нем отсутствует резкое разделение на отдельные фазы, что имеет место при пересечении пограничной кривой вдали от критической точки. Различие между жидкостью и паром в этой области носит лишь количественный характер, поскольку между ними можно осуществить непрерывный переход без выделения или поглощения скрытой теплоты изменения агрегатного состояния. Однако в указанных переходах непрерывный ряд микроскопических однородных состояний содержит области максимальной микроскопической неоднородности флуктуац ионного характера. Существование такой микроскопической неоднородности связано с падением термодинамической устойчивости первоначальной фазы и с возникновением внутри >нее островков более устойчивой фазы. Указанная внутренняя перестройка вещества, несмотря на свою нелрерывность, имеет узкие участки наибольшего сосредоточения, которые обусловливают появление резких скачков теплоемкости, сжимаемости, коэффициента объемного расширения, вязкости и других свойств вещества. Эти явления демонстрировались рис. 1-5, где был показан характер изменения критерия Прандтля для воды, и перегретого водяного пара от температуры и давления, и рис. 1-6 — для кислорода в зависимости от температуры при закритическом давлении. Из графиков следует, что при около- и закритиче-ских давлениях наряду с областями резкого изменения физических параметров имеются области, где они изменяются с температурой незначительно. При высоких давлениях в области слабой зависимости тепловых параметров от температуры теплоотдача подчиняется обычным критериальным зависимостям. В этом случае при проведении опытов можно не опасаться применения значительных температурных перепадов между стенкой и потоком жидкости, обработка опытных данныл также не [c.205]

ПРОМЕЖУТОЧНОЕ СОСТОЙНИЕ сверхпроводников — возникает в образце из сверхпроводника первого рода под действием внеш. магн. поля или магн. поля тока, протекающего по образцу. П. с. реализуется, когда напряжённость магн. поля Н в определ. точках поверхности образца достигает величины критического магнитного поля Яд, однако при полной утрате сверхпроводящих свойств (в тех же внеш. условиях) невозможно выполнить условие Н Ы,. для всего образца. П. с. представляет собой с.месь сверхпроводящих и нормальных доменов, характерный размер к-рых много меньше размеров образца. Термин П. с. введён Р. Пайерлсом (R. Peierls, 1936), структура П. с. была выяснена Л. Д. Ландау в 1937. В неоднородном внеш. поле в образце могут одноврем. существовать большие области сверхпроводящей и нормальной фаз. Они обязательно разделены веществом в П, с. Под действием тока, протекающего по образцу, может осуществляться т. н. динамич, П. с., в к-ром границы раздела непрерывно движутся через образец (со скоростями 10" — 10" см/с), зарождаясь на одной его поверхности и исчезая на другой. [c.143]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...