Жидкие и газообразные тела в состоянии равновесия

ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ТЕЛА В СОСТОЯНИИ РАВНОВЕСИЯ [c.333]

Из простых ОПЫТОВ следует, что в жидких и газообразных телах в состоянии равновесия могут возникать только нормальные напряжения, причем эти напряжения почти всегда (для газов всегда) сжимают выделенный объем. Поэтому напряжения в жидкостях и газах называются давлением. Следовательно, давление — это сила, которая действует на единицу площади поверхности выделенного объема и направлена нормально к поверхности. [c.336]

Под равновесием будем понимать состояние покоя тела по отношению к другим телам, например по отношению к Земле. Условия равновесия тела существенно зависят от того, является ли это тело твердым, жидким или газообразным. Равновесие жидких и газообразных тел изучается в курсах гидростатики или аэростатики. В общем курсе механики рассматриваются обычно только задачи о равновесии твердых тел. [c.9]

Рассмотрим более подробно без соблюдения масштабов фазовую ру-диа-грамму вещества, в которой области фазового равновесия изображаются площадями. Такая диаграмма изображена на рис. 11-3. На диаграмме площадь / представляет собой твердую фазу, площадь II изображает двухфазную систему, состоящую из жидкой и твердой фаз, площадь III представляет собой жидкую фазу, площадь IV — область жидкой и газообразной фаз, площадь V — область газообразного состояния тела, а площадь VI — область твердой и газообразной фаз. [c.177]

Точки, лежащие на р—Т-диаграмме по обе стороны от кривой равновесия фаз р = Ps T), соответствуют однородным состояниям тела, т. е. отдельным фазам верхние (лежащие над кривой или слева от нее) — низкотемпературной, а нижние (лежащие справа от кривой) — высокотемпературной фазе. Например, в случае равновесия жидкой и газообразной фаз (рис. 3.5) над кривой фазового равновесия расположена область жидкого состояния, а под кривой — область газообразного состояния. Кривая фазового равновесия представляет собой в данном случае кривую упругости насыщенного пара жидкости. [c.207]

На рис. 1.4 представлена р, -диаграмма, на которой изображены линии фазового равновесия между твердой, жидкой и газообразной фазами для СОг. Такие диаграммы носят название фазовых диаграмм. Каждая точка кривых этих диаграмм соответствует состоянию равновесия двух фаз. В точках кривой ТС равновесно существуют твердое тело и жидкость, и соответственно эту кривую называют линией плавления — разового перехода из твердой фазы в жидкую. В точках кривой ТК равновесно сосуществуют жидкость и пар (газ), и эта кривая [c.10]

Все точки, не лежащие на кривой равновесия фаз, соответствуют отдельным фазам. В рассматриваемом случае всем точкам, лежащим над кривой, соответствуют различные состояния жидкости (жидкая фаза), а точкам, лежащим под кривой, — различные состояния газа (газообразная фаза). Кривая равновесия жидкой и газообразной фаз имеет ограниченную протяженность и заканчивается в критической точке К (см. 4.9). При значениях параметров, больших рл или t/< (для воды рк = 22, 29 МПа и = 374,15 °С), не происходит переход кз жидкого в газообразное состояние (или наоборот), так как пределами точки К рабочее тело однородно и между газом и жидкостью нет принципиальной разницы. [c.157]

Точки, лежащие на р—Г-диаграмме по обе стороны от кривой равновесия фаз р (Г), соответствуют однородным состояниям, т. е. отдельным фазам, верхние (т. е. лежащие над кривой или слева от нее) — низкотемпературной фазе, а нижние (или лежащие справа от кривой равновесия фаз) — высокотемпературной. Например, в случае равновесия жидкой и газообразной фаз над кривой фазового равновесия находится область жидкого состояния, а под этой кривой — область газообразного состояния кривая фазового равновесия представляет собой в данном случае кривую давления насыщенного пара жидкости. При изменении состояния тела вдоль линии аЬ (с м. рис. 2.4), пересекающей кривую равновесия фаз, в точке пересечения происходит распад вещества на две фазы или расслоение фаз с последующим превращением одной фазы в другую. Следует отметить, что при достаточно осторожном изменении состояния жидкости или газа расслоения фаз при переходе через кривую фазового равновесия может иногда не наступать, так что тело будет оставаться однородным (т. е. в виде первоначальной фазы) и в той области вблизи кривой фазового равновесия, где оно должно было бы распасться на две фазы. [c.69]

Тройная точка воды—это температура, при которой нее три фазы воды (твердая, жидкая, газообразная) находятся в равновесии. Нижним пределом шкалы является абсолютный нуль. Термодинамическую температурную шкалу называют также абсолютной шкалой. Параметром состояния рабочего тела является абсолютная температура, обозначаемая символом Т и измеренная в кельвинах (К). [c.7]

При внедрении в преграде можно выделить три области область внедрения, область возмущенного состояния и область покоя (рис. 49), размеры и конфигурация которых зависят от скорости внедрения, массы и геометрической формы внедряющегося тела, свойств преграды и других факторов. Большая часть кинетической энергии внедряющегося тела переходит в тепловую, при этом в области внедрения развиваются высокие температура и давление, материал преграды сильно разогревается и при наличии большого давления находится в жидком или газообразном состоянии в условиях ударного сжатия. Ударное сжатие характеризуется ударной адиабатой р = р (р), которая предполагается известной. Покажем, каким образом по известной ударной адиабате материала среды можно определить ру (У), Г и Г, знание которых важно при изучении процесса внедрения тела в преграду. При ударном сжатии состоянию среды соответствуют давление р и объем V, его начальному состоянию — давление Ро и объем Уд причем для сильных ударных волн (что имеет место при внедрении) давлением Ро Р можно пренебречь. Единице массы среды сообщается работа р (Уд — У), половина которой превращается в кинетическую энергию (1/2) р (Уд — У) = где V — скорость частиц на фронте ударной волны. Остальная работа идет на повышение удельной внутренней энергии (1/2) р (Уд — V) = Е—Ед. Приращение внутренней энергии Е — Ед складывается из тепловой составляющей (/1, характеризующей энергию колебания частиц около их положения равновесия, и упругой составляющей Цд, которая ха- [c.158]

Опыт показывает, что к кривым равновесия жидкость — пар , твердое тело — жидкость примыкают области существования полу-устойчивых метастабильных состояний (они изображены условно пунктиром на рис. 39). Это означает, например, что в области, где строго устойчива жидкая фаза, может при некоторых условиях существовать газообразная фаза в виде пересыщенного пара. Таковы же состояния перегретой жидкости (в области газовой фазы) и переохлажденной жидкости (в области твердой фазы). Наблюдаемым состояниям могут соответствовать точки, довольно далеко расположенные от кривых равновесия двух фаз. Метастабильные состояния изображаются на рисунке 42 отрезками АВ и D изотермы Ван-дер-Ваальса (участок ВС отвечает неустойчивым состояниям вещества, которые не наблюдаются в природе). [c.204]

До сих пор наши рассуждения касались либо геометрических характеристик деформации сплошной среды (первая глава), либо условий равновесия выделенного из нее объемного элемента (вторая глава), либо, наконец, общих принципов статико-геометрического характера (предшествующие параграфы текущей главы). Поэтому до сих пор было совершенно безразлично, является ли сплошное тело твердым, жидким или газообразным, упругим или пластическим, однородным или неоднородным, изотропным или анизотропным. Безразличны были также тепловые изменения, происходящие в теле во время деформации, и то, как протекает деформация во времени, прежде чем достигает своего окончательного равновесного состояния. [c.124]

Введение в аэрогидромеханику посвящено изучению законов движения и равновесия жидких и газообразных тел. Достаточно строго изложены вопросы теории подъемной силы, теории пограничного слоя и современного состояния знаний о строении атмосферы Земли. [c.44]

Допустим, что в полость, окруженную оболочкой с идеально отражающими стенками, помещено тело. Излучение, иепускаемое телом, не рассеивается по всему пространству, а, отражаясь от стенок, сохраняется в полости, падая вновь на тело и частично поглощаясь в нем. В таких условиях никакой потери энергии в системе тело — излучение не происходит. Однако это еще не означает, что тело и излучение находятся в равновесии между собой. Энергия такой системы содержится частично в виде энергии излучения, т. е. электромагнитных волн, а частично — в виде внутренней энергии тела. Состояние системы будет равновесным, если с течением времени распределение энергии между телом и излучением не меняется. Поместим внутрь полости нагретое тело (твердое, жидкое или газообразное). Если в единицу времени тело испускает больше, чем поглощает (или наоборот), то температура его понижается (или повышается). При этом испускание [c.130]

Физические основы процесса. Статика процесса. В условиях равновесия давление паров и температура твердого вещества находятся в однозначном соответствии. Связь между давлением и температурой фазового перехода определяется по диаграмме состояния (рис. 5.4.1). Кривые фазового равновесия мевду всеми тремя фазами в координатах температура - давление делят диаграмму на три смежные области область твердого, жидкого и газообразного состояния вещества, пересекаясь в п ойной точке В. В этой точке одновременно сосуществуют все три фазы (твердая, жидкая и парообразная). Линия 2 является геометрическим местом точек, отвечающих таким величинам температуры и давления паров, при которых находятся в равновесии твердое тело и пар. Линия 3 соответствует равновесию в системе жидкость - пар, линия I - равновесию в системе твердое тело - жидкость. Линия 4 соответствует метастабильным состояниям равновесия, характерным для некоторых веществ. В этом случае жидкая фаза может существовать при давлении более низком, чем давление тройной точки. Кривая 2 равновесия твердая фаза - пар позволяет определять параметры, при которых возможны процессы сублимации и десублимации. [c.551]

Для гетерогенных реакций, в которых взаимодействуют вещества, находящиеся в различных фазовых состояниях, изменение концентраций или парциальных давлений отмечается только для газов. Пары твердых и жидких тел в результате их испарения или сублимации реагируют с газами в насыщенном состоянии и при Т — onst сохраняют свою постоянную концентрацию. Убыль паров в газообразной фазе будет пополняться дополнительным испарением жидкости или вследствие дополнительного процесса сублимации твердых тел, в результате чего парциальные давления или концентрации насыщенных паров жидких и твердых тел, несмотря на реакцию, будут оставаться постоянными. Поэтому выражения константы равновесия для гетерогенных реакций получают так же, как и для гомогенных, но только без учета концентраций или парциальных давлений твердых и жидких веществ. Например, для реакции С+ОгТ СОг [c.195]

Предположим, что излучающее тело окружено идеально отражающей, непроницаемой для излучения оболочкой. Тогда излучение, испускаемое телом, не рассеивается по всему пространству, а, отражаясь спота стенками, сохраняется в пределах полости, падая вновь на излучающее тело и в большей или меньшей степени вновь им поглощаясь. В таких условиях никакой потери энергии наша система — излучающее тело и излучение — не испытывают. Однако это еще не значит, что испускающее тело и излучение находятся в равновесии между собой. Энергия нашей системы содержится частично в виде энергии излучения (электромагнитных волн), частично в виде внутренней энергии излучающего тела. Состояние системы будет равновесным, если с течением времени раепределение энергии между телом и излучением не меняется. Поместим внутрь полости нагретое тело (твердое, жидкое или газообразное — безразлично). Если в единицу времени тело больше испускает, чем поглощает (или наоборот), то температура его будет понижаться (или повышаться). При этом будет ослабляться или [c.683]

Иной характер имеет различие между газообразным и красталлическим состояниями вещества. Кристаллическое состояние есть анизотропная фаза вещества, а газообразное состояние представляет собой изотропную фазу его. Поэтому непрерывный переход из твердого состояния в газообразное, а также в жидкое при высоких температурах (например, больших критической) едва ли возможен, соответственно чему кривая фазового равновесия между кристаллической и жидкой фазами не имеет конца и, в частности, критической точки фазового превращения кристаллическая фаза — жидкость, ло-видимому, не существует. Вместе. с тем нужно иметь в 1виду, что при температуре вблизи точки кристаллизации в свойствах кристаллической и жидкой фаз имеются сходные черты. Вообще при температурах, близких к температуре плавления, жидкость по своим свойствам гораздо ближе к твердому состоянию, чем к газообразному. Подтверждением этого является наличие у жидкостей вблизи точки плавления некоторого порядка в расположении молекул, вследствие чего можно говорить условно о квазикристаллической структуре жидкости. Близость свойств жидкого и твердого состояний хорошо видна из табл. 4-2, в которой приведены значения молярной теплоемкости ряда жидкостей (преимущественно расплавленных металлов, представляющих собой с точки зрения молекулярной структуры простейшие жидкости). У жидкостей молярная теплоемкость заключена между 27,6 и 36,9 кдж/кмоль град, тогда как у кристаллических тел она составляет согласно закону Дюлонга —Пти 25 кдж1кмоль град. Таким образом, молярная теплоемкость жидкостей практически такая же, как у кристаллических тел. Это означает, что частицы жидкости подобно атомам или ионам кристаллической решетки совершают периодические колебательные движения, причем в жидкостях центр колебаний может вследствие теплового движения перемещаться, в пространстве. Последнее объясняет некоторое превышение теплоемкости жидкостей по сравнению с твердым состоянием. [c.125]

Согласно молекулярно-кинетической теории (Л. 1-1—1-6], все вещества СОСТОЯТ из молекул, мельчайших частиц, еще сокраняющих химические свойства данного вещества. Мельчайшей частицей простого вещества, элемента, является атом. Из атомов строятся молекулы. Молекулы связаны между собой силами сцепления, и в зависимости от величины этих сил вещество находится в твердом, жидком или газообразном состоянии. Молекулы находятся в непрерывном движении. В твердых телах они колеблются около положения равновесия, в жидкостях двигаются поступательно с различными скоростями, постоянно меняя направление своего движения, а в газах силы сцепления настолько малы, что молекулы перемещаются совершенно свободно, занимая весь предоставленный газу объем. [c.5]

Существование метастабильных состояний вещества связано с тем, что по обе стороны кривой фазового равновесия каждая из фаз является сама по себе устойчивой, поскольку условия устойчивости однородного тела О и дp дv) J -<0 здесь выполняются. Так, например, жидкое состояние, будучи вполне устойчивым выше кривой фазового равновесия, будет в некоторой степени устойчивым и несколько ниже этой кривой. Аналогично газообразное состояние, являясь вполне устойчивым ниже кривой фазового равновесия, будет обладать некоторой устойчивостью и несколько выше этой кривой. Поэтому жидкое состояние вещества может встречаться ниже кривой фазового равновесия, а газообразное состояние — выше этой кривой. Однако химический потенциал ф< > жидкого состояния ниже кривой фазового равновесия будет, как это видно на рис. 4.1, больше химического потенциала газообразного состояния, а выше кривой фазового равновесия, наоборот, химический потенциал жидкого состояния будет меньше химического потенциала газообразного состояния. Поэтому жидкое состояние вещества ниже кривой фазового равновесия (это состояние называется перегретой жидкостью) будет менее устойчивым по сравнению с газообразным состоянием и рано или поздно перейдет в последнее. Точно так же газообразное состояние выше кривой фазового равновесия, называемое пересыа нным паром (а иногда переохлажденным паром), будет менее устойчивым по сравнению с жидким состоянием. Область метастабильных состояний сравнительно невелика граница этой области на рис. 4.4 условно показана в виде двух штриховых линий Л 5 и А"В". [c.128]

Существование метастабильных состояний вещества связано с тем, что по обе стороны кривой фазового равновесия каждая из фаз является сама по себе устойчивой, так как выполняются условия устойчивости однородного тела, т. е. dpldv)r < О и v- > 0. Так, жидкое состояние, будучи устойчивым в зоне, расположенной выше кривой фазового равновесия, будет в некоторой степени устойчивым и в зоне, расположенной несколько ниже этой кривой. Аналогично газообразное состояние, являясь устойчивым в зоне, расположенной ниже кривой фазового равновесия, обладает устойчивостью и в зоне, расположенной несколько выше этой кривой. Поэтому жидкое состояние вещества может встречаться в зонах, расположенных ниже кривой фазового равновесия, а газообразное состояние — выше этой кривой. Однако химический потенциал ф< > жидкого состояния, соответствующего зоне, расположенной ниже кривой фазового равновесия (см. рис. 3.2), больше химического потенциала газообразного состояния в зоне, расположенной ниже кривой [c.208]

Такие состояния, в которых вещество остается в однофазном состоянии вместо того, чтобы распадаться на две фазы, являются метастабильными. Существование метастабильных состояний вещества связано с тем, что по обе стороны кривой фазового равновесия каждая из фаз сама по себе устойчива, поскольку условия устойчивости однородного тела Су>0 и дplдv)т <0 здесь выполняются. Так, жидкое состояние, будучи вполне устойчивым выше кривой фазового равновесия, в некоторой степени устойчиво и несколько ниже этой кривой. Аналогично газообразное состояние, вполне устойчивое ниже кривой фазового равновесия, обладает некоторой устойчивостью и несколько выше этой кривой. Поэтому жидкое состояние [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...