Faqe 1

Vetitë e avullit të mbinxehur si një tretës ndryshojnë me një ndryshim në parametrat e tij - temperaturën dhe presionin. Ndryshe nga avull i ngopur, temperatura e të cilit përcaktohet në mënyrë unike nga presioni, avull i mbinxehur në presion konstant mund të ketë temperatura të ndryshme. Siç dihet, në një presion konstant, me një rritje të temperaturës së mbinxehjes, dendësia e avullit zvogëlohet. Gjithashtu zvogëlohet me uljen e presionit në një temperaturë konstante. Ndërsa densiteti i avullit zvogëlohet, konstanta dielektrike O dhe polariteti i molekulave të tij.

Vetitë e avullit të mbinxehur, siç e kemi vërejtur tashmë, pranë kurbës së avullit ndryshojnë dukshëm nga vetitë gaz ideal dhe prandaj mos ndiqni ekuacionin pv RT. Ekuacioni i gjendjes për avullin e mbinxehur ka një formë më komplekse. Ka ekuacione të tilla numër i madh. Megjithatë, për shkak të kompleksitetit të tyre, ato përdoren rrallë në praktikë. Vlerat e kërkuara të projektimit për avullin e mbinxehur mund të gjenden si më poshtë.

Vetitë e avullit të mbinxehur (pika d, Fig. 1.16) ndryshojnë ndjeshëm nga vetitë e avullit të ngopur.

Vetitë e avullit të mbinxehur ndryshojnë ndjeshëm nga ato të avullit të ngopur. Sa më e lartë të jetë temperatura e mbinxehjes së avullit, aq më afër janë vetitë e tij ndaj një gazi ideal. Gjendja e avullit të mbinxehur, ndryshe nga avulli i ngopur, përcaktohet jo nga një, por nga dy parametra - temperatura dhe presioni.

Vetitë e avullit të mbinxehur janë shumë të ndryshme nga ato të avullit të ngopur.

Vetitë e avullit të mbinxehur ndryshojnë ndjeshëm nga vetitë e avullit të ngopur dhe i afrohen vetive të gazeve.

Vetitë e avullit të mbinxehur ndryshojnë ndjeshëm nga ato të avullit të ngopur dhe i afrohen atyre të gazeve; siç tregon përvoja, avujt e mbinxehur janë sa më afër në vetitë e tyre ndaj gazeve, aq më i madh është mbinxehja e tyre, që kuptohet si ndryshimi i temperaturës midis avullit të mbinxehur dhe avullit të ngopur me të njëjtin presion; siç kemi parë më parë, avujt shumë të mbinxehur të ujit dhe dioksidit të karbonit praktikisht mund të konsiderohen si gaze.

Karakteristikat e avullit të mbinxehur janë dukshëm të ndryshme nga ato të avullit të ngopur. Sa më e madhe të jetë kurba e mbinxehjes, aq më afër janë vetitë e avullit të mbinxehur me vetitë e një gazi ideal.Devijimi i këtyre vetive shpjegohet me vëllimet e fundme të molekulave të avullit dhe praninë e forcave të ndërveprimit që priten prej tyre.

Vetitë e avujve të mbinxehur afrohen me ato të gazeve.

Shkalla e përdorimit të vetive të avullit të mbinxehur reflektohet në humbjen e vajit me mbetje, kohëzgjatjen e përpunimit të lëndëve të para dhe për rrjedhojë në performancën e aparatit.

Vështirësia në analizimin e vetive të avullit të mbinxehur dhe avullit të mbingopur është për shkak të mungesës së një ekuacioni mjaft të saktë të gjendjes për rajonin metastabil të materies. Ekuacioni Van der Waals, i cili përshkruan në mënyrë cilësore gjendjet metastabile, nuk është gjithmonë i përshtatshëm për llogaritjet sasiore.

Paragrafët e mëposhtëm diskutojnë vetitë e avullit të mbinxehur. Këtu jepet ekuacioni i gjendjes së Zeinerit dhe formulat për nxehtësinë, punën, ndryshimin energjia e brendshme dhe entropisë. Dy paragrafët e ardhshëm trajtojnë vetitë e dioksidit të karbonit dhe avujt e amoniakut. Në paragrafin e fundit, Lëvizja në gjendje të qëndrueshme të avullit ose gazit përmes një tubi, nxirret vetëm një formulë - formula e shpejtësisë. Ky seksion në librin shkollor të Zernovit është paraqitur në mënyrë shumë më primitive se në tekstet e mëparshme.

Pas kësaj, diskutohen vetitë e avullit të mbinxehur dhe jepen ekuacionet e gjendjes së Girn dhe Linde. Më tej, jepen marrëdhëniet në lidhje me avujt e ujit të ngopur, nxirret formula Clapeyron-Clausius dhe proceset bazë të avullit llogariten me metodën analitike. Kur merret parasysh diagrami p - v i avullit të ujit, flitet për kthesa kufitare dhe një gjendje kritike.

Në § 8, i cili i kushtohet vetive të avujve të mbinxehur, para së gjithash, ndërtimi i një diagrami të plotë p - v për lëngun, avullin dhe gazin kryhet me kthesa kufitare, një pikë kritike dhe zona të gjendjeve individuale të materia e dalluar mbi të. Ai gjithashtu flet për izotermat dhe vlerën e izotermës së temperaturës kritike. Mertsalov i referohet zonës së diagramit të vendosur nën izotermën kritike dhe mbi kurbën e kufirit të sipërm për avujt e mbinxehur, dhe zonën e vendosur mbi izotermën kritike për gazet. Pas kësaj, diskutohet ekuacioni karakteristik i avullit të mbinxehur dhe jepen ekuacionet e Zeiner dhe Girn.

Avulli i mbinxehur hyri në frigorifer përmes valvulave, ku temperatura e tij u ul në një vlerë pak më të lartë se temperatura e ngopjes në një presion të caktuar.
Skema (a, cikli (b) dhe proceset në turbina (në PTU. Avulli i mbinxehur (gjendja 1) nga mbinxehësi P i bojlerit K futet në turbinën me presion të lartë të HPT, ku zgjerohet adiabatikisht në një presion pd.
Avulli i mbinxehur pas mbinxehësit 7 dërgohet përmes linjës së avullit 14 në turbinën me avull 15, ku një pjesë e konsiderueshme e energjisë së tij termike shndërrohet në punë mekanike. C dhe largimi i oksigjenit prej tij, i cili shkakton korrozion të metaleve. Nga deaeratori, pompa e furnizimit 21 përmes ngrohësit me presion të lartë (HPV) 22 dhe kondensata e ekonomizuesit të ujit futet përsëri në bojlerin me avull.
Avulli i mbinxehur pas mbinxehësit 7 përmes linjës së avullit 14 dërgohet në turbinën me avull 15, ku një pjesë e konsiderueshme e energjisë së tij termike shndërrohet në punë mekanike. Pas punës në turbinë, avulli me temperaturë 35 - 40 C hyn në hapësirën e rrallë të kondensatorit 16, ku gjatë rrugës ndeshet me një numër të madh tubash, brenda të cilëve uji ftohës pompohet vazhdimisht nga pompa e qarkullimit 17.
Skema (a, cikli (b) dhe procesi në turbinë (në një PTU me rigjenerim. Avulli i mbinxehur (gjendja /), i formuar si rezultat i furnizimit me nxehtësi të lëngut punues në bojlerin K dhe mbingrohësin P, hyn në turbinën T, ku zgjerohet adiabatikisht.
Avulli i mbinxehur shndërrohet në avull të ngopur duke e sjellë atë në kontakt të drejtpërdrejtë me ujin e ftohtë në aparatet e quajtura umformues me avull. Në një formues me avull me injeksion të drejtpërdrejtë të ujit të atomizuar (Fig. 291), avulli i mbinxehur furnizohet nga lart përmes një montimi /, kalon përmes një grykë vidë 2 dhe merr një lëvizje rrotulluese.
Avulli i mbinxehur në HPC, ashtu si në HPC, hyn përmes kutive të shpërndarjes së avullit dhe valvulave që rregullojnë hyrjen e avullit nga ngrohësi në turbinë në rastet e uljes së ngarkesës dhe mënyrave të rrjedhjes së ulët.
Avulli i mbinxehur furnizohet në dy kuti valvulash kontrolli përmes katër tubave 720X X25 mm dhe prej tyre përmes katër tubave në kutitë e valvulave mbyllëse të vendosura në cilindër.
Avulli i mbinxehur në vetitë e tij korrespondon me një gaz ideal në kuptimin që gjendja e tij përcaktohet nëse jepen dy parametra, për shembull, presioni dhe temperatura.
Avulli i mbinxehur në të njëjtin presion mund të ketë temperatura të ndryshme, në të gjitha rastet këto temperatura do të jenë më të mëdha se pika e vlimit që i përgjigjet presionit të dhënë. Kjo veti e avullit të mbinxehur ndryshon nga avulli i ngopur, i cili ka një temperaturë të përcaktuar rreptësisht në një presion të caktuar. Në përputhje me këtë, vëllimi specifik i avullit të mbinxehur për të njëjtin presion ka një vlerë të ndryshme.
Avulli i mbinxehur kondensohet në të njëjtën mënyrë si avulli i ngopur nëse temperatura e ngopjes së tij t është më e lartë se temperatura e murit tcm. Bërthama e rrymës së avullit gjatë kondensimit mund të mbetet e mbinxehur.

Avulli i mbinxehur kalon përmes tubave të ftohur nga jashtë me ujë. Ftohja me avull, në varësi të dizajnit të pajisjeve përkatëse, kryhet në ngrohës të posaçëm në distancë ose në tuba të vendosur brenda kazanit të bojlerit ose në një nga kolektorët e mbinxehësve.
Ngrohës horizontal pa rreshtim. Avulli i mbinxehur nga tubat e mbinxehësit drejtohet në kolektorin e dhomës së daljes dhe prej andej te konsumatorët.
Kaldaja me tub zjarri pa rreshtim. Avulli i mbinxehur nga mbinxehësi hyn në kolektorin e daljes 11, nga ku drejtohet te konsumatorët.
Kondensimi i filmit në tre tuba në një rregullim korridori.| Kondensimi i filmit në tuba kur vendoset sipas skemës Zhinabo Kondensimi me rënie [L. 375]. Avulli i mbinxehur karakterizohet nga pothuajse i njëjti koeficient i transferimit të nxehtësisë si avulli i ngopur.
Avulli i mbinxehur nga nxjerrja e turbinës furnizohet në kabinën e ngrohësit nga poshtë përmes montimit të avullit dhe përmes ngritësit në pjesën qendrore të kabinës hyn në zonën OP, ku lan paketën e tubit në disa kalime, lëshon nxehtësinë e mbinxehja dhe, tashmë në një temperaturë afër temperaturës së ngopjes, hyn në zonën CP. Kondensata e avullit shkarkohet jashtë sistemit të tubacionit dhe rrjedh përgjatë mureve të shtresës së jashtme në pjesën e poshtme të shtresës së jashtme, në zonën OK.
Avulli i mbinxehur nuk është i ngopur, pasi në një presion të caktuar vëllimi specifik i avullit të mbinxehur është më i madh se vëllimi specifik i avullit të ngopur të thatë dhe dendësia është më e ulët. Ai është në mënyrën e tij vetitë fizike i afrohet gazit dhe sa më afër, aq më e lartë është shkalla e mbinxehjes.
Avulli i mbinxehur dhe, në një masë edhe më të madhe, avulli i ngopur ndryshojnë ndjeshëm në vetitë e tyre nga gazet ideale.
Avulli i mbinxehur merret nga avulli i thatë i ngopur në superngrohës të veçantë.
Avulli i mbinxehur ka një temperaturë t më të lartë krahasuar me temperaturën / avullin e thatë të ngopur me të njëjtin presion. Prandaj, ndryshe nga avulli i ngopur, avulli i mbinxehur i një presioni të caktuar mund të ketë temperatura të ndryshme. Për të karakterizuar gjendjen e avullit të mbinxehur, është e nevojshme të njihen dy nga parametrat e tij, për shembull, presioni dhe temperatura. Diferenca e temperaturës ndërmjet avullit të mbinxehur dhe të ngopur me të njëjtin presion t - ta quhet mbinxehje me avull.
Avulli i mbinxehur është i vështirë për t'u pastruar nga vaji. Sa i përket avullit të lagësht, me një përmbajtje konstante vaji, efikasiteti i ndarjes së tij rritet me rritjen e lagështisë. Prandaj, përpara se të futet në ndarës, temperatura e avullit të mbinxehur duhet të ulet duke e kaluar atë përmes një tubacioni të paizoluar dhe përmbajtja e lagështisë në avull i lagësht- rriteni duke e fryrë në një banjë uji ose duke injektuar kondensatë.
Avulli i mbinxehur merret në instalime speciale - mbinxehës për shkak të ngrohjes shtesë të avullit të ngopur. Avulli i mbinxehur përdoret jashtëzakonisht rrallë si bartës i nxehtësisë, pasi koeficienti i tij i transferimit të nxehtësisë është i ulët. Përmbajtja e nxehtësisë së avullit të mbinxehur gjithashtu rritet pak në krahasim me avullin e ngopur, kështu që kostoja e mbinxehjes së tij nuk mund të justifikohet. Ndonjëherë një mbinxehje e vogël përdoret për të reduktuar humbjet e nxehtësisë në linjat e furnizimit me avull.
Avulli i mbinxehur ka një temperaturë të caktuar sipas gjendjes së shembullit.

Avulli i mbinxehur hyn në rrjetin e fabrikës. Qeliza e tretë i shërben kolonës së vakumit të uzinës. Avulli për mbinxehje furnizohet në këtë furrë nga rrjeti i fabrikës dhe, pas mbinxehjes, kthehet përsëri në rrjetin e fabrikës.
Avulli i mbinxehur ka një temperaturë prej 400 C, dhe uji i bojlerit 238 C në 32 ati. Dëmtimi i metalit ndodh në sipërfaqen e jashtme të tubit të furnizimit me avull, në ndërfaqen midis ujit të bojlerit dhe avullit. Korrozioni i rëndë i metalit pranë nivelit të ujit është vërejtur si në tubin kryesor ashtu edhe në segmentin që zëvendësoi pjesën e dëmtuar.
Uformer me avull. Avulli i mbinxehur shndërrohet në avull të ngopur nga kontakti i drejtpërdrejtë me ujin e ftohtë në aparatet e quajtura umformues me avull. Në një formues me avull me injeksion të drejtpërdrejtë të ujit të atomizuar (Fig. 264), avulli i mbinxehur furnizohet nga lart përmes montimit 1, kalon përmes grykës së vidës 2 dhe merr një lëvizje rrotulluese.
Umformer me avull. Avulli i mbinxehur shndërrohet në avull të ngopur nga kontakti i drejtpërdrejtë me ujin e ftohtë në aparatet e quajtura umformues me avull.
Steam Umformer Seifert. Avulli i mbinxehur hyn në grykën A, kalon në fund të aparatit, duke u përzier me ujë gjatë rrugës dhe del përmes tubit qendror në grykën B. Kthimi i detyruar i avullit të avullit nga poshtë lart dhe goditja hidraulike që ndodh në pika e kthesës kontribuon ndjeshëm në ndarjen e pikave të ujit të pa avulluar, të cilat shkarkohen në fund përmes makinës D.
Avulli i mbinxehur çohet në një qiri.
Avulli i mbinxehur ka një temperaturë mbi temperaturën e ngopjes.
Avulli i mbinxehur thithet nga kompresorët 12 përmes ndarësit të lëngjeve 8, kompresohet dhe injektohet përmes ndarësve të vajit 13 dhe valvulave kontrolluese të damperit 14 të instaluara në secilin kompresor në kondensatorin 15, ku avulli kondensohet si rezultat i shkëmbimit të nxehtësisë me ujë.
Avulli i mbinxehur, me një temperaturë edhe shumë më të lartë se pika e vlimit, bart ende pika të vogla lëngu që nuk kanë kohë të avullojnë gjatë rrugës nga avulluesi në kompresor. Në cilindrin e kompresorit, ato kthehen në avull, duke ulur sasinë e avullit të thithjes dhe duke rritur punën e ngjeshjes.
Avulli i mbinxehur formohet kur nxehet avulli i ngopur që nuk përmban lëng.
Skema skematike e një impianti turbinash me avull kondensues.| Cikli Rankine në diagramin ra.
Avulli i mbinxehur hyn në turbinën me avull 3, ku zgjerohet, duke prodhuar punë.
Avulli i mbinxehur merret në instalime speciale - mbinxehësa - për shkak të ngrohjes shtesë të avullit të ngopur. Avulli i mbinxehur përdoret jashtëzakonisht rrallë si bartës i nxehtësisë, pasi koeficienti i tij i transferimit të nxehtësisë është i ulët.
Avulli i mbinxehur përdoret në turbinë për të drejtuar turbochargerin, i cili ngjesh ajrin në presionin e dëshiruar.
Për detyrën.| Për detyrën. Avulli i mbinxehur, pasi ka punuar në turbinën me presion të lartë të HPT (gjendja 6), përsëri nxehet për shkak të nxehtësisë së gazrave të gripit të HPG (gjendja 7), më pas funksionon në turbinë presion i ulët LPT (gjendja 8) dhe kondensohet në kondensator Kr. Kështu, cikli i ujit mbyllet.
Avulli i mbinxehur, pasi ka punuar në turbinën me presion të lartë të HPT (gjendja o), përsëri nxehet për shkak të nxehtësisë së gazrave të gripit të HPG (gjendja 7), më pas funksionon në turbinën me presion të ulët të LPT (gjendja 8) dhe kondensohet në kondensator Kr. Kështu, cikli i ujit mbyllet.
Rregulloret për valvulat e sigurisë. Avulli i mbinxehur është i ngjashëm në vetitë me gazin, avioni është i padukshëm kur derdhet në atmosferë.
Avulli i mbinxehur ka avantazhin ndaj avullit të ngopur që kur bie në kontakt me muret më të ftohta të tubacioneve dhe pajisjeve të tjera, nuk kondensohet, por vetëm pakëson temperaturën e tij.
Avulli i mbinxehur me një temperaturë prej 145 ° C dhe një presion prej 0 23 MPa (2 3 kgf / cma) hyn në aparat përmes një pajisjeje / dhe, pasi ka kaluar gjilpërën rregulluese dhe një grykë avulli me dy faza, krijon një vakum në Dhoma e ajrit thithës 2, ku ajri thithet nga atmosfera dhe përzihet me avull.
Avulli i mbinxehur përdoret kryesisht për nevojat teknologjike të ndërmarrjeve industriale dhe termocentralet. Përdoruesit vendas të avullit zakonisht përdorin avull të ngopur.
Avulli i mbinxehur përdoret kryesisht për nevoja teknologjike të prodhimit, si dhe nëse është e nevojshme të transferohet në vendin e konsumit në distanca të gjata. Në varësi të nevojës teknologjike, temperatura e mbinxehjes së avullit mund të jetë nga 250 në 450 C.
Avulli i mbinxehur përdoret për qëllime industriale, avulli i ngopur - në sistemet e ngrohjes.
Varësia e viskozitetit të bojës nga temperatura. Avulli i mbinxehur, i përdorur në vend të ajrit të kompresuar për të atomizuar bojën, e ngroh atë ndërsa kalon përmes armës dhe gjithashtu gjatë fazës fillestare të spërkatjes.

Avulli i mbinxehur mund të prodhohet në temperatura të larta pa iu drejtuar presioneve të larta, por përdoret rrallë si një mjet për transferimin e nxehtësisë, sepse nuk ka dy avantazhet e mëdha të avullit të ngopur, domethënë temperaturën uniforme dhe shpejtësinë e lartë të transferimit të nxehtësisë. Duhet mbajtur mend gjithashtu se në një temperaturë prej 480 C dhe më lart, reaksion kimik ndërmjet avullit të ujit dhe sipërfaqeve të hekurit.
Avulli i mbinxehur, i cili ka një entalpi të lartë dhe transferim të ulët të nxehtësisë, është një agjent i mirë kundër kondensimit. Duke pasur një mbinxehje të lartë dhe transferim të ulët të nxehtësisë, avulli i mbinxehur mund të mos ketë fare kondensim fillestar. Në termocentralet moderne me avull, temperatura e avullit të mbinxehur ngrihet në 600 C, dhe presioni - deri në 100 - f - 150 atm.

Një avull i ngopur është një avull që është në ekuilibër me një lëng.. Temperatura e avullit të tillë varet nga presioni, d.m.th. Një temperaturë e caktuar korrespondon me një presion të caktuar të avullit të ngopjes.

Avulli i ngopur mund të jetë thatë dhe i lagur.avull i thatë nuk përmban lëng . Avulli i lagësht i ngopur është një përzierje e avullit dhe lëngut të shpërndarë në mënyrë uniforme mbi masën e tij. .

Shtetit avull i thatë i ngopur përcaktuar vetëm një parametër - presioni ose temperatura.

Shtetit avull i lagësht i ngopur përcaktuar dy parametra: presioni ose temperatura dhe shkalla e thatësisë.

Shkalla e thatësisë (X)- është pjesa masive e avullit të thatë në përbërjen e avullit të ujit.

Në \u003d sv (tK - tN) + r [kJ / kg rreth s].

Nxehtësia e avullimitr, karakterizohet nga sasia e nxehtësisë e nevojshme për të kthyer 1 kg ujë në avull i thatë i ngopur .

Në një temperaturë prej 374 ° C dhe një presion prej 2.25 MPa, e gjithë masa e ujit kthehet në çast në avull pa konsum shtesë të nxehtësisë, d.m.th. formuar avull i mbinxehur, temperatura e së cilës është më e lartë se temperatura e avullit të ngopur me të njëjtin presion. Ky avull nuk ka një lidhje të caktuar midis temperaturës dhe presionit. .

Diferenca e temperaturës midis avullit të mbinxehur dhe të ngopur në të njëjtin presion quhet shkalla e mbinxehjes .

IP \u003d në + cn (tP - tN) [kJ / kg rreth s],

ku NGA Pështë kapaciteti termik i avullit të mbinxehur; (t P - t H ) – temperatura e mbinxehjes (shkalla e mbinxehjes); t Hështë temperatura e avullit të ngopur.

Avulli i ngopur i lagësht ose i thatë rekomandohet për trajtimin termik të betonit të rëndë. Një avull i tillë krijon një mjedis avull-ajër në dhomë me lagështi relative 100% ( φ , %), në të cilat praktikisht nuk ka avullim të lagështisë nga betoni, sepse avulli kondensohet lehtësisht në sipërfaqen e produktit dhe e ngroh atë.

Kondensimi i avullit të mbinxehur ndodh pasi humbet nxehtësinë e mbinxehjes, d.m.th. kur temperatura e tij bie në temperaturën e ngopjes . Si rezultat i kalimit të avullit të mbinxehur në një gjendje të avullit të ngopur, heqja e lagështirës nga betoni, d.m.th. – tharje , dhe kjo nuk lejohet. Në të njëjtën kohë, betoni humbet një pjesë të lagështisë që përfshihet në proceset fizike dhe kimike të hidratimit të mineraleve të klinkerit (C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF), gjë që redukton ndjeshëm forcën e produkteve.

Parametrat e ajrit të lagësht

Trajtimi termik i betonit zakonisht kryhet në ajër të lagësht, i përbërë nga një përzierje e ajrit të thatë dhe avullit të ujit, të cilat formojnë përzierje avull-ajër, duke iu bindur ligjit të Daltonit: nëse dy gazra të ndryshëm përmbahen në të njëjtin vëllim, atëherë secili gaz mbush të gjithë vëllimin, sikur të mos kishte gaz tjetër.

Presioni i ndonjërit prej këtyre gazeve quhet presion i pjesshëm, a presioni total i një përzierje gazesh është i barabartë me shumën e presioneve të tyre të pjesshme

P = P AT + P P ,

ku R AT dhe R P – presionet e pjesshme të ajrit dhe avullit, përkatësisht.

Në trajtimin termik të betonit, shkalla e ngopjes së ajrit me avull është e rëndësishme, e cila përcaktohet nga lagështia relative φ(%), sepse nga ky tregues varet intensiteti i avullimit të lagështisë nga betoni.

lageshtia relativeështë raporti i masës së avullit të ujit që përmbahet në 1m 3 ajër ρ P, në përmbajtjen e tij kufizuese ρ H në të njëjtin vëllim, temperaturë dhe presion

φ = ρ P / ρ H × 100%.

Sasia maksimale e avullit të ujit në ajër quhet gjendja e ngopjes ρ H, dhe temperaturën në të cilën ndodh ngopja pika e vesës, ose temperatura e ngopjest H .

Dallimi më domethënës midis gazeve reale dhe një gazi ideal imagjinar është se çdo gaz i vërtetë është një avull i mbinxehur, d.m.th., me fjalë të tjera, çdo gaz i vërtetë kondensohet me një ulje përkatëse të temperaturës - shndërrohet në një lëng ose një kristal. Konsideroni procesin e avullimit.

Supozoni se kemi ujë të pastër dhe pa ajër të derdhur në fund të një cilindri të madh (të bërë nga një substancë që e përcjell mirë nxehtësinë) dhe të mbuluar me një piston fort ngjitur me ujin. Temperatura fillestare e ujit le të jetë e barabartë me a dhe presioni.Në të ardhmen do ta mbajmë presionin të pandryshuar, në mënyrë që procesi që po shqyrtojmë të jetë izobarik, pra të ecë me presion konstant. Në fig. 214, ku vëllimet janë paraqitur përgjatë abshisës dhe presionet janë paraqitur përgjatë ordinatës, gjendja fillestare e kilogramit të konsideruar të ujit tregohet nga pika a.

Oriz. 214. Për analizën e procesit të avullimit.

Ne do t'i japim ngrohtësi ujit; temperatura e ujit do të rritet; vëllimi i tij fillimisht do të ulet pak, pastaj do të rritet, në mënyrë që pika që përfaqëson gjendjen e ujit të lëvizë përgjatë "izobarit" (pra, horizontalisht) në të djathtë. Përfundimisht temperatura e ujit do të rritet derisa në këtë pikë vëllimi i ujit të marrë do të jetë rreth 4% më i madh se vëllimi origjinal. Kjo gjendje e ujit përshkruhet me kusht nga pika A (nxehtësia e thithur nga uji në procesin në shqyrtim është afërsisht e barabartë me kcal).

Ne do të informojmë ujin për sasi të reja nxehtësie; uji do të shndërrohet në avull; vëllimi i zënë nga uji dhe avulli do të rritet me shpejtësi. Avulli në kuptimin e duhur ka gaz; por në cilindrin mbi ujë do të ketë një përzierje ujë të gaztë me pikat më të vogla të ujit të lëngshëm që futen gjatë avullimit (në teknologji një përzierje e tillë quhet avull i lagësht, ose "avulli i lagësht", në ndryshim nga avulli i thatë që nuk përmban pika uji). Një gjendje e tillë paraqitet në diagram nga pika C. Ndërsa gjithnjë e më shumë përqindja e lëngut shndërrohet në avull, vëllimi i sistemit do të vazhdojë të rritet dhe pika C do të lëvizë djathtas. Temperatura e sistemit do të mbetet e njëjtë.

Më në fund do të vijë momenti kur i gjithë lëngu do të avullojë deri në pikën e fundit. Në këtë pikë do të kemi një cilindër të thatë temperaturë e ngopurështë ende 100 ° C. Gjendja e sistemit tani do të përfaqësohet nga pika B (kjo pikë B quhet pika e kondensimit të avullit, ose pika e avullit të ngopur, pika është gjithashtu pika e vlimit të lëngut).

Është e rëndësishme të theksohet se procesi i avullimit nuk është vetëm izobarik, por edhe izotermik: për sa kohë që ka dy faza të së njëjtës substancë në cilindër - lëng dhe avull, temperatura e të dy fazave mbetet konstante dhe e barabartë me " temperatura e kalimit" nga një fazë në tjetrën; në fakt, në presion dhe në temperaturë C, uji mund të avullojë gjithashtu (nëse i jepet nxehtësia), dhe avulli gjithashtu mund të kondensohet në një lëng (nëse nxehtësia largohet prej tij).

Sasia e nxehtësisë që i jepet një lëngu gjatë avullimit quhet nxehtësi specifike. nxehtësi latente avullimi dhe shënohet me shkronjën Kur (për ujin) është e barabartë me 539 kcal. Nga kjo shumë shpenzohen 41 kcal punë jashtë, lidhur me zgjerimin e sistemit, ndërsa 498 kcal të mbetura përbëjnë një rritje të energjisë së brendshme të avullit të thatë të ngopur në krahasim me ujin e lëngshëm.

Një pjesë e nxehtësisë latente të avullimit, e cila shkon për të rritur energjinë e brendshme të sistemit, quhet nxehtësia e brendshme latente e avullimit dhe shënohet me shkronjën; pjesa që shkon në punën e jashtme quhet nxehtësia e jashtme latente e avullimit; është e barabartë me punën e zgjerimit të presionit të avullit të ngopur, vëllimit të avullit dhe vëllimit të lëngut.

Ne kemi gjurmuar procesin e avullimit nën presion. Por ky proces do të kishte vazhduar në një mënyrë të ngjashme me një presion të ndryshëm, më pak ose më shumë se në Fig. 214 tregon dy izobare të tjera që korrespondojnë me presione më të larta.

Duke parë këto izobare, vërejmë menjëherë ndryshimet e mëposhtme në rrjedhën e procesit, në varësi të presionit (Fig. 213):

1. Sa më i lartë të jetë izobari, aq më e madhe është abshisa e pikës së vlimit të lëngut. Kjo do të thotë se çfarë më shumë presion në sistem, aq më shumë lëngu zgjerohet para se të fillojë të vlojë. Arsyeja për këtë është e qartë: në fund të fundit, në mënyrë që një lëng të vlojë nën presion të rritur, është e nevojshme ta ngrohni atë në më shumë. temperaturë të lartë duke vluar dhe për këtë arsye zgjerohet më shumë.

2. Sa më i lartë të jetë izobari, aq më e vogël është abshisa pika e avullit të ngopur.Kjo do të thotë se avulli i ngopur me rritjen e presionit (dhe, rrjedhimisht, me rritjen e temperaturës) zë një vëllim gjithnjë e më të vogël (me fjalë të tjera, densiteti i tij rritet). .

Nga sa u tha, shihet se me rritjen e presionit (dhe temperaturës), pika e vlimit të lëngut dhe pika e avullit të ngopur i afrohen njëra-tjetrës dhe izotermi-izobari bëhet gjithnjë e më i shkurtër. Përvoja tregon se me rritjen e presionit dhe temperaturës, këto pika përfundimisht bashkohen me njëra-tjetrën; një bashkim i tillë ndodh në të ashtuquajturat pikë kritike Temperatura e një lënde në një pikë kritike quhet temperaturë kritike, dhe presioni dhe vëllimi që korrespondojnë me këtë pikë quhen presion kritik dhe vëllim kritik. Çdo substancë ka vlerat e veta të veçanta të sasive kritike: për ujin, temperatura kritike është 374.2 ° C, presioni kritik është i barabartë me vëllimin kritik.

Në pikën kritike, ndryshimi midis gjendjeve të lëngshme dhe të avullit të materies zhduket.

Të gjitha pikat e vlimit të një lëngu deri dhe duke përfshirë pikën K përcaktojnë një kurbë të caktuar, e cila quhet kurba kufitare e lëngut. Në të njëjtën mënyrë, të gjitha pikat e një avulli të ngopur përcaktojnë një kurbë kufitare të avullit. Në zonën e kufizuar nga këto kthesa (për shembull, në pika kemi një përzierje të dy fazave - të lëngshme dhe të avullit) Në të majtë të kësaj zone, substanca është në gjendje të lëngshme, në të djathtë - në gjendje avulli.

Kalimi i lëngut në avull (ose anasjelltas), i shoqëruar nga një ndryshim i mprehtë i vëllimit dhe thithjes ose lëshimit të nxehtësisë, mund të ndodhë vetëm në rajonin midis kthesave kufitare. Por edhe mbi kurbën kufitare, ne mund të imagjinojmë një proces që fillon me një vëllim të vogël dhe përfundon në një vëllim të madh - duke filluar në rajon gjendje e lëngshme dhe përfundon në gjendje të gaztë. Është e qartë se gjatë këtij procesi nuk hasim kurrë një kalim të papritur nga lëngu në gaz; pra rezulton se këtu ky tranzicion ndodh vazhdimisht.

Oriz. 215. Rrjedha aktuale e izotermave (diagrami i Andrews).

Vazhdimësia e lëngjeve dhe gjendjet e gazta u krijua eksperimentalisht nga fizikani anglez Andrews në 1866; në një proces të tillë, lënda kalon nëpër gjendje në të cilat nuk është as e lëngët dhe as e gaztë.

Në rajonin e ekuilibrit të lëngjeve dhe avujve, izotermat janë segmente të izobareve. Në fig. 215 tregon se çfarë forme kanë këto izoterma në rajonin e avullit të mbinxehur (ose gazit të vërtetë) dhe në rajonin e gjendjes së lëngshme. Në rajonin e avullit të mbinxehur ato ngjajnë me izotermat hiperbolike të një gazi ideal; Izotermat e lëngëta ngrihen pothuajse vertikalisht (sepse kërkohet një rritje shumë e madhe e presionit për një ulje të lehtë të vëllimit të një lëngu). Në fig. 215 tregon gjithashtu dy izoterma që korrespondojnë me temperaturat mbi atë kritike, dhe një izotermë që kalon nëpër pikën kritike (për këtë izotermë, pika kritike K është pika e përkuljes).

Diagrami Andrews i konsideruar nga ne, që përshkruan izotermat e lëngut, avullit dhe përzierjet e tyre sipas të dhënave eksperimentale, u shpjegua në bazë të koncepteve kinetike molekulare në 1873 nga Van der Waals (kjo përshkruhet në § 110; diagrami Andrews është krahasuar aty me diagramin teorik të Van der Wals, Fig. 218).

Ekzistenca e një temperature kritike u parashikua për herë të parë në 1860 nga D. I. Mendeleev. Duke hetuar ndryshimin e tensionit sipërfaqësor të një lëngu në varësi të temperaturës, Mendeleev arriti në përfundimin se duhet të ketë një temperaturë në të cilën për një lëng të caktuar tensioni sipërfaqësorështë zero dhe kështu menisku i lëngut dhe dallimi ndërmjet lëngut dhe tij avull i ngopur. Kjo temperaturë, e quajtur "pika absolute e vlimit" e Mendelejevit është

asgjë më shumë se temperatura kritike. Idetë e Mendelejevit u konfirmuan plotësisht nga eksperimentet e Andrews disa vite më vonë.

Studimet e para më të gjera dhe sistematike të parametrave kritikë të një numri substancash u kryen nga Mikhail Petrovich Avenarius dhe studentët e tij në laboratorin fizik të Universitetit të Kievit në 1873-1895.

Vetitë e materies në gjendjen kritike u studiuan gjithashtu në mënyrë gjithëpërfshirëse nga fizikani i shquar rus, profesor në Universitetin e Moskës Alexander Grigoryevich Stoletov. Stoletov zbërtheu dhe përmblodhi një numër të madh deklaratash teorike dhe të dhënash eksperimentale, duke ndarë të besueshmen nga e dyshimta dhe solli qartësi të plotë në çështjen e gjendjes kritike, duke miratuar përfundimet e Andrews dhe Van der Waals.

Në kohët e fundit (në vitet 1947-1950) të kuptuarit gjendje kritike substanca u rafinua dhe u zgjerua nga profesori i Universitetit të Moskës V.K. dhe trageti i saj, por mund të jetë disi më i lartë se ajo. Prandaj, afër temperaturës kritike, pas zhdukjes së meniskut, por para se të arrihet identiteti i lëngut dhe avullit të tij, lind një përzierje e veçantë e shpërndarë e lëngut dhe gazit. Kjo reflektohet në turbullimin e substancës, në opalescencë - në fenomenet e përshkruara nga Avenarius, Nadezhdin dhe të tjerët.

Gjendja kritike karakterizohet nga një vlerë anormale e lartë e kapacitetit të nxehtësisë dhe koeficientit të zgjerimit termik.

Transformimet - nga lëngu në avull, trup i fortë në një lëng etj - quhen kalime fazore të rendit të parë. Këto transformime karakterizohen nga një ndryshim në vëllim dhe një ndryshim në energji - nxehtësia e transformimit.

Transformimet në të cilat nuk vërehet as një ndryshim në vëllim dhe as një ndryshim në energji, por në të njëjtën kohë ka ndryshime cilësore të një natyre latente, e cila reflektohet, për shembull, në një rritje të mprehtë të kapacitetit të nxehtësisë pranë pikës së tranzicionit, janë të quajtura tranzicione të rendit të dytë. V. K. Semenchenko e konsideron kalimin e një lëngu në një gaz në një pikë kritike si një kalim fazor të llojit të dytë dhe zbulon analogjinë e gjendjes kritike me një numër rastesh të tjera tranzicionet fazore lloji i dytë (për përzierjet e lëngjeve, për shndërrimet në kristale).

Diagrami i Andrews tregon se çdo temperaturë ekuilibri të lëngut dhe avullit korrespondon me një presion të caktuar, i cili është sa më i madh, sa më i lartë të jetë temperatura dhe sa më e vogël, aq më e ulët është temperatura. Me fjalë të tjera, për avullin e ngopur, presioni dhe temperatura rriten ose ulen së bashku. Kurba,

Me fjalë të tjera, nxehtësia e avullimit është e barabartë me rritjen e energjisë së lidhur (§ 107):

Nga ana tjetër, nxehtësia e avullimit, sipas ekuacionit të ligjit të parë, është e barabartë me shumën e rritjes së energjisë së brendshme dhe punën e zgjerimit izobarik nga vëllimi i lëngut në vëllimin e avullit:

Duke barazuar pjesët e duhura të dy shprehjeve të marra për dhe (3), gjejmë:

Ky ekuacion do të thotë që në ekuilibrin termodinamik të një lëngu dhe avullit të tij të ngopur, totali potencialet termodinamike për një njësi të masës së materies në të dyja fazat janë të barabarta.