Cтраница 1

Свойства перегретого пара как растворителя изменяются с изменением его параметров - температуры и давления. В отличие от насыщенного пара, температура которого одназначно определяется давлением, перегретый пар при постоянном давлении может иметь различные температуры. Как известно, при постоянном давлении с увеличением температуры перегрева плотность пара уменьшается. Она снижается также с уменьшением давления при постоянстве температуры. С уменьшением плотности пара уменьшаются диэлектрическая проницаемость О и полярность ее молекул.  

Свойства перегретого пара, как мы уже отмечали, вблизи кривой пара заметно отличаются от свойств идеального газа и не следуют поэтому уравнению pv RT. Уравнение состояния для перегретого пара имеет более сложный вид. Таких уравнений имеется большое число. Однако ввиду сложности ими редко пользуются на практике. Необходимые расчетные величины для перегретого пара могут быть найдены следующим образом.  

Свойства перегретого пара (точка d, рис. 1.16) существенно отличаются от свойств насыщенного пара.  

Свойства перегретого пара резко отличаются от свойств насыщенного. Чем выше температура перегрева пара, тем ближе свойства его подходят к идеальному газу. Состояние перегретого пара в отличие от насыщенного определяется не одним, а двумя параметрами - температурой и давлением.  

Свойства перегретого пара сильно отличаются от свойств насыщенного пара.  

Свойства перегретого пара резко отличаются от свойств насыщенного пара и приближаются к свойствам газов.  

Свойства перегретого пара резко отличаются от свойств насыщенного и приближаются к свойствам газов; как показывает опыт, перегретые пары тем ближе по своим свойствам к газам, чем больше их перегрев, под которым понимается разность температур перегретого пара и насыщенного того же давления; как мы видели раньше, сильно перегретые пары воды и углекислоты могут быть практически рассматриваемы как газы.  

Свойства перегретого пара значительно отличаются от свойств насыщенного пара. Чем больше сптюиг перегрева, тем ближе свойства перегретого пара к свойствам идеального газа Отклонение этих свойств объясняется конечными объемами молекул пара и наличием сил взаимодействия ыс-жду ними.  

Свойства перегретых паров приближаются к свойствам газов.  

Степень использования свойств перегретого пара отражается на потерях масла с отходами, продолжительности обработки сырья и, следовательно, на производительности аппарата.  

Трудность анализа свойств перегретого пара и пересыщенного пара связана с отсутствием достаточно точного уравнения состояния для метастабильной области вещества. Уравнение Ван-дер - Ваальса, которое качественно описывает метастабильные состояния, для количественных расчетов не всегда пригодно.  

В следующих параграфах рассматриваются свойства перегретого пара. Здесь дается уравнение состояния Цейнера и приводятся формулы теплоты, работы, изменения внутренней энергии и энтропии. В следующих двух параграфах говорится о свойствах паров углекислоты и аммиака. В последнем параграфе Установившееся движение пара или газа по трубе выводится лишь одна формула - формула скорости. Этот раздел в учебнике Зернова изложен значительно примитивнее, чем в предшествующих учебниках.  

После этого говорится о свойствах перегретого пара и приводятся уравнения состояния Гирна и Линде. Дальше даются соотношения, относящиеся к насыщенному водяному пару, выводится формула Клапейрона - Клаузиуса и проводится аналитическим методом расчет основных паровых процессов. При рассмотрении диаграммы р - v водяного пара говорится о пограничных кривых и критическом состоянии.  

В § 8, посвященном свойствам перегретых паров, прежде всего проводится построение полной диаграммы р - v для жидкости, пара и газа с нанесением на нее пограничных кривых, критической точки и выделением на ней областей отдельных состояний вещества. Здесь говорится также об изотермах и значении изотермы критической температуры. Мерцалов область диаграммы, расположенную ниже критической изотермы и выше верхней пограничной кривой, относит к перегретым парам, а область, расположенную выше критической изотермы, - к газам. После этого говорится о характеристическом уравнении перегретого пара и приводятся уравнения Цейнера и Гирна.  

Перегретый пар поступал через вентили в холодильник, где его температура снижалась до величины, незначительно превышающей температуру насыщения при данном давлении.
Схема (а, цикл (б и процессы в турбинах (в ПТУ. Перегретый пар (состояние 1) из пароперегревателя П котла К подается в турбину высокого давления ТВД, где он адиабатно расширяется до давления рд.
Перегретый пар после пароперегревателя 7 по паропроводу 14 направляется в паровую турбину 15, где значительная часть его тепловой энергии преобразуется в механическую работу. С и удаления из него кислорода, который вызывает коррозию металла. Из деаэратора питательным насосом 21 через подогреватель высокого давления (ПВД) 22 и водяной экономайзер конденсат снова подается в паровой котел.
Перегретый пар после пароперегревателя 7 по паропроводу 14 направляется в паровую турбину 15, где значительная часть его тепловой энергии преобразуется в механическую работу. Отработав в турбине, пар с тем-паратурой 35 - 40 С поступает в разреженное пространство конденсатора 16, где встречает на своем пути большое количество трубок, внутри которых циркуляционным насосом 17 непрерывно прокачивается охлаждающая вода.
Схема (а, цикл (б и процесс в турбине (в ПТУ с регенерацией. Перегретый пар (состояние /), образовавшийся в ре-зультате подвода теплоты к рабочему телу в котле К и пароперегревателе П, поступает в турбину Т, где адиабатно расширяется.
Перегретый пар превращают в насыщенный, вводя его в непосредственное соприкосновение с холодной водой в аппаратах, называемых п а-ровыми умформерами. В паровом умформере с непосредственным впрыскиванием распыленной воды (рис. 291) перегретый пар подводится сверху через штуцер /, проходит винтовую насадку 2 и получает завихренное движение.
Перегретый пар в ЦСД так же, как в ЦВД, поступает через парораспределительные коробки и клапаны, регулирующие доступ пара из промежуточного перегревателя в турбину в случаях сброса нагрузки и на режимах малых расходов.
Перегретый пар подводится к двум коробкам стопорных клапанов по четырем трубам 720X Х25 мм и от них по четырем трубам к коробкам отсечных клапанов, которые расположены на цилиндре.
Перегретый пар по своим свойствам соответствует идеальному газу в том смысле, что его состояние определяется, если заданы какие-либо два параметра, например давление и температура.
Перегретый пар при одном и том же давлении может иметь разные температуры, во во всех случаях эти температуры будут большими, чем соответствующая данному давлению температура кипения. Этим свойством перегретый пар отличается от пара насыщенного, имеющего при заданном давлении строго определенную температуру. В соответствии с этим и удельный объем перегретого пара для одного и того же давления имеет разную величину.
Перегретый пар конденсируется так же, как и насыщенный, если его температура насыщения t выше температуры стенки tcm. Ядро потока пара при конденсации может оставаться перегретым.

Перегретый пар пропускается по трубам, охлаждаемым с внешней стороны водой. Охлаждение пара в зависимости от конструкции соответствующих устройств производится в специальных выносных пароохладителях или в трубах, размещенных внутри барабана котла, либо одного из коллекторов пароперегревателя.
Горизонтальный пароперегреватель без обмуровки. Перегретый пар из трубок пароперегревателя направляется в выходную камеру-коллектор, а оттуда к потребителям.
Жаротрубные котлы без обмуровки. Перегретый пар из пароперегревателя поступает в выходной коллектор 11, откуда направляется к потребителям.
Пленочная конденсация на трех трубах при коридорном расположении.| Пленочная конденсация на трубах при расположении по схеме Жинабо.| Капельная конденсация [ Л. 375 ]. Перегретый пар характеризуется практически таким же коэффициентом теплообмена, как и насыщенный.
Перегретый пар из отбора турбины подводится в корпус подогревателя снизу через паровой штуцер и через стояк в центральной части корпуса попадает в зону ОП, где в несколько ходов омывает трубный пучок, отдает теплоту перегрева и уже при температуре, близкой к температуре насыщения, поступает в зону КП. Конденсат пара отводится за пределы трубной системы и вдоль стенок корпуса стекает в нижнюю часть корпуса, в зону ОК.
Перегретый пар является не насыщенным, так как при данном давлении удельный объем перегретого пара больше удельного объема сухого насыщенного пара, а плотность меньше. Он по своим физическим свойствам приближается к газу и тем ближе, чем выше степень перегрева.
Перегретый пар и еще в большей степени насыщенный пар по своим свойствам значительно отличаются от идеальных газов.
Перегретый пар получают из сухого насыщенного в специальных пароперегревателях.
Перегретый пар имеет более высокую температуру t по сравнению с температурой / сухого насыщенного пара того же давления. Следовательно, в отличие от насыщенного пара перегретый пар определенного давления может иметь различные температуры. Для характеристики состояния перегретого пара необходимо знать два его параметра, например давление и температуру. Разность температур перегретого и насыщенного пара того же давления t - ta называют перегревом пара.
Перегретый пар плохо поддается очистке от масла. Что касается влажного пара, то при постоянном содержании масла эффективность его отделения с увеличением влажности повышается. Следовательно, перед подачей в отделитель температуру перегретого пара нужно понижать, пропуская его по неизолированному трубопроводу, а содержание влаги во влажном паре - повышать, продувая его через водяную ванну или впрыскивая конденсат.
Перегретый пар получают на специальных установках - пароперегревателях за счет дополнительного нагрева насыщенного пара. В качестве теплоносителя перегретый пар применяют крайне редко, так как его коэффициент теплоотдачи невелик. Теплосодержание перегретого пара по сравнению с насыщенным также увеличивается незначительно, поэтому затраты на его перегрев не могут быть оправданы. Иногда используют небольшой перегрев для уменьшения тепловых потерь в подводящих паропроводах.
Перегретый пар, имеет заданную по условию примера температуру.

Перегретый пар поступает в заводскую сеть. Третья иечь обслуживает вакуумную колонну установки. В эту печь пар для перегрева поступает из заводской сети и после перегрева возвращается снова в заводскую сеть.
Перегретый пар имеет температуру 400 С, а котловая вода 238 С при 32 ати. Повреждение металла имеет место на наружной поверхности пароподводя-щей трубы, у поверхности раздела котловой воды и пара. Сильная коррозия металла близ уровня воды наблюдалась как на основной трубе, так и на отрезке, которым был заменен поврежденный участок.
Паровой умформер. Перегретый пар превращают в насыщенный путем непосредственного соприкосновения его с холодной водой в аппаратах, называемых паровыми умформерами. В паровом умформере с непосредственным впрыскиванием распыленной воды (рис. 264) перегретый пар подводится сверху через штуцер 1, проходит через винтовую насадку 2 и получает завихренное движение.
Паровой умформер. Перегретый пар превращают в насыщенный путем непосредственного соприкосновения его с холодной водой в аппаратах, называемых паровыми умформерами.
Паровой умформер Зейферт. Перегретый пар поступает в штуцер А, проходит в низ аппарата, по пути смешиваясь с водой, и выходит по центральной трубе в штуцер В. Вынужденный поворот струи пара снизу вверх и происходящий в месте поворота гидравлический удар значительно способствуют отделению неиспарившихся капель воды, которые отводятся внизу через автомат D.
Перегретый пар выводят на свечу.
Перегретый пар имеет температуру выше температуры насыщения.
Перегретый пар через отделитель жидкости 8 отсасывается компрессорами 12, сжимается и нагнетается через маслоотделители 13 и обратные демпферные клапаны 14, установленные на каждом компрессоре, в конденсатор 15, где конденсируется пар в результате теплообмена с водой.
Перегретый пар, с температурой даже значительно выше температуры кипения, все же несет в себе мелкие капли жидкости, которые не успевают испариться на пути от испарителя к компрессору. В цилиндре компрессора они превращаются в пар, при этом сокращается объем всасываемого пара и возрастает работа сжатия.
Перегретый пар образуется при нагреве насыщенного пара, не содержащего жидкости.
Принципиальная схема конденсационной паротурбинной установки.| Цикл Ренкина в ра-диа-грамме.
Перегретый пар поступает в паровую турбину 3, где расширяется, производя работу.
Перегретый пар получают на специальных установках - пароперегревателях - за счет дополнительного нагрева насыщенного пара. В качестве теплоносителя перегретый пар применяют крайне редко, так как его коэффициент теплоотдачи невелик.
Перегретый пар используется в турбине для приведения в движение турбокомпрессора, сжимающего воздух до нужного давления.
К задаче.| К задаче. Перегретый пар, отработав в турбине высокого давления ТВД (состояние 6), снова перегревается за счет теплоты топочных газов ВПГ (состояние 7), затем работает в турбине низкого давления ТНД (состояние 8) и конденсируется в конденсаторе Кр. Водяной цикл, таким образом, замыкается.
Перегретый пар, отработав в турбине высокого давления ТВД (состояние о), снова перегревается за счет тепла топочных газов ВПГ (состояние 7), затем работает в турбине низкого давления ТНД (состояние 8) и конденсируется в конденсаторе Кр. Водяной цикл, таким образом, замыкается.
Нормы регулирования предохранительных клапанов. Перегретый пар по свойствам аналогичен газу, струя при его истечении в атмосферу невидима.
Перегретый пар имеет то преимущество по сравнению с насыщенным, что при соприкосновении с более холодными стенками трубопроводов и другого оборудования он не конденсируется, а лишь несколько снижает свою температуру.
Перегретый пар температурой 145 С и давлением 0 23 МПа (2 3 кгс / сма) поступает в аппарат через штуцер / и, пройдя регулирующую иглу и двухступенчатое паровое сопло, создает разрежение во всасывающей воздушной камере 2, куда засасывается из атмосферы воздух и смешивается с паром.
Перегретый пар используется главным образом для технологических нужд промышленных предприятий и энергетических установок. Коммунально-бытовые потребители пара обычно используют насыщенный пар.
Перегретый пар в основном используют для технологических нужд производства, а также в случае небходимости передачи его к месту потребления на значительные расстояния. В зависимости от технологической потребности, температура перегрева пара может быть от 250 до 450 С.
Перегретый пар используется для производственных целей, насыщенный пар - в системах отопления.
Зависимость вязкости краски от температуры. Перегретый пар, используемый вместо сжатого воздуха для распыления краски, нагревает ее во время прохождения через краскораспылитель, а также в начальной стадии распыления.

Перегретый пар можно получать при повышенных температурах, не прибегая к высоким давлениям, но он редко употребляется в качестве теплоносителя, поскольку он не обладает двумя большими преимуществами насыщенного пара, а именно - равномерной температурой и высокой скоростью теплопередачи. Следует также помнить, что при температуре 480 С и выше происходит химическая реакция между водя-гым паром и железными поверхностями.
Перегретый пар, отличающийся высокой энтальпией и малой теплоотдачей, является хорошим средством против конденсации. Имея высокий перегрев и малую теплоотдачу, перегретый пар может вообще не иметь начальной конденсации. В современных паросиловых установках температура перегретого пара доводится до 600 С, а давление - до 100 - f - 150 ата.

Насыщенным называется пар, находящийся в равновесном состоянии с жидкостью . Температура такого пара зависит от давления, т.е. определённому давлению насыщенного пара соответствует определённая температура.

Насыщенный пар может быть сухим и влажным. Сухой пар не содержит жидкости . Влажный насыщенный пар – это смесь пара с жидкостью, равномерно распределённой по его массе .

Состояние сухого насыщенного пара определяется только одним параметром – давлением или температурой.

Состояние влажного насыщенного пара определяется двумя параметрами: давлением или температурой и степенью сухости.

Степенью сухости (Х) – называется массовая доля сухого пара в составе водяного пара.

Iн = св (tК - tН) + r [кДж/кг о с].

Теплота парообразования r , характеризуется количеством теплоты, необходимым для превращения 1 кг воды в сухой насыщенный пар .

При температуре 374 о С и давлении 2,25 МПа вся масса воды мгновенно превращается в пар без дополнительной затраты теплоты, т.е. образуется перегретый пар , температура которого выше температуры насыщенного пара того же давления. Этот пар не имеет определённой зависимости между температурой и давлением .

Разность температур перегретого и насыщенного пара того же давления называется степенью перегрева .

Iп = iн +сп (tП - tН) [кДж/кг о с],

где С П – теплоёмкость перегретого пара; (t П - t Н ) – температура перегрева (степень перегрева); t Н – температура насыщенного пара.

Для тепловой обработки тяжёлого бетона рекомендуется применять влажный или сухой насыщенный пар. Такой пар создаёт в камере паровоздушную среду со 100% относительной влажностью (φ , %), в которой практически не происходит испарения влаги из бетона, т.к. пар легко конденсируется на поверхности изделия и нагревает его.

Конденсация перегретого пара наступает после того, когда он потеряет теплоту перегрева, т.е. когда его температура понизится до температуры насыщенного пара . В результате перехода перегретого пара в состояние насыщенного пара происходит удаление влаги из бетона, т.е. – сушка , а это не допустимо . При этом бетон теряет часть влаги, которая участвует в физико-химических процессах гидратации клинкерных минералов (С 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF), что существенно снижает прочность изделий.

Параметры влажного воздуха

Тепловая обработка бетона обычно производится во влажном воздухе, состоящим из смеси сухого воздуха и водяного пара, которые образуют паровоздушную смесь , подчиняющуюся закону Дальтона: если в одном и том же объёме заключены два различных газа, то каждый газ заполняет весь объём, как если бы другого газа не было.

Давление любого из этих газов называется парциальным давлением , а общее давление смеси газов равно сумме их парциальных давлений

Р = Р В + Р П ,

где Р В и Р П – соответственнопарциальные давления воздуха и пара.

При тепловой обработке бетона важное значение имеет степень насыщения воздуха паром, которая определяется относительной влажностью φ (%), т.к. от этого показателя зависит интенсивность испарения влаги из бетона.

Относительной влажностью называется отношение массы водяного пара, содержащегося в 1м 3 воздуха ρ П , к предельному его содержанию ρ Н при том же объёме, температуре и давлении

φ = ρ П / ρ Н × 100 %.

Максимально возможное количество водяных паров в воздухе называется состоянием насыщения ρ Н , а температура, при которой происходит насыщение – точкой росы , или температурой насыщения t Н .

Самое существенное отличие реальных газов от воображаемого идеального газа заключается в том, что каждый реальный газ представляет собой перегретый пар, т. е., иначе говоря, каждый реальный газ при соответствующем понижении температуры конденсируется - обращается в жидкость или в кристалл. Рассмотрим процесс парообразования.

Пусть мы имеем чистой, не содержащей воздуха воды, налитой на дно обширного цилиндра (сделанного из вещества, хорошо проводящего теплоту) и прикрытой плотно прилегающим к воде поршнем. Пусть первоначально температура воды равняется а давление В дальнейшем давление мы сохраним неизменным, так что процесс, рассматриваемый нами, будет изобарным, т. е. протекающим при постоянном давлении. На рис. 214, где по оси абсцисс отложены объемы, а по оси ординат - давления, начальное состояние рассматриваемого килограмма воды изображено точкой а.

Рис. 214. К анализу процесса парообразования.

Будем сообщать воде теплоту; температура воды будет повышаться; объем ее сначала немного уменьшится, потом станет увеличиваться, так что точка, изображающая состояние воды, переместится по «изобаре» (следовательно, по горизонтали) вправо. В конце концов температура воды повысится до в этот момент объем взятого количества воды будет примерно на 4% больше первоначального объема. Это состояние воды условно изображено точкой А (теплота, поглощенная водой в рассматриваемом процессе, равна приблизительно ккал).

Сообщим воде новые количества теплоты; вода будет превращать-ся в пар; объем, занятый водой и паром, будет быстро расти. Пар в собственном смысле есть газ; но в цилиндре над водой будет находиться смесь газообразной воды с увлеченными при парообразовании мельчайшими капельками жидкой воды (такую смесь в технике называют влажным паром, или «мокрым паром», в отличие от сухого пара, не содержащего водяных капелек). Одно из подобных состояний представлено на диаграмме точкой С. По мере обращения в пар все большего процента жидкости объем системы будет продолжать расти, и точка С будет передвигаться вправо. При этом температура системы будет оставаться равной

Наконец, наступит момент, когда испарится вся жидкость до последней капли. В этот момент мы будем иметь в цилиндре сухой насыщенный температура его все еще 100° С. Состояние системы будет теперь изображено точкой В (эта точка В называется точкой конденсации пара, или точкой насыщенного пара, точка же точкой кипения жидкости).

Важно заметить, что процесс парообразования является не только изобарным, но и изотермическим: все время, пока в цилиндре имеются две фазы одного и того же вещества - жидкая и парообразная, температура обеих фаз остается постоянной и равной «температуре перехода» из одной фазы в другую; в самом деле, при давлении и при температуре С может и вода испаряться (если ей сообщать тепло), может и пар конденсироваться в жидкость (если от него отнимать теплоту).

Количество тепла, сообщаемое жидкости в процессе парообразования, называют удельной скрытой теплотой парообразования и обозначают буквой При (для воды) равно 539 ккал. Из этого количества 41 ккал затрачивается на внешнюю работу, связанную с расширением системы, остальные же 498 ккал составляют приращение внутренней энергии сухого насыщенного пара при по сравнению с жидкой водой.

Часть скрытой теплоты парообразования, идущую на увеличение внутренней энергии системы, называют внутренней скрытой теплотой парообразования и обозначают буквой часть, идущую на внешнюю работу, называют внешней скрытой теплотой парообразования; она эквивалентна работе расширения давление насыщенного пара, объем пара и жидкости.

Мы проследили процесс парообразования при давлении . Но подобным же образом протекал бы этот процесс и при другом давлении, меньшем или большем, чем На рис. 214 показаны еще две изобары, соответствующие более высоким давлениям.

Рассматривая эти изобары, мы сразу замечаем следующие изменения в ходе процесса в зависимости от величины давления (рис. 213):

1. Чем выше расположена изобара, тем больше абсцисса точки кипения жидкости . Это значит, что чем больше давление на систему, тем более расширяется жидкость, прежде чем она начинает кипеть. Причина этого понятна: ведь, чтобы жидкость стала кипеть под увеличенным давлением, необходимо нагреть ее до более высокой температуры кипения и поэтому она больше расширяется.

2. Чем выше лежит изобара, тем меньшую абсциссу имеет точка насыщенного пара Это значит, что насыщенного пара при повышающемся давлении (а следовательно, и при повышающейся температуре) занимает все меньший объем (другими словами, плотность его увеличивается).

Из сказанного видно, что по мере повышения давления (и температуры) точка кипения жидкости и точка насыщенного пара сближаются и изотерма-изобара делается все короче. Опыт показывает, что при повышении давления и температуры в конце концов эти точки сливаются между собой; такое слияние происходит в так называемой критической точке Температуру вещества в критической точке называют критической температурой, а соответствующие этой точке давление и объем называют критическим давлением и критическим объемом. Каждое вещество имеет свои особые значения критических величин: для воды критическая температура равна 374,2° С, критическое давление равно критический объем

В критической точке исчезает различие между жидким и парообразным состоянием веьцества.

Все точки кипения жидкости до точки К включительно определяют собой некоторую кривую, которую называют граничной кривой жидкости. Точно так же все точки насыщенного пара определяют граничную кривую пара. В области, отграниченной этими кривыми (например, в точках мы имеем смесь двух фаз - жидкой и парообразной, Налево от указанной области вещество находится в жидком состоянии, направо - в парообразном состоянии.

Переход жидкости в пар (или обратно), сопровождающийся резким изменением объема и поглощением или выделением тепла, может иметь место только в области между граничными кривыми. Но и выше граничной кривой мы можем вообразить процесс, начинающийся при малом объеме и заканчивающийся при большом объеме, - начинающийся в области жидкого состояния и заканчивающийся в области газообразного состояния. Ясно, что в течение этого процесса мы нигде не сталкиваемся с резким переходом жидкости в газ; отсюда следует, что здесь этот переход совершается непрерывно.

Рис. 215. Действительный ход изотерм (диаграмма Эндрюса).

Непрерывность жидкого и газообразного состояний была установлена на опыте английским физиком Эндрюсом в 1866 г.; в подобном процессе вещество проходит через такие состояния, в которых его нельзя назвать ни жидким, ни газообразным.

В области равновесия жидкости и пара изотермы представляют собой отрезки изобар. На рис. 215 показано, какой вид имеют эти изотермы в области перегретого пара (или реального газа) и в области жидкого состояния. В области перегретого пара они походят на гиперболические изотермы идеального газа; изотермы жидкости поднимаются почти вертикально (потому что для незначительного уменьшения объема жидкости требуется весьма значительное увеличение давления). На рис. 215 показаны также две изотермы, соответствующие температурам выше критической, и изотерма, проходящая через критическую точку (для этой изотермы критическая точка К является точкой перегиба).

Рассмотренная нами диаграмма Эндрюса, изображающая изотермы жидкости, пара и их смеси по экспериментальным данным, была объяснена на основе молекулярно-кинетических представлений в 1873 г. Ван-дер-Вальсом (об этом рассказано в § 110; диаграмма Эндрюса там сопоставлена с теоретической диаграммой Ван-дер-Вальса, рис. 218).

Существование критической температуры было впервые предсказано в 1860 г. Д. И. Менделеевым. Исследуя изменение поверхностного натяжения жидкости в зависимости от температуры, Менделеев пришел к выводу, что должна существовать такая температура, при которой для данной жидкости поверхностное натяжение равно нулю и, таким образом, исчезают мениск жидкости и различие между жидкостью и ее насыщенным паром. Эта температура, названная Менделеевым «абсолютной точкой кипения», и представляет собой

не что иное, как критическую температуру. Идеи Менделеева несколько лет спустя были полностью подтверждены опытами Эндрюса.

Первые наиболее обширные и систематические исследования критических параметров ряда веществ были проведены Михаилом Петровичем Авенариусом и его учениками в физической лаборатории Киевского университета в 1873-1895 гг.

Свойства вещества в критическом состоянии были также всесторонне исследованы выдающимся русским физиком, профессором Московского университета Александром Григорьевичем Столетовым. Столетов разобрал и обобщил большое число теоретических высказываний и опытных данных, отделив достоверное от сомнительного, и внес полную ясность в вопрос о критическом состоянии, утвердив выводы Эндрюса и Ван-дер-Вальса.

В недавнее время (в 1947-1950 гг.) понимание критического состояния вещества было уточнено и расширено профессором Московского университета В. К. Семенченко, который обратил внимание, в частности, на то, что температура критического состояния, когда свойства жидкости и газа становятся одинаковыми, может в действительности не вполне совпадать с температурой исчезновения видимой границы между жидкостью и ее паром, но может оказаться несколько выше ее. Поэтому вблизи критической температуры, после исчезновения мениска, но раньше, чем достигается тождество жидкости и ее пара, возникает своеобразная дисперсная смесь жидкости и газа. Это сказывается в помутнении вещества, в опалесценции - в явлениях, описанных еще Авенариусом, Надеждиным и др.

Для критического состояния является характерным аномально высокое значение теплоемкости и коэффициента теплового расширения.

Превращения - жидкости в пар, твердого тела в жидкость и т. п. - называют фазовыми переходами первого рода. Эти превращения характеризуются изменением объема и изменением энергии - теплотой превращения.

Превращения, при которых не наблюдается ни изменения объема, ни изменения энергии, но вместе с тем имеются качественные изменения скрытого характера, что сказывается, например, в резком возрастании теплоемкости вблизи точки перехода, называют переходами второго рода. В. К. Семенченко рассматривает переход жидкости в газ в критической точке как фазовый переход второго рода и вскрывает аналогию критического состояния с рядом других случаев фазовых переходов второго рода (для смесей жидкостей, для превращений в кристаллах).

Диаграмма Эндрюса показывает, что каждой температуре равновесия жидкости и пара соответствует определенное давление, которое тем более велико, чем выше температура, и тем более мало, чем температура ниже. Иначе говоря, для насыщенного пара давление и температура увеличиваются или убывают совместно. Кривая,

Иначе говоря, теплота парообразования равна приращению связанной энергии (§ 107):

С другой стороны, теплота парообразования по уравнению первого начала равна сумме приращения внутренней энергии и работы изобарного расширения от объема жидкости до объема пара:

Приравнивая правые части двух полученных выражений для и (3), находим:

Это уравнение означает, что при термодинамическом равновесии жидкости и ее насыщенного пара полные термодинамические потенциалы для единицы массы вещества в обеих фазах равны.