Sayfa 1

Bir çözücü olarak aşırı ısıtılmış buharın özellikleri, parametrelerindeki bir değişiklikle değişir - sıcaklık ve basınç. Farklı doymuş buhar sıcaklığı benzersiz bir şekilde basınçla belirlenen, kızgın buhar de sabit basınç sahip olabilir çeşitli sıcaklıklar. Bilindiği gibi, sabit bir basınçta, kızgınlık sıcaklığındaki bir artışla buhar yoğunluğu azalır. Ayrıca sabit sıcaklıkta basınç azaldıkça azalır. Buhar yoğunluğu azaldıkça, dielektrik sabiti O ve moleküllerinin polaritesi.

Daha önce de belirttiğimiz gibi, aşırı ısıtılmış buharın özellikleri, buhar eğrisine yakın özelliklerden belirgin şekilde farklıdır. Ideal gaz ve bu nedenle pv RT denklemini takip etmeyin. Kızgın buhar için durum denklemi daha karmaşık bir forma sahiptir. böyle denklemler var Büyük sayı. Ancak karmaşıklıkları nedeniyle pratikte nadiren kullanılırlar. Kızgın buhar için gerekli tasarım değerleri aşağıdaki gibi bulunabilir.

Kızgın buharın özellikleri (d noktası, Şekil 1.16), doymuş buharın özelliklerinden önemli ölçüde farklıdır.

Kızgın buharın özellikleri, doymuş buharın özelliklerinden çok farklıdır. Buharın kızgınlık sıcaklığı ne kadar yüksekse, özellikleri ideal gaza o kadar yakındır. Aşırı ısıtılmış buharın durumu, doymuş buharın aksine, bir değil, iki parametre ile belirlenir - sıcaklık ve basınç.

Kızgın buharın özellikleri doymuş buhardan çok farklıdır.

Kızgın buharın özellikleri, doymuş buharın özelliklerinden keskin bir şekilde farklıdır ve gazların özelliklerine yaklaşır.

Kızgın buharın özellikleri, doymuş buharın özelliklerinden keskin bir şekilde farklıdır ve gazların özelliklerine yaklaşır; deneyimlerin gösterdiği gibi, aşırı ısıtılmış buharlar özelliklerinde gazlara daha yakındır, aşırı ısınmaları ne kadar büyük olursa, bu aşırı ısıtılmış buhar ile aynı basınçtaki doymuş buhar arasındaki sıcaklık farkı olarak anlaşılır; Daha önce gördüğümüz gibi, aşırı derecede ısıtılmış su ve karbondioksit buharları pratikte gaz olarak kabul edilebilir.

Kızgın buharın özellikleri, doymuş buharın özelliklerinden önemli ölçüde farklıdır. Aşırı ısınma eğrisi ne kadar büyükse, aşırı ısınmış buharın özellikleri ideal gazın özelliklerine o kadar yakındır.Bu özelliklerin sapması, buhar moleküllerinin sonlu hacimleri ve bunlardan kaynaklanan etkileşim kuvvetlerinin varlığı ile açıklanır.

Kızgın buharların özellikleri gazların özelliklerine yakındır.

Aşırı ısıtılmış buharın özelliklerinin kullanım derecesi, atıkla birlikte yağ kaybına, hammaddelerin işlenme süresine ve dolayısıyla aparatın performansına yansır.

Aşırı ısıtılmış buhar ve aşırı doymuş buharın özelliklerini analiz etmedeki zorluk, maddenin yarı kararlı bölgesi için yeterince doğru bir durum denkleminin olmamasından kaynaklanmaktadır. Niteliksel olarak tanımlayan Van der Waals denklemi yarı kararlı durumlar, nicel hesaplamalar için her zaman uygun değildir.

Aşağıdaki paragraflarda aşırı ısıtılmış buharın özellikleri tartışılmaktadır. Burada Zeiner'in hal denklemi ve ısı, iş, değişim formülleri verilmiştir. içsel enerji ve entropi. Sonraki iki paragraf, karbondioksit ve amonyak buharlarının özellikleriyle ilgilidir. Son paragrafta, buharın veya gazın bir borudan kararlı hal hareketi, yalnızca bir formül türetilir - hız formülü. Zernov'un ders kitabında yer alan bu bölüm, önceki ders kitaplarından çok daha ilkel bir şekilde sunulmaktadır.

Daha sonra kızgın buharın özellikleri tartışılmış ve Girn ve Linde durum denklemleri verilmiştir. Ayrıca doymuş su buharı ile ilgili ilişkiler verilmiş, Clapeyron-Clausius formülü türetilmiş ve temel buhar prosesleri analitik yöntemle hesaplanmıştır. Su buharının p - v diyagramı göz önüne alındığında, sınır eğrilerinden ve kritik bir durumdan söz edilir.

Aşırı ısıtılmış buharların özelliklerine ayrılmış olan § 8'de, her şeyden önce, sıvı, buhar ve gaz için tam bir p - v diyagramının oluşturulması, sınır eğrileri, kritik bir nokta ve bireysel durumların bölgeleri ile gerçekleştirilir. mesele onun üzerinde ayrılıyor. Ayrıca izotermlerden ve kritik sıcaklık izoterminin değerinden bahseder. Mertsalov, diyagramın kritik izotermin altında ve üst sınır eğrisinin üzerinde bulunan bölgesini aşırı ısıtılmış buharlar olarak ve kritik izotermin üzerinde bulunan bölgeyi gazlar olarak ifade eder. Daha sonra kızgın buharın karakteristik denklemi tartışılmış ve Zeiner ve Girn denklemleri verilmiştir.

Aşırı ısıtılmış buhar, sıcaklığının belirli bir basınçta doyma sıcaklığından biraz daha yüksek bir değere düşürüldüğü valflerden buzdolabına girdi.
Şema (a, çevrim (b) ve türbinlerdeki işlemler (PTU'da. K kazanının P kızdırıcısından gelen kızgın buhar (durum 1)), adyabatik olarak pd basıncına genişlediği HPT'nin yüksek basınçlı türbinine beslenir.
Kızdırıcıdan 7 sonra aşırı ısıtılmış buhar, buhar hattından 14 buhar türbinine 15 gönderilir, burada termal enerjisinin önemli bir kısmı dönüştürülür. mekanik iş. C ve metal korozyonuna neden olan oksijeni ondan uzaklaştırmak. Hava gidericiden, besleme pompası 21, yüksek basınçlı ısıtıcı (HPV) 22 ve su ekonomizörü yoğuşma suyu tekrar buhar kazanına beslenir.
Kızdırıcı 7'den sonra buhar hattı 14 yoluyla aşırı ısıtılmış buhar, termal enerjisinin önemli bir bölümünün mekanik işe dönüştürüldüğü buhar türbinine 15 gönderilir. Türbinde çalıştıktan sonra, 35 - 40 C sıcaklıktaki buhar, kondansatörün (16) nadir bulunan boşluğuna girer, burada çok sayıda boru ile karşılaşır, burada soğutma suyu sirkülasyon pompası (17) tarafından sürekli olarak pompalanır.
Şema (a, döngü (b) ve türbindeki süreç (rejenerasyonlu bir PTU'da. K kazanındaki ve kızdırıcı P'deki çalışma sıvısına ısı verilmesi sonucu oluşan aşırı ısıtılmış buhar (durum /), türbin T'ye girer, burada adyabatik olarak genişler.
Kızgın buhar, buhar oluşturucu adı verilen aparatlarda soğuk su ile doğrudan temas ettirilerek doymuş buhara dönüştürülür. Doğrudan atomize su enjeksiyonlu bir buhar oluşturucuda (Şekil 291), aşırı ısıtılmış buhar bir bağlantı / vasıtasıyla yukarıdan sağlanır, bir vidalı memeden 2 geçer ve bir dönme hareketi alır.
HPC'deki kızgın buhar, tıpkı HPC'de olduğu gibi, yük atma ve düşük akış modlarında ara ısıtıcıdan türbine buharın erişimini düzenleyen buhar dağıtım kutuları ve vanalardan girer.
Kızgın buhar, iki adet çek valf kutusuna dört adet 720XX25 mm boru ile ve bunlardan dört adet boru vasıtasıyla silindir üzerinde bulunan kapama valf kutularına verilir.
Özelliklerinde aşırı ısıtılmış buhar, örneğin basınç ve sıcaklık gibi herhangi iki parametre verilirse durumunun belirlenmesi anlamında ideal bir gaza karşılık gelir.
Aynı basınçta aşırı ısıtılmış buhar farklı sıcaklıklar, her durumda bu sıcaklıklar, verilen basınca karşılık gelen kaynama noktasından daha büyük olacaktır. Kızgın buharın bu özelliği, belirli bir basınçta kesin olarak tanımlanmış bir sıcaklığa sahip olan doymuş buhardan farklıdır. Buna göre, aynı basınç için kızgın buharın özgül hacmi farklı bir değere sahiptir.
Aşırı ısıtılmış buhar, doyma sıcaklığı t duvar sıcaklığından tcm yüksekse, doymuş buharla aynı şekilde yoğuşur. Yoğuşma sırasında buhar akışının çekirdeği aşırı ısıtılmış halde kalabilir.

Kızgın buhar, su ile dışarıdan soğutulan borulardan geçirilir. Buharlı soğutma, ilgili cihazların tasarımına bağlı olarak, özel uzaktan buhar soğutucularda veya kazan tamburunun veya kızdırıcı kollektörlerinden birinin içine yerleştirilmiş borularda gerçekleştirilir.
Astarsız yatay kızdırıcı. Kızdırıcının borularından gelen kızgın buhar, çıkış odası toplayıcısına ve oradan tüketicilere yönlendirilir.
Astarsız yangın borulu kazanlar. Kızdırıcıdan gelen aşırı ısıtılmış buhar, tüketicilere yönlendirildiği yerden çıkış manifolduna 11 girer.
Koridor düzeninde üç boru üzerinde film yoğuşması.| Zhinabo şemasına göre yerleştirildiğinde borularda film yoğuşması. Yoğuşmayı bırakın [L. 375]. Kızgın buhar, doymuş buharla hemen hemen aynı ısı transfer katsayısı ile karakterize edilir.
Türbin ekstraksiyonundan gelen aşırı ısıtılmış buhar, ısıtıcı gövdesine aşağıdan buhar armatürü aracılığıyla verilir ve gövdenin orta kısmındaki yükseltici aracılığıyla OP bölgesine girer, burada boru demetini birkaç geçişte yıkar, ısı verir. aşırı ısınma ve zaten doyma sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta CP bölgesine girer. Buhar yoğuşması boru sisteminin dışına boşaltılır ve muhafaza duvarları boyunca muhafazanın alt kısmına, OK bölgesine akar.
Aşırı ısıtılmış buhar doymuş değildir, çünkü belirli bir basınçta aşırı ısıtılmış buharın özgül hacmi, kuru doymuş buharın özgül hacminden daha büyüktür ve yoğunluk daha düşüktür. O kendi yolunda fiziksel özellikler gaza yaklaşır ve ne kadar yakınsa, kızgınlık derecesi o kadar yüksek olur.
Aşırı ısıtılmış buhar ve daha da büyük ölçüde doymuş buhar, özellikleri bakımından diğerlerinden önemli ölçüde farklıdır. ideal gazlar.
Kızgın buhar, özel kızdırıcılarda kuru doymuş buhardan elde edilir.
Kızgın buhar, aynı basınçtaki sıcaklığa / kuru doymuş buhara kıyasla daha yüksek bir sıcaklığa sahiptir. Bu nedenle, doymuş buharın aksine, belirli bir basınçtaki aşırı ısıtılmış buhar farklı sıcaklıklara sahip olabilir. Kızgın buharın durumunu karakterize etmek için, örneğin basınç ve sıcaklık gibi iki parametresini bilmek gerekir. Aynı basınca sahip aşırı ısıtılmış ve doymuş buhar arasındaki sıcaklık farkına t - ta buharın aşırı ısınması denir.
Kızgın buharın yağdan temizlenmesi zordur. Islak buhara gelince, sabit bir yağ içeriğinde, artan nem ile ayrılmasının verimliliği artar. Bu nedenle, ayırıcıya beslenmeden önce, aşırı ısıtılmış buharın sıcaklığı, yalıtılmamış bir boru hattından geçirilerek düşürülmeli ve içindeki nem içeriği azaltılmalıdır. ıslak buhar- bir su banyosundan üfleyerek veya kondensat enjekte ederek artırın.
Özel kurulumlarda aşırı ısıtılmış buhar elde edilir - doymuş buharın ek ısıtılması nedeniyle kızdırıcılar. Kızgın buhar, ısı transfer katsayısı düşük olduğundan, ısı taşıyıcı olarak çok nadiren kullanılır. Aşırı ısıtılmış buharın ısı içeriği de doymuş buhara kıyasla biraz artar, bu nedenle aşırı ısınmasının maliyeti haklı gösterilemez. Bazen besleme buhar hatlarındaki ısı kayıplarını azaltmak için küçük bir kızgın ısı kullanılır.
Kızgın buhar, örneğin durumuna göre ayarlanmış bir sıcaklığa sahiptir.

Kızgın buhar fabrika ağına girer. Üçüncü hücre, bitkinin vakum kolonuna hizmet eder. Kızgınlık için buhar bu fırına fabrika ağından sağlanır ve aşırı ısınmadan sonra fabrika ağına geri döner.
Kızgın buharın sıcaklığı 400 C, kazan suyu ise 32 ati'de 238 C'dir. Buhar besleme borusunun dış yüzeyinde, kazan suyu ve buhar arasındaki arayüzde metal hasarı meydana gelir. Hem ana boruda hem de hasarlı bölümün yerini alan segmentte su seviyesine yakın ciddi metal korozyonu gözlemlendi.
Buhar umformer. Kızgın buhar, buhar oluşturucu adı verilen aparatlarda soğuk su ile doğrudan temas ettirilerek doymuş buhara dönüştürülür. Doğrudan atomize su enjeksiyonlu bir buhar oluşturucuda (Şek. 264), aşırı ısıtılmış buhar, bağlantı parçası 1 üzerinden yukarıdan verilir, vidalı ağızlıktan 2 geçer ve bir dönme hareketi alır.
Buhar umformer. Kızgın buhar, buhar oluşturucu adı verilen aparatlarda soğuk su ile doğrudan temas ettirilerek doymuş buhara dönüştürülür.
Buhar Umformer Seifert. Kızgın buhar, A nozuluna girer, aparatın dibine geçer, yol boyunca suyla karışır ve merkezi borudan B nozuluna çıkar. Buhar jetinin aşağıdan yukarıya zorla dönüşü ve hidrolik şok dönüm noktası, D makinesi aracılığıyla alttan boşaltılan buharlaşmamış su damlacıklarının ayrılmasına önemli ölçüde katkıda bulunur.
Aşırı ısıtılmış buhar bir muma yönlendirilir.
Kızgın buhar, doyma sıcaklığının üzerinde bir sıcaklığa sahiptir.
Sıvı ayırıcı 8 yoluyla aşırı ısıtılmış buhar, kompresörler 12 tarafından emilir, sıkıştırılır ve yağ ayırıcılar 13 ve her kompresöre monte edilmiş kontrol damper valfleri 14 aracılığıyla buharın su ile ısı değişiminin bir sonucu olarak yoğunlaştığı 15 kondansatöre enjekte edilir. .
Kaynama noktasından çok daha yüksek bir sıcaklığa sahip aşırı ısıtılmış buhar, evaporatörden kompresöre giderken buharlaşmaya vakti olmayan küçük sıvı damlaları taşır. Kompresör silindirinde, emme buharı miktarını azaltırken ve sıkıştırma işini arttırırken buhara dönüşürler.
Aşırı ısıtılmış buhar, sıvı içermeyen doymuş buhar ısıtıldığında oluşur.
Yoğuşmalı bir buhar türbini tesisinin şematik diyagramı.| Ra-diyagramındaki Rankine çevrimi.
Kızgın buhar, genişlediği buhar türbinine 3 girerek iş üretir.
Aşırı ısıtılmış buhar, doymuş buharın ek ısıtılması nedeniyle özel kurulumlarda - kızdırıcılarda - elde edilir. Kızgın buhar, ısı transfer katsayısı düşük olduğundan, ısı taşıyıcı olarak çok nadiren kullanılır.
Aşırı ısıtılmış buhar, havayı istenen basınca sıkıştıran turboşarjı çalıştırmak için türbinde kullanılır.
Göreve.| Göreve. HPT'nin yüksek basınçlı türbininde (durum 6) çalışan aşırı ısıtılmış buhar, HPG'nin baca gazlarının ısısı nedeniyle tekrar aşırı ısıtılır (durum 7), daha sonra türbinde çalışır alçak basınç LPT (durum 8) ve kondenser Kr'de yoğunlaşır. Böylece su döngüsü kapanmış olur.
HPT'nin yüksek basınçlı türbininde (durum o) çalışan aşırı ısıtılmış buhar, HPG'nin baca gazlarının ısısı nedeniyle tekrar aşırı ısıtılır (durum 7), daha sonra düşük basınçlı türbinde çalışır. LPT (durum 8) ve kondenser Kr'de yoğunlaşır. Böylece su döngüsü kapanmış olur.
Emniyet valfleri için düzenlemeler. Aşırı ısıtılmış buhar, gaza benzer özelliklerdedir, jet atmosfere akarken görünmez.
Aşırı ısıtılmış buhar, doymuş buhara göre, boru hatlarının ve diğer ekipmanların daha soğuk duvarlarıyla temas ettiğinde yoğunlaşmama, ancak sıcaklığını çok az düşürme avantajına sahiptir.
145 C sıcaklığa ve 0 23 MPa (2 3 kgf / cma) basınca sahip aşırı ısıtılmış buhar, bir bağlantı parçasından / cihaza girer ve ayar iğnesini ve iki kademeli bir buhar nozülünü geçtikten sonra emişte bir vakum oluşturur. havanın atmosferden emildiği ve buharla karıştırıldığı hava odası 2 .
Kızgın buhar, ağırlıklı olarak endüstriyel işletmelerin teknolojik ihtiyaçları için kullanılır ve enerji santralleri. Ev tipi buhar kullanıcıları genellikle doymuş buhar kullanır.
Kızgın buhar, esas olarak teknolojik üretim ihtiyaçları için ve ayrıca uzun mesafelerde tüketim yerine aktarılması gerekiyorsa kullanılır. Teknolojik ihtiyaca bağlı olarak, buhar kızgınlık sıcaklığı 250 ila 450 C arasında olabilir.
Kızgın buhar, endüstriyel amaçlar için, doymuş buhar - ısıtma sistemlerinde kullanılır.
Boyanın viskozitesinin sıcaklığa bağımlılığı. Boyayı atomize etmek için basınçlı hava yerine kullanılan aşırı ısıtılmış buhar, tabancadan geçerken ve ayrıca ilk püskürtme aşamasında boyayı ısıtır.

Kızgın buhar, yüksek basınçlara başvurmadan yüksek sıcaklıklarda üretilebilir, ancak doymuş buharın iki büyük avantajına, yani tekdüze sıcaklık ve yüksek ısı aktarım hızına sahip olmadığı için nadiren bir ısı aktarım ortamı olarak kullanılır. Ayrıca 480 C ve üzeri sıcaklıklarda, Kimyasal reaksiyon su buharı ve demir yüzeyler arasında.
Yüksek entalpi ve düşük ısı transferine sahip kızgın buhar, iyi bir yoğuşma önleyici maddedir. Yüksek kızgınlık ve düşük ısı transferine sahip olan kızgın buharda ilk yoğuşma hiç olmayabilir. Modern buhar santrallerinde, aşırı ısıtılmış buharın sıcaklığı 600 C'ye ve basınç - 100 - f - 150 atm'ye çıkarılır.

Doymuş buhar, bir sıvı ile dengede olan bir buhardır.. Bu tür buharın sıcaklığı basınca bağlıdır, yani. Belirli bir sıcaklık, belirli bir doymuş buhar basıncına karşılık gelir.

Doymuş buhar olabilir kuru ve ıslak.kuru buhar sıvı içermez . Islak doymuş buhar, kütlesi üzerinde eşit olarak dağılmış bir buhar ve sıvı karışımıdır. .

Durum kuru doymuş buhar sadece belirlenir bir parametre - basınç veya sıcaklık.

Durum ıslak doymuş buhar belirlenen iki parametre: basınç veya sıcaklık ve kuruluk derecesi.

kuruluk derecesi (X)- su buharı bileşimindeki kuru buharın kütle oranıdır.

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

Buharlaşma ısısır, 1 kg suyu dönüştürmek için gereken ısı miktarı ile karakterize edilir. kuru doymuş buhar .

374 ° C sıcaklıkta ve 2.25 MPa basınçta, tüm su kütlesi ek ısı tüketimi olmadan anında buhara dönüşür, yani. oluşturulan kızgın buhar sıcaklığı, aynı basınçtaki doymuş buharın sıcaklığından daha yüksek olan. Bu buharın sıcaklık ve basınç arasında kesin bir ilişkisi yoktur. .

Aynı basınçta aşırı ısıtılmış ve doymuş buhar arasındaki sıcaklık farkına denir. aşırı ısınma derecesi .

Ip \u003d + cn (tP - tN) [kJ / kg yaklaşık s],

nerede İTİBAREN P kızgın buharın ısı kapasitesidir; (t P - t H ) – kızgınlık sıcaklığı (kızgınlık derecesi); t H doymuş buhar sıcaklığıdır.

Ağır betonun ısıl işlemi için ıslak veya kuru doymuş buhar önerilir. Bu tür buhar, %100 bağıl nem ile haznede bir buhar-hava ortamı oluşturur ( φ , %), pratikte betondan nemin buharlaşmasının olmadığı, çünkü buhar, ürünün yüzeyinde kolayca yoğunlaşır ve onu ısıtır.

Kızgın buharın yoğuşması, kızgınlık ısısını kaybettikten sonra meydana gelir, yani. sıcaklığı doyma sıcaklığına düştüğünde . Kızgın buharın doymuş buhar durumuna geçişinin bir sonucu olarak, betondan nemin uzaklaştırılması, yani. - kurutma , ve buna izin verilmiyor. Aynı zamanda beton, klinker minerallerinin (C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF) fiziksel ve kimyasal süreçlerinde yer alan nemin bir kısmını kaybeder ve bu da betonun mukavemetini önemli ölçüde azaltır. Ürün:% s.

Nemli hava parametreleri

Betonun ısıl işlemi genellikle kuru hava ve su buharı karışımından oluşan nemli havada gerçekleştirilir. buhar-hava karışımı, Dalton yasasına uyarak: aynı hacimde iki farklı gaz bulunursa, her gaz, sanki başka gaz yokmuş gibi tüm hacmi doldurur.

Bu gazlardan herhangi birinin basıncına denir. kısmi basıncı, a bir gaz karışımının toplam basıncı, kısmi basınçlarının toplamına eşittir

P = P AT + P P ,

nerede R AT ve R P – sırasıyla hava ve buharın kısmi basınçları.

Betonun ısıl işleminde, havanın buharla doygunluk derecesi önemlidir, bu da aşağıdakilerle belirlenir: bağıl nem(%), çünkü betondan nemin buharlaşma yoğunluğu bu göstergeye bağlıdır.

bağıl nem 1 m3 havanın içerdiği su buharı kütlesinin oranıdır ρ P, sınırlayıcı içeriğine ρ H aynı hacim, sıcaklık ve basınçta

φ = ρ P / ρ H × 100%.

Havadaki maksimum su buharı miktarına denir. doygunluk durumu ρ H ve doygunluğun meydana geldiği sıcaklık çiğ noktası, veya doyma sıcaklığıt H .

Gerçek gazlar ile hayali ideal gaz arasındaki en önemli fark, her gerçek gazın aşırı ısıtılmış bir buhar olmasıdır, yani başka bir deyişle, her gerçek gaz buna karşılık gelen sıcaklıkta bir düşüşle yoğunlaşır - bir sıvıya veya bir kristale dönüşür. Buharlaşma sürecini düşünün.

Geniş bir silindirin (ısıyı iyi ileten bir maddeden yapılmış) tabanına dökülen ve suya sıkıca bitişik bir pistonla kaplanmış temiz, havasız suyumuz olduğunu varsayalım. Suyun ilk sıcaklığı ve basıncına eşit olsun.Gelecekte, basıncı değiştirmeden tutacağız, böylece düşündüğümüz işlem izobarik olacak, yani sabit bir basınçta devam edecek. Şek. Hacimlerin apsis boyunca ve basınçların ordinat boyunca çizildiği 214'te, dikkate alınan kilogram suyun ilk durumu a noktası ile gösterilir.

Pirinç. 214. Buharlaşma sürecinin analizine.

Suya sıcaklık vereceğiz; su sıcaklığı yükselecek; hacmi önce biraz azalacak, sonra artacak, böylece suyun durumunu temsil eden nokta "izobar" boyunca (dolayısıyla yatay olarak) sağa doğru hareket edecektir. Sonunda suyun sıcaklığı yükselecek ve bu noktada alınan suyun hacmi orijinal hacminden yaklaşık %4 daha fazla olacak. Suyun bu durumu A noktası ile şartlı olarak gösterilir (göz önünde bulundurulan süreçte su tarafından emilen ısı yaklaşık olarak kcal'ye eşittir).

Suya yeni ısı miktarlarını bildireceğiz; su buhara dönüşecek; su ve buharın kapladığı hacim hızla artacaktır. Buhar doğru anlam gaz var; ama suyun üstündeki silindirde bir karışım olacak gazlı su buharlaşma sırasında sürüklenen en küçük sıvı su damlacıkları ile (teknolojide bu tür bir karışıma su damlacıkları içermeyen kuru buharın aksine ıslak buhar veya “ıslak buhar” denir). Bu durumlardan biri diyagramda C noktası ile temsil edilmektedir. Sıvının yüzdesi gittikçe daha fazla buhara dönüştükçe, sistemin hacmi büyümeye devam edecek ve C noktası sağa doğru hareket edecektir. Sistemin sıcaklığı daha sonra aynı kalacaktır.

Sonunda, tüm sıvının son damlasına kadar buharlaşacağı an gelecek. Bu noktada kuru bir silindirimiz olacak doymuş sıcaklık hala 100 ° C. Sistemin durumu şimdi B noktası ile temsil edilecektir (bu B noktasına buharın yoğuşma noktası veya doymuş buhar noktası denir, nokta aynı zamanda sıvının kaynama noktasıdır).

Buharlaşma sürecinin sadece izobarik değil, aynı zamanda izotermal olduğuna dikkat etmek önemlidir: silindirde aynı maddenin iki fazı olduğu sürece - sıvı ve buhar, her iki fazın sıcaklığı sabit kalır ve " bir fazdan diğerine geçiş sıcaklığı; aslında, basınçta ve C sıcaklığında, su da buharlaşabilir (eğer ona ısı verilirse) ve buhar da bir sıvı halinde yoğunlaşabilir (eğer ondan ısı çıkarılırsa).

Buharlaşma sırasında bir sıvıya verilen ısı miktarına öz ısı denir. gizli ısı buharlaşma ve ne zaman (su için) harfi ile gösterilir 539 kcal'ye eşittir. Bu miktarın 41 kcal'ı iş dışında, sistemin genişlemesi ile ilişkili, kalan 498 kcal ise sıvı suya kıyasla kuru doymuş buharın iç enerjisinde bir artış oluşturur.

Sistemin iç enerjisini artırmaya giden gizli buharlaşma ısısının bir kısmına iç buharlaşma gizli ısısı denir ve harfle gösterilir, dış işe giden kısma dış buharlaşma gizli ısısı; doymuş buhar basıncının, buhar hacminin ve sıvı hacminin genleşmesi işine eşdeğerdir.

Basınç altında buharlaşma sürecini izledik. Ancak bu süreç, Şekil 2'dekinden daha az veya daha fazla, farklı bir basınçta benzer şekilde ilerlerdi. 214, daha yüksek basınçlara karşılık gelen iki izobar daha gösterir.

Bu izobarlara baktığımızda, basınca bağlı olarak işlem sırasında aşağıdaki değişiklikleri hemen fark ederiz (Şekil 213):

1. İzobar ne kadar yüksek olursa, sıvının kaynama noktasının apsisi o kadar büyük olur. Bunun anlamı, ne daha fazla baskı sistemde, sıvı kaynamaya başlamadan önce o kadar çok genleşir. Bunun nedeni açıktır: Sonuçta, bir sıvının artan basınç altında kaynaması için onu daha fazla ısıtmak gerekir. Yüksek sıcaklık kaynar ve bu nedenle daha fazla genişler.

2. İzobar ne kadar yüksek olursa, apsis doymuş buhar noktası o kadar küçüktür.Bu, artan basınçla (ve dolayısıyla artan sıcaklıkla) doymuş buharın daha küçük bir hacim kapladığı anlamına gelir (başka bir deyişle, yoğunluğu artar) .

Söylenenlerden, basınç (ve sıcaklık) arttıkça sıvının kaynama noktasının ve doymuş buhar noktasının birbirine yaklaştığı ve izoterm-izobarın kısaldığı görülebilir. Deneyimler, artan basınç ve sıcaklıkla birlikte bu noktaların nihayetinde birbirleriyle birleştiğini göstermektedir; böyle bir birleşme sözde gerçekleşir kritik nokta Bir maddenin kritik bir noktadaki sıcaklığına kritik sıcaklık, bu noktaya karşılık gelen basınç ve hacme ise kritik basınç ve kritik hacim denir. Her maddenin kendine özgü kritik miktar değerleri vardır: su için kritik sıcaklık 374.2 ° C'dir, kritik basınç kritik hacme eşittir

Kritik noktada, maddenin sıvı ve buhar halleri arasındaki fark ortadan kalkar.

Bir sıvının K noktasına kadar olan tüm kaynama noktaları, sıvının sınır eğrisi olarak adlandırılan belirli bir eğriyi tanımlar. Aynı şekilde, doymuş bir buharın tüm noktaları bir buhar sınır eğrisi tanımlar. Bu eğrilerle sınırlanan alanda (örneğin, noktalarda iki fazın bir karışımı var - sıvı ve buhar) Bu alanın solunda, madde sıvı halde, sağda - buhar halindedir.

Sıvının buhara geçişi (veya tam tersi), hacimde ve ısının emilmesinde veya serbest bırakılmasında keskin bir değişiklikle birlikte, yalnızca sınır eğrileri arasındaki bölgede gerçekleşebilir. Ancak sınır eğrisinin üzerinde bile, küçük bir hacimle başlayan ve büyük bir hacimle biten - bölgeden başlayan bir süreç hayal edebiliriz. sıvı hal ve gaz halinde sonlanır. Bu süreçte sıvıdan gaza ani bir geçişle asla karşılaşmadığımız açıktır; dolayısıyla burada bu geçişin sürekli olarak gerçekleştiği sonucu çıkar.

Pirinç. 215. İzotermlerin gerçek seyri (Andrews diyagramı).

Sıvının sürekliliği ve gaz halleri 1866'da İngiliz fizikçi Andrews tarafından deneysel olarak kuruldu; böyle bir süreçte madde, sıvı veya gaz olarak adlandırılamayan hallerden geçer.

Sıvı ve buhar dengesi bölgesinde, izotermler izobarların bölümleridir. Şek. 215, aşırı ısıtılmış buhar (veya gerçek gaz) bölgesinde ve sıvı haldeki bölgede bu izotermlerin ne biçime sahip olduğunu gösterir. Kızgın buhar bölgesinde ideal gazın hiperbolik izotermlerine benzerler; sıvı izotermleri neredeyse dikey olarak yükselir (çünkü bir sıvının hacminde hafif bir azalma için basınçta çok büyük bir artış gerekir). Şek. 215 ayrıca kritik noktanın üzerindeki sıcaklıklara karşılık gelen iki izoterm ve kritik noktadan geçen bir izoterm gösterir (bu izoterm için kritik nokta K, bükülme noktasıdır).

Deneysel verilere göre sıvı, buhar ve karışımlarının izotermlerini gösteren bizim tarafımızdan ele alınan Andrews diyagramı, 1873 yılında Van der Waals tarafından moleküler kinetik kavramlar temelinde açıklanmıştır (bu, § 110'da açıklanmıştır; Andrews diyagramı orada Van der Wals'un teorik diyagramı ile karşılaştırıldığında, Şekil 218).

Kritik bir sıcaklığın varlığı ilk olarak 1860 yılında D. I. Mendeleev tarafından tahmin edildi. Sıcaklığa bağlı olarak bir sıvının yüzey gerilimindeki değişimi araştıran Mendeleev, belirli bir sıvı için bir sıcaklığın olması gerektiği sonucuna vardı. yüzey gerilimi sıfırdır ve dolayısıyla sıvının menisküsü ve sıvı ile sıvısı arasındaki fark doymuş buhar. Mendeleyev'in "mutlak kaynama noktası" olarak adlandırılan bu sıcaklık,

kritik sıcaklıktan başka bir şey değil. Mendeleev'in fikirleri, birkaç yıl sonra Andrews'in deneyleriyle tamamen doğrulandı.

Bir dizi maddenin kritik parametrelerinin ilk en kapsamlı ve sistematik çalışmaları, 1873-1895'te Kiev Üniversitesi fizik laboratuvarında Mikhail Petrovich Avenarius ve öğrencileri tarafından gerçekleştirildi.

Maddenin kritik durumdaki özellikleri, Moskova Üniversitesi'nde profesör olan seçkin Rus fizikçi Alexander Grigoryevich Stoletov tarafından da kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Stoletov, güvenilirleri şüphelilerden ayırarak çok sayıda teorik ifadeyi ve deneysel veriyi söküp özetledi ve Andrews ve Van der Waals'ın sonuçlarını onaylayarak kritik durum konusuna tam bir açıklık getirdi.

Son zamanlarda (1947-1950'de) anlayış kritik durum madde Moskova Üniversitesi profesörü V.K. ve feribotu tarafından rafine edildi ve genişletildi, ancak ondan biraz daha yüksek olabilir. Bu nedenle, kritik sıcaklığa yakın, menisküsün kaybolmasından sonra, ancak sıvının ve buharının kimliğine ulaşılmadan önce, tuhaf bir dağılmış sıvı ve gaz karışımı ortaya çıkar. Bu, maddenin bulanıklığına, opaklıkta - Avenarius, Nadezhdin ve diğerleri tarafından açıklanan fenomenlere yansır.

Kritik durum, anormal derecede yüksek bir ısı kapasitesi değeri ve termal genleşme katsayısı ile karakterize edilir.

Dönüşümler - sıvıdan buhara, sağlam vücut bir sıvıya vb. - birinci dereceden faz geçişleri olarak adlandırılır. Bu dönüşümler, hacimdeki bir değişiklik ve enerjideki bir değişiklik - dönüşümün ısısı ile karakterize edilir.

Ne hacimde bir değişikliğin ne de enerjide bir değişikliğin gözlemlenmediği, ancak aynı zamanda, örneğin geçiş noktasına yakın ısı kapasitesinde keskin bir artışta yansıyan, gizli nitelikte niteliksel değişikliklerin olduğu dönüşümler, ikinci dereceden geçişler denir. V. K. Semenchenko, kritik bir noktada bir sıvının gaza geçişini ikinci türden bir faz geçişi olarak kabul eder ve kritik durumun analojisini bir dizi başka durumla ortaya çıkarır. faz geçişleri ikinci tür (sıvı karışımları için, kristallerdeki dönüşümler için).

Andrews diyagramı, sıvı ve buharın her denge sıcaklığının belirli bir basınca karşılık geldiğini gösterir; bu, ne kadar büyükse, sıcaklık ne kadar yüksekse ve ne kadar küçükse, sıcaklık o kadar düşüktür. Başka bir deyişle, doymuş buhar için basınç ve sıcaklık birlikte artar veya azalır. eğri,

Başka bir deyişle, buharlaşma ısısı bağlı enerji artışına eşittir (§ 107):

Öte yandan, birinci yasanın denklemine göre buharlaşma ısısı, iç enerjideki artış ve sıvı hacminden buhar hacmine izobarik genişleme işinin toplamına eşittir:

ve (3) için elde edilen iki ifadenin doğru kısımlarını eşitleyerek şunları buluruz:

Bu denklem, bir sıvının ve doymuş buharının termodinamik dengesinde, toplam termodinamik potansiyeller Bir birim kütle için maddenin her iki fazı da eşittir.