Jadvalda haroratga qarab to'yinganlik chizig'ida suv bug'ining termofizik xususiyatlari ko'rsatilgan. Bug'ning xususiyatlari 0,01 dan 370 ° S gacha bo'lgan harorat oralig'ida jadvalda keltirilgan.

Har bir harorat suv bug'ining to'yingan holatida bo'lgan bosimga mos keladi. Masalan, 200 ° S suv bug'ining haroratida uning bosimi 1,555 MPa yoki taxminan 15,3 atm bo'ladi.

Bug'ning solishtirma issiqlik sig'imi, issiqlik o'tkazuvchanligi va harorat oshishi bilan uning ortishi. Suv bug'ining zichligi ham ortadi. Suv bug'i issiq, og'ir va yopishqoq bo'lib, yuqori o'ziga xos issiqlik sig'imi bilan ajralib turadi, bu esa ba'zi turdagi issiqlik almashtirgichlarda bug'ni issiqlik tashuvchisi sifatida tanlashga ijobiy ta'sir qiladi.

Masalan, jadvalga ko'ra, o'ziga xos issiqlik suv bug'i Cp 20°S haroratda 1877 J/(kg deg) ga teng, 370°C ga qizdirilganda esa bugʻning issiqlik sigʻimi 56520 J/(kg deg) qiymatiga oshadi.

Jadvalda suv bug'ining to'yinganlik chizig'idagi quyidagi termofizik xususiyatlari berilgan:

• belgilangan haroratda bug 'bosimi 10-5-bet, Pa;
• bug 'zichligi ρ″ , kg / m 3;
• o'ziga xos (massa) entalpiya h″, kJ/kg;
• bug'lanish issiqligi r, kJ/kg;
• bug'ning solishtirma issiqlik sig'imi Cp, kJ/(kg gradus);
• issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti l 10 2, Vt/(m deg);
• termal diffuziya a 10 6, m2/s;
• dinamik yopishqoqlik m 10 6, Pa s;
• kinematik yopishqoqlik v 10 6, m2/s;
• Prandtl raqami Pr.

Suv bug'ining o'ziga xos issiqligi, entalpiyasi, termal diffuziyasi va kinematik yopishqoqligi harorat oshishi bilan kamayadi. Bu holda bug'ning dinamik yopishqoqligi va Prandtl soni ortadi.

Diqqatli bo'ling! Jadvaldagi issiqlik o'tkazuvchanligi 10 2 quvvatga berilgan. 100 ga bo'lishni unutmang! Masalan, 100 ° S haroratda bug'ning issiqlik o'tkazuvchanligi 0,02372 Vt / (m deg).

Har xil harorat va bosimdagi suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanligi

Jadvalda 0 dan 700 ° C gacha bo'lgan haroratda va 0,1 dan 500 atmgacha bo'lgan bosimdagi suv va bug'ning issiqlik o'tkazuvchanligi qiymatlari ko'rsatilgan. Issiqlik o'tkazuvchanligining birligi Vt / (m deg).

Jadvaldagi qiymatlar ostidagi chiziq suvning bug'ga fazali o'tishini anglatadi, ya'ni chiziq ostidagi raqamlar bug'ga, uning ustida esa suvga tegishli. Jadvalga ko'ra, bosimning oshishi bilan koeffitsient va suv bug'ining qiymati ortib borishini ko'rish mumkin.

Eslatma: jadvaldagi issiqlik o'tkazuvchanligi 10 3 quvvatga berilgan. 1000 ga bo'lishni unutmang!

Yuqori haroratlarda suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanligi

Jadvalda 1400 dan 6000 K gacha bo'lgan haroratda va 0,1 dan 100 atm gacha bo'lgan bosimda Vt / (m deg) da dissotsilangan suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanligi qiymatlari ko'rsatilgan.

Jadvalga ko'ra, suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanligi at yuqori haroratlar 3000...5000 K mintaqasida sezilarli darajada oshadi. Yuqori bosimlarda yuqori haroratlarda maksimal issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientiga erishiladi.

Diqqatli bo'ling! Jadvaldagi issiqlik o'tkazuvchanligi 10 3 quvvatga berilgan. 1000 ga bo'lishni unutmang!

Mavzu “To'yingan juftliklar. Namlik "maktab o'quvchilari uchun juda murakkab. Darslarda unga kam e'tibor beriladi va ko'rib chiqilgan suyuqlik-bug'ning o'zaro ta'siri hodisalari odatiy emas.

Berilgan masalalarni yechishda suyuqlik va uning toʻyingan bugʻining bugʻlanish va kondensatsiya tezligi bir xil boʻlganda dinamik muvozanat holatida boʻlishi haqidagi fikr asos boʻladi. Molekulalarning bosimi va kontsentratsiyasi to'yingan bug ' faqat uning haroratiga bog'liq. Shuningdek, to'yingan bug'ning xususiyatlarini hisoblash uchun siz Mendeleev-Klayperon tenglamasidan foydalanishingiz mumkin.

Odatda imtihonda bunday vazifalar kam uchraydi. Biroq, vazifalar juda qiziqarli va xatti-harakatlar o'rtasidagi farqlarni his qilish imkonini beradi ideal gazlar va to'yingan bug'lar. Bizning fikrimizcha, ularning yechimini tushunganingizdan so'ng, siz ushbu mavzuni tushunishda endi hech qanday qiyinchiliklarga duch kelmaysiz.

Vazifa raqami 1. Bosim, yopiq idishdagi to'yingan bug' molekulalari soni (A qism, asosiy daraja)

Yechim:
Oddiy holat: yopiq hajmda bug 'va suyuqlik muvozanatda. Muammoning matnida to'g'ridan-to'g'ri ko'rsatilmagan bo'lsa ham, bug'ning to'yinganligi aniq. Harorat o'zgarmaydi, ya'ni bug 'molekulalarining konsentratsiyasi doimiy, molekulalarning soni va massasi hajmga proportsionaldir. Agar hajm 3 marta kamaysa, molekulalar soni ham 3 marta kamayadi.

Javob raqami 4.

Vazifa raqami 2. Yopiq idishdagi to'yingan bug' molekulalarining bosimi, massasi, konsentratsiyasi (A qism, asosiy daraja)

Aslida, boshqa formulada bir xil muammo.

Vazifa raqami 3. Psixrometr ko'rsatkichlari (A qism, asosiy)

Yechim:

Vazifa aslida laboratoriya ishi namlikni psixrometr bilan o'lchash uchun siz faqat nam lampochkaning o'qishini taxmin qilishingiz kerak.

Yechish uchun biz termometrlarning ko'rsatkichlarini o'qiymiz: quruq - 23, ho'l -16 daraja Selsiy. Jadvalga ko'ra, biz bu 48% namlikka mos kelishini aniqlaymiz. Agar namlik 7% ga oshsa (55% gacha), u holda (biz uni jadvalning bir qatorida, chapda topamiz) termometrlarning o'qishlaridagi farq 6 darajaga etadi. Shuning uchun nam 23-6 = 17 darajani ko'rsatadi. Javob raqami 3.

Vazifa raqami 4. Yopiq idishdagi to'yingan bug 'bosimi (A qism, ko'tarilgan daraja)

Yechim:

Yopiq hajmda bug 'va suyuqlik muvozanatda, shuning uchun bug' to'yingan bo'ladi. Hajmi ortishi bilan suv bug'lanadi va bug 'iloji boricha uzoq vaqt davomida to'yingan holda qoladi. Shubhasiz, barcha suv bug'lanadi va bug 'miqdori ikki baravar ko'payguncha to'yingan bo'lib qoladi (chunki suyuqlikning massasi dastlab bug'ning massasiga teng). Bunday holda, bosim o'zgarmaydi.

Bug 'hajmining yanada ortishi bilan to'yinganlik to'xtaydi, uning parametrlarini quyidagicha tavsiflash mumkin. izotermik jarayon. Hajmining yana 2 marta oshishi bosimning ikki baravar pasayishiga olib keladi.

Umuman olganda, ushbu tizimda hajmning 4 baravar oshishi bilan bosim 2 baravar kamayadi.

Javob raqami 2.

Sinov testining 2-variantida teskari muammo bor edi, lekin uni faqat shuni bilgan holda hal qilish mumkin edi. 100 daraja Selsiyda bug 'bosimi 100 kPa (1 atm), bu 6-sonli masalani yechishda ishlatiladi. Bu bosim qiymatini eslab qolish oson, chunki suyuqlikning qaynashi uning to'yingan bug 'bosimi tashqi bosimga teng bo'ladigan haroratda boshlanadi.

Vazifa raqami 5. To'yingan va uchun bosimning hajmga bog'liqligi to'yinmagan bug'lar(C qismi, ilg'or daraja)

Vazifa raqami 6. To'yingan bug'lari bo'lgan muhrlangan trubadagi suv darajasi (C qismi, yuqori daraja)

Taxminan yarim metr uzunlikdagi, bir uchi muhrlangan keng shisha trubka butunlay suv bilan to'ldiriladi va vertikal ravishda ochiq uchi pastga qarab joylashtiriladi, trubaning pastki qismini suv havzasiga bir necha santimetr botiradi. Xona haroratida quvur butunlay suv bilan to'ldirilgan bo'lib qoladi. Havzadagi suv asta-sekin isitiladi. Havzadagi suv qaynay boshlaganda, trubadagi suv darajasi qayerda o'rnatiladi? Javobingizni fizik qonunlardan foydalanib tushuntiring.

Yechim.

Xona haroratida suv quvurning butun hajmini egallaydi va undan to'kilmaydi, chunki xona haroratida to'yingan suv bug'ining bosimi juda past va to'yingan suv bug'lari bilan to'ldirilgan "Torricellian bo'shlig'i" faqat suv ustida paydo bo'ladi. agar suv ustunining balandligi taxminan 10 metr bo'lsa.

Suv harorati ko'tarilgach, uning to'yingan bug'ining bosimi qaynash nuqtasida tashqi atmosfera bosimiga teng bo'lguncha ortadi.

Harorat qaynash nuqtasiga yaqinlashganda, suv ustida to'yingan suv bug'lari bilan to'ldirilgan joy paydo bo'ladi. Harorat ko'tarilganda, trubadagi suv darajasi pasayadi. Qaynatish nuqtasida kolbadagi to'yingan suv bug'ining bosimi teng va atmosfera bosimi, shuning uchun quvur va havzadagi suv darajasi bir xil bo'ladi.
Vazifa raqami 7. To'yingan bug'ning massasi (A qismi, asosiy)

Yechim:

Muammo Mendeleyev-Klayperon tenglamasi yordamida osonlikcha hal qilinadi, chunki ma'lum bir haroratda to'yingan bug' bosimi atmosfera bosimiga teng.

Bug'lanish jarayonida molekulalarning suyuqlikdan bug'ga o'tishi bilan bir vaqtda teskari jarayon ham sodir bo'ladi. Suyuqlik yuzasidan tasodifiy harakatlanib, uni tark etgan molekulalarning bir qismi yana suyuqlikka qaytadi.

To'yingan bug 'bosimi.

Toʻyingan bugʻ siqilganda, uning harorati doimiy boʻlsa, avvalo muvozanat buzila boshlaydi: bugʻning zichligi oshadi va natijada gazdan suyuqlikka suyuqlikdan gazga oʻtgandan koʻra koʻproq molekulalar oʻtadi; bu yangi hajmdagi bug 'kontsentratsiyasi ma'lum bir haroratda to'yingan bug'ning konsentratsiyasiga mos kelguncha davom etadi (va muvozanat tiklanadi). Bu suyuqlikni vaqt birligida tark etadigan molekulalar soni faqat haroratga bog'liqligi bilan izohlanadi.

Shunday qilib, to'yingan bug 'molekulalarining kontsentratsiyasi doimiy harorat hajmiga bog'liq emas.

Gazning bosimi uning molekulalarining konsentratsiyasiga mutanosib bo'lganligi sababli, to'yingan bug'ning bosimi uning egallagan hajmiga bog'liq emas. Bosim p 0, bunda suyuqlik o'z bug'i bilan muvozanatda bo'ladi, deyiladi to'yingan bug 'bosimi.

To'yingan bug 'siqilganda, uning ko'p qismi aylanadi suyuqlik holati. Suyuqlik bir xil massali bug'ga qaraganda kichikroq hajmni egallaydi. Natijada, doimiy zichlikdagi bug'ning hajmi kamayadi.

To'yingan bug' bosimining haroratga bog'liqligi.

Ideal gaz uchun, chiziqli bog'liqlik haroratga nisbatan bosim doimiy hajm. Bosim bilan to'yingan bug'ga qo'llaniladi p 0 bu bog'liqlik tenglik bilan ifodalanadi:

p 0 =nkT.

To'yingan bug'ning bosimi hajmga bog'liq emasligi sababli, demak, u faqat haroratga bog'liq.

Eksperimental ravishda aniqlangan bog'liqlik p 0 (T) qaramlikdan farq qiladi ( p 0 =nkT) uchun ideal gaz.

Haroratning oshishi bilan to'yingan bug 'bosimi ideal gaz bosimidan tezroq oshadi (egri chiziq bo'limi). AB rasmda). Bu, ayniqsa, nuqta orqali izoxora chizilganda aniq bo'ladi A(kesikli chiziq). Buning sababi shundaki, suyuqlik qizdirilganda uning bir qismi bug'ga aylanadi va bug 'zichligi ortadi. Shuning uchun, formula bo'yicha ( p 0 =nkT), to'yingan bug'ning bosimi nafaqat suyuqlik haroratining oshishi natijasida, balki bug'ning molekulalari (zichligi) kontsentratsiyasining oshishi tufayli ham ortadi. Ideal gaz va to'yingan bug'ning xatti-harakatlaridagi asosiy farq - doimiy hajmdagi (yopiq idishda) yoki doimiy haroratda hajmning o'zgarishi bilan bug' massasining o'zgarishi. Ideal gaz bilan bunday narsa sodir bo'lishi mumkin emas (ideal gazning molekulyar-kinetik nazariyasi fazali o'tish gazdan suyuqlikka).

Barcha suyuqlik bug'langandan so'ng, bug'ning harakati ideal gazning xatti-harakatiga mos keladi (bo'lim). Quyosh yuqoridagi rasmdagi egri).

to'yinmagan bug '.

Agar suyuqlik bug'i bo'lgan bo'shliqda bu suyuqlikning keyingi bug'lanishi sodir bo'lishi mumkin bo'lsa, u holda bu bo'shliqdagi bug ' to'yinmagan.

Suyuqligi bilan muvozanatda bo'lmagan bug' to'yinmagan deb ataladi.

To'yinmagan bug'ni oddiy siqish orqali suyuqlikka aylantirish mumkin. Ushbu transformatsiya boshlangandan so'ng, suyuqlik bilan muvozanatdagi bug' to'yingan bo'ladi.

1/5 sahifa

7.1. 8-jadvalda bo'shliqni to'yingan suv bug'ining bosimi berilgan turli haroratlar. Ushbu ma'lumotlardan qanday qilib jadval tuzish kerak m hajmdagi suv bug'ining massalari V \u003d 1 m 3 turli haroratlarda suv bug'lari bilan to'yingan havo Masalan, masalani haroratda hal qiling t\u003d 50 ° S.

7.2. Haroratdagi p zichligi va to'yingan suv bug'ini toping t=50°C.

7.3. Zichlik necha marta p va haroratda to'yingan suv bug'lari t= 16 ° C kamroq zichlik p suv.

7.4. t 1 \u003d 200 ° C haroratda qancha turli zichlikdagi p va 1 to'yingan suv bug'i zichlikdan kattaroqdir p n2 t 1 \u003d 100 ° C haroratda to'yingan suv bug'lari?

7.5. Massa nima m hajmida mavjud bo'lgan suv bug'lari V\u003d t \u003d 30 ° C haroratda va nisbiy namlikda yoz kunida 1 m 3 havo w = 0,75 ?

7.6. Yopiq joyda V= 1 m 3 nisbiy namlik havo w = 0,6 haroratda t\u003d 20 ° C. Massasi nima d m suv bug'i to'yingan bo'lishi uchun bu hajmdan suv hali ham bug'lanishi kerakmi?

7.7. Xona harorati / g = 18 ° S, nisbiy namlik ko = 0,5. Metall choynakga sovuq suv quyilgan, harorat qanday tz suv, qaysi vaqtda choynak tumanlanishni to'xtatadi?

7.8. Raqam toping n t 1 = 30 ° S haroratda birlik hajmida joylashgan to'yingan suv bug'ining molekulalari.

7.9. Hajmni massasi m=0,5 g suv bug‘i egallaydi V 1\u003d 10 l t \u003d 50 ° C haroratda, nisbiy namlik nima w? Hajmi izotermik ravishda V 1 dan kamaytirilsa, bug'ning qancha massasi dm kondensatsiyalanadi. V 2 \u003d V 1/2?

7.10. K = 1 litr hajmli bulutli kamerada suv bug'lari bilan to'yingan havo mavjud. Dastlabki harorat palatasi r = 20 ° S. Piston harakatga kelganda, kameraning hajmi oshdi

V 2 = 1,25 ming, . Kengayish adiabatik deb hisoblanadi va adiabatik ko'rsatkich 1,4 ga teng. Toping: a) kengayishdan oldingi suv bug'ining bosimi; b) massa m 1 kengayishdan oldin kameradagi suv bug'lari; c) kengayishdan oldin suv bug'ining p 1 zichligi; d) harorat t2 kengaygandan keyin bug '(bug'ning kondensatsiyasi paytida issiqlik chiqishi tufayli harorat o'zgarishini e'tiborsiz qoldiring); e) massa dm quyultirilgan bug '; f) zichlik p2 suv bug'i

kondensatsiyadan keyin; g) o'ta to'yinganlik darajasi, ya'ni. kengaygandan keyin (lekin kondensatsiyadan oldin) suv bug'ining zichligining kondensatsiyadan keyin belgilangan haroratda bo'shliqni to'yingan suv bug'ining zichligiga nisbati

7.11. Oddiy sharoitda suyuqlik va bug 'holatlaridagi suvning solishtirma hajmi v ni toping.

7.12. Termodinamikaning birinchi qonuni va 7-jadvaldagi ma'lumotlardan foydalanish va 8, bug'lanishning solishtirma issiqligini toping r t = 200 ° S da suv. Suv uchun kritik harorat T to= 647 K, kritik bosim p= 22 MPa. Olingan natijaning to'g'riligini 9-jadvalga muvofiq tekshiring.

7.13. t \u003d 100 ° C haroratda suvning bug'lanish issiqligining qaysi qismi ortadi ichki energiya tizimlari?

7.14. t \u003d 77 ° C haroratda benzolning (C 6 H 6) bug'lanishning o'ziga xos issiqligi r ga teng = 398 kJ/kg. Ichki energiyaning o'zgarishini toping d V dm = 20 g benzol massasining bug'lanishi paytida.

7.15. Klauzius-Klapeyron tenglamasidan va 8-jadvaldagi ma'lumotlardan foydalanib, bug'lanishning solishtirma issiqligini toping r

haroratda suv t = 5 ° S. Olingan natijaning to'g'riligini 9-jadvalga muvofiq tekshiring.

7.16. t 1 \u003d 100 ° C haroratda to'yingan simob bug'ining bosimi va t 2 = 120 ° C - p 1 \u003d 37,3 Pa va p 2 \u003d 101,3 Pa.

O'rtachani toping o'ziga xos issiqlik bug'lanish r belgilangan harorat oralig'ida simob.

7.17. P \u003d 0,1 MPa bosimdagi benzolning qaynash nuqtasi (C 6 H 6) t k \u003d 80,2 ° C. Bosimni toping p haroratda to'yingan benzol bug'i t = 15,6 ° C. Bu harorat oralig'ida benzolning solishtirma bug'lanish issiqligining o'rtacha qiymati r = 0,4 MJ / kg ga teng qabul qilinadi.

7.18. t 1 \u003d 40 ° C va t 2 \u003d 60 ° C haroratlarda etil spirtining to'yingan bug'ining bosimi (C 2 H 5 OH) tengdir

p 1 =17,7 kPa va p 2 =67,9 kPa. d massasining bug'lanishida dS entropiya o'zgarishini toping m = 1 G haroratda etil spirti t\u003d 50 ° S.

7.19. t 1 \u003d 50 ° C haroratda dv \u003d 1 mol suyuqlik miqdori bug'lanishi paytida entropiyaning o'zgarishi dS \u003d 133J / K ni tashkil qiladi. t 1 = 50 ° S haroratda to'yingan bug 'bosimi p 1 = 12,33 kPa. dan harorat o'zgarishi bilan suyuqlikning to'yingan bug' bosimi qanchaga o'zgaradi t 1 = 50 ° C gacha t1\u003d 51 0 C?

7.20. Qanday bosim chegarasiga p Agar nasosning suv ko'ylagi harorati t = 15 ° C bo'lsa, simob tuzoqsiz ishlaydigan simob diffuziya pompasi yordamida idishni evakuatsiya qilish mumkinmi? t 0 \u003d 0 ° C haroratda to'yingan simob bug'ining bosimi p0\u003d 0,021 Pa, ushbu harorat oralig'ida simob bug'lanishining o'ziga xos issiqligining o'rtacha qiymati r ga teng bo'ladi. = 10,08 MJ/kt.

TA'RIF

suv bug'i- bu gazsimon holat suv.

Uning rangi, ta'mi va hidi yo'q. Suv tabiatdagi eng keng tarqalgan moddadir. Gaz sifatida mavjud bo'lishdan tashqari, u suyuq yoki qattiq (muz) holatda ham bo'lishi mumkin, ularning har biri harorat va bosim bilan belgilanadi (1-rasm).

Guruch. 1. Suv holatining diagrammasi.

AO egri chizig'i muz-bug' tizimidagi muvozanatga, DO - o'ta sovutilgan suv-bug' tizimidagi muvozanatga, OC egri chizig'i - suv-bug' tizimidagi muvozanatga va OB egri chizig'i - bug'ning muz tizimidagi muvozanatga mos keladi. muzli suv tizimi. O nuqtada barcha egri chiziqlar kesishadi. Bu nuqta deyiladi uch nuqta va muz-suv-bug' tizimidagi muvozanatga mos keladi.

Suv bug'ining empirik formulasi suvning empirik formulasiga to'g'ri keladi va 2 O shakliga ega. Ma'lumki, molekulaning molekulyar og'irligi nisbiy yig'indisiga teng. atom massalari molekulani tashkil etuvchi atomlar (D.I.Mendeleyevning davriy sistemasidan olingan nisbiy atom massalarining qiymatlari butun sonlarga yaxlitlanadi).

Mr (H 2 O) = 2 × Ar (H) + Ar (O);

Janob(H 2 O) \u003d 2 × 1 + 16 \u003d 2 + 16 \u003d 18.

Molyar massa (M) - 1 mol moddaning massasi. Molyar massa M va nisbiy molekulyar massa M r ning raqamli qiymatlari teng ekanligini ko'rsatish oson, ammo birinchi qiymat [M] = g / mol o'lchamiga ega, ikkinchisi esa o'lchamsiz:

M = N A × m (1 molekula) = N A × M r × 1 a.m.u. = (N A ×1 amu) × M r = × M r.

Bu shuni anglatadiki molyar massa suv bug'i 18 g / mol.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

2-MISA