De obicei se numește starea intermediară a materiei dintre starea unui gaz real și a unui lichid vaporos sau pur și simplu bAC. Transformarea unui lichid în vapori este faza de tranzitie de la o stare de agregare la alta. În timpul tranziției de fază, se observă o schimbare bruscă a proprietăților fizice ale substanței.
Exemple de astfel de tranziții de fază sunt procesul fierbere fluid cu aspect abur umed saturat și tranziția sa ulterioară la lipsită de umiditate abur saturat uscat sau procesul de fierbere inversă condensare abur saturat.
Una dintre principalele proprietăți ale aburului uscat saturat este aceea că furnizarea suplimentară de căldură către acesta duce la o creștere a temperaturii aburului, adică la tranziția sa la o stare de abur supraîncălzit și la eliminarea căldurii - la o tranziție la o stare abur umed saturat. ÎN
Stări de fază ale apei
Figura 1. Diagrama fazelor vaporilor de apă în coordonatele T, s.
RegiuneEu - stare gazoasă (abur supraîncălzit cu proprietățile unui gaz real);
RegiuneII - starea de echilibru a apei și a vaporilor de apă saturați (stare bifazată). Regiunea II este numită și regiunea de vaporizare;
RegiuneIII - stare lichidă (apă). Regiunea III este limitată de izoterma EK;
RegiuneIV - starea de echilibru a fazelor solide și lichide;
RegiuneV - stare solidă;
Zonele III, II și I sunt separate liniile de frontieră AK (linia stângă) și KD (linia dreaptă). Punctul comun K pentru liniile de graniță AK și KD are proprietăți speciale și se numește punct critic... Acest punct are parametri p cr, v crși T crla care apa clocotită se transformă în abur supraîncălzit, ocolind regiunea bifazată. În consecință, apa nu poate exista la temperaturi peste T cr.
Punctul critic K are parametri:
p cr \u003d 22,136 MPa; v cr \u003d 0,00326 m 3 / kg; t cr \u003d 374,15 ° C.
Valorile p, t, v și s pentru ambele linii limită sunt date în tabele speciale ale proprietăților termodinamice ale vaporilor de apă.
Procesul de obținere a aburului din apă
Figurile 2 și 3 arată procesele de încălzire a apei până la fierbere, vaporizare și supraîncălzire a aburului p, v- și T, s- diagrame.
Starea inițială a apei lichide sub presiune p 0 și având o temperatură de 0 ° C, este descris în diagrame p, v și T, s punct a... Când se furnizează căldură la p \u003d constant temperatura sa crește și volumul specific crește. La un moment dat, apa atinge punctul de fierbere. În acest caz, starea sa este indicată de punctul b. Cu o alimentare suplimentară de căldură, vaporizarea începe cu o creștere puternică a volumului. În acest caz, se formează un mediu bifazat - un amestec de apă și abur, numit abur umed saturat... Temperatura amestecului nu se modifică, deoarece se consumă căldură pentru evaporarea fazei lichide. Procesul de vaporizare în această etapă este izobaric-izoterm și este indicat în diagramă ca o secțiune bc... Apoi, la un moment dat, toată apa se transformă în abur, numită uscat saturat... Această stare este indicată pe diagramă printr-un punct c.
Figura 2. Diagrama p, v pentru apă și abur.
Figura 3. Diagrama T, s pentru apă și abur.
Odată cu furnizarea suplimentară de căldură, temperatura aburului va crește și va continua procesul de supraîncălzire a aburului c - d... Punct d este indicată starea aburului supraîncălzit. Distanța punctului ddin punct dindepinde de temperatura aburului supraîncălzit.
Indexarea pentru desemnarea cantităților legate de diferite stări de apă și abur:
- valoarea cu indicele „0” se referă la starea inițială a apei;
- valoarea cu indicele "'" se referă la apa încălzită până la punctul de fierbere (saturație);
- valoarea cu indicele „″” se referă la aburul saturat uscat;
- cantitatea cu indicele " x»Se referă la aburul umed saturat;
- valoarea fără index se referă la abur supraîncălzit.
Procesul de vaporizare la mai mult presiune ridicata p 1\u003e p 0se poate observa că punctul a, reprezentând starea inițială a apei la o temperatură de 0 ° C și o nouă presiune, rămâne practic pe aceeași verticală, deoarece volumul specific de apă este aproape independent de presiune.
Punct b ′ (starea apei la temperatura de saturație) se deplasează spre dreapta cu p, v-grame și trece în sus T, s-diagramă. Acest lucru se datorează faptului că, odată cu creșterea presiunii, crește temperatura de saturație și, prin urmare, volumul specific de apă.
Punct c ′ (starea aburului saturat uscat) se deplasează spre stânga, deoarece odată cu creșterea presiunii, volumul specific de abur scade, în ciuda creșterii temperaturii.
Conectarea mai multor puncte b și c la diferite presiuni dă curbele limită inferioară și superioară ak și kc. De p, v-diagrama arată că odată cu creșterea presiunii, diferența în volume specifice v ″și v ′ scade și devine egal cu zero la o anumită presiune. În acest moment, numit critic, converg curbele de graniță ak și kc.Starea corespunzătoare punctului kse numește critic.Se caracterizează prin faptul că aburul și apa au aceleași volume specifice și nu diferă în ceea ce privește proprietățile unele de altele. Zona situată într-un triunghi curbat bkc (în p, vdiagramă), corespunde aburului umed saturat.
Starea aburului supraîncălzit este reprezentată de puncte situate deasupra curbei limită superioare kc.
Pe T, s-zona graficului 0 abs ′ corespunde cantității de căldură necesară pentru încălzirea apei lichide la temperatura de saturație.
Cantitatea de căldură furnizată, J / kg, egală cu căldura de vaporizare r, exprimată după zonă s′bcs, și pentru aceasta se menține următoarea relație:
r = T(s ″ - s ′).
Cantitatea de căldură furnizată în timpul supraîncălzirii vaporilor de apă este reprezentată de zonă s ″ cd-uri.
Pe T, s-diagrama arată că odată cu creșterea presiunii, căldura de vaporizare scade și în punctul critic devine egal cu zero.
Obișnuit T, s-diagrama este utilizată în studiile teoretice, deoarece utilizarea sa practică este mult împiedicată de faptul că cantitățile de căldură sunt exprimate de zonele figurilor curvilinee.
Pe baza materialelor notelor prelegerii mele despre termodinamică și manualului „Fundamentele energiei”. Autor G.F. Bystritsky. Ediția a II-a, Rev. si adauga. - M .: KNORUS, 2011 .-- 352 p.
Evaporarea este cantitatea de vapori de apă evaporată și eliberată în aer. Rata de evaporare depinde de multe motive, dar în principal de temperatura aerului și de vânt. Este clar că cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât este mai mare evaporarea. Dar, în mișcare constantă de aer saturat cu vapori de apă, aduce noi și noi volume de aer uscat în acest loc. Chiar și un vânt slab cu o viteză de 2-3 m / s crește de trei ori evaporarea. Evaporarea este, de asemenea, influențată de caracter, acoperirea vegetației etc.
Cu toate acestea, din cauza lipsei de umiditate într-o zonă dată, evaporarea este mult mai mică decât ar putea fi în condițiile date. Cantitatea de apă care s-ar putea evapora în condiții date se numește volatilitate. Cu alte cuvinte, volatilitatea este evaporarea potențială într-o zonă dată, care este determinată cel mai adesea folosind un evaporator sau prin indicatorii de evaporare de pe o suprafață de apă deschisă a unui rezervor mare natural (de apă dulce) sau dintr-un sol excesiv de umed.
Evaporarea, ca și evaporarea, se exprimă în milimetri din stratul de apă evaporat (mm); pentru o anumită perioadă - mm / an etc.
La suprafața pământului, apar în mod constant două procese direcționate opus: terenul prin precipitații și uscarea acestuia prin evaporare. Dar gradul de umezire a teritoriului este determinat de raportul dintre precipitații și evaporare. Umidificarea teritoriului se caracterizează prin coeficientul de umiditate (K), ceea ce înseamnă raportul dintre cantitatea de precipitații (Q) și evaporarea (I): K \u003d (dacă K este exprimat în fracții de unitate - o fracție) și K \u003d 100% (dacă este în procente). De exemplu, în precipitațiile europene există 300 mm, iar rata de evaporare este de numai 200 mm, adică precipitațiile depășesc evaporarea de 1,5 ori; factorul de umiditate este de 1,5 sau 150%.
Umidificarea este excesivă atunci când K\u003e 1 sau\u003e 100%; normal când K \u003d 1 sau 100%; insuficient atunci când K< 1, или < 100%. По степени увлажнения выделяют влажные (гумидные) и сухие (аридные) территории. Коэффициент увлажнения характеризует условия , развитие и другое. он равен примерно 1,0-1,5, в 0,6-1,0, в 0,3-0,6, 0,1-0,3, пустынях менее 0,1.
Umiditatea absolută (a) este cantitatea reală de vapori de apă în aer la un moment dat, măsurată în g / m 3. Raportul dintre umiditatea absolută și maxim, exprimat în procente, se numește umiditate relativă (f), adică f \u003d 100%. Aerul cu umiditate maximă se numește saturat. În schimb, aerul nesaturat are încă capacitatea de a absorbi vaporii de apă. Cu toate acestea, atunci când este încălzit, aerul saturat devine nesaturat, iar când este răcit, devine suprasaturat. În acest din urmă caz, începe. Condensarea este îngroșarea excesului de vapori de apă și trecerea lor la o stare lichidă, formarea celor mai mici picături de apă. Atât aerul saturat, cât și cel nesaturat pot deveni suprasaturate în timpul ridicării, deoarece se răcește foarte mult. Răcirea este posibilă și atunci când solul este răcit într-un loc dat și când aerul cald pătrunde într-o zonă rece.
Condensarea poate apărea nu numai în aer, ci și pe suprafața pământului, pe obiecte rallich. În acest caz, în funcție de condiții, se formează rouă, îngheț, ceață, gheață. Roua și înghețul se formează într-o noapte senină și liniștită, în principal la primele ore ale dimineții, când suprafața pământului și obiectele sale se răcesc. Apoi, umezeala din aer se condensează pe suprafața lor. În acest caz, înghețul se formează la temperaturi negative, iar roua la temperaturi pozitive. Dacă aerul rece pătrunde pe o suprafață caldă sau aerul cald se răcește brusc, se poate forma ceață. Se compune din cele mai mici picături sau cristale, ca și cum ar fi suspendate în aer. În aerul foarte poluat, se formează ceață sau ceață cu un amestec de fum - smog. Când picăturile de ploaie răcite cad sau pe o suprafață răcită sub 0 ° C și la 0 până la -3 ° C, se formează un strat gheață densă, care crește pe suprafața pământului și pe obiecte, în principal din partea vântului, - gheață. Acest lucru se întâmplă din înghețarea picăturilor de răcire de ploaie, ceață sau burniță. O crustă de gheață poate atinge o grosime de câțiva centimetri și se poate transforma într-un adevărat dezastru: devine periculos pentru pietoni, vehicule, rupe ramurile copacilor, rupe firele etc.
Alte motive determină fenomenul numit. Gheața neagră apare de obicei după dezgheț sau ploaie ca urmare a unei apăsări reci, când temperatura scade brusc sub 0 ° C. Zăpadă umedă, ploaie sau ploaie îngheță. De asemenea, gheața se formează atunci când aceste precipitații lichide cad pe suprafața foarte răcită a pământului, ceea ce determină și înghețarea lor. Astfel, gheața glazurată este gheață de pe suprafața pământului, formată ca urmare a înghețării zăpezii umede sau a precipitațiilor lichide.
Acoperirea norilor întârzie, mergând la suprafața pământului, o reflectă și o împrăștie. În același timp, norii captează radiația termică a suprafeței pământului în atmosferă. Prin urmare, influența tulburării nu este foarte mare.
- Vaporii de apă sunt starea gazoasă de agregare a apei. Nu are culoare, gust sau miros. Vaporii de apă - sub formă pură sau în compoziția unui gaz umed - în echilibru termodinamic cu suprafața unei substanțe umede se numesc vapori de apă de echilibru.
Conținut în troposferă.
Formată de molecule de apă în timpul evaporării.
Când vaporii de apă pătrund în aer, acesta, ca toate celelalte gaze, creează o anumită presiune, numită parțială. Se exprimă în unități de presiune - pascale.
Vaporii de apă pot intra direct în faza solidă (desublimare) - în cristale de gheață. Cantitatea de vapori de apă în grame conținută în 1 metru cub se numește umiditatea absolută a aerului.
Concepte conexe
Densitatea aerului este masa de gaz din atmosfera Pământului pe unitate de volum sau masa specifică de aer în condiții naturale. Densitatea aerului este o funcție de presiune, temperatură și umiditate. De obicei, valoarea standard pentru densitatea aerului la nivelul mării în conformitate cu atmosfera standard internațională este de 1,2250 kg / m³, care corespunde densității aerului uscat la 15 ° C și o presiune de 101330 Pa.
Combustia este un proces fizico-chimic complex de transformare a substanțelor inițiale în produse de ardere în cursul reacțiilor exoterme, însoțit de eliberare intensă de căldură. Energia chimică stocată în componentele amestecului inițial poate fi eliberată și sub formă de radiație termică și lumină. Zona strălucitoare se numește față de flacără sau pur și simplu flacără.
Heliul lichid este starea lichidă de agregare a heliului. Este un lichid transparent incolor care fierbe la o temperatură de 4,2 K (pentru izotopul 4He la presiune atmosferică normală). Densitatea heliului lichid la o temperatură de 4,2 K este de 0,13 g / cm³. Are un indice de refracție scăzut, ceea ce face dificil de văzut.
Gazul, sau starea gazoasă (din olandeză gaz, se întoarce la greaca veche. Χάος (háos)) - una dintre cele patru stări agregate de bază ale materiei, caracterizată prin legături foarte slabe între particulele sale constitutive (molecule, atomi sau ioni), și marea lor mobilitate. Particulele de gaz se mișcă aproape liber și haotic în intervalele dintre coliziuni, timp în care există o schimbare bruscă a naturii mișcării lor.
Vapor-lichid-cristal sau VLC (în literatura engleză - vapor-lichid-solid - VLS)) este mecanismul de creștere a structurilor unidimensionale, cum ar fi nano-discurile, în procesul de depunere chimică a vaporilor. Creșterea cristalelor datorită depunerii de vapori este de obicei foarte lentă. Cu toate acestea, este posibil să se introducă picături de catalizator pe suprafață, capabile să adsorbă o substanță dintr-un gaz într-o stare de topitură suprasaturată, din care se va cristaliza pe un substrat. Astfel, fizic ...
Aer condiționat - întreținere automată în încăperi închise a tuturor parametrilor de aer sau a parametrilor individuali (temperatura, umiditatea relativă, curățenia, viteza aerului) pentru a asigura condiții climatice optime care sunt cele mai favorabile pentru bunăstarea oamenilor, menținerea procesului tehnologic și asigurarea siguranței.
Un cazan de piroliză este un tip de combustibil solid, de regulă, un cazan de apă caldă, în care combustibilul (de exemplu, lemne de foc) și volatilele care scapă din acesta sunt arse separat. De obicei, denumirea de cazan generator de gaz este utilizată ca sinonim și uneori se face distincție. De fapt, piroliza (descompunerea și gazificarea parțială prin încălzire) are loc cu orice metodă de ardere a combustibililor fosili solizi.
Un aparat de curățat cu abur (uneori un generator de abur) este un dispozitiv utilizat pentru curățarea și dezinfectarea suprafețelor și materialelor rezistente la aburul fierbinte.
Gazele nobile (de asemenea, inerte sau rare) sunt un grup de elemente chimice cu proprietăți similare: în condiții normale, sunt gaze monoatomice incolore, inodore și fără gust, cu reactivitate chimică foarte scăzută. Gazele nobile includ heliu (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) și radon radioactiv (Rn). În mod formal, Oganesonul recent descoperit (Og) este, de asemenea, inclus în acest grup, dar proprietățile sale chimice au fost greu studiate.
Absorbție (lat. Absorptio from absorbere - to absorb) - absorbția sorbatului de către întregul volum al sorbentului. Este un caz special de sorbție.
Frigider (chimie) - un dispozitiv de laborator pentru condensarea vaporilor de lichide în timpul distilării sau încălzirii (fierberii). Se utilizează pentru distilarea solvenților din mediul de reacție, pentru separarea amestecurilor de lichide în componente (distilarea fracționată) sau pentru purificarea lichidelor prin distilare.
Referințe în literatură (continuare)
Apa aburită este vapori de apă în spațiul porilor solului. Umiditatea relativă a aerului din sol este aproape întotdeauna aproape de saturația sa cu vapori de apă și chiar și atunci când umiditatea solului depășește higroscopicitatea maximă, este practic egală cu 100%. Orice scădere a temperaturii duce la condensarea apei vaporoase și transferul acesteia la o stare lichidă, o creștere a temperaturii duce la procesul opus. Mișcarea apei vaporoase în spațiul porilor solului este determinată de presiunea vaporilor (din zonele cu presiune ridicată a vaporilor în zonele cu elasticitate mai mică), precum și împreună cu fluxul de aer. Apa aburită este inaccesibilă plantelor, dar prezența sa în sol este importantă în sensul că împiedică uscarea rădăcinilor plantelor.
Activarea cărbunilor poate fi efectuată prin tratarea cu abur sau cu reactivi chimici speciali. Activarea aburului se efectuează la o temperatură de 800-1000 ° C în condiții strict controlate. În acest caz, o reacție chimică între vapori de apă și cărbune are loc la suprafața porilor, ca urmare a căreia se formează o structură de pori dezvoltată și suprafața interioară a cărbunelui crește. Folosind acest proces, se pot obține cărbuni cu proprietăți de adsorbție diferite.
Ca urmare, aproape toți vaporii de apă din compoziția gazelor vulcanice au trebuit să se condenseze, formând o hidrosferă. Alte componente ale gazelor vulcanice au trecut în acest ocean primar, dizolvându-se în apă - cea mai mare parte din dioxid de carbon, „vapori acizi”, oxizi de sulf și o parte din amoniac. Ca urmare, atmosfera primară (care conține - în echilibru cu oceanul - vapori de apă, CO2, CO, CH4, NH3, H2S, gaze inerte și care se reduce) a rămas subțire și temperatura de pe suprafața planetei nu a deviat în niciun fel mod semnificativ de la punctul de echilibru radiativ, rămânând în existența apei lichide. Aceasta a predeterminat una dintre principalele diferențe dintre Pământ și alte planete. Sistem solar - prezența constantă a unei hidrosfere pe ea.
2) umiditatea relativă (procentul conținutului real de vapori de apă în 1 m3 de aer la potențialul la o temperatură dată). Când vaporii de apă din atmosferă devin evidente, pot fi observați ca:
În timpul disocierii vaporilor de apă (aceștia pătrund în zona arcului din aer, flux etc.), care se dezvoltă în zona de sudare sub influența temperaturii ridicate, se formează un alt gaz - hidrogen. Poate fi atât molecular, cât și atomic, iar acesta din urmă se dizolvă bine în metalul topit, mai ales cu creșterea temperaturii. Când crește la 2400 ° C, cantitatea de hidrogen este de 43 cm3 la 100 g de metal (aceasta este valoarea maximă).
Umiditatea aerului, distingeți între umiditatea absolută și relativă a aerului. Pentru a caracteriza umiditatea absolută, se folosește valoarea presiunii parțiale a vaporilor de apă din aer, numită presiunea vaporilor de apă. Valoarea limitativă a elasticității corespunde saturației maxime posibile a aerului cu vapori de apă. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai mare valoarea de elasticitate finală.
Trebuie remarcat faptul că în aerul atmosferic, pe lângă gaze, există o anumită cantitate de vapori de apă. Cantitatea de apă conținută în 1 m3 de aer este de obicei definită ca umiditate absolută. Unitatea sa de măsură este g / m3.
Poate că prima atmosferă a Pământului conținea mult hidrogen, metan și amoniac, asemănătoare compoziției atmosferei planetelor exterioare ale sistemului solar. De-a lungul timpului, aceste elemente au fost adăugate la vapori de apă și dioxid de carbon, eliberați în timpul degazării rocilor nou formate. Apa a rămas inițial sub formă de abur până când căldura atmosferei i-a permis să se condenseze. Pe de altă parte, este la fel de probabil ca atmosfera primară de hidrogen, metan și amoniac să fie în mare parte „suflată” de radiația solară la scurt timp după formarea sa, iar prima atmosferă stabilă a Pământului s-a format în principal din dioxid de carbon și vapori de apă eliberați din interiorul prin fumarole și vulcani. În orice caz, apa care s-a condensat și a plouat când s-a răcit Pământul conținea fără îndoială molecule de amoniac, metan și hidrogen dizolvate în el. Când această soluție a fost expusă la efecte de energie ridicată, cum ar fi fulgerele sau radiațiile ultraviolete de la soare, ar putea apărea reacții chimice care să faciliteze sinteza compușilor organici complecși, cum ar fi aminoacizii, materialul din care sunt făcute ființele vii.
Oamenii de știință biochimiști au decis să testeze această ipoteză și la mijlocul secolului trecut au încercat pentru prima dată să organizeze o serie de experimente privind generația spontană a vieții. Au construit un set de laborator din două vase comunicante, dintre care unul conținea apă, iar celălalt - un model al atmosferei Pământului primitiv dintr-un amestec de gaze: hidrogen, metan, amoniac și vapori de apă. Când oamenii de știință au creat o furtună miniaturală într-o astfel de atmosferă, trecând o serie de descărcări electrice, apa din vas a devenit maro, iar analiza sa chimică a arătat că acolo s-au format multe „cărămizi” de materie vie - aminoacizi și alte molecule organice - . Cu o circulație prelungită și o expunere continuă la descărcări electrice, amestecul a devenit roz și, după un timp, s-a întunecat și și-a schimbat culoarea într-un roșu murdar. Analize detaliate au arătat că în el au apărut aminoacizi, care sunt elemente ale moleculelor de proteine.
Volumul de vapori de apă din produsele de ardere este alcătuit din mai multe componente: vapori de apă formați în timpul arderii hidrogenului combustibil, umezeala evaporată în combustibil și, în cele din urmă, umezeala introdusă în cuptor împreună cu cantitatea teoretic necesară de aer:
Apa, după cum știm cu toții perfect, poate avea o stare gazoasă, iar o astfel de apă volatilă se numește abur. Există întotdeauna o anumită cantitate de vapori de apă în aer. Am luat, de exemplu, un metru cub de aer, am investigat și am aflat că există 10 g de apă în acest metru cub. Această cantitate de apă se numește umiditate absolută a aerului. Adică umiditatea absolută a aerului de testare este de 10 g / m3. Sau poate 20 g / m3? Teoretic poate, dar este imposibil să răspunzi la această întrebare fără echivoc.
Dacă aerul cald este saturat cu vapori de apă, atunci cea mai mică scădere a temperaturii determină imediat depunerea acestor vapori sub formă de rouă. „Punct de rouă” - temperatura la care vaporii de apă se transformă în picături - cu cât se apropie de temperatura aerului în sine, cu atât este mai mare umiditatea acestuia.
Un alt dezavantaj în această evoluție a evenimentelor este încălcarea difuziei naturale a vaporilor de apă, care pe vreme rece va provoca condensarea vaporilor pe suprafața interioară a peretelui principal. Deoarece umezeala nu va avea încotro, acest lucru va duce la faptul că structura va începe să se ude, microorganismele se vor dezvolta pe suprafața și în grosime. Ca urmare, indicatorii sanitari și igienici ai structurii se vor deteriora brusc.
Cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât este nevoie de mai mulți vapori pentru a-l satura complet. În ceea ce privește igiena, cel mai mult esenţial are o umiditate relativă. Oferă o idee despre gradul de saturație a aerului cu vapori de apă și indică posibilitatea transferului de căldură prin evaporare. În condiții de lipsă de umiditate a aerului, căldura va fi eliberată mai intens în timpul transpirației.
Totuși, așa cum v-am spus deja, am o anumită cantitate de balast, care, în caz de nevoie urgentă, poate face posibilă creșterea și mai rapidă. Supapa situată pe polul superior al mingii este doar o supapă de siguranță. Un balon conține întotdeauna aceeași cantitate de hidrogen. Creșterea și scăderea, repet, se întâmplă numai datorită unei modificări a temperaturii sale. Și acum, domnilor, vreau să vă mai spun un detaliu: arderea hidrogenului și a oxigenului la capătul arzătorului produce vapori de apă; așa că am furnizat partea inferioară o cutie cilindrică cu o supapă acționată la o presiune de două atmosfere; prin urmare, atunci când aburul atinge această presiune, el scapă automat de la sine.
Hidrogenul din zona de sudare este generat în timpul disocierii vaporilor de apă la temperaturi ridicate ale arcului. Vaporii de apă intră în zona arcului din cauza umezelii din acoperirea electrodului sau flux, rugină și aerul ambiant. Hidrogenul molecular se descompune în hidrogen atomic, care se dizolvă bine în metalul topit. Solubilitatea hidrogenului în fier depinde în mare măsură de temperatura metalului. La o temperatură de 2400 ° C, saturația atinge valoarea maximă (43 cm3 de hidrogen la 100 g de metal). La rate mari de răcire ale metalului, hidrogenul trece de la starea atomică la cea moleculară, dar nu are timp să fie complet separat de metal. Acest lucru provoacă porozitate și mici fisuri. Reducerea influenței hidrogenului asupra calității sudurii se realizează prin uscarea și calcinarea materialelor de sudură, curățarea acestora de rugină și protejarea zonei arcului.
Procentul de oxigen, dioxid de carbon, azot, vapori de apă din aer, temperatura, umiditatea acestuia, precum și presiunea atmosferică, prezența vântului, precipitațiile, praful au un efect semnificativ asupra corpului câinelui.
Atmosfera este formată din 78% azot și 21% oxigen, restul de 1% cade asupra tuturor celorlalte substanțe: gaze inerte și alte gaze (inclusiv dioxid de carbon CO2 - 0,03%), vapori de apă și alți aerosoli (așa-numitele particule de praf și lichide în suspendare). Această compoziție practic nu se schimbă până la o înălțime de câteva zeci de kilometri. Atmosfera modernă este în mare măsură un produs al materiei vii ale biosferei (un strat de materie vie, conform VI Vernadsky - „filmul vieții”). Reînnoirea completă a oxigenului planetei de către materia vie are loc în 5200-5800 de ani. Întreaga masă de oxigen este asimilată de organismele vii în aproximativ 2 mii de ani și tot dioxidul de carbon în 300-395 de ani.
Cei mai probabili candidați la rolul gazelor cu efect de seră vechi sunt dioxidul de carbon (CO2), metanul (CH4), amoniacul (NH3), oxidul de azot (N2O), sulfura de carbonil (OСS), precum și, indirect, azotul (N2) . (Presiunea parțială ridicată a azotului extinde zonele de adsorbție a moleculelor de CO2, CH4 și vapori de apă.) NH3, căruia i-a fost atribuit rolul de gaz cu efect de seră de către Sagan și Mullen, precum și N2O și OСS, poate fi șters din listă imediat: aceste gaze sunt ușor distruse de radiațiile ultraviolete și se acumulează în atmosferă în cantități suficient de mari nu pot. Dar N2, CO2 și CH4 sunt nu numai stabile, ci și eliberate în volume semnificative în timpul degazării mantalei (vulcanii subacvatici și terestri, metamorfismul) și în procesul activității vitale a diferiților microbi și, prin urmare, ar putea satura atmosfera arheană. Pentru a crea un efect de seră vizibil în eonul arhean, totuși, ar fi nevoie de cel puțin 3% dioxid de carbon (de aproape 100 de ori mai mult decât astăzi). Cu toate acestea, la astfel de concentrații, acest gaz s-ar condensa în nori care reflectă razele soarelui și, pe măsură ce planeta se răcește, s-ar așeza în calote de zăpadă la poli, ca pe Marte. În plus, la concentrații mari de dioxid de carbon (~ 1%), razele ultraviolete ar fi parțial absorbite de moleculele sale și parțial împrăștiate, iar fracționarea independentă de masă a izotopilor stabili de sulf nu ar avea loc. Și nu există aproape niciun siderit în paleosolii arheanici, iar acest carbonat de fier pur și simplu a trebuit să se acumuleze la o presiune parțială ridicată de CO2.
Pentru a reduce conținutul de umiditate al dioxidului de carbon, se recomandă instalarea cilindrului cu supapa în jos și, după sedimentare timp de 15 minute, deschideți cu atenție supapa și eliberați umezeala din cilindru. Înainte de sudare, este necesar să eliberați o cantitate mică de gaz dintr-un cilindru instalat în mod normal pentru a elimina aerul prins în cilindru. O parte din umiditate este reținută în dioxid de carbon sub formă de vapori de apă, deteriorând calitatea cusăturii în timpul sudării. În plus, la ieșirea din cilindru, dintr-o expansiune bruscă, temperatura dioxidului de carbon scade și umezeala, depusă în reductor, înfundă canalele și chiar închide complet evacuarea gazului. Pentru a preveni înghețarea umezelii, este instalat un încălzitor electric între cilindru și reductor.
Oamenii nu sunt mai puțin norocoși cu comportamentul apei în timpul evaporării. În timpul evaporării, apa (vaporii) se transformă într-un gaz aproape simplu, a cărui densitate este mai mică decât cea a aerului și, prin urmare, apa este capabilă să satureze atmosfera pământului cu moleculele sale, creând condiții meteorologice confortabile pentru oameni. Dacă vaporii de apă ar fi vizibil mai grei decât aerul, atunci suprafața întregului Pământ ar fi acoperită cu un strat etern de ceață. Viața pe o astfel de planetă este greu de imaginat.
Un exemplu clasic al unui astfel de schimb este ciclul apei în natură. Datorită capacității de tranziție de fază, apa este prezentă în sistemul climatic sub diferite forme. Vaporii de apă și cele mai mici particule de nor sunt „reprezentanții autorizați” ai apei din atmosferă, zăpada și gheața îndeplinesc același rol în criosferă, hidrosfera prin esența sa este regatul apei, chiar și corpurile multor organisme vii pentru în mare măsură (oamenii - cu 70-80%) sunt compuse din apă. Fiecare tranziție de fază este însoțită de consumul sau eliberarea de căldură (energie); în acest caz, masa totală de apă din întregul sistem este păstrată, dar există o redistribuire a maselor în componentele sale (Fig. 5 și Fig. 1 ale inserției colorate).
O metodă conductivă este utilizată pentru a usca produsele lichide pe o suprafață fierbinte într-un strat subțire. În acest caz, suprafața fierbinte este rolele goale, în interiorul cărora circulă vapori de apă. Uscarea cu role poate fi efectuată la presiune atmosferică sau sub vid.
Psihometrul staționar Augusta (Figura 1.3) este format din două termometre identice cu alcool. Rezervorul unuia dintre ele (umed) este înfășurat într-o cârpă higroscopică, al cărei capăt este scufundat într-un pahar umplut cu apă distilată. Umezeala curge prin țesătură către rezervorul acestui termometru în loc să se evapore. Un alt termometru (uscat) arată temperatura aerului. Citirile unui termometru umed depind de conținutul de vapori de apă din aer, deoarece odată cu scăderea masei lor pe unitate de volum, evaporarea apei din țesutul umezit crește, ca urmare a căreia rezervorul se răcește într-o măsură mai mare . După determinarea citirilor termometrelor și a diferenței de temperatură, umiditatea relativă a aerului se găsește în conformitate cu tabelul psihrometric aplicat corpului psihrometrului. Apa, care se evaporă de pe suprafața cambricului, absoarbe căldura, în urma căreia citirea unui termometru umed este mai mică decât cea a unui uscat.
Primul motiv este că animalul se hrănește cu plante, iar plantele conțin aceste substanțe. De ce sunt plantele compuse din aceste substanțe? Plantele sunt înconjurate de atmosferă, apă și vapori de apă; își scufundă rădăcinile în sol. Prin urmare, acestea trebuie să conțină aceste substanțe. Și anume: apa oferă plantei hidrogen și oxigen. Solul, dizolvându-se în apă, poartă, mai ales, calciu, fosfor, clor, sulf, sodiu, potasiu, fluor, magneziu, fier, siliciu, mangan, aluminiu etc. Atmosfera dă oxigen, carbon și azot. În cantități neglijabile, solul și apa acestuia conțin și alte elemente, dar cantitatea lor este mică, deoarece acestea sunt substanțe rare sau grele și ascunse în intestinele pământului și, prin urmare, puțin disponibile pentru plante. Dacă alte elemente ar predomina pe suprafața Pământului și în atmosferă, atunci compoziția animalelor și a plantelor ar fi diferită.
Parafina - un amestec de hidrocarburi solide - este eliberată prin cristalizare din așa-numita masă de parafină - un amestec de hidrocarburi solide și lichide, care se obțin prin distilarea păcurii cu abur din anumite tipuri de ulei bogat în hidrocarburile solide corespunzătoare. Parafina este folosită pe scară largă nu numai în industrie, ci și în medicină (terapia cu parafină). Reziduul după distilarea fracțiunilor de mai sus din păcură, numit gudron sau pas, după o anumită prelucrare este utilizat pe scară largă în construcții de drumuri (ulei sau asfalt artificial).
În plus, aerul atmosferic conține argon, heliu, neon, kripton, hidrogen, xenon și alte gaze. Ozonul, oxidul de azot, iodul, metanul și vaporii de apă sunt prezenți în cantități mici în aerul atmosferic.
Pericolele industriale includ, de asemenea, parametri nefavorabili ai microclimatului mediului industrial, vapori de apă generați în timpul gătitului și spălării vaselor, praf de făină, produse de descompunere termică a grăsimilor provenite din prăjirea și cofetaria.
Eurolan DS1 este o suspensie lichidă pe bază de sinteză, gata de utilizare, care formează un film izolator elastic. Materialul asigură protecția necesară împotriva vaporilor de apă pe diferite substraturi. Are rezistență la difuzie, aderență ridicată, rezistență la tracțiune de până la 450%, durabilitate sub influența umezelii. Materialul Eurolan DS1 se aplică în 2-3 straturi prin pulverizare pe un strat uscat Superflex 1.
Se dizolvă bine în apă, este neinflamabil, cu toate acestea, poate exploda atunci când este încălzit. Intoxicația are loc cu o ceață de acid clorhidric formată atunci când gazul interacționează cu vaporii de apă din aer. Vaporii acționează asupra corpului atât prin sistemul respirator, cât și prin piele, oferind un puternic efect iritant asupra sistemului respirator. În corpul uman, provoacă leziuni celulare și necroză. Intoxicația acută este însoțită de răgușeală, sufocare, curgerea nasului și tuse. La concentrații mari - iritație a membranelor mucoase, conjunctivită, opacitate corneeană, sufocare, respirație șuierătoare, vărsături, pierderea cunoștinței. Iritant grav pentru piele, arsurile provoacă de obicei inflamații severe cu vezicule. Expunerea pe termen lung la concentrații scăzute determină catar al căilor respiratorii superioare, distrugerea rapidă a smalțului dinților, ulcerarea mucoasei nazale. Concentrația maximă admisibilă în încăperile de lucru este de 0,005 g / m3, la 0,015 mg / m3, apare iritarea membranelor mucoase ale căilor respiratorii superioare, concentrațiile de 0,05-0,07 mg / m3 sunt greu tolerate.
Higrofitele sunt plante care trăiesc în locuri în care aerul este saturat cu vapori de apă, iar solul conține multă umezeală picătură-lichidă - în pajiști inundate, mlaștini, în locuri umbroase umede din păduri, pe malurile râurilor și lacurilor. Higrofitele evaporă multă umiditate din cauza stomatelor, care sunt adesea situate pe ambele părți ale frunzei. Rădăcinile sunt ușor ramificate, frunzele sunt mari.
VAPOR DE APĂ... Aburul este un corp gazos care se obține dintr-un lichid la o temperatură și o presiune adecvate. Toate gazele m. B. sunt lichefiate și, prin urmare, este dificil să se traseze linia dintre gaze și vapori. În tehnologie, aburul este considerat un corp gazos, a cărui stare nu este departe de a se transforma într-un lichid. Deoarece există diferențe semnificative în proprietățile gazelor și vaporilor, această diferență în termeni este destul de adecvată. Vaporii de apă sunt cei mai importanți vapori folosiți în tehnologie. Sunt folosite ca fluid de lucru în motoarele cu aburi (motoare cu aburi și turbine cu abur) și pentru încălzire și încălzire. Proprietățile aburului sunt extrem de diferite, în funcție de faptul dacă aburul este amestecat cu lichidul din care este produs sau este separat de acesta. În primul caz, aburul este numit saturat, în al doilea caz, supraîncălzit. În tehnologie, inițial s-a folosit aproape exclusiv abur saturat, în prezent, aburul supraîncălzit este utilizat pe scară largă la motoarele cu aburi, ale căror proprietăți sunt, prin urmare, studiate cu atenție.
I. Abur saturat. Procesul de evaporare este mai bine înțeles de imaginile grafice, de exemplu, o diagramă în coordonatele p, v (presiunea specifică în kg / cm 2 și volumul specific în m 3 / kg). FIG. 1 prezintă schematic procesul de evaporare pentru 1 kg de apă. Punctul a 2 reprezintă starea de 1 kg de apă la 0 ° și presiunea p 2, iar abscisa acestui punct reprezintă volumul acestei cantități, ordonata este presiunea sub care se află apa.
Curba a 2 aa 1 arată schimbarea volumului de 1 kg de apă cu presiunea crescândă. Presiunile din punctele a 2, a, a 1 sunt, respectiv, egale cu p 2, p, p 1 kg 1 cm 2. De fapt, această modificare este extrem de mică și, în probleme tehnice, volumul specific de apă poate fi considerat independent de presiune (adică linia a 2 aa 1 poate fi luată ca o linie dreaptă paralelă cu axa ordonată). Dacă cantitatea de apă luată este încălzită, menținând presiunea constantă, temperatura apei crește și la o anumită valoare începe să se evapore apa. Când apa este încălzită, volumul său specific, teoretic vorbind, crește oarecum (cel puțin începând de la 4 °, adică de la temperatura celei mai mari densități de apă). Prin urmare, punctele de la începutul evaporării la diferite presiuni (p 2, p, p 1) vor sta pe o altă curbă b 2 bb 1. De fapt, această creștere a volumului de apă odată cu creșterea temperaturii este nesemnificativă și, prin urmare, la presiuni și temperaturi scăzute, volumul specific de apă poate fi luat ca valoare constantă. Volumele specifice de apă din punctele b 2, b, b 1 sunt notate prin v "2, v", respectiv v "1; curba b 2 bb 1 se numește curba limită inferioară. Temperatura la care începe evaporarea este determinată de presiunea sub care există apă încălzită. Pe întreaga perioadă de evaporare, această temperatură nu se schimbă dacă presiunea rămâne constantă. Rezultă că temperatura aburului saturat este o funcție doar a presiunii p. Având în vedere orice linie care reprezintă procesul de evaporare, de exemplu, bcd, vedem că volumul unui amestec de abur și lichid în procesul de evaporare crește pe măsură ce crește cantitatea de apă evaporată. La un moment dat d, toată apa dispare și se obține vapori puri; punctele d pentru diferite presiuni formează o anumită curbă d 1 dd 2, care se numește curba limită superioară, sau curba de abur saturat uscat; aburul în această stare (când evaporarea apei tocmai s-a încheiat) se numește abur saturat uscat... Dacă continuați încălzirea după punctul d (spre un punct e), menținând presiunea constantă, atunci temperatura aburului începe să crească. În această stare, aburul este numit supraîncălzit. Astfel, se obțin trei regiuni: în dreapta liniei d 1 dd 2 - regiunea aburului supraîncălzit, între liniile b 1 bb 2 și d 1 dd 2 - regiunea vaporilor saturați și în stânga b 1 bb 2 linie - regiunea apei în stare lichidă. La un punct intermediar c există un amestec de abur și apă.
Pentru a caracteriza starea acestui amestec, cantitatea de vapori conținută în acesta servește; cu o greutate de amestec de 1 kg (egală cu greutatea apei luate), această valoare x se numește proporția de abur din amestec, sau conținutul de abur al amestecului; cantitatea de apă din amestec va fi (1-x) kg. Dacă v "m 3 / kg este volumul specific de abur saturat uscat la temperatura t și presiunea p kg / cm 2, iar volumul de apă în aceleași condiții este v", atunci volumul amestecului v poate fi găsit de formula:
Volumele v "și v" și, prin urmare, diferența lor v "-v", sunt funcții ale presiunii p (sau a temperaturii t). Forma funcției care determină dependența lui p de t de vaporii de apă este foarte complexă; există multe expresii empirice pentru această relație, toate acestea fiind însă valabile doar pentru unele intervale limitate ale variabilei independente t. Regnault pentru temperaturi de la 20 la 230 ° oferă formula:
În zilele noastre, formula Dupre-Hertz este adesea utilizată:
unde k, m și n sunt constante.
Schule oferă această formulă în următoarea formă:
și pentru temperatură:
a) între 20 și 100 °
(p - în kg / cm 2, T - temperatura absolută a aburului);
b) între 100 și 200 °
c) între 200 și 350 °
Caracterul curbei p a presiunii vaporilor în funcție de temperatură este prezentat în FIG. 2.
În practică, ei folosesc direct tabele care dau o relație între p și t. Aceste tabele sunt compilate pe baza unor experimente precise. Pentru a găsi volumele specifice de abur saturat uscat, există o formulă derivată teoretic Clapeyron-Clausius. De asemenea, puteți utiliza formula empirică a lui Mollier:
Cantitatea de căldură q necesară pentru a încălzi 1 kg de apă de la 0 la t ° (începutul evaporării) este exprimată după cum urmează:
unde c este capacitatea de căldură a apei, care diferă puțin de unitate în limite largi; prin urmare, se folosește o formulă aproximativă:
Cu toate acestea, Regnault era deja convins de o creștere vizibilă a c la temperaturi ridicate și a dat expresia pentru q:
ÎN timpuri moderne pentru s sunt date următoarele (formula lui Dieterici):
Pentru capacitatea medie de căldură cu m în intervalul de la 0 la t ° se dă expresia:
Datele experimentelor Institutului german de fizică și tehnologie se abat oarecum de la această formulă, ale cărei observații dau următoarele valori ale lui c:
Pentru a transforma apa încălzită la o temperatură în abur, trebuie să cheltuiți o anumită cantitate de căldură r, care se numește căldură latentă de evaporare.
În prezent, această cheltuială de căldură este împărțită în 2 părți: 1) căldură Ψ, mergând la lucrul extern de creștere a volumului în timpul tranziției apei în abur (căldură latentă externă de evaporare) și 2) căldură ϱ, mergând lucru intern de separare a moleculelor, care are loc în timpul evaporării apei (căldură latentă internă de evaporare). Căldură latentă externă de vaporizare
unde A \u003d 1/427 este echivalentul termic al lucrării mecanice.
În acest fel
Pentru r, este dată următoarea formulă (pe baza experimentelor Institutului german de fizică și tehnologie):
Căldura totală de vaporizare λ, adică cantitatea de căldură necesară pentru a transforma apa luată la 0 ° în abur la o temperatură t, este evident egală cu q + r. Regnault a dat următoarea formulă pentru λ:
această formulă oferă rezultate apropiate de cele mai recente date experimentale. Shule oferă:
Energie interna u apa la 0 ° este considerată zero. Pentru a-și găsi creșterea la încălzirea apei, este necesar să se afle natura modificării volumului specific de apă cu o modificare a presiunii și temperaturii, adică forma curbelor a 2 aa 1 și b 2 bb 1 (Fig. 1). Cea mai simplă presupunere ar fi acceptarea acestor linii drept linii drepte și, în plus, coincidența între ele, adică acceptarea volumului specific de apă v "ca o valoare constantă care nu depinde nici de presiune, nici de temperatură (v") \u003d 0,001 m 3 / kg). Sub această ipoteză, toată căldura consumată pentru încălzirea lichidului, adică q, merge pentru a crește energia internă (deoarece nu se efectuează nicio lucrare externă în timpul acestei încălziri). Această ipoteză este valabilă, totuși, numai pentru presiuni relativ mici (tabelele lui Zeiner sunt renunțate la presiuni de 20 kg / cm2). Tabelele moderne (Mollier și colab.) Atingerea presiunii critice (225 kg / cm 2) și a temperaturii (374 °), desigur, nu poate ignora modificările volumului de apă (volumul specific de apă la presiunea critică și temperatura critică este 0,0031 m 2 / kg, adică de peste trei ori mai mult decât la 0 °). Dar Stodola și Knoblauch au arătat că formula Dieterici dată mai sus pentru cantitatea q dă exact magnitudinea schimbării energiei interne (și nu cantitatea q); cu toate acestea, diferența dintre aceste valori până la o presiune de 80 kg / cm2 este nesemnificativă. Prin urmare, presupunem pentru apă energia internă egală cu căldura lichidului: u "\u003d q. În timpul perioadei de evaporare, energia internă crește cu valoarea căldurii latente interne de evaporare ϱ, adică energia uscată vaporii saturați vor fi: 
(Fig. 3).
Pentru un amestec cu o proporție de vapori x, obținem următoarea expresie:
Căldura de vaporizare și presiunea față de temperatură sunt reprezentate grafic în FIG. 3.
Mollier a introdus în termodinamica tehnică funcția termodinamică i, definită prin ecuație și numită conținut de căldură... Pentru un amestec cu un raport de abur de x, acest lucru va da:
sau, după turnare:
pentru apă (x \u003d 0) se dovedește:
pentru aburul saturat uscat:
Valoarea produsului APv "este foarte mică în comparație chiar cu valoarea q (și cu atât mai mult în comparație cu valoarea q + r \u003d λ); prin urmare, putem lua
Prin urmare, în tabelele lui Mollier nu sunt date valorile q și λ, ci valorile i "și i" în funcție de p sau t °. Entropia vaporilor saturați se găsește prin diferențialul său, expresia dQ pentru toate corpurile are forma:
Pentru abur saturat
Primul termen este creșterea entropiei apei atunci când este încălzită, al doilea termen este creșterea entropiei amestecului în timpul evaporării. Presupunând
obține 
sau prin integrarea:
Rețineți că atunci când calculați s, „modificarea volumului specific v” este, de obicei, neglijată și presupusă. Pentru a rezolva toate întrebările referitoare la vaporii saturați, utilizați tabele. Pe vremuri, mesele lui Zeiner erau folosite în tehnologie, acum sunt depășite; puteți utiliza tabelele Schuele, Knoblauch sau Mollier.
În toate aceste tabele, presiunile și temperaturile sunt aduse în condiții critice. Următoarele date sunt incluse în tabele: temperatura și presiunea aburului saturat, volumul specific de apă și abur și greutatea specifică a aburului, entropia lichidului și vaporilor, conținutul de căldură al apei și al aburului, căldura latentă totală de vaporizare, energia internă, căldură latentă internă și externă. Pentru unele întrebări (referitoare, de exemplu, la condensatoare) sunt compilate tabele speciale cu intervale mici de presiune sau temperatură.
Dintre toate schimbările de vapori, schimbarea adiabatică prezintă un interes deosebit; este m b. explorat punct cu punct. Să se dea (Fig. 4) punctul inițial 1 al adiabatului, determinat de presiunea p 1 și proporția de abur x 1; este necesar să se determine starea aburului la punctul 2, așezat pe adiabat trecând prin punctul 1 și determinat de presiunea p 2. Pentru a găsi x 2, condiția egalității entropiilor la punctele 1 și 2 este exprimată:
În această ecuație, valorile s "1, r 1 / T 1, s" 2 și r 2 / T 2 se găsesc din presiunile date p 1 și p 2, se dă proporția aburului x 1 și numai x 2 este necunoscut. Volumul specific v -2 la punctul 2 este determinat de formula:
Valorile lui v "" 2 și v "2 se găsesc din tabele. Lucrul extern al modificării adiabatice considerate se găsește prin diferența dintre energiile interne la începutul și la sfârșitul schimbării:
Pentru a simplifica calculele, ecuația empirică a lui Zeiner este adesea utilizată în studiul modificării adiabatice, care exprimă adiabatul ca pe un poltropic:
Exponentul μ este exprimat în proporția inițială de abur x 1 după cum urmează:
Această formulă este aplicabilă în intervalul de la x 1 \u003d 0,7 la x 1 \u003d 1. Expansiunea adiabatică la o proporție inițială ridicată de abur, peste 0,5, este însoțită de conversia unei părți a aburului în apă (o scădere a x) ; la proporții inițiale de abur mai mici de 0,5, expansiunea adiabatică este însoțită, dimpotrivă, de evaporarea unei părți a apei. Formulele pentru restul cazurilor de modificări ale aburului saturat se găsesc în toate manualele de termodinamică tehnică.
II. Abur supraîncălzit. Atenția asupra aburului supraîncălzit a fost atrasă înapoi în anii 60 ai secolului trecut ca urmare a experimentelor lui Giern, care au arătat beneficii semnificative atunci când se utilizează abur supraîncălzit în motoarele cu aburi. Dar aburul supraîncălzit și-a atins distribuția specială după ce V. Schmitt a creat modele speciale de supraîncălzitoare special pentru obținerea aburului cu supraîncălzire ridicată (300-350 °). Acești supraîncălzitori au găsit o aplicare largă mai întâi (1894-95) în motoarele staționare cu aburi, apoi în motoarele cu locomotive cu aburi și în secolul al XX-lea în turbinele cu aburi. În prezent, aproape nici o instalație nu poate face fără utilizarea aburului supraîncălzit, iar supraîncălzirea este adusă la 400-420 °. Pentru utilizarea rațională a unei supraîncălziri atât de mari, proprietățile aburului supraîncălzit au fost studiate cu atenție. Teoria originală a aburului supraîncălzit a fost dată de Zeiner; s-a bazat pe puținele experimente ale lui Regnault. Principalele sale dispoziții: 1) o formă specială a ecuației de stare, care diferă de ecuația gazelor ideale cu un termen suplimentar, care este o funcție a presiunii; 2) adoptarea unei valori constante pentru capacitatea de căldură c p la presiune constantă: c p \u003d 0,48. Ambele ipoteze nu au fost confirmate în experimente privind proprietățile aburului supraîncălzit efectuate într-un interval mai larg. O importanță deosebită au avut-o experimentele ample ale Laboratorului de Fizică Tehnică din München, începute în jurul anului 1900 și care continuă până în prezent. O nouă teorie a aburului supraîncălzit a fost dată în 1900-1903. Callender în Anglia și Mollier în Germania, dar nici nu a fost finală, deoarece expresia capacității de căldură la presiune constantă, obținută din această teorie, nu este pe deplin de acord cu ultimele date experimentale. Prin urmare, au apărut o serie de noi încercări de a construi o ecuație de stare pentru aburul supraîncălzit, care ar fi mai consistentă cu rezultatele experimentale.
Din aceste încercări, ecuația Eichelberg a devenit faimoasă. Finalizarea finală a acestor încercări constatată în noua teorie a lui Mollier (1925-1927), care a dus la compilarea ultimelor sale tabele. Mollier adoptă un sistem de notație foarte consistent, pe care l-am folosit parțial mai sus. Denumirile lui Mollier: P - presiune în kg / m 2 abs., P - presiune în kg / cm 2 abs., V - volum specific în m 3 / kg, γ \u003d 1 / v greutate specifică în kg / m 3, t - temperatura de la 0 °, T \u003d t ° + 273 ° - temperatura absolută, A \u003d 1/427 - echivalent termic al lucrării mecanice, R \u003d 47,1 - constantă de gaz (pentru vapori de apă), s - entropie, i - conținut de căldură în Cal / kg, u \u003d i - APv - energie internă în Cal / kg, ϕ \u003d s - i / T, с р - capacitate termică la presiune constantă, c ii p \u003d 0,47 - valoare limită cp la p \u003d 0.
Simbolurile și se referă la apa în sine și la aburul saturat uscat. Din ecuația lui Mollier
cu ajutorul formulelor care urmează din I și II din legea termodinamicii, se obțin toate cele mai importante cantități care caracterizează aburul supraîncălzit, adică s, i, u și c p. Mollier introduce următoarele funcții auxiliare de temperatură:
Aceste funcții produc următoarele expresii:
Formulele pentru găsirea volumului specific și alte cantități pentru aburul supraîncălzit sunt destul de complicate și incomode pentru calcule. Prin urmare, cele mai noi tabele Mollier conțin valorile calculate ale celor mai importante cantități care caracterizează aburul supraîncălzit în funcție de presiune și temperatură. Cu ajutorul tabelelor Mollier, toate problemele legate de aburul supraîncălzit sunt rezolvate destul de simplu și cu o precizie suficientă. De asemenea, trebuie remarcat faptul că pentru schimbarea adiabatică a aburului supraîncălzit în anumite limite (până la 20-25 kg / cm 3), ecuația formei poltropice își păstrează valoarea: pv 1,3 \u003d Const. În cele din urmă, multe întrebări cu privire la aburul supraîncălzit, m. B. rezolvată cu ajutorul tehnicilor grafice, în special cu ajutorul diagramei Mollier IS. Această diagramă prezintă curbe de presiune constantă, temperatură constantă și volum constant. T. despre. puteți obține valorile lui v, s, i direct din diagramă în funcție de presiune și temperatură. Adiabatele sunt prezentate în această diagramă prin linii drepte paralele cu axa ordonatelor. Diferențele în valorile conținutului de căldură corespunzătoare la începutul și sfârșitul expansiunii adiabatice sunt deosebit de ușor de găsit; aceste diferențe sunt necesare pentru a găsi ratele de ieșire a aburului.
Vapori de apă - faza gazoasă a apei
Vapor de apă este format nu numai ,. Acest termen se aplică și pentru ceață.
Ceata este vaporul care devine vizibil datorită picăturilor de apă care se formează în prezența unui răcitor de aer - vaporii se condensează.
La presiuni mai mici, cum ar fi atmosfera superioară sau vârful munților înalți, apa fierbe la o temperatură mai mică decât cea nominală de 100 ° C (212 ° F). Când este încălzit, devine ulterior abur supraîncălzit.
Ca gaz, vaporii de apă pot conține doar o anumită cantitate de vapori de apă (cantitatea depinde de temperatură și presiune).
Echilibru abur-lichid este o stare în care lichidul și vaporii (faza gazoasă) sunt în echilibru între ei, aceasta este o stare când rata de evaporare (lichidul se transformă în vapori) este egală cu rata de condensare (conversia vaporilor în lichid) la nivelul molecular nivel, care înseamnă, în general, interconversii „abur-apă”. Deși, în teorie, echilibrul poate fi atins într-un spațiu relativ închis, acestea se raportează în contact unul cu celălalt pentru o lungă perioadă de timp, fără nicio interferență sau interferență din exterior. Când gazul și-a absorbit cantitatea maximă, se spune că se află în echilibru de vapori lichizi, dar dacă conține mai multă apă, este descris ca „vapori umezi”.
Apa, vaporii de apă și proprietățile lor pe Pământ
- calote polare de gheață pe Marte
- Titan
- Europa
- Inelele lui Saturn
- Enceladus
- Pluto și Caron
- Cometele și cometele sunt sursa populației (centura Kuiper și obiectele nor Oort).
Apa-gheață poate fi prezentă la Ceres și Tethys. Apa și alte substanțe volatile constituie probabil majoritatea structurilor interne ale lui Uranus și Neptun, iar apa din straturile profunde poate fi sub formă de apă ionică, în care moleculele se descompun într-o supă de ioni de hidrogen și oxigen și mai profunde, ca apa superionică , în care oxigenul cristalizează, dar ionii de hidrogen plutesc liber în oxigenul rețelei.
Unele dintre mineralele lunii conțin molecule de apă. De exemplu, în 2008, un dispozitiv de laborator care colectează și identifică particulele a descoperit cantități mici de compuși în interiorul perlelor vulcanice aduse de pe Lună pe Pământ de echipajul Apollo 15 în 1971. NASA a raportat descoperirea moleculelor de apă Moon Mineralogy Mapper ale NASA la bordul navei spațiale Chandrayan-1 a Organizației Indiene de Cercetare Spațială în septembrie 2009.
Aplicații Steam
Aburul este utilizat într-o mare varietate de industrii. Aplicațiile obișnuite pentru abur, de exemplu, se referă la încălzirea cu abur a proceselor din fabrici și uzine și cu turbine cu acționare cu abur din centralele electrice ...
Unele dintre aplicațiile tipice cu abur din industrie sunt: \u200b\u200bîncălzire / sterilizare, mișcare / acționare, pulverizare, curățare, umidificare ...
Relația dintre apă și abur, presiune și temperatură
Saturația aburului (uscat) este rezultatul unui proces când apa este încălzită până la punctul de fierbere și apoi evaporată cu eliberare suplimentară de căldură (încălzire latentă).
Dacă acest abur este încălzit în continuare deasupra punctului de saturație, aburul devine abur supraîncălzit (încălzire efectivă).
Abur saturat
Abur saturat format la temperaturi și presiuni unde aburul (gazul) și apa (lichidul) pot coexista. Cu alte cuvinte, se întâmplă atunci când rata de evaporare a apei este egală cu rata de condensare.
Avantajele utilizării aburului saturat pentru încălzire
Aburul saturat are multe proprietăți care îl fac o sursă excelentă de căldură, în special la temperaturi de 100 ° C (212 ° F) și peste.
Abur umed
Aceasta este cea mai comună formă de vapori pe care majoritatea plantelor o experimentează de fapt asupra lor. Când aburul este produs folosind un cazan, acesta conține de obicei umiditate din moleculele de apă neevaporate care sunt transportate în aburul distribuit. Chiar și cel mai mult cele mai bune cazane poate dizolva aburul care conține 3% până la 5% umiditate. Când apa ajunge la saturație și începe să se evapore, o parte din apă tinde să se așeze sub formă de ceață sau picături. Acesta este unul dintre motivele cheie pentru care condensul se formează din abur dispersat.
Abur supraîncălzit
Abur supraîncălzit este creat prin încălzirea suplimentară a aburului umed sau saturat în afara punctului de abur saturat. Acest lucru produce abur care are o temperatură mai mare și o densitate mai mică decât aburul saturat la aceeași presiune. Aburul supraîncălzit este utilizat în principal în acționarea motorului / turbinei și nu este de obicei utilizat pentru transferul de căldură.
Apă supercritică
Apa supercritică este apă într-o stare care își depășește punctul critic: 22,1MPa, 374 ° C (3208 PSIA, 705 ° F). În punctul critic, căldura latentă a vaporilor este zero, iar volumul său specific este exact același, fie că este vorba de un lichid sau de o stare gazoasă. Cu alte cuvinte, apa, care este la o presiune și o temperatură mai ridicate decât punctul critic, se află într-o stare nedistinguibilă, care nu este nici lichidă, nici gazoasă.
Apa supercritică este utilizată pentru a conduce turbine în centralele electrice care necesită o eficiență mai mare. Studiul apei supercritice se realizează cu accent pe utilizarea sa ca lichid, care are atât proprietățile unui lichid, cât și a unui gaz și, în special, despre adecvarea sa ca solvent pentru reacții chimice.
Diferite stări de apă
Ape nesaturate
Aceasta este apa în starea sa cea mai recunoscută. Aproximativ 70% din greutatea corpului uman provine din apă. Sub formă lichidă, apa are legături stabile de hidrogen în molecula de apă. Apele nesaturate sunt structuri relativ compacte, dense și stabile.
Abur saturat
Moleculele de vapori saturați sunt invizibile. Când aburul saturat intră în atmosferă, fiind aerisit din conducte, o parte din acesta se condensează, transferându-și căldura în aerul înconjurător și se formează nori de abur alb (picături mici de apă). Când aburul include aceste picături mici, se numește abur umed.
Într-un sistem de abur, fluxurile de abur din capcanele de abur sunt adesea denumite incorect abur saturat atunci când sunt de fapt abur fulger. Diferența dintre ele este că aburul saturat este invizibil imediat la ieșirea din conductă, în timp ce norul de abur conține picături de apă vizibile care se formează instantaneu în el.
Abur supraîncălzit
Aburul supraîncălzit nu se va condensa chiar dacă intră în contact cu atmosfera și este expus la schimbări de temperatură. Ca urmare, nu se formează nori de vapori.
Aburul supraîncălzit reține mai multă căldură decât aburul saturat la aceeași presiune, iar moleculele sale se mișcă mai repede, deci are o densitate mai mică (adică, volumul său specific este mai mare).
Apă supercritică
Deși nu se poate spune prin observare vizuală, este apă într-o formă care nu este nici lichidă, nici gazoasă. Ideea generală este mișcarea moleculară, care este apropiată de cea a gazului și densitatea, care este mai aproape de cea a lichidului.
Deși nu poate fi spus prin observare vizuală, este apă sub ce formă, nu este nici lichidă, nici gazoasă. Ideea generală este mișcarea moleculară apropiată de gaz, iar densitatea unei astfel de apă este mai aproape de lichid.