Vedelike põletamine
Vedelike põlemist iseloomustavad kaks omavahel seotud nähtust - aurutatud aurutamine ja põletamine vedeliku pinna kohal. Järelikult on vedelike põlemisel mitte ainult keemilise reaktsiooniga (oksüdatsioon, tulise põletamine), vaid ka füüsikaliste nähtude (aurustamine ja moodustumine paari-õhu segu pinna kohal), ilma milleta põletamine on võimatu.
Üleminek aine vedelas olekust auru kujuline nimetatakse aurustamine.Selle protsessi on kaks vormi: aurustamine ja keetmine. Aurutamine - See on vedelik üleminek paar paari vaba pinna temperatuuril alla keemispunkti vedeliku (vt joonis 4.1). Aurustamine toimub vedelikumolekulide termilise liikumise tagajärjel. Molekulide liikumise kiirus varieerub laialdaselt, tugevalt kõrvale kalduvad mõlemas suunas keskmisest väärtusest. Osa molekulidest, millel on piisavalt suur kineetiline energia, tõmmatakse vedeliku pinnakihist välja gaasi (õhk) söötmesse. Vedeliku kaotatud molekulide liigne energia kulub molekulide ja laienemise käitamise vahelise koostoimejõudude ületamisele (mahu suurenemine) vedeliku üleminekul aurule. Keetmine - See aurustamine ei ole mitte ainult pinnast, vaid ka vedeliku mahust, moodustades nende mahu ja nende eraldamise aurumulle. Aurustamist täheldatakse mis tahes vedeliku temperatuuril. Keev toimub ainult temperatuuril, kus küllastunud paari rõhk jõuab välise (atmosfääri) rõhu väärtusele.
Browni liikumise arvelt gaasi tsoonis on vastupidine protsess - kondensatsioon. Kui vedeliku kohal olev maht on suletud, siis vedeliku mis tahes temperatuuril luuakse aurustamise ja kondenseerumise protsesside vahel dünaamiline tasakaal.
Paarid, mis asuvad vedelikuga tasakaalus, nimetatakse küllastunud parvlaevaks. Tasakaalustatus vastab selle temperatuuri jaoks määratletud paari kontsentratsioonile. Paar survet tasakaalu vedelikuga nimetatakse küllastunud auru rõhk.
Joonis fig. 4.1. Vedeliku aurustuskava: a) avatud laev, b) suletud anum
Selle vedeliku küllastunud paari (R N.P.) rõhk konstantsel temperatuuril on selle konstantse ja muutumatuna suurusjärgus. Küllastunud auru rõhu suurus määratakse vedeliku temperatuuriga: suureneva temperatuuriga suureneb küllastunud paari rõhk. See on tingitud vedeliku molekulide kineetilise energia kasvust temperatuuri tõusuga. Samal ajal selgub suurenenud molekulide murdosa, et saada energiasse, mis on piisav, et minna par.
Seega on vedeliku pinna (peegli) kohal alati auru-õhu segu, mis tasakaalustatult iseloomustab küllastunud auruauru rõhk või nende kontsentratsioon. Suurendamise temperatuuriga suureneb küllastunud aurude rõhk ClayPeroni-Claza võrrandi järgi:
, (4.1)
või integreeritud kujul:
, (4.2)
kus r n.p. - küllastunud paari rõhk, PA;
DN on aurustamise soojus, siis soojuse kogus, mis on vajalik vedeliku massiühiku auruseisundisse ülekandmiseks kJ / mol;
T - vedeliku temperatuur, K.
Vedeliku alumise pinna küllastunud paari kontsentratsioon on seotud selle rõhuga suhtega:
. (4.3)
Alates (4.1 ja 4.2) järeldub, et suureneb vedeliku temperatuur, rõhk küllastunud auru (või nende kontsentratsiooni) suureneb eksponentsiaalselt. Seoses sellega mõnel temperatuuril üle pinna vedeliku, aurukontsentratsioon luuakse võrdne madalama kontsentratsiooni piiri leegi paljundamine. Seda temperatuuri nimetatakse leegi paljundamise (NTRP) madalama temperatuuripiiriks.
Seega, mis tahes vedeliku puhul on alati selline temperatuurivahemik, milles küllastunud auru kontsentratsioon peegel on süüteväljas, see tähendab, et HKPP £ J N BCPRP.
Kas olete kunagi lahkunud pudeli vett mõne tunni jooksul kõrvetava päikese all ja kuulis "hissing" heli, avades selle? See heli põhjustab aururõhk. Keemias on auru rõhk vedela auruga sulatatud rõhk, mis aurustub hermeetiliselt suletud anumas. Auru rõhu leidmiseks sellel temperatuuril kasutage Klapairooni klauslite võrrandit :.
Salvestage Klapairone Claushiuse võrrandi, mida kasutatakse paari rõhu arvutamiseks aja jooksul muutub. Seda valemit saab kasutada enamikus füüsilises ja keemilistes probleemides. Võrrand on järgmine: lN (P1 / P2) \u003d (AH VAP / R) ((1 / T2) - (1 / T1))Kus:
Soovitame väärtuste väärtuste väärtuste väärtused hindamis võrrandis. Enamik ülesandeid antakse kaks temperatuuri väärtust ja rõhu väärtust või kaks rõhu väärtust ja temperatuuri väärtust.
Asenda konstandid. Klapairone Clausius võrrandi sisaldab kahte konstanti: R ja ΔH VAP. R on alati võrdne 8,314 J / (k × Mol). ΔH VAP (aurustamise entalpia) väärtus sõltub ainest, mille auru rõhk, mida üritate leida; See konstant, reeglina võib leida tabelis õpikutes keemias või saitidel (näiteks).
Otsustage võrrandi algebraliste operatsioonide abil.
Kirjutage Raul seadus alla. Reaalses elus leidub harva puhtaid vedelikke; Sageli me tegeleme lahendusi. Lahus saadakse väikese koguse teatud keemilise, nimega "lahustunud aine" lisamisega suuremale arvule teistele keemilistele ainetele, mida nimetatakse "lahustiks". Lahenduste korral kasutage Raouli seadust:, kus:
Määrake, milline aine on lahusti ja mis tahes lahustunud aine. Tuletame meelde, et lahustunud aine on lahustis lahustunud aine ja lahusti lahustatud aine lahustatakse aine.
Leia lahuse temperatuur, kuna see mõjutab selle paari survet. Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on auru rõhk, kuna auru moodustumine suureneb suureneva temperatuuriga.
Leia lahustiauru rõhk. Keemia tugiraamatutes antakse paljude ühiste kemikaalide auru rõhku, kuid reeglina manustatakse selliseid väärtusi ainete temperatuuridel temperatuuril 25 ° C / 298 kuni nende keemistemperatuurini. Kui teil on selliseid temperatuure ülesandel, kasutage viiteraamatute väärtusi; Vastasel juhul peate arvutama aurude rõhk selle temperatuuri juures.
Leidke lahusti molaarne osa. Selleks leidke aine arvu suhe kõikide lahendustes kättesaadavate ainete koguarvule. Teisisõnu, iga aine molaarne osakaal on võrdne (aine moolite arv) / (kõigi ainete koguarv).
Nüüd asenda andmed ja leitud väärtused Raoul võrrandis, mis on selle osa alguses (\\ t P lahus \u003d P Lahusti x lahusti).
Standardtingimuste määratlus. Sageli kasutatakse keemia temperatuuri ja rõhu väärtusi omamoodi vaikimisi väärtusi. Selliseid väärtusi nimetatakse standardseteks temperatuurideks ja rõhuks (või standardtingimusteks). Auru rõhu all olevate ülesannete puhul mainitakse sageli standardtingimusi, seega on parem kasutada standardväärtusi:
Kirjutage Klapairone Clausia võrrandi ümber, et leida teisi muutujaid. Käesoleva artikli esimene osa näitas, kuidas arvutada puhta aine auru rõhku. Kuid mitte kõik ülesanded on vaja leida P1 või P2 rõhku; Paljud ülesanded peavad arvutama ΔH VAP temperatuuri või väärtuse. Sellistel juhtudel kirjutage Klapairone-Clausise võrrandi ümber, mis muudab tundmatu väärtuse võrrandi ühel küljel.
Võttes arvesse lahustunud aine paari survet. Meie näites ei ole lahustunud aine teisest osast välja lahustunud aine - suhkrut -, kuid kui lahustunud aine tekitab paari (aurustatakse), tuleb kaaluda sellise paari rõhku. Selleks kasutage Raouli võrrandi modifitseeritud liike: P lahus \u003d σ (p sisalduse x aine), kus sümbol σ (Sigma) tähendab, et kõikide aurude surve väärtused on vaja lisada ained, millest lahus koosneb.
Aurutamine
Aurustamine üle tee
Aurutamine - aine ülemineku protsess vedelas olekust gaasiliseks, mis esineb aine (paari) pinnal. Aurustumisprotsess on kondensatsiooni pöördprotsess (üleminek aururiigist vedelikuks). Aurustamine (aurustus), kondenseeritud (tahke või vedeliku) faasi üleminek gaasilistesse (paari); Esimese liiki faasi üleminek.
Kõrgema füüsika aurustamisel on rohkem avalikustatud aurustamise mõiste.
Aurutamine - See on protsess, kus osakesed (molekulid, aatomid) lendavad vedeliku või tahke keha pinnast ja E k\u003e e lk.
Tahke tahke aine aurustamist nimetatakse sublimatsiooniks (sublimatsiooniks) ja vedeliku mahu aurustumine keeb. Tavaliselt aurustamisel aurustamisel vedeliku vaba pinna aurustumine selle molekulide termilise liikumise tagajärjel temperatuuril, mis on madalam kui keemistemperatuur, mis vastab teatud pinna kohal oleva gaasikeskkonna rõhule. Samal ajal tõmmatakse piisavalt suure kineetilise energiaga molekulid vedeliku pinnakihist gaasikeskkonnas; Mõned neist peegeldavad ja kannavad vedelikuga ja ülejäänud on pöördumatult kadunud.
Aurustamine - endotermiline protsess, milles faasi ülemineku soojus imendub - aurustamise soojus, veedetakse molekulaarse siduri jõud vedela faasis ja töötada laienemine, kui vedelik muutub auruks. Aurustamise spetsiifiline soojus viitab 1 palvetamise vedelikule (aurutamise molaarse soojus, j / mol) või selle massiühikule (aurustamise massiline kuumus, j / kg). Aurustumiskiirus määratakse kindlaks pinna tihedus Paari JP, tungides ajaühiku gaasifaasse vedela pinna ühik [Mol / (SM2) või kg / (SM2)]. Suurim väärtus JP saavutatakse vaakumis. Suhteliselt tiheda gaasikeskkonna juuresolekul aeglustub aurustamine, kuna aurumolekulide eemaldamise kiirus vedeliku pinnalt gaasikeskkonda muutub väikese võrreldes kiirusega. Samal ajal moodustub faasiosa pind aurugaasisegu kihiga, mis on peaaegu küllastunud auruga küllastunud. Osaline rõhk ja auru kontsentratsioon selles kihis on suurem kui aurugaasisegu suuremas osas.
Aurustamisprotsess sõltub molekulide soojuse liikumise intensiivsusest: seda kiiremini molekul liigub, seda kiiremini on aurustamine. Lisaks on aurustamisprotsessi mõjutavad olulised tegurid välimise kiirus (aine suhtes) difusioon, samuti aine omadused ise. Lihtsamalt panna, tuul, aurustamine on palju kiirem. Aine omaduste puhul aurustub alkohol palju kiiremini kui vesi. Oluline tegur on ka vedeliku pindala, mille aurustamine toimub: kitsast langusest toimub see aeglasemalt kui laia plaadist.
Mõelge sellele protsessile molekulaarse taseme: molekulide piisava energiaga (kiirus), et ületada külgnevate molekulide atraktsiooni ületamiseks aine piiride (vedelik). Samal ajal kaotab vedelik osa selle energiast (jahutatud). Näiteks väga kuum vedelik: me puhume oma pinnale jahtuda, kui me avame aurustamisprotsessi.
Vedeliku termodünaamilise tasakaalu rikkumine ja aurugaasisegu sisalduva auru rikkumine on seletatav temperatuuriga hüpata faasiosa piiril. Tavaliselt saab seda hüpata tähelepanuta jätta ja võtta, et osaline rõhk ja auru kontsentratsioon faasipinnal vastab nende väärtustele küllastunud paari väärtustega, millel on vedeliku pinnatemperatuur. Kui vedelik ja aurutatud segu on ikka veel ja vabade konvektsiooni mõju on ebaoluline, eemaldamine aurustamise ajal moodustunud aurustamise ajal vedeliku pinnast gaasikeskkonda peamiselt tingitud molekulaarse difusiooni ja välimus faasi eraldamise eraldatud pind (nn) pind Stephanovsky) vedeliku pinnast suunatud aurugaasisegu voolu gaasikeskkonnas (vt difusiooni). Temperatuuri jaotus vedeliku aurustuva jahutuse eri režiimides. Soojusvoogud on suunatud: A - vedela faasist gaasifaasi aurustamise pinnale; B - vedela faasist ainult aurustamise pinnale; Mõlema faaside aurustamise pinnale; G - aurustamise pinnale ainult gaasifaasiga.
Baro- ja termilise difusiooni mõju inseneride arvutustes ei võeta tavaliselt arvesse, kuid termilise difusiooni mõju võib olla aur-gaasisegu kõrge heterogeensusel oluline (suure erinevusega selle komponentide molaarses massides) ja selle komponentide molaarses massides) ja olulised temperatuuri kalded. Ühe või mõlema faasi liigutades nende sektsiooni pinna suhtes võrreldes selle sektsiooni pinnaga, aine konvektiivse üleandmise rolli ja aurugaasisegu energia ja vedeliku energiat suureneb.
Energiavarustuse puudumisel vedelaga gaasile süsteemi välistest. Soojusallikate aurustamine võib tarnida vedeliku pinnakihile ühest või mõlemast faasist. Erinevalt saadud aine voolust, mis on alati suunatud vedeliku aurustumise ajal gaasikeskkonnale, võivad soojusvoogud olla erinevad alad Sõltuvalt vedeliku TG põhimassi temperatuuri suhtest, TGRi faasi osa piiridest ja gaasi keskkonda Tg. Kontaktides teatud arv vedelikke koos pool-lõpmatu helitugevusega või peske see gaasikeskkonna vooluga ja vedeliku temperatuuril, mis on suurem kui gaasitemperatuuril (TG\u003e TG\u003e TG), soojuse soojus Vedeliku küljele pinnale faasi partitsiooni esineb: (qu) Q: K: K: Aggregaat, sulgub - soojuse kogus vedeliku gaasikeskkonna. Samal ajal jahutatakse (nii nimetatakse aurustuva jahutamise). Kui saavutatakse TGR \u003d TG võrdsus, peatatakse vedeliku soojusülekanne gaasile (qui \u003d 0) ja kogu vedeliku poolt sektsiooni pinnale kaasas olev soojus kulutatud aurustamisele (\\ t Kogus \u003d Q.).
Gaasikeskkonna puhul, mis ei ole küllastunud auruga, on selle osaline rõhk faasi sektsiooni pinnale ja kui päringuid \u003d Q ja jääb suuremaks kui suurema osa gaasist, mille tulemusena aurustamine ja Vedeliku aurustuva jahutamine ei peatunud ja TGR muutub madalamaks kui TG ja TG. Samal ajal tarnitakse soojus sektsiooni pinnale mõlema faasi pinnale, kuni TGR \u003d TG võrdsus saavutatakse ja vedelikupoole soojuse soojus peatatakse ja gaasi keskkonnast muutub see võrdseks Q-ga . Vedeliku edasine aurustumine toimub konstantsel temperatuuril TM \u003d TG \u003d TG \u003d TG \u003d TG-d, mida nimetatakse kaubaveo jahutuspiiriks jahutamisel või märg termomeetri aurustamisel (kuna see näitab psühholoogilise märg termomeetrit). TM väärtus sõltub aurugaasikeskkonna parameetritest ja soojuse ja massilise ülekande parameetritest vedelate ja gaasfaaside vahel.
Kui vedelik ja gaasikeskkond erinevad temperatuuridasuvad piiratud mahus, mis ei saa energiat väljastpoolt ja ei saada seda väljapoole, aurustamine toimub seni, kuni kahe faasi vaheline termodünaamiline tasakaal, mille juures mõlema faasi temperatuurid on võrdsustatud süsteemi muutmata entalpia ja Gaasifaas on küllastunud auruga süsteemi temperatuuril. Thad. Viimast nimetatakse adiabaatilise gaasi küllastuse temperatuurile, määratakse see ainult mõlema faasi esialgsed parameetrid ja ei sõltu soojuse ja massiülekande tingimustest.
Isotermilise aurustamise kiirus [kg / (M2 (c)] ühesuunalise auru difusiooniga binaarse aurugaasisegu fikseeritud kihiga paksusega d, [M] võib leida vastavalt Stephen-valemile:, kus D on vastastikune difusioonikoefitsient [M2 / from]; - gaasi konstant, [J / (kg)] või [M2 / (C2 K)]; T - segu temperatuur, [k]; P - Rõhk aurugaasisegu [PA]; - osaline aururõhk sektsiooni pinnale ja segu kihi välimisele piirile [PA].
Üldiselt (liikuv vedelik ja gaas, mitte-erootilised tingimused) faasi külgneva faasi faasis, impulsi ülekandega kaasneb soojuse ülekandmine ja gaasi piiri kiht (aurugaasisegu), \\ t Ühendatud soojuse ja massiülekande tekivad. Samal ajal kasutatakse kiiruse arvutamiseks soojuse ja massijäätmete eksperimentaalset koefitsiente ja suhteliselt lihtsamatel juhtudel - ligikaudsed meetodid numbrilised lahendused Süsteemid diferentsiaalvõrrandid Gaaside ja vedelate faaside konjugeeritud piiripunktide puhul.
Massiülekande intensiivsus aurustamise ajal sõltub auride keemiliste potentsiaalide erinevusest sektsiooni pinnal ja suuremas ulatuses aurugaasisegu. Kui baro- ja termilist difusiooni saab tähelepanuta jätta, asendatakse keemiliste potentsiaalide erinevus osaliste rõhkude või aurukontsentratsioonide erinevusega ja vastu võtta: JP \u003d BP (RP, GR - RP, OSN) \u003d BPR (UE, GR - Up, OSN) või JP \u003d BC (SP, Gr - SP, OSN), kus BP, BC on massilise ülekande koefitsient, p on segu rõhk, RP on osaline rõhk auru, yp \u003d pp / l - auru molaarne kontsentratsioon, sp \u003d rp / r on auru, rp, r - kohaliku auru tiheduse ja segude tohutu kontsentratsioon; Indeksid tähendavad: "Gr" - faasiosa piiril "OSN" - OSN-is. Masse segu. Soojusvoogude tihedus, mis on antud vedeliku aurustamisel [in J / (M2C C)]: Q \u003d vanus (TG - TG) \u003d RJP + GG (TG-TG), kus AG, AG - soojusülekande koefitsient vedelik ja gaas, [mass / (m 2 k)]; R - soojuse aurustamine [J / kg].
Väga väikese raadiusega, aurustamispinna kumerus (näiteks väikeste tilkade aurustamisel), selle vedeliku pinnapinge mõju, mis põhjustab asjaolu, et auru tasakaalurõhk üle sektsiooni pinna kohal Arvesse võetakse koguse vedeliku küllastunud auru rõhku tasase pinna kohal. Kui TGR ~ TZ, siis aurustamise arvutamisel võib arvesse võtta ainult gaasifaasi soojuse ja massi vahetamist. Koos suhteliselt madala intensiivsusega massiülekandega ligikaudu analoogia soojuse ja massiülekande protsesside vahel, millest see järeldub: nu / nu0 \u003d sh * / sh0, kus NU \u003d g L / LG on NUSTElti number, L on Aurustuva pinna iseloomulik suurus, LG - soojusjuhtivuse koefitsient Palause segud, SH * \u003d BYYG, GRL / DP \u003d BCCG, GRL / D on Sherwoodi Sherwoodi arv auru voolu difusiooni komponendi jaoks, dp \u003d d / rpt Diffusioon - auru osalise rõhu gradient. BP ja BC väärtused arvutatakse vastavalt ülalmainitud suhted, Nu0 ja SH0 numbrid vastavad JP: 0 ja saab määrata vastavalt andmetele eraldi esineva soojuse ja massiülekande protsesside. SH0 arv kokku (difusioon ja konvektiivne) paari voolu leidub rajoon sh * molaarsel (YG, GR) või mass (SG, GR) gaasikontsentratsioon pinnal sektsiooni pinnal sõltuvalt sellest edasiviiv jõud Mass üleantud koefitsient b.
Nu ja SH * sarnasuse võrrandid Aurustamisel hõlmavad lisaks tavapäraste kriteeriumide (Reynoldsi Reynoldsi numbrid, Archimede Ar, Prandtl PR või SC ja Geom. Parameetrid) parameetrid, mis võtavad arvesse auru ristvoo ja aste Auru-gaasisegu heterogeensus (molaarse massi või gaasi konstantsete komponentide suhe) piiri kihi osades profiilide, kiiruse, temperatuuri või kontsentratsioonide kohta.
Väikestel JP-s, mis ei häiri aurugaasisegu oluliselt hüdrodünaamilist liikumisviisi (näiteks vee aurustamise ajal atmosfääriõhuse) ja temperatuuri väljade ja kontsentratsioonide piiritingimuste sarnasus, täiendavate argumentide mõju Sarnasuse võrrandid on ebaolulised ja neid saab tähelepanuta jätta, võttes selle nu \u003d sh. Mitmekomponentsete segude aurustamisel on need kordusused väga keerulised. Sellisel juhul on segude komponentide aurustamise kuumus ja vedelate ja aurugaasi faaside kompositsioonid, mis on iseenesest tasakaalus, erinevad ja sõltuvad temperatuurist. Kui aurustati binaarse vedeliku seguga, saadud aurude segu suhteliselt rikkalikum lenduvam komponent, välja arvatud ainult aseotroopsed segud, aurustuge puhta vedelikuna äärmuspunktides (maksimaalne või minimaalne).
Auruvee kogusumma suureneb vedelate ja gaasifaaside kokkupuutepinna suurenemisega, nii et konstruktsiooni, mille aurustamine tekib, suureneb aurustamise pinna suurenemine, luues vedeliku suure peegli , purustades seda jet ja tilgad või õhukeste kilede moodustumine voolavad piki pihusti pinda. Soojuse ja massiülekande intensiivsuse suurenemine aurustamisel saavutatakse ka gaasikeskkonna kiiruse suurenemisega vedeliku pinna suhtes. Selle kiiruse suurenemine ei tohiks siiski kaasa tuua gaasikeskkonna alla liigse vedeliku ja seadme hüdraulilise resistentsuse märkimisväärset suurenemist.
Aurustamist kasutatakse laialdaselt tööstuspraktikas puhastamise ainete, kuivatusmaterjalide, vedelate segude eraldamine, kliimaseade. Aurustuva jahutamine Vesi kasutatakse ettevõtete praegustes veevarustussüsteemides.
Wikimedia Foundation. 2010.
Sünonüümid:Üleminek VA vedeliku või tahke agregaat olekus gaasilistes (paarides). Tavaliselt I. mõista üleminek vedeliku auru, mis esineb vaba pinnal vedeliku. I. Tahked asutused kutsusid. sublimatsioon või sublimatsioon. Rõhu sõltuvus ... ... Füüsiline entsüklopeedia
Liikuvus, mis esineb vaba vedeliku pinnal. Aurustamist tahke aine pinnast nimetatakse sublimatsiooniks ... Suur entsüklopeediline sõnastik
Temperatuuri vahel on otsene suhe vedeliku küllastus Ja teised rõhk. Nagu varem märgitud, tõstab vedeliku rõhu suurenemine küllastumise temperatuuri. Vastupidi, vedeliku rõhu vähenemine vähendab küllastumise temperatuuri.
Mõtle suletud laeva veega temperatuuril 22,2 ° C. Laevale on paigaldatud drosselklap, survemõõtur ja kaks termomeetrit protsessi juhtimiseks. Klapp reguleerib survet anumas. Rõhumõõturi näitab survet anumas ja termomeetrid mõõdavad temperatuuri auru ja vedela vee. Atmosfäärirõhk anuma ümber on 101,3 kPa.
Anumas on moodustatud vaakumja suletud klapp. Siserõhuga 68,9 kPa-s vee küllastumise temperatuur 89,6 ° C. See tähendab, et keetmine ei toimu enne paari rõhku jõuab 68,9 kPa. Kui maksimaalne rõhk para Vedeliku temperatuuril 22,2 ° C. 2,7 kPa, keetmine ei ole, kui vedelik ei teata suure hulga energiat.
Nende tingimustes keemise asemel algab aurustamine, kuna vedeliku paari rõhk on madalam kui rõhk küllastunud paramis sõltub vee temperatuurist. Seega jätkub see kuni vedeliku kohal oleva mahuni küllastunud vesilahuse. Tasakaalu riigi jõudmisel on vedeliku temperatuur ja keskkond samad, soojusülekande peatub, vees eraldatud aurumolekulide arv ja selle tagastamine on sama ja paari rõhk on sama võrdne vedeliku küllastumise rõhuga, mis sõltub selle temperatuurist. Tasakaalu staatuse saavutamisel jõuab auru rõhk maksimaalse väärtuseni 2,7 kPa ja vedeliku maht jääb konstantseks.
Kui algbilansi tasakaalu saavutatakse, avage klapp, suureneb surve anumas kiiresti 101,3 kPa-ni. Järelikult kasvab vee keemispunkt 100 ° C.. Kuna vee temperatuur jääb 22,2 ° C, jääb vee rõhk 2,7 kPa. Veepaar rõhk väheneb, kuna paar väljub anumast läbi ventiili ja aurustamisprotsess algab uuesti.
Laeva soojusülekande suurenemisega kütusepõletamise tulemusena hakkab vee temperatuur tõusma 100 ° C. Vee temperatuuri suurendamine põhjustab kineetilise energia suurenemise tõttu suurema koguse aurumolekule, mis suurendab auru rõhku 101,3 kPa-ni. Suurendage lõike survet - See on vedela vee temperatuuri tagajärg. Vedeliku temperatuuri suurendamisega tõuseb ka küllastunud paari rõhk. Niipea, kui paarirõhk jõuab atmosfääri rõhkalgab keetmine. Põhineb potentsiaalne energia Riigi muutmise protsess keetmise tulemusena esineb konstantsel temperatuuril. Vesi on jõuliselt muutma olekut gaasiliseks, kuni laev saab piisavalt soojuse.
Aurumolekulide eraldamisel vedeliku pinnast ja anumas liikumises kaotavad mõned molekulid kineetiline energia Kokkupõrgete ja vedeliku languse tulemusena. Mõned molekulid tulevad laevalt läbi avad ventiil Ja hajutada atmosfääri. Kui ventiil vabastab aur, jääb paari rõhk ja anumas rõhk 101,3 kPa. Samal ajal jääb auru küllastunud ja selle temperatuur ja rõhk on samad, mis vedelas: 100 ° С juures 101,3 kPa. Auru tihedus sellises temperatuuril ja rõhul 0,596 kg / m3 ja selle spetsiifiline tootlustihedus on 1,669 mg / kg.
Aurutamine
Aurutamine - See on peen termodünaamiline protsess, mis on põhjustatud vedeliku soojuse aeglast edastamist keskkonnast. Protsess aurutamine Tekitab kiire muutusi vedeliku mahus või massis. Aurutamine Vedelate molekulide imendumise tagajärjel soojusenergia Väikese temperatuuri erinevuse tõttu keskkonnast. See energia suurenemine vastavalt suurendab vedeliku kineetilist energiat. Kui kineetiline energia edastatakse kokkupõrgete tulemusena, jõuab mõned pinna lähedal olevad molekulid kiirused, mis on palju kõrgemad kui naabermolekulide keskmine kiirus. Mõnede kõrge energia molekulide ühtlustamise all rikuvad nad vedeliku pinnale suhtlemist, ületada atraktsiooni tugevuse ja minna atmosfääri aurumolekulidena.
Aurustamine Aurustamine toimub siis, kui vedeliku kõrgemal oleva auru rõhk on madalam kui küllastusrõhk, mis vastab vedeliku temperatuurile. Teisisõnu, aurustamine toimub siis, kui vedeliku paari rõhu ja temperatuuri jooned lõikuvad küllastumise temperatuuriliini atmosfäärirõhu all olevas punktis. Need tingimused on sisse lülitatud küllastumistemperatuuriliinid Horisontaalse paari rõhu joone all, mis vastab vedeliku temperatuurile.
Auruvee maht Pidevalt väheneb pinnast molekulide eraldamisel ja ümbritseva atmosfääri. Pärast eraldamist nägu mõned paari molekulid teistega atmosfääris, kineetilise energia osa edastamisel. Kui energia vähendamine vähendab aurumolekulide kiirust vedeliku eraldamise taseme all, langevad nad tagasi ja seega taastavad osa kadunud mahust. Kui vedeliku eraldatud molekulide arv on võrdne langemise arvuga tasakaalu seisund. Niipea, kui see olek tekib, jääb vedeliku maht muutumatuks, kuni auru või temperatuuri rõhu muutused ei tekita vastavaid muutusi aurustamise intensiivsusel.
Rõhu para
Rõhu auru atmosfääriõhu saab selgelt illustreerida järgmise kogemusega. Kui mitu tilkit vett, mis avaneb välja elavhõbeda baromeetri pipeteriga mõnda aega, väheneb taroome elavhõbeda tase Torrycelli void-i hariduse tõttu Veeaur. Viimane loob oma osaline rõhk PH, mis toimib ühtlaselt kõigis suundades, kaasa arvatud elavhõbeda pinna vähenemine.
Samasuguse kogemuse läbiviimisel tingimustes suurema Paamisava temperatuuriga baromeetri toru väärtus p suureneb (seal peaks olema mingi vett pinnal elavhõbeda). Sellised katsed suurendavad küllastunud paari rõhku selle temperatuuri suurenemisega. Paar temperatuuril torus 100 ° C, taset elavhõbeda see langeb selle taset baromeetri tassi, sest rõhu para on võrdne atmosfääri rõhk. See meetod uurib kindlaksmääratud auruparameetrite funktsionaalse sõltuvuse.
Paar survet, nagu kõik gaas, saab väljendada Pascalis. Mõõtmiste ja arvutuste läbiviimisel metsaõmblustehnoloogia Ajastage auru rõhk nullrõhu väärtusest. Mõnikord kulub viide alustamiseks ülemäärane baromeetrilise rõhu vastu. Esimene on suurem kui 0,1 MPa. Näiteks 0,6 MPa vastab 0,5 MPa-ni, mis loendatakse aurukatla või auruliinide rõhumõõturile.
Küllastumise temperatuur
Temperatuur, milles vedeliku liigub vedela faasist gaasiliseks või vastupidi, nimetatakse kleebi temperatuur. Vedelik küllastumistemperatuur Helistama küllastunud vedelikja auru küllastumise temperatuuril kutsutakse küllastunud parvlaeva. Mis tahes keskkonnatingimuste või surve puhul küllastumise temperatuur - See on maksimaalne temperatuur, mille juures aine jääb vedelasse faasi. See on ka minimaalne temperatuur, mille juures aine eksisteerib nagu auru. Mitmesuguste vedelike küllastunud temperatuur on erinev ja sõltub sellest vedelate rõhk. Standardse atmosfäärirõhuga aurustub raud ligikaudu 2454 ° C juures, vask temperatuuril 2343 ° C, plii - 1649 ° C juures, vesi - 100 ° C juures ja alkohol - temperatuuril 76,7 ° C. Muud vedelikud aurustuvad ainult üksnes madalatel temperatuuridel. Ammoniaak aurustub temperatuuril -33 ° C, hapnikku - temperatuuril -182 ° C ja heelium -269 ° C juures standardse atmosfäärirõhuga.
Intensiivsuse aurustamine
Atmosfääri liikumine Üle aurustava vedelikuga otseselt seotud aurustamise intensiivsus. Kui atmosfääri kiirus vedeliku pinna kohal suureneb, intensiivsuse aurustamine Kas kasvab ka, kuna paari molekulid ei kogune vedeliku pinnale. Järelikult jääb vedeliku kohal oleva auru rõhk madalamaks, mis vähendab kineetilise energia kogust, mis nõuab molekuli pinnalt eraldamiseks ja seega suureneb intensiivsuse aurustamine. Kui paned ventilaator veeanuga, suureneb aurustumise intensiivsus ja vedelik aurustub lühema aja jooksul.
Teine tegur, mis mõjutab aurustamise intensiivsust pinnapinna vedelikmis on atmosfäärile avatud. Pindala suurenemisega suureneb aurustamise intensiivsus, kuna aurumolekulide mass on jaotatud suur ruutsee vähendab rõhk vedelikul. Paari rõhu vähendamine vähendab numbrit kineetiline energiaVajalikud molekulid vedeliku pinnalt eraldamiseks, mis suurendab aurustamise intensiivsust. Seetõttu, kui vee maht laev, liikuda pudelisse, pindala vedeliku oluliselt väheneb ja vajab rohkem aega vee aurustumine.
Vedeliku jahutusnähtuse kasutamise kasutamine aurustamisel; Rõhu keemispunkti sõltuvus rõhu all.
Aurumisel liigub aine vedelast olekust gaasilistesse (paari). Aurustamisliigist on kahte tüüpi: aurustamine ja keetmine.
Aurutamine - See on aurustus, mis tekib vedeliku vabast pinnast.
Kuidas aurustamine? Me teame, et mis tahes vedeliku molekulid on pidev ja ebakorrektne liikumine ning üks neist liiguvad kiiremini, teised on aeglasemad. Nende lennamiseks sekkub üksteisele atraktiivsuse tugevusele. Kui vedela pind on siiski piisavalt suure kineetilise energiaga molekul, suudab see ületada intermolekulaarse atraktsiooni jõud ja lahkuvad vedelikust. Sama asi juhtub teise kiire molekuliga, teine, kolmas jne, välistingimustes moodustavad need molekulid paari vedeliku. Selle paari moodustumine on aurustamine.
Kuna kiiremad molekulid, keskmine kineetiline energia molekulide vedeliku vedeliku muutub vähem ja vähem aurustamisel vedeliku. Tulemusena auruparatsiooni vedeliku temperatuur väheneb: Vedelik jahutatakse. Sellepärast, eriti meest märja riideid tundub külmem kui kuivas (eriti tuules).
Samal ajal teab igaüks, et kui sa valate vee klaasi ja lahkute tabelis, siis vaatamata aurustamisele ei ole see pidevalt jahutamist, muutub üha ja külmemaks, kuni see külmub. Mis see takistab? Vastus on väga lihtne: vee soojusvahetus koos sooja õhuga ümbritseva klaasiga.
Jahutusvedeliku aurustamise ajal on märgatavam juhul, kui aurustamine toimub üsna kiiresti (nii et vedelik ei ole aega, et taastada oma temperatuuri soojusülekande tõttu keskkonnaga). Loputusvedelikud aurustatakse, milles intermolekulaarse atraktsioon jõud on väikesed, näiteks eetrid, alkohol, bensiin. Kui te langete sellise vedeliku käega, tunneme end külma. Aurutamine käte pinnalt, selline vedelik jahutatakse ja võtab sellest soojust.
Kiire rakendusi kasutatakse laialdaselt tehnoloogias. Näiteks kosmosetehnikates selliste ainetega katavad laskumisseadmed. Kehaseadme planeedi atmosfääri läbimisel hõõrdumise tulemusena soojeneb ja selle aine hakkab aurustama. Pärast aurustamist jahutab see kosmoselaeva, salvestades selle ülekuumenemisega.
Jahutusvesi selle aurustamise ajal kasutatakse ka seadmetes, mis aitavad mõõta õhuniiskust - psühhomeetrid (Kreeka psühhos "- külm). Psühhromeeter koosneb kahest termomeetrist. Üks neist (kuiv) näitab õhutemperatuuri ja teine \u200b\u200b(paak, mille paagi on seotud tallaga, langetatud vees) - rohkem madal temperatuurpõhjustatud aurustumise intensiivsusest märjast batistast. Õhumaa, mille õhuniiskus mõõdetakse, seda tugevam aurustamine ja seetõttu on madalam niisutatud termomeetri lugemine. Ja vastupidi, seda rohkem õhuniiskust, seda vähem intensiivselt aurustamisel ja seetõttu kõrge temperatuur Näitab seda termomeetrit. Tuginedes kuivade ja niisutavate termomeetrite tunnistamise erilise (psühholoogilise) tabeli abil määratakse niiskus, väljendatuna protsendina. Suurim niiskus on 100% (sellise õhuniiskuse õhuniiskusega dew). Isiku jaoks peetakse kõige soodsamat niiskust vahemikus 40-60%.
Lihtsate katsete abil on lihtne kindlaks teha, et aurustumiskiirus suureneb suureneva vedeliku temperatuuriga, samuti selle vaba pinna suureneva pindala ja tuule juuresolekul.
Miks tuule juuresolekul aurustub vedelik kiiremini? Fakt on see, et samaaegselt aurustamisega vedeliku pinnal on vastupidine protsess - kondensatsioon. Kondenseerumine toimub asjaolu tõttu, et aurumolekulide osa, mis liigub juhuslikult vedeliku üle, naaseb uuesti. Tuul võtab vedelikust välja sõita molekuli ja ei lase neil tagasi tulla.
Kondensatsioon võib tekkida siis, kui auru ei puutu kokku vedelikuga. See on kondenseerumine, mis selgitab pilvede moodustumist: veeaurumolekulid, mis tõuseb maapinna kohal, atmosfääri külmema kihid rühmitatakse väikseimate veepiisadeks, mille klastrid on pilved. Veeauru kondenseerumise tagajärg atmosfääris on vihma ja kaste.
Keemistemperatuuri sõltuvus survest
Vee keemispunkt on 100 ° C; Võib arvata, et see on vee tervituslik vara, mis vesi, kus iganes see on millistes tingimustes, keedetakse alati 100 ° C juures.
Aga see ei ole nii, ja Alpide külade elanikud on sellest hästi teadlikud.
Elbruse ülaosas on maja turistide ja teadusliku jaama maja. Algajad on mõnikord üllatunud, "kui raske keeta muna keeva veega" või "miks keeva veega ei põle." Nendel tingimustel näitavad nad, et vesi keetb Elbruse ülaosas juba 82 ° C juures.
Mis on nii? Milline füüsiline tegur häirib keemise nähtust? Mis väärtus on kõrgus merepinnast?
See füüsiline tegur on vedeliku pinnale surve. Ei ole vaja ronida mäe tippu, et kontrollida seda, mida on öeldud.
Soojendusega vesi kella all ja pumbatakse või pumpama õhku sealt, saate veenduda, et keemistemperatuur kasvab rõhu suurenemisega ja langeb, kui see väheneb.
Vesi keeb 100 ° C juures ainult teatud rõhul - 760 mm Hg. Art. (või 1 atm).
Keemispunkti kõver on joonisel fig. 4.2. Elbruse ülaosas on rõhk 0,5 atm, see rõhk ja vastab keemistemperatuurini 82 ° C.
Joonis fig. 4.2.
Aga vesi keetmine 10-15 mm Hg. Art., On võimalik värskendada kuuma ilmaga. Selles rõhul langeb keemistemperatuur 10-15 ° C.
Võite isegi saada "keeva veega", millel on külmumisvee temperatuur. Selleks peab see vähendama survet kuni 4,6 mm Hg. Art.
Huvitavat pilti võib täheldada, kui asetate avatud laeva vee all kella ja pumba õhu all. Pumpamine muudab vee keema, kuid keemistegevuseks nõuab soojust. Selle tegemiseks ei ole kuhugi ja vesi peab andma oma energiat. Keeva vee temperatuur hakkab langema, kuid kuna pumbamine jätkub, rõhk langeb. Seetõttu keetmine ei peatu, vesi jätkab jahtub ja lõpuks külmub.
Selline keema külm vesi See juhtub mitte ainult siis, kui õhu pumpamine. Näiteks pöörlemisel propelleri laevade, rõhk kiiresti liigub ümber metallpind Veekiht langeb suuresti ja vees vees keeb, see tähendab, et see on palju parvlaevaga täidetud mullid. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks (ladina sõna cavitas - süvendist).
Rõhu eemaldamine, keemistemperatuur langeb. Ja selle suurendamine? Ajakava sarnane meie vastutab selle küsimuse eest. Rõhk 15 ATM saab edasi lükata vee keetmist, see algab ainult 200 ° C juures ja rõhk 80 atm surub vett ainult 300 ° C juures.
Niisiis vastab teatud keemistemperatuur teatud välisele rõhule. Kuid see avaldus saab ja "pöörata üle", öeldes: iga vee keemispunkt vastab selle kindlale rõhule. Seda survet nimetatakse auru elastsuseks.
Kõver, mis kujutab keemistemperatuuri sõltuvalt rõhul, samaaegselt auru elastne kõver sõltuvalt temperatuurist.
Keemispunkti diagrammi (või auru elastse ajakava) diagrammile rakendatud numbrid näitavad, et auru elastsus muutub väga järsult temperatuurimuutusega. 0 ° C juures (st 273 k), auru elastsus on võrdne 4,6 mm HG-ga. Art., 100 ° C juures (373 K) See on 760 mm Hg. Art., S.o suurendab 165 korda. Suurendades temperatuuri poolel (vahemikus 0 ° C, st 273 K, kuni 273 ° C, st 546 k) auru elastsus suureneb 4,6 mm HG-ga. Art. Peaaegu kuni 60 atm, s.o umbes 10.000 korda.
Seega vastupidi, keemistemperatuur muutub rõhuga pigem aeglaselt. Kui rõhku muudetakse kaks korda 0,5 atmini 1 atmini, suureneb keemistemperatuur 82 ° C-st (355 k) kuni 100 ° C (373 K) ja muutusega 1 kuni 2 atm - vahemikus 100 ° C (373 K) (373 K) ) kuni 120 ° C (393 K).
Sama kõvera, mida me nüüd kaalume, haldab ja kondenseerumist (paksenemine) auru veega.
Saate auru pöörduda veesse või kokkusurumiseks või jahutamiseks.
Mõlemad keetmise ajal ja kondenseerumise protsessis ei liigu punkt kõveraga, kuni auru transformeerimiseks veeks või vee auru ei lõpe täielikult. Seda saab valmistada ka järgmiselt: meie kõvera tingimustes ja ainult nendel tingimustel võib vedeliku ja auru kooseksisteerida. Kui samal ajal ei suuda see soojustada, jääb suletud anumas auru ja vedeliku kogus muutumatuks. Nad ütlevad selliste paari ja vedeliku kohta, mida nad on tasakaalus ja paari, selle vedeliku tasakaaluga, nimetatakse küllastunud.
Keemis- ja kondensatsiooni kõver on, nagu me näeme, teine \u200b\u200btähendus: see on vedeliku tasakaalu kõvera ja auru. Tasakaalu kõver jagab diagrammi välja kaheks osaks. Vasak ja üles (kõrge temperatuuriga ja vähem surve) on auru pideva seisundi ala. Õigus ja alla - vedeliku stabiilse seisundi piirkond.
Auru tasakaalu kõveraks on vedelik, st keemistemperatuuri sõltuvuse kõver rõhul või sama, mis on sama, aur elastsus temperatuuril on umbes sama kõigi vedelike puhul. Mõnel juhul võib muutus olla mõnevõrra terav, teistes - mõnevõrra aeglasem, kuid alati aur elastsus kasvab kiiresti suureneva temperatuuriga.
Juba mitu korda kasutasime sõnu "gaasi" ja "paarid". Need kaks sõna on üsna võrdsed. Võite öelda: Veegaas on veega auru, gaasi hapnik on paar hapnikuvedelikku. Siiski, kui kasutate neid kahte sõna, mõned harjumused on välja töötanud. Kuna me oleme harjunud konkreetse suhteliselt väikese temperatuuri vahemikus, kohaldatakse sõna "gaasi", mida me tavaliselt kohaldatakse nende ainete suhtes, mille auru elastsus on normaalsel temperatuuril atmosfäärirõhu kohal. Vastupidi, me räägime paarist, kui aine on toatemperatuuril stabiilsem ja atmosfäärirõhk vedeliku kujul.
