Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Бурцев С.И. -> "Влажный воздух. Состав и свойства" -> 13

Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.

Бурцев С.И. Влажный воздух. Состав и свойства — Спб.: СПбГАХПТ, 1998. — 146 c.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка): vlagniyvozduhsostavisvoystva1998.djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 43 >> Следующая

60 2612,3 8,5552

По формуле ц = h - Ts вычисляем значения химического потенциала:

U 0C ц, кДж/кг
10 -0,756
20 -2,96
30 -6,625
40 -67,92
50 -152,63
60 -237,86

Зависимость химического потенциала от температуры представлена на графике, из которого видно, что равенство химических потенциалов ц' = ц" (точка А) наступает при rH = 32,9°С и ц = -8,0 кДж/кг. Действительно, из термодинамических таблиц свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения имеем: при рн = 5 кПа rH = 32,9°С. Для воды при r„ = 32,9°С Ы = 137,77 кДж/кг и J1 = 0,4762 кДж/(кг-К). Откуда ц' = 8,0 кДж/кг. Для насыщенного пара h" = 2561,2 кДж/кг и s" = = 8,2952 кДж/(кг-К). Следовательно, ц" = 8,0 кДж/кг. Левее точки А химический потенциал воды меньше химического потенциала пара, т. е. ц' < Ji". Так, например, если бы пар с температурой 32°С (точка В) находился в контакте с водой, имеющей ту же температуру, то условия теплового (3.5) и механического (3.6) равновесия соблюдались бы, но условие равенства химических потенциалов было бы нарушено. Это приводит к переходу вещества в фазу с меньшим значением химического потенциала, т. е. более устойчивую при данных условиях, поэтому переохлажденный пар должен сконденсироваться. Обратная картина будет иметь место для точки С.

47 з. Вода ******************************

Условия термодинамического равновесия (3.4) - (3.6) можно записать в виде уравнения \i'(p, Т) = \х"{р,Т), из которого видно, что обе фазы имеют одинаковые давление и температуру. Давление рн и температура Tll насыщенного пара в условиях фазового перехода связаны между собой, что позволяет найти уравнение кривой пар о-образования р» =J(Tli).

Для химического потенциала с учётом выражения (3.1)

dfi' = - s'dTH + v'dpH, d|i" = - s"dTH + v"dpH.

Так как изменения химического потенциала каждой фазы при переходе равны между собой, т. е. dji' = d(i", то

-s'dTH+v'dpH=-s"dTH+v"dpH.

Откуда

Фн =

d Th (v"-vf)-

Имея в виду, что теплота фазового перехода г = ГнС5"-5'), окончательно получим

Фн _

(3.7)

dTH TH(vff-vf)

Полученное уравнение связывает давление насыщения рн с температурой Tu и носит название уравнения Клапейрона-Клаузиуса.

В основу вывода уравнения легли термодинамические положения, которые справедливы и для фазовых переходов вода - лёд и лёд - водяной пар. Следовательно, это уравнение справедливо в указанных случаях при замене г теплотой соответствующего фазового перехода, а объёмов жидкости и пара - объёмами соответствующих фаз. Каждый из трёх фазовых переходов является изобарным и изотермическим, поэтому значения теплоты перехода равны разности энтальпий фаз

hf'-hn=(hff-hf)^(hf-hn),

или

гф=г + гпп- (3-8)

Количество теплоты, затрачиваемое на парообразование 1 кг воды при температуре кипения до сухого насыщенного пара, называется теплотой парообразования г. Следовательно,

r = hff-hf = TH(s" - sf) = TH(vff - Vf) ^jL. (3.9)

dTH

48 ************************ 3.1. Общие положения ************************

Количество теплоты, которое необходимо затратить на плавление 1кг льда при температуре плавления, называется теплотой плавления гпл.

Таким образом,

rnn=hf~K=TH(sf-sn) = TH(vf-vn)^. (3.10)

d Th

Количество теплоты, которое необходимо затратить на сублимацию 1 кг льда при температуре сублимации, называется теплотой сублимации гсуб.

Откуда

Гсуб =h"-hn = Th(S--Sji) = TH(v"-vn)^. (3.11)

a^ H

Следует отметить, что вода по сравнению с другими жидкостями обладает аномальностью свойств. Максимальная плотность воды при нормальном давлении наблюдается при температуре 4°С.

У подавляющего большинства веществ объём твёрдой фазы меньше объёма жидкой фазы. Для воды объём льда больше, чем объём воды в момент фазового перехода, т. е. v' -Vn < 0.

Это и объясняет аномальный ход кривой затвердевания воды, когда с повышением давления температура затвердевания уменьшается. Действительно, из уравнения Клапейрона-Клаузиуса сле-

Фн rWi T дует, что -^jl =-—-, но поскольку г„„ и Tv всегда положи-

d Th Tn(Vf-Vn) ш н

тельны, а величина (v' - Vjl) для воды отрицательна, то производная будет меньше нуля. Это значит, что угол наклона каса-

d Th

тельной к линии затвердевания в /?-г-диаграмме будет больше 90°, т. е. кривая с повышением давления будет отклоняться влево. Более подробно эти вопросы будут затронуты при рассмотрении области воды и плавления льда в s-ґ-диаграмме.

4 Зак. 3799

49 +***********************************************************************

3.2. Фазовые диаграммы для воды 3.2.1. Фазовая p-t-диаграмма

На рис. 3.1 представлена фазовая p-t-диаграмма воды, имеющей плоскую поверхность раздела фаз. Равновесное состояние твёрдой и газообразной фаз соответствует кривой АС, жидкой и твёрдой фаз - кривой AB, а жидкой и парообразной фаз - кривой АД. На диаграмме приведены значения давлений для соответствующих значений температур.

Справа от кривой САД располагается область газообразной фазы воды (водяной пар), между кривыми AB и АД - жидкая фаза (вода), а слева от кривой AB - твёрдая фаза (лёд).
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 43 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed