Ãëàâíàÿ > Ôèçèêà > Êóðñ ôèçèêè (Ãåâîðêÿí Ð. Ã.)
<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô
Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
Ìàêåòû ñòðàíèö

ÏÅÐÅÕÎÄÛ â ÑÈÑÒÅÌÅ ÆÈÄÊÎÑÒÜ — ÏÀÐ — ÃÀÇ

Ðàññìîòðèì èçîõîðè÷åñêèå, èçîáàðè÷åñêèå è èçîòåðìè÷åñêèå ïðîöåññû, ïðè êîòîðûõ âåùåñòâî ïåðåõîäèò èç îäíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå (ðèñ. 11.28). Ïðè èçîáàðè÷åñêîì ñæàòèè ñîïðîâîæäàåìîì îõëàæäåíèåì, âåùåñòâî ïåðåõîäèò èç ãàçîîáðàçíîãî ñîñòîÿíèÿ «ñêà÷êîì» â æèäêîå, ,êàê òîëüêî òåìïåðàòóðà ñòàíåò ìåíüøå êðèòè÷åñêîé. Òàêîé æå «ñêà÷êîîáðàçíûé» ïåðåõîä èç ãàçîîáðàçíîãî ñîñòîÿíèÿ â æèäêîå èìååò ìåñòî è ïðè èçîõîðè÷åñêîì îõëàæäåíèè 1 3. Îäíàêî åñëè èçîáàðè÷åñêîå ñæàòèå ïðîèçâîäèòü ïðè äàâëåíèè, ìåíüøåì êðèòè÷åñêîãî (èçîáàðà 4 5), òî ãàç ñíà÷àëà ïåðåõîäèò â íåíàñûùåííûé ïàð, çàòåì ñòàíîâèòñÿ íàñûùåííûì, à ïðè äàëüíåéøåì ñæàòèè (è îõëàæäåíèè) ïîñòåïåííî êîíäåíñèðóåòñÿ â æèäêîñòü. Èçîõîðè÷åñêîå îõëàæäåíèå 4-6 â îòëè÷èå îò ïðîèçâîäèòñÿ ïðè óäåëüíîì îáúåìå, áîëüøåì, ÷åì êðèòè÷åñêèé óäåëüíûé îáúåì; îõëàæäàåìûé ãàç ïðîõîäèò ÷åðåç îáëàñòü íåíàñûùåííîãî ïàðà, ïðåâðàùàåòñÿ â íàñûùåííûé è çàòåì ÷àñòè÷íî êîíäåíñèðóåòñÿ. Ïðè èçîòåðìè÷åñêîì ïðîöåññå 7—8—9—10 â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè 7 èìååòñÿ íåíàñûùåííûé ïàð; ïóòåì ñæàòèÿ ýòîò ïàð ïåðåâîäèòñÿ â íàñûùåííîå ñîñòîÿíèå 8, çàòåì ïðîèñõîäèò ïîñòåïåííàÿ êîíäåíñàöèÿ, êîòîðàÿ çàêàí÷èâàåòñÿ â òî÷êå íà ó÷àñòêå 9—10 ïðîèçâîäèòñÿ èçîòåðìè÷åñêîå ñæàòèå æèäêîñòè. Íàêîíåö, åñëè èçîòåðìè÷åñêèé ïðîöåññ èäåò ïðè òåìïåðàòóðå âûøå êðèòè÷åñêîé (ó÷àñòîê 11—12), òî âåùåñòâî âñå âðåìÿ îñòàåòñÿ â ãàçîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè; òàêèì îáðàçîì, ïóòåì èçîòåðìè÷åñêîãî ñæàòèÿ íåëüçÿ ïðåâðàòèòü ãàç â æèäêîñòü, åñëè òåìïåðàòóðà ýòîãî ïðîöåññà âûøå êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ. Äëÿ ñæèæåíèÿ ãàçà íåîáõîäèìî îõëàäèòü åãî äî òåìïåðàòóðû íèæå êðèòè÷åñêîé.

Åñëè èçîòåðìè÷åñêèé ïðîöåññ (êðèâàÿ 7—8—9—10 íà ðèñ. 11.28) ïðîèçâîäèòü ñ òùàòåëüíî î÷èùåííûì âåùåñòâîì, ëèøåííûì âñÿêèõ ïîñòîðîííèõ ïðèìåñåé, è ñàìûé ïðîöåññ âåñòè äîñòàòî÷íî ìåäëåííî, òî ìîæíî íàáëþäàòü òàê íàçûâàåìûå ìåòàñòàáèëüíûå ñîñòîÿíèÿ (íà ðèñ. 11.29 ó÷àñòêè 2—5, 3—7 è 9—10). Íà ó÷àñòêå 2—5 âåùåñòâî íàõîäèòñÿ â ïàðîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè è èìååò òó æå òåìïåðàòóðó, ÷òî è éàñûùåííûé ïàð (òî÷êà Îäíàêî ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò òî÷êè 2 äàâëåíèå è ïëîòíîñòü ïàðà ñòàíîâÿòñÿ áîëüøå, ÷åì ó íàñûùåííîãî ïàðà, ïîýòîìó ó÷àñòîê 2—5 (çà èñêëþ÷åíèåì òî÷êè 2) õàðàêòåðèçóåò ñîñòîÿíèå ïåðåñûùåííîãî ïàðà. Ýòî ñîñòîÿíèå íå ÿâëÿåòñÿ óñòîé÷èâûì; ïðè âñòðÿõèâàíèè èëè ââåäåíèè â îáúåì ñîñóäà ïîñòîðîííèõ òåë, ñïîñîáñòâóþùèõ êîíäåíñàöèè, ÷àñòü ïåðåñûùåííîãî ïàðà ïðåâðàùàåòñÿ

â æèäêîñòü, à îñòàëüíàÿ ÷àñòü — â íàñûùåííûé ïàð; âåùåñòâî èç òî÷êè 5 ïåðåõîäèò â òî÷êó 6.

Íà ó÷àñòêå 3—7 æèäêîñòü èìååò îäíó è òó æå òåìïåðàòóðó. Îäíàêî âî âñåõ òî÷êàõ ýòîãî ó÷àñòêà, êðîìå òî÷êè 3, âíåøíåå äàâëåíèå íà æèäêîñòü ìåíüøå, ÷åì äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðà, ñîîòâåòñòâóþùåå ýòîé òåìïåðàòóðå.  òàêîì ñîñòîÿíèè âåùåñòâî íàçûâàåòñÿ ïåðåãðåòîé æèäêîñòüþ, òàê êàê òåìïåðàòóðà åãî îêàçûâàåòñÿ âûøå òåìïåðàòóðû êèïåíèÿ.

Ðèñ. 11.28

Ðèñ. 11.29

Äåéñòâèòåëüíî, ïðè ïåðåõîäå 3 7 âíåøíåå äàâëåíèå íà æèäêîñòü óìåíüøàåòñÿ è òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ ïîíèæàåòñÿ, îäíàêî æèäêîñòü, íå çàêèïàÿ, ñîõðàíÿåò ñâîþ âûñîêóþ òåìïåðàòóðó. Åñëè áû â æèäêîñòè èìåëèñü ïîñòîðîííèå òåëà (ïóçûðüêè âîçäóõà è äð.), ñïîñîáñòâóþùèå êèïåíèþ, òî ïðè ïðîâåäåíèè ïðîöåññà â íàïðàâëåíèè 4-3, êàê òîëüêî âíåøíåå äàâëåíèå íà íåå ñäåëàëîñü áû ðàâíûì äàâëåíèþ íàñûùåííîãî ïàðà (â òî÷êå 3), æèäêîñòü ñòàëà áû êèïåòü. Ïðè âíåñåíèè òàêèõ òåë â ïåðåãðåòóþ æèäêîñòü èëè ïðè âñòðÿõèâàíèè åå ÷àñòü æèäêîñòè áûñòðî (ïî÷òè ñî âçðûâîì) èñïàðÿåòñÿ; ïðîèñõîäèò ïåðåõîä 7-8.

Ðèñ. 11.30

Ïðè äîñòàòî÷íî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ñîñòîÿíèå ïåðåãðåòîé æèäêîñòè ìîæåò îêàçàòüñÿ â îáëàñòè îòðèöàòåëüíûõ âíåøíèõ äàâëåíèé, ñòðåìÿùèõñÿ óâåëè÷èòü îáúåì æèäêîñòè, «ðàñòÿíóòü» åå (ó÷àñòîê 9—10 è òî÷êà 10 íà ðèñ. 11.29). Òàêîå ñîñòîÿíèå ìîæíî, íàïðèìåð, ïîëó÷èòü, åñëè ñîñóä, çàïîëíåííûé òùàòåëüíî î÷èùåííîé æèäêîñòüþ, ìåäëåííî îõëàæäàòü (ðèñ. 11.30, à).  ýòîì ñëó÷àå ñèëû, äåéñòâóþùèå íà ïîãðàíè÷íûå ìîëåêóëû æèäêîñòè ñî ñòîðîíû ñòåíîê ñîñóäà, îñóùåñòâëÿþò «îòðèöàòåëüíîå âíåøíåå äàâëåíèå», íå ïîçâîëÿÿ æèäêîñòè óìåíüøèòü ñâîé îáúåì ïðè îõëàæäåíèè (ðèñ. 11.30, á). Ïðè âñòðÿõèâàíèè ñâÿçü ìåæäó ÷àñòèöàìè æèäêîñòè è ñòåíîê ñîñóäà íàðóøàåòñÿ è ÷àñòü æèäêîñòè èñïàðÿåòñÿ (ðèñ. 11.30, â).

<< Ïðåäûäóùèé ïàðàãðàô Ñëåäóþùèé ïàðàãðàô >>
Îãëàâëåíèå