Водяна пара. Основні визначення (стор. 162-166)

Водяною парою називається реальний газ із порівняно високою критичною темпе-ратурою та близький до стану насичення.

Пароутворенням називається фазовий перехід від рідинного стану речовини до парового стану.

Випаровування – це пароутворення, яке протікає з поверхні рідини під час будь-якої температури.

Кипінням називають пароутворення, яке протікає у всьому об’ємі рідини, але ті-льки під час температури кипіння (насиче-ння).

Конденсація – це процес фазового пере-ходу з газоподібного стану до рідинного, який протікає під час сталої температури насичення і постійного тиску з виділенням теплоти. Цей процес зворотній до процесу кипіння, під час якого іде пароутворення. Він є одночасно процесом ізобарним і ізоте-рмічним. Розглянемо декілька станів водя-ної пари.

Насичений стан

Насиченим називають стан насиченої пари, яка знаходиться у динамічній рівно-вазі з рідиною, з якої вона утворена. Сили молекул, направлені назовні, складають ві-льну енергію. Підведемо теплоту. Рідина почне нагріватись, будуть збільшуватись швидкості руху молекул. Відповідно, збіль-шуватиметься і кінетична енергія. Молеку-ли починають вириватися у так звану па-рову фазу. Вони там теж рухаються хаотич-но, деякі з них за рахунок сил молекул рі-дини повертаються назад у рідинну фазу.

Стан, коли кількість молекул, які пере-ходять з рідинного стану у паровий, дорів-нює кількості молекул, які повертаються з парової фази у рідинну, називається ста-ном динамічної рівноваги. Стан пари під час цієї рівноваги називається насиченою парою. А температура, під час якої відбува-ється ця рівновага, – температурою наси-чення (кипіння).

Розглядаюсь два стани насиченої пари:

1. Суха насичена пара;

2. Волога насичена пара.

Сухою насиченою парою називається пара, яка не має у своєму складі крапель води.

Вологою насиченою парою називають пару, яка є сумішшю сухої насиченої пари і крапельок води, які рівномірно розподілені у всьому об’ємі пари.

Характеризується насичена пара ступе-нем сухості Х, що є відношенням маси сухої пари до маси вологої пари у 1 кг пари. Вимірюється в одиницях () або у відсотках.

Для вологої пари , для сухої пари .

У стані насичення кожному тиску від-повідає строго визначена температура. Тоб-то, якщо тиск 1 атм, то . Зі зрос-танням тиску температура кипіння підви-щується.

Якщо рідина вся випарується, і буде су-ха пара, то з підвищенням температури па-ра нагріватиметься. Процес нагріву сухої пари під час сталого тиску називається процесом перегріву пари. Пара, яка має те-мпературу вище температури насичення під час тиску, який відповідає температурі насичення, називається перегрітою парою. Різниця між температурою перегрітої пари і сухої насиченої пари під час одного і того ж тиску називається ступенем перегріву пари.

;

під час ,

– температура конденсату;

– температура кипіння води;

і – температура сухої і вологої пари.

Властивості водяної пари визначаються тими ж параметрами, що і властивості ідеа-льного газу: p, v, T, u, h, s.

Домовились, що всі параметри стану, які відносяться до киплячої води, познача-ють одним штрихом: v`, u`, h`. До сухої на-сиченої пари – двома штрихами: v``, u``, h``. До вологої насиченої пари – позначаються індексом : . До перегрітої пари – позначаються без індексів: v, u, h.