double arrow

Реальные газы. Фазовые диаграммы. Уравнение Ван-дер-Валльса

В технике используют рабочие тела с высокой плотностью и неоднородной структурой, для них нельзя пренебречь размерами молекул и силами взаимодействия между ними.

Влажный пар – реальный газ. В объеме мелкого сухого пара есть более крупные капли, которые могут на большой скорости выбивать молекулы металла.

Тройная точка для воды:

Р=661 Па

t= 0,01o C

υ = 0,003

Как видно из параметров тройной точки воды, при нормальных условиях равновесное сосуществование льда, водяного пара и жидкой воды невозможно. Это обстоятельство вроде бы противоречит обыденным наблюдениям — лёд, вода и пар часто наблюдаются одновременно. Но противоречия нет — наблюдаемые состояния далеки от термодинамически равновесных и реализуются на практике только из-за кинетических ограничений фазовых переходов. Тройная точка воды характеризуется определенным набором параметров давления и температуры, поэтому может иногда использоваться как «реперная» — то есть опорная, например, для калибровки приборов.

В паровом котле вода имеет определенное давление, если начало 0оС, то при подводе тепла удельный объем сначала уменьшится (υmin=0,001 при t= 4o C), а затем повысится. При дальнейшем подводе тепла начинается кипение с сильным повышением удельного объема. В цилиндре или в трубе находится двухфазная среда – смесь воды и пара, это и есть – влажный пар. Температура смеси при кипении неизменна и равна температуре насыщения. Когда последняя воды превратились в пар, осталась одна фаза – сухой насыщенный пар. Если дальше подводить тепло – пар перегревается , повышаются температура и удельный объем. А раз удельный объем стал больше, следовательно, в одном и том же количестве пара оказалось меньше молекул при одном и том же давлении.

Есть критическая точка при которой давление равно 220,6 бар, температура = 374оС и нет разницы между водой паром. При температуре 374оС две фазы- жидкость и пар, а при температуре большей 374оС существует одна фаза – пар. И чем выше температура перегрева тем ближе по свойствам этот пар к идеальному газу.

Если воздух нагревается от 0 до 1000оС он будет в однофазном состоянии, тоже самое будет с парообразованием из воды при давлении равном 30 МПа.

Для идеального газа: PV=RT

Для реального газа: (P+a)*(V-b)=RT, где

a- Внутреннее давление, силы сцепления между молекулами

b- Объем самих молекул т.е. реально объем в котором двигаются молекулы

Реальную силу давления, кроме собственного давления среды, дополнительно имеют силы взаимодействия молекул.

Определение a и b для конкретных условий связано со сложными математическими расчетами. Эти расчеты были выполнены, определены параметры и по ним были созданы таблицы для воды и водного пара( по tнас, по Рнас)


Сейчас читают про: