singaw ng tubig

Kabilang sa mga tunay na gas espesyal na lugar kumukuha ng singaw ng tubig. Ito ay naging napakalawak sa maraming larangan ng teknolohiya at ginagamit bilang isang coolant sa mga planta ng kuryente. Ang singaw ng tubig ay karaniwang ginagamit sa mga presyon at temperatura kung saan dapat itong isaalang-alang bilang totoong gas. Maaaring makuha ang singaw ng tubig sa dalawang paraan: sa pamamagitan ng pagsingaw at tubig na kumukulo.

Ang pagsingaw ay ang proseso ng pagbuo ng singaw mula sa tubig, na nagaganap lamang mula sa libreng ibabaw. Ang prosesong ito ay nangyayari sa anumang temperatura. Sa panahon ng pagsingaw, ang mga molekula na may pinakamataas na kinetic energy ay humihiwalay mula sa ibabaw ng tubig at lumilipad sa nakapalibot na espasyo. Bilang isang resulta, ang singaw ng tubig ay bumubuo sa itaas ng likido. Ang intensity ng proseso ng pagsingaw ay tumataas sa pagtaas ng temperatura.

Ang pagkulo ay ang proseso ng pagbuo ng singaw ng tubig sa buong dami ng likido. Kapag pinainit sa isang tiyak na temperatura, ang mga bula ng singaw ay nabubuo sa loob ng likido, na, sa pagkonekta sa isa't isa, lumilipad palabas sa nakapalibot na espasyo. Upang ang isang bula ng singaw ay mabuo at pagkatapos ay lumaki, kinakailangan na ang proseso ng singaw ay maganap sa loob ng mga bula, at ito ay posible lamang kung ang kinetic energy ng mga molekula ng tubig ay sapat para dito. Dahil ang kinetic energy ng mga molekula ay tinutukoy ng temperatura ng likido, samakatuwid, ang pagkulo sa isang naibigay na panlabas na presyon ay maaaring magsimula lamang sa isang napaka tiyak na temperatura. Ang temperaturang ito ay tinatawag na boiling point o saturation temperature at tinutukoy na tb. Ang punto ng kumukulo sa isang naibigay na presyon ay nananatiling pare-pareho hanggang ang lahat ng likido ay nagiging singaw.

Ang singaw na nabuo sa itaas ng ibabaw ng kumukulong likido ay tinatawag na saturated steam. Ang saturated steam ay maaaring tuyo o basa. Ang dry saturated steam ay tulad ng singaw na, sa itaas ng ibabaw ng kumukulong likido, ay hindi naglalaman ng mga nasuspinde na patak ng likido. Ang wet saturated steam, o simpleng wet steam, ay isang mekanikal na halo ng tuyo puspos na singaw at kumukulong likido. Ang isang katangian ng basang singaw ay ang antas ng pagkatuyo nito x. Ang antas ng pagkatuyo ay ang proporsyon ng dry saturated steam sa wet steam, i.e. ang ratio ng mass ng dry saturated steam sa wet steam sa mass ng wet steam. Ang halaga na 1-x ay tinatawag na antas ng halumigmig o ang halumigmig ng basa-basa na puspos na singaw, i.e. mass fraction ng kumukulong likido sa basa-basa na hangin. Ang mga parameter na ganap na tumutukoy sa estado ng dry saturated steam o kumukulong likido ay temperatura o presyon at ang antas ng pagkatuyo.

Kung ang init ay ibinibigay upang matuyo ang puspos na singaw sa kawalan ng kumukulong likido sa parehong presyon ng presyon ng tuyo na puspos na singaw, pagkatapos ito ay magiging sobrang init na singaw. Magsisimulang tumaas ang kanyang temperatura. Ang superheated steam ay singaw na may higit pa mataas na temperatura sa isang ibinigay na presyon kaysa sa tuyo na puspos na singaw. Ang temperatura ng sobrang init na singaw ay itinalaga ng letrang t, at ang pagkakaiba sa temperatura t–t n ay tinatawag na antas ng sobrang init, o superheat ng singaw. Sa pagtaas ng sobrang pag-init ng singaw, ang dami nito ay tataas, ang distansya sa pagitan ng mga molekula ay tataas at, dahil dito, ang mga puwersa ng kapwa pagkahumaling ay bababa, i.e. sobrang init ng singaw sa mataas na grado ang sobrang pag-init ay lalapit sa mga katangian nito sa isang perpektong gas. Ang mga parameter na tumutukoy sa estado ng sobrang init na singaw ay ang presyon at temperatura (o tiyak na dami).

Ang proseso ay ang reverse ng vaporization, i.e. Ang proseso ng paglipat ng singaw sa likido ay tinatawag na proseso ng condensation.

Ang pagsingaw ay ang dami ng singaw ng tubig na sumingaw at pumasok sa hangin. Ang rate ng pagsingaw ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, ngunit higit sa lahat sa temperatura ng hangin at hangin. Malinaw na mas mataas ang temperatura, mas malaki ang pagsingaw. Ngunit, ang patuloy na paglipat ng hangin na puspos ng singaw ng tubig, nagdadala ito ng bago at bagong dami ng tuyong hangin sa isang partikular na lugar. Kahit na ang mahinang hangin na may bilis na 2-3 m/s ay nagdaragdag ng pagsingaw ng tatlong beses. Ang pagsingaw ay apektado din ng kalikasan, vegetation cover, atbp.

Gayunpaman, dahil sa kakulangan ng kahalumigmigan sa isang partikular na lugar, ang pagsingaw ay makabuluhang mas mababa kaysa sa maaaring sa ilalim ng mga partikular na kondisyon. Ang dami ng tubig na maaaring sumingaw sa ilalim ng mga partikular na kondisyon ay tinatawag na evaporation. Sa madaling salita, ang evaporation ay ang potensyal na pagsingaw sa isang partikular na lugar, na kadalasang tinutukoy gamit ang isang evaporator o sa pamamagitan ng mga indicator ng evaporation na may bukas na ibabaw ng tubig isang malaking natural (freshwater) reservoir o mula sa sobrang basang lupa.

Ang evaporation, tulad ng evaporation, ay ipinahayag sa millimeters ng evaporated water layer (mm); para sa isang tiyak na panahon - mm/taon, atbp.

Naka-on ibabaw ng lupa Dalawang magkasalungat na direksyon na proseso ang patuloy na nagaganap: ang lugar sa pamamagitan ng pag-ulan at ang pagkatuyo nito sa pamamagitan ng pagsingaw. Ngunit ang antas ng kahalumigmigan sa isang lugar ay tinutukoy ng ratio ng precipitation at evaporation. Ang humidification ng teritoryo ay nailalarawan sa pamamagitan ng humidification coefficient (K), na nauunawaan bilang ratio ng dami ng precipitation (Q) sa evaporation (I): K = (kung ang K ay ipinahayag sa mga fraction ng isang unit - isang fraction) at K = 100% (kung sa porsyento). Halimbawa, sa European precipitation ay 300 mm, ngunit ang evaporation ay 200 mm lamang, i.e. ang pag-ulan ay lumampas sa pagsingaw ng 1.5 beses; ang humidification coefficient ay 1.5, o 150%.

Sobra ang humidification kapag K > 1, o > 100%; normal kapag K = 1, o 100%; hindi sapat kapag K< 1, или < 100%. По степени увлажнения выделяют влажные (гумидные) и сухие (аридные) территории. Коэффициент увлажнения характеризует условия , развитие и другое. он равен примерно 1,0-1,5, в 0,6-1,0, в 0,3-0,6, 0,1-0,3, пустынях менее 0,1.

Ang absolute humidity (a) ay ang aktwal na dami ng singaw ng tubig sa hangin sa sandaling ito, sinusukat sa g/m3. Ang ratio ng absolute humidity sa maximum, na ipinahayag bilang isang porsyento, ay tinatawag na relative humidity (f), i.e. f =100%. Ang hangin na may pinakamataas na kahalumigmigan ay tinatawag na saturated. Sa kaibahan, ang unsaturated air ay may kakayahan pa ring sumipsip ng singaw ng tubig. Gayunpaman, kapag pinainit, ang saturated air ay nagiging unsaturated, at kapag pinalamig, ito ay nagiging supersaturated. SA ang huling kaso nagsisimula . Ang condensation ay ang condensation ng sobrang singaw ng tubig at ang pagbabago nito sa estado ng likido, ang pagbuo ng maliliit na patak ng tubig. Ang parehong saturated at unsaturated na hangin ay maaaring maging supersaturated habang tumataas ito, dahil lumalamig ito nang husto. Posible rin ang paglamig sa pamamagitan ng paglamig sa lupa ang lugar na ito at kapag ang mainit na hangin ay pumasok sa isang malamig na lugar.

Ang condensation ay maaaring mangyari hindi lamang sa hangin, kundi pati na rin sa ibabaw ng lupa at sa mga bagay. Sa kasong ito, depende sa mga kondisyon, ang hamog, hamog na nagyelo, fog, at yelo ay nabuo. Nabubuo ang hamog at hamog na nagyelo sa isang malinaw at tahimik na gabi, pangunahin sa mga oras ng umaga, kapag ang ibabaw ng Earth at ang mga bagay nito ay lumalamig. Pagkatapos ang kahalumigmigan mula sa hangin ay namumuo sa kanilang ibabaw. Kasabay nito, nabubuo ang hamog na nagyelo sa mga negatibong temperatura, at nabubuo ang hamog sa mga positibong temperatura. Kung ito ay dumating sa isang mainit na ibabaw malamig na hangin o ang mainit na hangin ay lumalamig nang husto, maaaring mabuo ang fog. Binubuo ito ng maliliit na patak, o mga kristal, na parang nakabitin sa hangin. Sa mabigat na polluted na hangin, fog o haze na may halong usok na anyo - smog. Kapag bumagsak ang napakalamig na patak ng ulan o sa ibabaw na lumamig sa ibaba 0°C at sa temperatura mula 0 hanggang -3°C, nabubuo ang isang layer siksik na yelo, lumalaki sa ibabaw ng lupa at sa mga bagay, pangunahin sa hanging bahagi - yelo. Nangyayari ito mula sa pagyeyelo ng supercooled na patak ng ulan, fog, o drizzle. Ang ice crust ay maaaring umabot sa kapal ng ilang sentimetro at maging isang tunay na sakuna: ito ay nagiging mapanganib para sa mga naglalakad, Sasakyan, pinuputol ang mga sanga ng puno, pinuputol ang mga wire, atbp.

Ang iba pang mga dahilan ay nagdudulot ng tinatawag na phenomenon. Karaniwang nangyayari ang itim na yelo pagkatapos ng pagtunaw o pag-ulan bilang resulta ng pagsisimula ng malamig na panahon, kapag ang temperatura ay bumaba nang husto sa ibaba 0°C. Ang pagyeyelo ng basang niyebe, ulan o ambon ay nangyayari. Nabubuo din ang itim na yelo kapag bumagsak ang likidong pag-ulan na ito sa napakalamig na ibabaw ng lupa, na nagiging sanhi din ng pagyeyelo nito. Kaya, ang glaze ay yelo sa ibabaw ng lupa na nabuo bilang resulta ng pagyeyelo ng basang niyebe o likidong pag-ulan.

Ang mga ito ay nabuo kapag ang singaw ng tubig ay namumuo sa tumataas na hangin dahil sa paglamig nito. Ang taas ng kanilang pagbuo ay nakasalalay sa temperatura at kamag-anak na kahalumigmigan ng hangin. Kapag naabot na nito ang taas kung saan nagiging kumpleto ang saturation—ang antas ng condensation—nagsisimula ang condensation at cloud formation. Ang mga ulap ay nasa patuloy na paggalaw at maaaring binubuo ng maliliit na patak o kristal, ngunit mas madalas ang mga ito ay halo-halong. Mayroong tatlong pangunahing uri ng mga ulap batay sa kanilang hugis: cirrus, stratus at cumulus. Cirrus - mga ulap ng itaas na tier (sa itaas 6000 m), translucent at binubuo ng maliliit na kristal ng yelo. Ang ulan ay hindi bumabagsak mula sa kanila. Stratus - mga ulap sa gitna (mula 2000 hanggang 6000 m) at mas mababa (sa ibaba 2000 m) na mga tier. Karaniwang nagbibigay sila ng pag-ulan, kadalasang pangmatagalan at tuloy-tuloy. Ang mga ulap ng cumulus ay maaaring mabuo sa ibabang baitang at umabot sa napakababa mataas na altitude. Madalas silang mukhang mga tore at binubuo ng mga droplet sa ibaba at mga kristal sa itaas. Ang mga ito ay nauugnay sa mga pag-ulan, granizo,

Anong iba pang mga sangkap, bukod sa mga gas, ang bahagi ng hangin?

1. Pamamahagi ng singaw ng tubig sa hangin. Pagkatapos ng ulan, napanood na ninyong lahat kung paano nabasa ang mga bubong ng mga bahay, mga puno ng kahoy at mga dahon, at ang mga puddle ay nabubuo kung saan-saan. Matapos mawala ang mga ulap, lumilitaw ang Araw at ang lahat sa paligid ay natutuyo. Saan nawawala ang tubig ulan nang walang bakas? Ito ay nagiging singaw ng tubig. Dahil ito ay walang kulay, tulad ng hangin, hindi natin ito nakikita.
Ang lahat ng hangin ay naglalaman ng isang tiyak na dami ng tubig sa anyo ng singaw ng tubig. Ang mga particle ng tubig sa anyo ng singaw ay nakapaloob din sa hangin sa silid. Hindi ito mahirap mapansin. Sa taglamig, bigyang-pansin ang mga bagay na metal (kandado ng briefcase, mga isketing, atbp.) na iniuwi mula sa kalye. Pagkaraan ng ilang sandali ay nagsimula silang "pagpawisan." Nangangahulugan ito na ang mainit na hangin sa silid, na nakikipag-ugnay sa isang malamig na bagay, ay naglalabas ng mga patak ng tubig.
Ang halumigmig ng ibabaw ng daigdig ay sumingaw mula sa lupa, latian, ilog, lawa, dagat at karagatan sa anyo ng singaw ng tubig papunta sa atmospera. Ang isang malaking halaga ng tubig (86%) ay sumingaw mula sa mga karagatan at dagat.
Sa kalikasan, ang singaw ng tubig ay matatagpuan sa tuloy-tuloy na ikot. Ang singaw ng tubig ay tumataas sa ibabaw ng mga karagatan at ibabaw ng lupa at pumapasok sa atmospera. Dinadala ito ng mga agos ng hangin sa ibang mga lugar. Ang singaw ng tubig, sa turn, ay lumalamig, nagiging mga ulap, at sa anyo ng pag-ulan ay bumalik ito sa ibabaw ng Earth.

2. Pagdepende ng singaw ng tubig sa hangin sa temperatura. Ang nilalaman ng singaw ng tubig sa hangin ay nakasalalay sa estado ng evaporated na ibabaw at temperatura. Mayroong maraming singaw ng tubig sa hangin sa ibabaw ng karagatan, ngunit kaunti sa lupa. Bilang karagdagan, mas mataas ang temperatura, mas malaki ang nilalaman ng singaw ng tubig sa hangin.

Tulad ng makikita mula sa talahanayan, ang hangin ay maaaring maglaman ng singaw ng tubig, ayon sa pagkakabanggit, sa isang tiyak na temperatura. Kung ang hangin ay naglalaman ng mas maraming singaw ng tubig na maaari itong maglaman sa isang naibigay na temperatura, kung gayon ito ay tinatawag na saturated. Halimbawa, upang mababad ang 1m3 ng hangin na may singaw ng tubig sa temperatura na +30°C, kinakailangan ang 30 g ng singaw ng tubig. Kung ang dami ng singaw ng tubig ay 25 g lamang, kung gayon ang hangin ay magiging unsaturated at tuyo.
Habang tumataas ang temperatura, nagiging unsaturated ang puspos na hangin. Halimbawa, upang mababad ang 1m3 ng hangin sa temperatura na 0°C, kinakailangan ang 5 g ng singaw ng tubig. Kung ang temperatura ng hangin ay tumaas sa +10°C, kung gayon ang 4 g ng singaw ng tubig ay hindi sapat upang mababad ang hangin.

3. Absolute at relative humidity. Ang nilalaman ng singaw ng tubig sa hangin ay tinutukoy ng ganap at kamag-anak na kahalumigmigan.
Ang ganap na kahalumigmigan ay ang dami ng singaw ng tubig sa gramo sa 1 m3 ng hangin (g/m3).
Ang relatibong halumigmig ay ang ratio ng dami ng moisture na naroroon sa 1 m3 ng hangin sa dami ng singaw ng tubig na bumabad sa hangin sa isang naibigay na temperatura. Ang kamag-anak na kahalumigmigan ay ipinahayag bilang isang porsyento.
Ang kamag-anak na kahalumigmigan ay nagpapakita ng antas ng saturation ng hangin na may singaw ng tubig. Halimbawa, ang 1 m3 ng hangin ay maaaring maglaman ng 1 g ng singaw ng tubig sa temperatura na -20°C. Ang hangin ay naglalaman ng 0.5 g ng kahalumigmigan. Pagkatapos ang kamag-anak na kahalumigmigan ay 50%. Kapag ang hangin ay puspos ng singaw ng tubig, ang kamag-anak na kahalumigmigan ay umabot sa 100%.

4. Pagkondensasyon ng singaw ng tubig. Matapos ang hangin ay puspos ng singaw ng tubig, ang natitirang dami ng singaw ay nagiging mga patak ng tubig. Kung ang 1 m3 ng hangin sa temperatura na -10°C sa halip na 2 g ng singaw ng tubig ay nangongolekta ng 3 g, kung gayon ang sobrang 1 g ng singaw ay nagiging mga patak ng tubig. Kapag ang temperatura ng puspos na hangin ay bumaba, hindi ito maaaring humawak ng mas maraming singaw ng tubig. Halimbawa, upang mababad ang 1 m3 ng hangin sa +10°C kailangan mo ng 9 g ng singaw ng tubig. Kung ang temperatura ay bumaba sa 0 °, ang hangin ay maaari lamang humawak ng 5 g ng singaw ng tubig, ang natitirang 4 g ay nagiging mga patak ng tubig.
Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang paglipat ng singaw ng tubig sa isang likidong estado (mga patak ng tubig) ay tinatawag na condensation (sa Latin paghalay- paghalay). Sa temperatura na 0°C, nagiging singaw ng tubig solidong estado, ibig sabihin. nagiging ice crystals.

5. Pagsusukat ng halumigmig ng hangin. Ang relatibong halumigmig ay sinusukat gamit ang isang aparato na tinatawag na hair hygrometer (sa Greek hygros - basa, metro- sukatin). Sinasamantala ng device na ito ang pag-aari ng buhok ng tao na humahaba kapag tumaas ang halumigmig. Kapag bumababa ang halumigmig, umiikli ang buhok. Ang buhok ay nakakabit sa dial arrow, kapag ang buhok ay pinahaba o pinaikli, ang arrow, na gumagalaw sa kahabaan ng dial, ay nagpapakita ng kamag-anak na kahalumigmigan bilang isang porsyento (Larawan 54).

kanin. 54. Hygrometer ng buhok.

Ang hygrometer, tulad ng isang thermometer, ay inilalagay sa isang meteorological booth.
Sa mga istasyon ng panahon, ang kahalumigmigan ng hangin ay tinutukoy gamit ang mas tumpak na mga instrumento at gamit ang mga espesyal na talahanayan.

1. Bakit mas malaki ang nilalaman ng singaw ng tubig sa hangin sa itaas ng ekwador kaysa sa temperate zone?

2. Ano ang nangyayari sa singaw ng tubig sa hangin habang nagbabago ang altitude?
3. Temperatura ng hangin +10°C. Ganap na kahalumigmigan 6 g/m3. Sa anong mga kondisyon ang hangin ay magiging puspos ng singaw ng tubig? (Lutasin sa 2 paraan.)
4. Maging pamilyar sa istraktura ng hygrometer at sukatin ang kamag-anak na kahalumigmigan.

5*. Ang temperatura ng hangin ay +30°C, at ang ganap na halumigmig ay 20 g/m3. Kalkulahin ang kamag-anak na kahalumigmigan.

Kapag naririnig ko ang salitang "singaw", naaalala ko ang mga panahong nag-aaral pa ako mababang Paaralan. Pagkatapos, kapag ang mga magulang ay umuwi mula sa paaralan, nagsimula silang maghanda ng tanghalian at naglagay ng isang kawali ng tubig sa gas stove. At pagkatapos ng sampung minuto, nagsimulang lumitaw ang mga unang bula sa kasirola. Ang prosesong ito ay palaging nabighani sa akin, tila sa akin ay maaari kong tingnan ito magpakailanman. At pagkatapos, ilang oras pagkatapos lumitaw ang mga bula, ang singaw mismo ay nagsimulang dumaloy. Isang araw, tinanong ko ang aking ina: “Saan nanggagaling ang mga puting ulap na ito?” (Iyan ang tawag ko sa kanila noon). Kung saan sinagot niya ako: "Ang lahat ng ito ay nangyayari dahil sa pag-init ng tubig." Bagama't hindi siya sumagot buong presentasyon tungkol sa proseso ng pagbuo ng singaw, sa mga aralin pisika ng paaralan Natutunan ko ang lahat ng gusto ko tungkol sa mag-asawa. Kaya...

Ano ang singaw ng tubig?

SA siyentipikong punto pangitain, singaw ng tubig - lang isa sa tatlo pisikal na kondisyon ang tubig mismo. Ito ay kilala na nangyayari kapag ang tubig ay pinainit. Tulad ng kanyang sarili, ang singaw ay walang kulay, walang lasa, walang amoy. Ngunit hindi alam ng lahat na ang mga ulap ng singaw ay may sariling presyon, na nakasalalay sa dami nito. At ito ay ipinahayag sa pascals(bilang parangal sa kilalang siyentipiko).

Ang singaw ng tubig ay pumapalibot sa atin hindi lamang kapag may niluluto tayo sa kusina. Ito ay patuloy na nakapaloob sa hangin sa kalye at kapaligiran. At ang porsyento ng nilalaman nito ay tinatawag "ganap na kahalumigmigan".

Mga katotohanan tungkol sa singaw ng tubig at mga tampok nito

Kaya, ilang mga kagiliw-giliw na punto:

• mas mataas ang temperatura, na kumikilos sa tubig, mas mabilis ang proseso ng pagsingaw;
• Bukod sa, tumataas ang rate ng pagsingaw sa laki ng lugar ang ibabaw kung saan matatagpuan ang tubig na ito. Sa madaling salita, kung magsisimula tayong magpainit ng isang maliit na layer ng tubig sa isang malawak na tasa ng metal, pagkatapos ay magaganap ang pagsingaw nang napakabilis;
• hindi lamang kailangan ng buhay ng halaman likidong tubig, ngunit may gas din. Ang katotohanang ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang pagsingaw ay patuloy na dumadaloy mula sa mga dahon ng anumang halaman, pinapalamig ito. Subukang hawakan ang isang dahon ng puno sa isang mainit na araw at mapapansin mo na ito ay malamig;
• ang parehong naaangkop sa mga tao, ang parehong sistema ay gumagana sa amin tulad ng sa mga halaman sa itaas. Ang mga usok ay nagpapalamig sa ating balat sa isang mainit na araw.. Nakakagulat, kahit na may magaan na pagkarga, ang ating katawan ay nag-iiwan ng halos dalawang litro ng likido kada oras. Ano ang masasabi natin tungkol sa pagtaas ng stress at mainit na araw ng tag-init?

Ito ay kung paano natin mailalarawan ang kakanyahan ng singaw at ang papel nito sa ating mundo. Umaasa ako na natuklasan mo ang maraming mga kawili-wiling bagay!

Hanggang ngayon, ang object ng aming pananaliksik ay mga ideal na gas, i.e. tulad ng mga gas kung saan walang mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan at ang laki ng mga molekula ay napapabayaan. Sa katunayan, ang mga sukat ng mga molekula at ang lakas ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ay mayroon pinakamahalaga, lalo na sa mababang temperatura at mataas na presyon.

Ang isa sa mga kinatawan ng mga tunay na gas na ginagamit sa pagsasanay sa paglaban sa sunog at malawakang ginagamit sa pang-industriya na produksyon ay singaw ng tubig.

Ang singaw ng tubig ay lubhang malawak na ginagamit sa iba't ibang industriya industriya, pangunahin bilang isang coolant sa mga palitan ng init At kung paano gumaganang likido sa mga steam power plant. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ubiquity ng tubig, ang mura at hindi nakakapinsala sa kalusugan ng tao.

Ang pagkakaroon ng mataas na presyon ng dugo at medyo mababang temperatura, ang singaw na ginagamit sa pagsasanay ay malapit sa estado ng isang likido, samakatuwid, pabayaan ang magkakaugnay na puwersa sa pagitan ng mga molekula nito at ng kanilang dami, tulad ng sa mga ideal na gas, bawal. Dahil dito, hindi posibleng gamitin ang mga equation ng estado ng mga ideal na gas upang matukoy ang mga parameter ng estado ng singaw ng tubig, ibig sabihin, para sa singaw pv≠RT, para sa tubig singaw ay isang tunay na gas.

Ang mga pagtatangka ng isang bilang ng mga siyentipiko (Van der Waals, Berthelot, Clausius, atbp.) na linawin ang mga equation ng estado ng mga tunay na gas sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga pagbabago sa equation ng estado para sa mga ideal na gas ay hindi matagumpay, dahil ang mga pagwawasto na ito ay nauugnay lamang sa dami at mga puwersa ng pagkakaisa sa pagitan ng mga molekula ng isang tunay na gas at hindi isinasaalang-alang ang ilang iba pa pisikal na phenomena nangyayari sa mga gas na ito.

Espesyal na tungkulin gumaganap ng equation na iminungkahi ni Van der Waals noong 1873, (P + a/ v 2) ( v - b) = RT. Bilang tinatayang sa dami ng mga kalkulasyon, ang van der Waals equation ay mahusay na sumasalamin sa pisikal na katangian mga gas, dahil ito ay nagpapahintulot sa amin na ilarawan ang pangkalahatang larawan ng mga pagbabago sa estado ng isang substansiya kasama ang paglipat nito sa indibidwal mga estado ng yugto. Sa equation na ito A At V para sa isang ibinigay na gas ay pare-pareho ang mga halaga, isinasaalang-alang: ang una - mga puwersa ng pakikipag-ugnayan, at ang pangalawa - ang laki ng mga molekula. Saloobin a/v 2 nailalarawan ang karagdagang presyon kung saan matatagpuan ang isang tunay na gas dahil sa mga puwersa ng pagkakaisa sa pagitan ng mga molekula. Magnitude V isinasaalang-alang ang pagbaba sa dami kung saan ang mga molekula ng isang tunay na gas ay gumagalaw dahil sa katotohanan na sila mismo ay may lakas ng tunog.

Ang pinakakilalang equation sa kasalukuyan ay ang binuo noong 1937-1946. Amerikanong pisiko J. Mayer at malaya sa kanya Sobyet na matematiko N. N. Bogolyubov, pati na rin ang equation na iminungkahi ng mga siyentipikong Sobyet na sina M. P. Vukalovich at I. I. Novikov noong 1939.

Dahil sa kanilang masalimuot na kalikasan, ang mga equation na ito ay hindi isasaalang-alang.

Para sa singaw ng tubig, ang lahat ng mga parameter ng estado ay itinatala para sa kadalian ng paggamit at ipinakita sa Appendix 7.

Kaya, singaw ng tubig ay isang tunay na gas na nakuha mula sa tubig na may medyo mataas na kritikal na temperatura at malapit sa estado ng saturation.

Isaalang-alang natin ang proseso pagbabago ng likido sa singaw, kung hindi man ay tinatawag na proseso pagsingaw . Ang isang likido ay maaaring maging singaw sa pamamagitan ng pagsingaw at pagkulo.

Pagsingaw ay tinatawag na singaw na nangyayari lamang mula sa ibabaw ng likido at sa anumang temperatura. Ang intensity ng pagsingaw ay depende sa likas na katangian ng likido at temperatura nito. Maaaring kumpleto ang pagsingaw ng isang likido kung mayroong walang limitasyong espasyo sa itaas ng likido. Sa Kalikasan, ang proseso ng pagsingaw ng likido ay nangyayari sa isang napakalaking sukat sa anumang oras ng taon.

Ang kakanyahan ng proseso ng pagsingaw ay ang mga indibidwal na molekula ng isang likido na matatagpuan malapit sa ibabaw nito at may mas malaking kinetic energy, pagtagumpayan puwersahang pagkilos mga kalapit na molekula, lumilikha pag-igting sa ibabaw, lumipad palabas ng likido patungo sa nakapalibot na espasyo. Sa pagtaas ng temperatura, ang intensity ng pagsingaw ay tumataas, habang ang bilis at enerhiya ng mga molekula ay tumataas at ang mga puwersa ng kanilang pakikipag-ugnayan ay bumababa. Sa panahon ng pagsingaw, ang temperatura ng likido ay bumababa, dahil ang mga molekula ay may medyo mataas na bilis, bilang isang resulta kung saan ito ay bumababa average na bilis mga molekula na natitira sa loob nito.

Kapag ang init ay ibinibigay sa isang likido, tumataas ang temperatura at bilis ng pagsingaw nito. Sa ilang napaka-tiyak na temperatura, depende sa likas na katangian ng likido at ang presyon kung saan ito matatagpuan, ito ay nagsisimula singaw sa buong masa nito. Sa kasong ito, nabubuo ang mga bula ng singaw sa dingding ng sisidlan at sa loob ng likido. Ang kababalaghang ito ay tinatawag kumukulo mga likido. Ang presyon ng nagresultang singaw ay kapareho ng presyon ng daluyan kung saan nangyayari ang pagkulo.

Ang reverse process ng vaporization ay tinatawag Upang paghalay ika. Ang prosesong ito ng paggawa ng singaw sa likido ay nangyayari din sa isang pare-parehong temperatura kung ang presyon ay nananatiling pare-pareho. Sa panahon ng paghalay, ang magulo na gumagalaw na mga molekula ng singaw, na nakikipag-ugnay sa ibabaw ng likido, ay nahuhulog sa ilalim ng impluwensya ng mga intermolecular na puwersa ng tubig, nananatili doon, at muling binago sa likido. kasi Dahil ang mga molekula ng singaw ay may mas mataas na bilis kumpara sa mga molekula ng likido, sa panahon ng paghalay ay tumataas ang temperatura ng likido. Ang likidong nabuo kapag ang singaw ay namumuo ay tinatawag condensate .

Isaalang-alang natin ang proseso ng singaw nang mas detalyado.

Ang paglipat ng likido sa singaw ay may tatlong yugto:

1. Pag-init ng likido hanggang kumukulo.

2. Pagsingaw.

3. Pag-init ng singaw.

Tingnan natin ang bawat yugto nang mas detalyado.

Kumuha tayo ng isang silindro na may piston at maglagay ng 1 kg ng tubig doon sa temperaturang 0°C, na karaniwang ipinapalagay na ang tiyak na dami ng tubig sa temperaturang ito ay minimal na 0.001 m 3 /kg. Ang isang load ay inilalagay sa piston, na, kasama ng piston, ay nagpapatupad ng pare-parehong presyon P sa likido. Ang estado na ito ay tumutugma sa punto 0. Magsimula tayong magbigay ng init sa silindro na ito.

kanin. 28. Graph ng mga pagbabago sa tiyak na volume singaw-likidong pinaghalong sa saturation pressure P s.

1. Proseso ng pag-init ng likido. Sa prosesong ito, natupad sa patuloy na presyon Dahil sa init na ibinibigay sa likido, ito ay pinainit mula 0 ° C hanggang sa kumukulong punto t s. kasi ang tubig ay may medyo maliit na koepisyent ng thermal expansion, pagkatapos ay bahagyang magbabago ang tiyak na dami ng likido at tataas mula v 0 hanggang v¢. Ang estado na ito ay tumutugma sa punto 1, at ang proseso - segment 0-1.

2. Proseso ng singaw . Sa karagdagang supply ng init, ang tubig ay kumukulo at papasok estado ng gas, ibig sabihin. singaw ng tubig Ang prosesong ito ay tumutugma sa segment 1-2 at pagtaas ng partikular na volume mula v¢ hanggang v¢¢. Ang proseso ng singaw ay nangyayari hindi lamang sa pare-pareho ang presyon, kundi pati na rin sa isang pare-parehong temperatura na katumbas ng punto ng kumukulo. Sa kasong ito, ang tubig sa silindro ay nasa dalawang yugto na: singaw at likido. Ang tubig ay naroroon sa anyo ng isang likido na puro sa ilalim ng silindro at sa anyo ng mga maliliit na patak, pantay na ipinamamahagi sa buong volume.

Ang proseso ng vaporization ay sinamahan ng isang reverse process na tinatawag na condensation. Kung ang condensation rate ay nagiging pantay na bilis pagsingaw, pagkatapos ay nangyayari ang dynamic na equilibrium sa system. Ang singaw sa estadong ito ay may pinakamataas na density at tinatawag na saturated. Samakatuwid, sa ilalim mayaman maunawaan ang singaw sa estado ng ekwilibriyo kasama ang likido kung saan ito nabuo. Ang pangunahing katangian ng singaw na ito ay mayroon itong temperatura na isang function ng presyon nito, na kapareho ng presyon ng daluyan kung saan nangyayari ang pagkulo. Samakatuwid, ang punto ng kumukulo ay tinatawag na naiiba temperatura ng saturation at ay denoted t n. Ang pressure na tumutugma sa t n ay tinatawag na saturation pressure (denote p n o p. Ang singaw ay nabuo hanggang sa ito ay sumingaw Huling straw mga likido. Ang sandaling ito ay tumutugma sa estado tuyo puspos (o simpleng tuyo) pares. Ang singaw na ginawa ng hindi kumpletong pagsingaw ng isang likido ay tinatawag basang puspos na singaw o simple lang basa. Ito ay isang halo ng tuyong singaw na may mga likidong patak, na ipinamamahagi nang pantay-pantay sa buong masa nito at nasuspinde dito. Mass fraction ang tuyong singaw sa basang singaw ay tinatawag na antas ng pagkatuyo o mass steam content at tinutukoy ng X. Ang mass fraction ng likido sa basang singaw ay tinatawag antas ng kahalumigmigan at tinutukoy ng u. Obvious naman yun sa= 1 - X. Ang antas ng pagkatuyo at ang antas ng halumigmig ay ipinahayag alinman sa mga fraction ng isang yunit o sa %: halimbawa, kung x = 0.95 at y = 1 - x = 0.05, nangangahulugan ito na ang halo ay naglalaman ng 95% dry steam at 5% na kumukulong likido.

3. Overheating ng singaw. Sa karagdagang supply ng init, tataas ang temperatura ng singaw (ang partikular na volume ay tumataas mula v¢¢ hanggang v¢¢¢). Ang estado na ito ay tumutugma sa segment 2-3 . Kung ang temperatura ng singaw ay mas mataas kaysa sa temperatura ng puspos na singaw ng parehong presyon, kung gayon ang naturang singaw ay tinatawag sobrang init. Ang pagkakaiba sa pagitan ng temperatura ng superheated steam at ang temperatura ng saturated steam ng parehong presyon ay tinatawag antas ng sobrang pag-init A.

Dahil ang tiyak na dami ng sobrang init na singaw ay mas malaki kaysa sa tiyak na dami ng puspos na singaw (mula noong p = const, t per > t n), pagkatapos ay ang density ng superheated steam mas kaunting density puspos na singaw. Samakatuwid, ang sobrang init na singaw ay hindi puspos. Ayon sa kanilang sarili pisikal na katangian Ang sobrang init na singaw ay lumalapit sa mga gas at kung mas mataas ang antas ng sobrang init, mas malaki.

Mula sa karanasan, ang mga posisyon ng mga puntos na 0 - 2 ay natagpuan para sa iba, higit pa mataas na presyon saturation. Sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga kaukulang punto sa iba't ibang pressure, nakakakuha kami ng isang diagram ng estado ng singaw ng tubig.

kanin. 29. pv – diagram ng estado ng singaw ng tubig.

Mula sa pagsusuri ng diagram makikita na habang tumataas ang presyon, bumababa ang tiyak na dami ng likido. Sa diagram, ang pagbaba sa volume na ito na may pagtaas ng presyon ay tumutugma sa linya ng SD. Ang temperatura ng saturation, at samakatuwid ang tiyak na dami, ay tumataas, tulad ng ipinakita ng linya ng AK. Ang tubig ay sumingaw din nang mas mabilis, na malinaw na nakikita mula sa linya ng VC. Habang tumataas ang presyon, bumababa ang pagkakaiba sa pagitan ng v¢ at v¢¢, at ang mga linyang AK at BK ay unti-unting lumalapit sa isa't isa. Sa isang tiyak na presyon, medyo tiyak para sa bawat sangkap, ang mga linyang ito ay nagtatagpo sa isang punto K, na tinatawag na kritikal na punto. Point K, sabay-sabay kabilang sa linya likido sa kumukulong punto AK at ang linya ng dry saturated vapor VK, ay tumutugma sa isang tiyak na paglilimita ng kritikal na estado ng sangkap, kung saan walang pagkakaiba sa pagitan ng singaw at likido. Ang mga parameter ng estado ay tinatawag na kritikal at itinalagang Tk, Pk, vk. Para sa tubig, ang mga kritikal na parameter ay may mga sumusunod na halaga: Tk = 647.266K, Pk = 22.1145 MPa, vk = 0.003147 m 3 /kg.

Ang estado kung saan ang lahat ng tatlong yugto ng tubig ay maaaring nasa ekwilibriyo ay tinatawag na triple point ng tubig. Para sa tubig: T 0 = 273.16 K, P 0 = 0.611 kPa, v 0 = 0.001 m 3 /kg. Sa thermodynamics, ang tiyak na enthalpy, entropy at panloob na enerhiya sa triple point ay kinuha katumbas ng zero, ibig sabihin. i 0 = 0, s 0 = 0, u 0 = 0.

Tukuyin natin ang mga pangunahing parameter ng singaw ng tubig

1. Pag-init ng likido

Tinatawag ang dami ng init na kinakailangan upang magpainit ng 1 kg ng likido mula 0 °C hanggang kumukulo tiyak na init ng likido . Ang init ng isang likido ay isang function ng presyon, pagkuha pinakamataas na halaga sa kritikal na presyon.

Natutukoy ang halaga nito:

q = с р (t s -t 0) ,

kung saan с р – average na masa kapasidad ng init ng isobaric tubig sa hanay ng temperatura mula t 0 = 0 °C hanggang t s, na kinuha mula sa reference data

mga. q = с р t s

Ang partikular na init ay sinusukat sa J/kg

Ang dami q ay ipinahayag bilang

kung saan ang i¢ ay ang enthalpy ng tubig sa kumukulong punto;

i ay ang enthalpy ng tubig sa 0 °C.

Ayon sa unang batas ng thermodynamics

i = u 0 + P s v 0 ,

kung saan ang u 0 ay ang panloob na enerhiya sa 0 °C.

i¢ = q + u 0 + P s v 0

Ipagpalagay natin na may kondisyon, tulad ng sa kaso ng mga ideal na gas, na u 0 = 0. Pagkatapos

i¢ = q + P s v 0

Binibigyang-daan ka ng formula na ito na kalkulahin ang halaga ng i¢ gamit ang mga halaga ng P s, v 0 at q na natagpuan mula sa karanasan.

Sa mababang pressures Р s, kapag para sa tubig ang halaga Р s v 0 ay maliit kumpara sa init ng likido, maaaring ipagpalagay ng isa

Ang init ng likido ay tumataas sa pagtaas ng saturation pressure at sa kritikal na punto umabot pinakamataas na halaga. Isinasaalang-alang na i=u+ Pv (1), maaari nating isulat ang sumusunod na expression para sa panloob na enerhiya ng tubig sa puntong kumukulo:

u¢ = i¢ + P s v¢

Pagbabago sa entropy sa panahon ng pag-init ng likido

Ipagpalagay na ang entropy ng tubig sa 0

Ang formula na ito ay nagpapahintulot sa iyo na kalkulahin ang enthalpy ng isang likido sa puntong kumukulo nito.

2. Pagsingaw

Ang dami ng init na kinakailangan upang ma-convert ang 1 kg ng likidong pinainit sa kumukulong punto sa tuyo na puspos na singaw proseso ng isobaric tinawag tiyak na init singaw (r) .

Natutukoy ang init ng singaw:

i¢¢ = r + i¢ batay sa init ng vaporization at enthalpy ng tubig sa boiling point i¢ na natagpuan mula sa karanasan. Isinasaalang-alang ang (1), maaari naming isulat:

r = (u¢¢-u¢)+P s (v¢¢-v¢),

kung saan ang u¢ at u¢¢ ay ang panloob na enerhiya ng tubig sa kumukulong punto at tuyong puspos na singaw. Ang equation na ito ay nagpapakita na ang init ng singaw ay may dalawang bahagi. Ang isang bahagi (u¢¢-u¢) ay ginugugol sa pagtaas ng panloob na enerhiya ng singaw na nabuo mula sa tubig. Ito ay tinatawag na panloob na init singaw at itinalaga ng letrang r. Ang ibang bahagi ng P s (v¢¢-v¢) ay ginugugol sa panlabas na gawaing ginagawa ng singaw sa isobaric na proseso ng kumukulong tubig, at tinatawag na panlabas na init ng singaw (y).

Ang init ng singaw ay bumababa sa pagtaas ng saturation pressure at katumbas ng zero sa kritikal na punto. Ang init ng likido at ang init ng singaw ay bumubuo sa kabuuang init ng tuyo na puspos na singaw l¢¢.

Ang panloob na enerhiya ng dry saturated steam u¢¢ ay katumbas ng

u¢¢=i¢¢-P s v¢¢

Ang pagbabago sa entropy ng singaw sa panahon ng proseso ng singaw ay tinutukoy ng expression

Ang expression na ito ay nagpapahintulot sa amin na matukoy ang entropy ng dry saturated steam s¢¢.

Ang basang puspos na singaw sa pagitan ng mga halaga ng hangganan ng mga partikular na volume v¢ at v¢¢ ay binubuo ng tuyong puspos na singaw at tubig. Ang dami ng dry saturated steam sa 1 kg ng wet saturated steam ay tinatawag antas ng pagkatuyo , o nilalaman ng singaw . Ang dami na ito ay tinatawag na liham x. Magnitude (1-x) tinawag antas ng kahalumigmigan ng singaw .

Kung isasaalang-alang natin ang antas ng pagkatuyo, kung gayon ang tiyak na dami ng wet saturated steam v x

v x = v¢¢x + v¢(1-x)

Init ng singaw r x, enthalpy ako x, buong init l x, panloob na enerhiya ikaw x at entropy s x para sa wet saturated steam ay may mga sumusunod na halaga:

rx = rx; i x = i¢ + rx; l x = q + rx; u x = i¢ + rx – p s v s ; s x = s¢ + rx/T s

3. Proseso ng superheating ng singaw

Ang tuyong puspos na singaw ay pinainit sa patuloy na presyon mula sa kumukulong punto ts sa itinakdang temperatura t; sa kasong ito, ang tiyak na dami ng singaw ay tumataas mula sa v¢ dati v. Ang dami ng init na ginugugol sa sobrang init ng 1 kg ng tuyong puspos na singaw mula sa kumukulong punto hanggang sa isang partikular na temperatura ay tinatawag na init ng sobrang pag-init. Ang init ng superheating ay maaaring matukoy:

kung saan ang c p ay ang average na mass heat capacity ng singaw sa hanay ng temperatura t s – t (natukoy mula sa reference data).

Para sa halaga q p maaari nating isulat

q p = i – i¢ ,

kung saan ako ang enthalpy ng sobrang init na singaw.