Teoria06

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Woda i para
Co dzieje się z H
2
O przy różnych temperaturach? Tabelkę sporządzono dla H
2
O pod ciśnieniem atmosferycznym (p = 1,1013 bar).
Stan
skupienia
lód lód lód + woda
woda
woda + para
(para mokra)
para nasycona
sucha
para
przegrzana
Temperatura
poniżej 0°C 0°C
0°C
0 °C
0 ÷ 100 °C
100 °C
100 °C
100 °C powyżej 100°C
Obj. właśc.
v
L
v
L
ciekawi niech
sobie obliczą
v
w
(0°C)
v
w
(
t
)
v´
v´ +
x
(v˝ – v´)
v˝
z wykresu i-s
(dobrego)
Entalpia
właściwa
i
<0
zero
(patrz uwagi)
c
w
·
t
i´
i´ +
x
(i˝ – i˝)
i˝
z wykresu i-s
(każdego)
Punkty
charakteryst.
punkt
topnienia
punkt krzepnięcia
Punkt pęcherzyków (przy
ogrzewaniu tworzą się
pierwsze pęcherzyki pary)
Punkt rosy (przy
ochładzaniu tworzą się
pierwsze krople wody)
Obszary na
wykresach i
ich granice
Obszar
lodu
linia przemiany topnienia/krzepnięcia
Obszar
wody
linia przemiany parowania/skrapnania
w termodynamice nazywana krótko
linią nasycenia
Obszar pary
= .
2. Entalpię właściwą
i
oblicza się tak jak pokazano w tabelce. Przyjęto tradycyjnie, że entalpia jest równa zero dla wody w tzw. punkcie potrójnym (T
tr
=
273,16 K czyli t
tr
= 0,01 °C). W przybliżeniu można zastąpić punkt potrójny punktem 0 °C. I tak dokładny wzór na entalpię wody to:
i
= c
w
(
T
–
T
tr
), zaś wzór
przybliżony, to:
i
= c
w
·
t
.
Nie oznacza to, że woda w temp. 0°C nie posiada energii ani, że lód ma energię ujemną! Mamy tutaj do czynienia z
poziomem odniesienia (umową)
.
3. Mieszaninę woda + para (tzw.
parę mokrą
) charakteryzuje stopień suchości
x
tj. udział pary:
I
w
G
w
i
w
I
p
=
G
p
i
p
I
w
=
G
w
i
w
I
p
=
G
p
i
p
x
=
G
p
lub (alternatywne oznaczenie):
x
=
G
′
.
G
+
G
G
′
+
G
′
w
p
Indeks „prim” dotyczy wody na linii nasycenia (x = 0), a indeks „bis” dotyczy pary na linii nasycenia (x = 1).
4. Temperatura wrzenia/skraplania 100°C występuje pod ciśnieniem atmosferycznym. Przy innych ciśnieniach temperatura wrzenia/skraplania jest inna!
Temperaturę wrzenia/skraplania nazywamy
temperaturą nasycenia
i oznaczamy t
s
.
5. Wielkości v´ v˝ i´ i˝ a także s´ s˝ oraz temperaturę t
s
można odczytać z tablic (zbiór zadań) dla różnych ciśnień.
6. Różnicę i˝ – i´ nazywamy entalpią parowania
r
. Jest to ilość ciepła, którą trzeba doprowadzić (pod stałym ciśnieniem), aby odparować 1 kg wody
doprowadzonej już uprzednio do stanu nasycenia.
7. Energię wewnętrzną, jeśli potrzeba obliczamy jako u = i – pv. Dla wody u ≅ i, gdyż v jest b. małe.
Para czy gaz
Zamiast „gaz” mówimy „para” wtedy, gdy znajduje się on blisko linii nasycenia (tzn. jego parametry są bliskie linii nasycenia).
Para nie zachowuje się jak gaz doskonały ani półdoskonały. Warto zwrócić uwagę, jak na wykresie i-s izotermy stają się równoległe, proste i poziome dopiero w
sporym oddaleniu od linii nasycenia. Wtedy obowiązuje liniowa funkcja
i
= c
p
t
. Dotychczas rozważane gazy (powietrze, CO
2
, O
2
, N
2
, H
2
) są w typowych warunkach
daleko od linii nasycenia, gdyż te leżą w obszarze niskich a nawet bardzo niskich temperatur.
Uwagi, umowy i objaśnienia:
1. Przyjęto tradycyjnie, że ilość wody i pary podaje się jako masę G
w
, G
p
(a nie molowo). W związku z tym entalpię oblicza się:
&
&
&
&
[ Pobierz całość w formacie PDF ]