Насыщенный пар и его свойства :: SYL.ru

После закипания температура воды перестает расти и остается неизменной до полного испарения. Парообразование – это процесс перехода из жидкого состояния в пар, который имеет тот же температурный показатель, что и кипящая жидкость. Это испарение получило название насыщенный пар. Когда вся вода испаряется, любое последующее добавление тепла повышает температуру. Нагретый пар за уровнем насыщенного называется перегретым. В промышленности обычно используется насыщенный пар для отопления, приготовления пищи, сушки или других процедур. Перегретый используется исключительно для турбин. Различные типы пара имеют разные энергии обменного потенциала и это оправдывает их применение в совершенно различных целях.

Пар как одно из трех физических состояний

Лучше понять свойства пара может помочь понимание общего молекулярного и атомарного строения вещества, а также применение этого знания касательно льда, воды и пара. Молекула — это наименьшая единица любого элемента или соединения. Она, в свою очередь, состоит из еще более мелких частиц, называемых атомами, которые определяют базовые элементы, такие как водород и кислород. Конкретные комбинации этих атомарных элементов обеспечивают соединение веществ. Одно из таких соединений представлено химической формулой Н₂О, молекулы которого состоят из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода. Углерода имеется также в изобилии, это ключевой компонент всех органических веществ. Большинство минеральных веществ могут существовать в трех физических состояниях (твердое тело, жидкость и пар), которые называются фазами.

Процесс образования пара

Когда температура воды приближается к точке кипения, некоторые молекулы получают достаточное количество кинетической энергии для достижения скоростей, которые позволяют им на мгновение отделиться от жидкости в пространстве над поверхностью, прежде чем вернуться. Дальнейшее нагревание вызывает большее возбуждение и число молекул, желающих покинуть жидкость, увеличивается. При атмосферном давлении температура насыщения составляет 100 °С. Пар с температурой кипения при таком давлении носит название сухой насыщенный пар. Как фазовый переход от льда к воде, процесс испарения является также обратимым (конденсация). Критическая точка — это наибольшая температура, при которой вода может находиться в жидком состоянии. Выше этой точки пар может рассматриваться как газ. Газообразное состояние является подобием диффузного, в котором молекулы имеют почти неограниченную возможность движения.

Взаимосвязь переменных

При заданной температуре существует определенное давление пара, которое существует в равновесии с жидкой водой. Если этот показатель растет, пар перегревается и называется сухим. Существует взаимосвязь между давлением и температурой: зная одно значение, можно определить другое. Состояние пара определяется тремя переменными: давлением, температурой и объемом. Сухой насыщенный пар – это состояние, когда пар и вода могут присутствовать одновременно. Иными словами, это происходит тогда, когда скорость парообразования равна скорости конденсации.

Насыщенный пар и его свойства

При обсуждении свойств насыщенного пара его часто сравнивают с иде­аль­ным газом. Есть ли у них что-то общее или это простое заблуждение? Во-первых, при неизменном уровне тем­пе­ра­ту­ры плот­ность не находится в за­ви­симости от объ­е­ма. Визуально это можно себе представить следующим образом: нужно визуально уменьшить объем емкости с паром, не изменяя при этом температурные показатели. Число конденсируемых мо­ле­кул будет пре­восходить число испаряющихся, а пар будет возвращаться в со­сто­я­ние баланса. В результате плот­ность будет неизменным параметром. Во-вторых, такие характеристики, как дав­ле­ние и объ­е­м, не зависят друг от друга. В-третьих, учитывая неизменность объ­е­мных характеристик, плот­ность молекул возрастает, когда растет тем­пе­ра­ту­ра, и становится меньше, когда она понижается. На самом деле, при нагревании вода начинает испаряться быстрее. Баланс в этом случае будет нарушен и не будет восстановлен до тех пор, пока плот­ность пара не вернется на прежние позиции. При конденсации, наоборот, плотность насыщенного пара будет уменьшаться. В отличие от идеального газа, насыщенный пар нельзя назвать замкнутой системой, так как он постоянно контактирует с водой.

Преимущества в сфере отопления

Насыщенным называется чистый пар в непосредственном контакте с жидкой водой. Он обладает многими характеристиками, которые делают его отличным источником тепловой энергии, особенно это касается высоких температур (выше 100 °C). Некоторые из них:

1. Быстрый равномерный нагрев с помощью скрытой передачи тепла повышает качество продукции и производительность.
2. Давление и температуру можно контролировать и устанавливать на необходимом уровне.
3. Высокий коэффициент теплопередачи.
4. Берет свое начало из воды, безопасный, чистый и недорогой.

Различные виды пара

Пар – это газообразная фаза воды. Он использует тепло во время своего образования и выделяет большое количество тепла после этого. Следовательно, он
может быть использован в качестве рабочего вещества для тепловых двигателей. Известны следующие состояния: влажный насыщенный, сухой насыщенный и перегретый. Насыщенный пар предпочтительнее перегретого пара в качестве теплоносителя в теплообменниках. Когда он выбрасывается в атмосферу из труб, часть его конденсируется, образуются облака белого влажного испарения, содержащего мельчайшие капельки воды. Перегретый пар не будет подвержен конденсации, даже при вступлении в непосредственный контакт с атмосферой. В перегретом состоянии он будет иметь большую теплоотдачу за счет ускорения движения молекул и меньшей плотности. Наличие влаги вызывает осаждение, коррозию и снижению продолжительности службы котлов или другого теплообменного оборудования. Следовательно, сухой пар является предпочтительным, поскольку он вырабатывает больше энергии и не вызывает коррозии.

Сухой и насыщенный: в чем противоречие

Многие путаются с терминами «сухой» и «насыщенный». Как может быть нечто одновременно и тем и другим? Ответ кроется в терминологии, которую мы используем. Термин «сухой» связывают с отсутствием влаги, то есть «не мокрый». «Насыщенный» означает «замоченный», «промокший», «затопленный», «заваленный» и так далее. Все это, казалось бы, подтверждает противоречие. Однако в паровой инженерии термин «насыщенный» имеет другое значение и в данном контексте означает состояние, при котором происходит кипение. Таким образом, температура, при которой происходит кипение, известна технически как температуры насыщения. Сухой пар в данном контексте не имеет в себе влаги. Если понаблюдать за кипящим чайником, то можно увидеть выходящее из носика чайника белое испарение. На самом деле, это смесь сухого бесцветного пара и влажного пара, содержащего в себе капельки воды, которые отражают свет и окрашиваются в белый цвет. Поэтому термин «сухой насыщенный пар» означает, что пар обезвожен и не перегрет. Свободное от частиц жидкости, это вещество в газообразном состоянии, которое не следуют общим газовым законам.

www.syl.ru

Насыщенный пар — Большая советская энциклопедия

Насы́щенный пар

Пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью (или твёрдым телом) того же химического состава. Между жидкостью и её Н. п. существует динамическое равновесие: число молекул, вырывающихся в единицу времени из жидкости и переходящих в паровую фазу, равно числу молекул пара, возвращающихся в жидкость за то же время. Н. п., не содержащий взвешенных частиц жидкости, называют сухим, а содержащий капельки жидкости, — влажным Н. п. Состояние сухого Н. п. крайне неустойчиво, так как при малейшем отводе от него теплоты пар частично конденсируется и превращается во влажный, а при малейшем подводе теплоты превращается в перегретый. В интервале температур и давлений, в котором возможно термодинамическое равновесие жидкости с паром (между тройной точкой (См. Тройная точка) и критической точкой (См. Критическая точка)), каждому давлению соответствует определённая температура насыщения пара. Кривая, представляющая зависимость давления Н. п. от температуры, выражает в то же время зависимость температуры кипения (См. Кипение) (или конденсации (См. Конденсация)) от давления. Определённая зависимость связывает также плотности жидкости и Н. п. С увеличением температуры увеличиваются давление и плотность Н. п. и уменьшается плотность жидкости. См. также Пар водяной

, Испарение.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me

---

Значения в других словарях

1. НАСЫЩЕННЫЙ ПАР — Пар, находящийся в термодинамич. равновесии с жидкостью (или тв. телом) того же хим. состава. Жидкость и её Н. п. находятся в состоянии дпнамич. равновесия: число молекул, переходящих из жидкости в пар в ед. Физический энциклопедический словарь

gufo.me

Ответы@Mail.Ru: свойства насыщенного пара?

Во-первых, при неизменном уровне тем­пе­ра­ту­ры плот­ность не находится в за­ви­симости от объ­е­ма. Во-вторых, такие характеристики, как дав­ле­ние и объ­е­м, не зависят друг от друга. В-третьих, учитывая неизменность объ­е­мных характеристик, плот­ность молекул возрастает, когда растет тем­пе­ра­ту­ра, и становится меньше, когда она понижается. Насыщенный пар нельзя назвать замкнутой системой, так как он постоянно контактирует с водой.

Рассмотрим двухфазную молекулярную систему, состоящую из жидкого и газового компонентов одного и того же вещества. Например, вода и водяной пар, ацетон и пар ацетона и т. д. Если пар и жидкость находятся в динамическом равновесии, то такой пар называют насыщенным. Динамическое равновесие жидкости и ее пара заключается в том, что за любой интервал времени число испаряющихся из жидкости молекул равно числу сконденсированных в жидкость молекул. Свойства насыщенного пара заключаются в том, что его давление не зависит от объема, который он занимает, но сильно зависит от температуры, при которой он находится. Фазовый переход однородной системы из одного состояния (например, газового) в другое (например, жидкое) подчиняется закону Клапейрона-Клаузиуса. (для ν = 1 моль), (1.4) где — теплота испарения при температуре Т, — объем одного моля пара, — объем одного моля жидкости, — изменение давления насыщенного пара при изменении температуры на 1 К. При низких давлениях и высоких температурах можно считать, что и пар подчиняется законам идеальных газов, т. е. и уравнение (1.4) легко преобразуется к виду: ,(1.5) где а и b — некоторые константы, связанные с мольными теплоемкостями пара и жидкости и теплотой испарения. Из (1.5) видно, что давление насыщенного пара с ростом температуры растет. То, что в эксперименте использовали ацетон (лучше эфир) при комнатной температуре и пониженном давлении, как раз и соответствует условию, что насыщенный пар ацетона можно считать идеальным газом. Медленное изменение объема гофрированного сосуда необходимо, чтобы процесс происходил изотермически. Этому же способствует и то, что ацетон (или эфир) легко испаряются, т. е. при испарении и конденсации температура ни пара, ни жидкости существенно не изменяется. Если же изменять объем быстро, то будет заметное изменение давления. Это связано с тем, что в этом случае процесс неизотермический. Но при прохождении некоторого времени стрелка вакуумметра вернется в такое положение, которое соответствует изотермическому процессу, т. к. ацетон, его пар и окружающая среда придут в термодинамически равновесное состояние.

touch.otvet.mail.ru