Teoria06.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 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

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:

lub (alternatywne oznaczenie):

′

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:

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: