Диаграмма состояния воды

Диаграмма состояния (или фазовая диаграмма) представляет собой графическое изображение зависимости между величинами, характеризующими состояние системы, и фазовыми превращениями в системе (переход из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразной и т. д.). Диаграммы состояния широко применяются в химии. Для однокомпонентных систем обычно используются диаграммы состояния, показывающие зависимость фазовых превращений от температуры и давления; они называются диаграммами состояния в координатах Р-Т.

На рисунке приведена в схематической форме (без строгого соблюдения масштаба) диаграмма состояния воды. Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления.

Диаграмма показывает те состояния воды, которые термодинамически устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Она состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на три области, отвечающие льду, жидкости и пару.

Рассмотрим каждую из кривых более подробно. Начнем с кривой ОА (рис. 1), отделяющей область пара от области жидкого состояния.

Рисунок 1 - Диаграмма состояния воды

Представим себе цилиндр, из которого удален воздух, после чего в него введено некоторое количество чистой, свободной от растворенных веществ, в том числе от газов, воды; цилиндр снабжен поршнем, который закреплен в некотором положении (рис. 2).

Рисунок 2 - Цилиндр, снабженный поршнем

Через некоторое время часть воды испарится, и над ее поверхностью будет находиться насыщенный пар. Можно измерить его давление и убедиться в том, что оно не изменяется с течением времени и не зависит от положения поршня. Если увеличить температуру всей системы и вновь измерить давление насыщенного пара, то окажется, что оно возросло. Повторяя такие измерения при различных температурах, найдем зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры. Кривая ОА представляет собой график этой зависимости: точки кривой показывают те пары значений температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар находятся в равновесии друг с другом — сосуществуют. Кривая ОА называется кривой равновесия жидкость—пар или кривой кипения. В таблице приведены значения давления насыщенного водяного пара при нескольких температурах.

Таблица 2 – Давление насыщенного водяного пара

Температура

Давление насыщенного пара

Температура

Давление насыщенного пара

кПа

мм рт. ст.

кПа

мм рт. ст.

0

0,61

4,6

50

12,3

92,5

10

1,23

9,2

60

19,9

149

20

2,34

17,5

70

31,2

234

30

4,24

31,8

80

47.4

355

40

7,37

55,3

100

101,3

760

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи

Встреча участников СБСЕ в г. Вена в 1986 году
Изменения биосферы в результате человеческой дея­тельности стали стремительными. Человек выступает в ка­честве могучей геологической силы, преобразующей лик Земли. За последние 30—40 л ...

Система экологического менеджмента в России и мире
Интерес к ISO 14001 был изначально настолько высок, что к моменту его официальной публикации на соответствие проекту или окончательному проекту стандарта в Германии уже было сертифицировано 25 компа ...

Нефтяные загрязнения окружающей среды
Окружающая среда дает промышленному предприятию все необходимое для продолжения технологического цикла. По мере того, как развивается и расширяется производство, предприятию требуется все большее коли ...