Промежуточное состояние вещества между состоянием реального газа и жидкостью принято называть парообразным или просто паром. Превращение жидкости в пар представляет собой фазовый переход из одного агрегатного состояния в другое. При фазовом переходе наблюдается скачкообразное изменение физических свойств вещества.
Примерами таких фазовых переходов является процесс кипения жидкости с появлением влажного насыщенного пара и последующим переходом его в лишенный влаги сухой насыщенный пар или обратный кипению процесс конденсации насыщенного пара.
Одно из основных свойств сухого насыщенного пара заключается в том, что дальнейший подвод теплоты к нему приводит к возрастанию температуры пара, т. е. перехода его в состояние перегретого пара, а отвод теплоты — к переходу в состояние влажного насыщенного пара. В
Фазовые состояния воды
Рисунок 1. Фазовая диаграмма для водяного пара в T, s координатах.
Область I – газообразное состояние (перегретый пар, обладающий свойствами реального газа);
Область II – равновесное состояние воды и насыщенного водяного пара (двухфазное состояние). Область II также называют областью парообразования;
Область III – жидкое состояние (вода). Область III ограничена изотермой ЕК;
Область IV – равновесное состояние твердой и жидкой фаз;
Область V – твердое состояние;
Области III, II и I разделены пограничными линиями AK (левая линия) и KD (правая линия). Общая точка K для пограничных линий AK и KD обладает особыми свойствами и называется критической точкой . Эта точка имеет параметры p кр , v кр и Т кр , при которых кипящая вода переходит в перегретый пар, минуя двухфазную область. Следовательно, вода не может существовать при температурах выше Т кр.
Критическая точка К имеет параметры:
p кр = 22,136 МПа; v кр = 0,00326 м 3 /кг; t кр = 374,15 °С.
Значения p, t, v и s для обеих пограничных линий приводятся в специальных таблицах термодинамических свойств водяного пара.
Процесс получения водяного пара из воды
На рисунках 2 и 3 изображены процессы нагрева воды до кипения, парообразования и перегрева пара в p, v — и T, s -диаграммах.
Начальное состояние жидкой воды, находящейся под давлением p 0 и имеющей температуру 0 °С, изображается на диаграммах p, v и T, s точкой а . При подводе теплоты при p = const температура ее увеличивается и растет удельный объем. В некоторый момент температура воды достигает температуры кипения. При этом ее состояние обозначается точкой b. При дальнейшем подводе теплоты начинается парообразование с сильным увеличением объема. При этом образуется двухфазная среда — смесь воды и пара, называемая влажным насыщенным паром . Температура смеси не меняется, так как тепло расходуется на испарение жидкой фазы. Процесс парообразования на этой стадии является изобарно-изотермическим и обозначается на диаграмме как участок bc . Затем в некоторый момент времени вся вода превращается в пар, называемый сухим насыщенным . Это состояние обозначается на диаграмме точкой c .
Рисунок 2. Диаграмма p, v для воды и водяного пара.
Рисунок 3. Диаграмма T, s для воды и водяного пара.
При дальнейшем подводе теплоты температура пара будет увеличиваться и будет протекать процесс перегрева пара c — d . Точкой d обозначается состояние перегретого пара. Расстояние точки d от точки с зависит от температуры перегретого пара.
Индексация для обозначения величин, относящихся к различным состояниям воды и пара:
- величина с индексом «0» относится к начальному состоянию воды;
- величина с индексом «′» относится к воде, нагретой до температуры кипения (насыщения);
- величина с индексом «″» относится к сухому насыщенному пару;
- величина с индексом «x » относится к влажному насыщенному пару;
- величина без индекса относится к перегретому пару.
Процесс парообразования при более высоком давлении p 1 > p 0 можно отметить, что точка a, изображающая начальное состояние воды при температуре 0 °С и новом давлении, остается практически на той же вертикали, так как удельный объем воды почти не зависит от давления.
Точка b′ (состояние воды при температуре насыщения) смещается вправо на p, v -диаграмме и поднимается вверх на T,s -диаграмме. Это потому, что с увеличением давления увеличивается температура насыщения и, следовательно, удельный объем воды.
Точка c′ (состояние сухого насыщенного пара) смещается влево, т. к. с увеличением давления удельный объем пара уменьшается, несмотря на увеличение температуры.
Соединение множества точек b и c при различных давлениях дает нижнюю и верхнюю пограничные кривые ak и kc. Из p, v -диаграммы видно, что по мере увеличения давления разность удельных объемов v″ и v′ уменьшается и при некотором давлении становится равной нулю. В этой точке, называемой критической, сходятся пограничные кривые ak и kc. Состояние, соответствующее точке k , называется критическим. Оно характеризуется тем, что при нем пар и вода имеют одинаковые удельные объемы и не отличаются по свойствам друг от друга. Область, лежащая в криволинейном треугольнике bkc (в p, v -диаграмме), соответствует влажному насыщенному пару.
Состояние перегретого пара изображается точками, лежащими над верхней пограничной кривой kc .
На T, s -диаграмме площадь 0abs′ соответствует количеству теплоты, необходимого для нагрева жидкой воды до температуры насыщения.
Количество подведенной теплоты, Дж/кг, равное теплоте парообразования r, выражается площадью s′bcs, и для нее имеет место соотношение:
r = T (s″ — s′ ).
Количество подведенной теплоты в процессе перегрева водяного пара изображается площадью s″cds .
На T, s -диаграмме видно, что по мере увеличения давления теплота парообразования уменьшается и в критической точке становиться равной нулю.
Обычно T, s -диаграмма применяется при теоретических исследованиях, так как практическое использование ее сильно затрудняется тем, что количества теплоты выражаются площадями криволинейных фигур.
По материалам моего конспекта лекций по термодинамике и учебника «Основы энергетики». Автор Г. Ф. Быстрицкий. 2-е изд., испр. и доп. — М. :КНОРУС, 2011. — 352 с.
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 газообразное и т. д.).
Для однокомпонентных систем обычно используются диаграммы состояния, показывающие зависимость фазовых превращений от температуры и давления; они называются диаграммами состояния в координатах Р-t.
На рис. 10.1 приведена в схематической форме (без строгого соблюдения масштаба) диаграмма состояния воды. Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления.
Рис. 10.1. Диаграмма состояния воды в области невысоких давлений
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.
Кривая ОА представляет зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры: точки кривой показывают те пары значений температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар находятся в равновесии друг с другом. Кривая ОА называется кривой равновесия жидкость - пар или кривой кипения.
Кривая ОС - кривая равновесия твердое состояние - жидкость, или кривая плавления, - показывает те пары значений температуры и давления, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии.
Кривая ОВ - кривая равновесия твердое состояние - пар, или кривая сублимации. Ей отвечают те пары значений температуры и давления, при которых в равновесии находятся лед и водяной пар.
Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точки - это единственная пара значений температуры и давления, при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки.
Тройная точка отвечает давлению водяного пара 0,610 кПа (4,58 мм рт. ст.) и температуре О,О ГС.
Диаграмма состояния воды имеет значение при разработке технологических режимов для получения пищевых продуктов. Например, как следует из диаграммы, если лед нагревается при давлении меньше чем 0,610 кПа (4,58 мм рт.ст.), то он непосредственно переходит в пар. Это является основой при разработке способов получения пищевых продуктов сушкой замораживанием.
Одной из особенностей воды, отличающих ее от других веществ, является понижение температуры плавления льда с ростом давления. Это обстоятельство отражается на диаграмме. Кривая плавления ОС на диаграмме состояния воды идет вверх влево, тогда как почти для всех других веществ она идет вверх вправо.
Превращения, происходящие с водой при атмосферном давлении, отражаются на диаграмме точками или отрезками, расположенными на горизонтали, отвечающей 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Так, плавление льда или кристаллизация воды отвечает точке D, кипение воды - точке Е, нагревание или охлаждение воды - отрезку DE и т. п.
, , , , 21 , , , , 25-26 /2003
§ 5.5. Вода и диаграмма состояния воды
(продолжение)
В физической химии одним из важнейших и очень
сложных с точки зрения вывода является закон
равновесия фаз, который также называется правилом
фаз Гиббса
. Мы только познакомимся с этим
правилом на примере фазовых состояний воды.
На любом поле диаграммы состояния воды (рис. 5.11)
поставьте точку, соответствующую некоторым
температуре и давлению. Проведите из этой точки
горизонтальную прямую в виде стрелки до
пересечения с кривой диаграммы. Если изменять
температуру, двигаясь по этой стрелке, то
существующая фаза не изменится (пока не будет
пересечена кривая).
Рис. 5.11.
|
Теперь такую же прямую в виде стрелки
из той же точки проведите в вертикальном
направлении. Передвижение вдоль этой прямой (при
постоянной температуре) соответствует изменению
давления, которое не приводит к исчезновению
данной фазы и появлению другой.
Из той же точки (или любой другой того же поля)
можно провести прямую, направленную под любым
углом к осям координат. Передвижение вдоль такой
прямой до ее пересечения с кривой диаграммы
состояния означает возможность одновременного
изменения температуры и давления при условии
существования фазы данного поля. Таким образом,
на поле можно одновременно изменять температуру
и давление, не изменяя вида и числа фаз. Мы
говорим, что на поле система имеет две степени
свободы, по числу условий (температура и
давление), которые можно варьировать, не изменяя
вида и числа фаз или льда, или жидкости, или пара.
Число степеней свободы С – это число условий,
которые можно изменять в определенных пределах
без изменения числа и вида фаз.
Вы нагреваете воду от комнатной температуры,
предположим, до 80 °С в разные дни, когда
давление изменяется, но жидкость остается
жидкостью, хотя одновременно изменяются и
температура, и давление. В этих условиях система
имеет две степени свободы, т. е. С = 2.
Теперь поставьте точку, например, на кривой
диаграммы состояния равновесия между жидкостью
и паром (см. рис. 5.11). Жидкая вода и пар могут
находиться в равновесии при некоторых различных
температурах и давлениях, но каждой температуре
отвечает строго определенное давление, и,
наоборот, каждому давлению соответствует строго
определенная температура, при которой
сосуществуют две фазы. В этом случае мы говорим,
что система обладает одной степенью свободы, т. е.
С = 1.
Теперь остановимся на тройной точке О, в которой
при строго определенных температуре и давлении
сосуществуют в равновесии три фазы – лед,
жидкость и пар. Тройная точка характеризуется
единственным сочетанием температуры и давления,
поэтому-то температуру тройной точки и выбрали
как начало отсчета абсолютной температуры в
градусах Кельвина (273,16 К). Стоит незначительно
изменить давление или температуру, как одна из
фаз или сразу две переходят в другую, и система
становится двух- или однофазной – мы попадаем на
соответствующую кривую или поле. Одним словом, в
тройной точке система не имеет ни одной степени
свободы, т. е. С = 0.
При исследовании фазового состояния систем (не
только воды!) знание числа степеней свободы при
данных условиях очень важно, т. к. позволяет
предсказывать, сколько условий равновесия можно
изменять, не боясь появления новых фаз или
исчезновения имеющихся.
Число степеней свободы С равновесной
термодинамической системы подсчитывается по
правилу фаз Гиббса и равно числу компонентов
системы К минус число фаз Ф плюс число факторов n
,
влияющих на равновесие:
С = К – Ф + n .
Здесь дана та формулировка правила фаз Гиббса,
которая приводится в строгой научной физической
или химической литературе, поэтому, наверное,
следует объяснить некоторые термины.
Компоненты системы
– это те ее
составные части, которые могут быть выделены из
системы и могут существовать в индивидуальном
виде. Вода – компонент системы, но ионы воды или
другие ионы в водном растворе не считаются
компонентами, т. к. не могут быть выделены и не
существуют индивидуально. Чистая вода –
однокомпонентная система.
Если мы приготовим раствор поваренной соли NaCl в
воде, то система будет состоять из воды Н 2 О,
ионов натрия Na + и хлорид-ионов Cl – (и,
конечно, ионов водорода Н + и
гидроксид-ионов ОН – , образующихся в крайне
незначительном количестве при диссоциации воды).
Но система будет двухкомпонентной [Н 2 О + NaCl],
т. к. индивидуально можно выделить из раствора
жидкую воду и кристаллический хлорид натрия NaCl.
Факторы, влияющие на равновесие
, –
это то, что мы называли раньше условиями
существования системы. Для рассмотренной
диаграммы состояния воды два фактора влияют на
образование и существование фаз – температура и
давление, n
= 2. Формула правила фаз в этом
случае имеет вид:
С = К – Ф + 2.
В большинстве случаев в лабораторной работе проводят эксперименты при постоянном (атмосферном) давлении, поэтому только температура будет играть роль фактора, влияющего на равновесие, т. е. n = 1. Формула правила фаз в этом случае такова:
С = К – Ф + 1.
В последнее время обнаружено влияние
электромагнитного и гравитационного полей и
многих других факторов на равновесие. Но в
обычной научной работе эти факторы не
учитываются.
Сейчас выполним следующий мысленный
эксперимент, хотя его очень просто проделать
реально. Откройте страницу учебника с диаграммой
состояния воды, выберите на поле льда диаграммы
любую точку, расположенную выше тройной точки и
ниже критической точки. Опыт проводим при
постоянном давлении, поэтому число факторов n
= 1. Число степеней свободы подсчитываем по
формуле
С = К – Ф + 1.
Нагревание при постоянном давлении на диаграмме состояния выражается передвижением по горизонтальной прямой вправо, в сторону поля жидкости. Эта прямая до пересечения с кривой описывает однофазную однокомпонентную систему с числом степеней свободы:
С = 1 – 1 + 1 = 1.
Это означает, что, изменяя температуру, мы
сохраняем ту же фазу в системе, и она продолжает
оставаться льдом до тех пор, пока прямая не
пересечет кривую зависимости температуры
плавления льда от давления.
Теперь для представления результатов
эксперимента построим график «время –
температура» (рис. 5.12). Пока мы, повышая
температуру, продвигаемся по полю льда, он
нагревается, но не плавится. На этом графике
повышение температуры льда представлено прямой а
,
поднимающейся кверху.
Одновременно следите по диаграмме состояния
воды (см. рис. 5.11) за продвижением вдоль прямой по
полю льда к полю жидкой воды. Наконец температура
льда достигла значения на кривой зависимости
температуры плавления от давления. Тогда лед
начинает плавиться, и система становится
двухфазной (лед и жидкость). Число степеней
свободы, относящееся к любой точке этой кривой,
равно:
С = 1 – 2 + 1 = 0.
Здесь система не имеет степеней свободы! Это означает, что, сколько бы тепла ни подводили к смеси воды и льда, температура ее будет оставаться постоянной (0 °С), пока в жидкости будет находиться хоть мельчайший кусочек льда. На графике «время – температура» (см. рис. 5.12) плавление льда представлено горизонтальной прямой б , т. к. система не имеет степеней свободы.
В научной литературе такая
горизонтальная линия называется площадкой, она
указывает на постоянство температуры в системе и
отсутствие степеней свободы. Теперь вам понятно,
почему смесь льда и воды нельзя нагреть выше
0 °С?
Наконец весь лед превратился в жидкую воду.
Подводимая в систему теплота расходуется теперь
на нагревание воды. Снова обратитесь к диаграмме
состояния воды. Сейчас мы находимся на поле
жидкой воды и продвигаемся с повышением ее
температуры в сторону поля газа. На графике
«время – температура» появляется прямая в
,
поднимающаяся кверху, т. к. температура жидкости
повышается. Это разрешает правило фаз, т. к.
однофазная система имеет одну степень свободы:
С = 1 – 1 + 1 = 1.
Температура системы поднялась до значения, отвечающего пересечению горизонтальной прямой на диаграмме состояния с кривой зависимости давления пара воды от температуры. Началось кипение воды. Система стала двухфазной, с числом степеней свободы снова равным нулю:
С = 1 – 2 + 1 = 0.
На графике «время – температура» появится
горизонтальный участок г
, т. е. новая
площадка, и температура 100 °С будет постоянной
до тех пор, пока не испарится (выкипит) последняя
капля жидкости.
Жидкая вода полностью перешла в газ. Подводимая
теплота расходуется на нагревание газообразной
воды. Мы продвигаемся на диаграмме состояния
воды (см. рис. 5.11) по полю газа. Система имеет одну
степень свободы, что на графике отражено
поднимающейся кверху прямой д
(см. рис. 5.12).
Если вы поняли, что такое диаграмма состояния, и
увидели, как применяется правило фаз Гиббса, то
самостоятельно сможете разобраться в таких
диаграммах состояния, как, например, «золото –
медь», «золото – серебро» и других более сложных,
которые помогут ответить на вопрос о составах
разнообразных сплавов.
Список новых и забытых понятий и слов
Эта диаграмма показана на рис. 6.5. Области фазовой диаграммы, ограниченные кривыми, соответствуют тем условиям (температурам и давлениям), при которых устойчива только одна фаза вещества. Например, при любых значениях температуры и давления, которые соответствуют точкам диаграммы, ограниченным кривыми ВТ и ТС, вода существует в жидком состоянии. При любых температуре и давлении, соответствующих точкам диаграммы, которые расположены ниже кривых АТ и ТС, вода существует в парообразном состоянии.
Кривые фазовой диаграммы соответствуют условиям, при которых какие-либо две фазы находятся в равновесии друг с другом. Например, при температурах и давлениях, соответствующих точкам кривой ТС, вода и ее пар находятся в равновесии. Это и есть кривая давления пара воды (см. рис. 3.13). В точке X на этой кривой жидкая вода и пар находятся в равновесии при температуре 373 К (100 °С) и давлении 1 атм (101,325 кПа); точка X представляет собой точку кипения воды при давлении 1 атм.
Кривая АТ является кривой давления пара льда; такую кривую обычно называют кривой сублимации.
Кривая ВТ представляет собой кривую плавления. Она показывает, как давление влияет на температуру плавления льда: если давление возрастает, температура плавления немного уменьшается. Такая зависимость температуры плавления от давления встречается редко. Обычно возрастание давления благоприятствует образованию твердого вещества, как мы убедимся на примере рассматриваемой далее фазовой диаграммы диоксида углерода. В случае воды повышение давления приводит к разрушению водородных связей, которые в кристалле льда связывают между собой молекулы воды, заставляя их образовывать громоздкую структуру. В результате
Рис. 6.5. Фазовая диаграмма воды.
разрушения водородных связей происходит образование более плотной жидкой фазы (см. разд. 2.2).
В точке У на кривой ВТ лед находится в равновесии с водой при температуре 273 К (0 °С) и давлении 1 атм. Она представляет собой точку замерзания воды при давлении 1 атм.
Кривая ST указывает давление пара воды при температурах ниже ее точки замерзания. Поскольку вода в нормальных условиях не существует в виде жидкости при температурах ниже ее точки замерзания, каждая точка на этой кривой соответствует воде, находящейся в метастабилъном состоянии. Это означает, что при соответствующих температуре и давлении вода находится не в своем наиболее устойчивом (стабильном) состоянии. Явление, которое соответствует существованию воды в метастабилъном состоянии, описываемом точками этой кривой, называется переохлаждением.
На фазовой диаграмме имеются две точки, представляющие особый интерес. Прежде всего отметим, что кривая давления пара воды заканчивается точкой С. Она называется критической точкой воды. При температурах и давлениях выше этой точки пары воды не могут быть превращены в жидкую воду никаким повышением давления (см. также разд. 3.1). Другими словами, выше этой точки паровая и жидкая формы воды перестают быть различимыми. Критическая температура воды равна 647 К, а критическое давление составляет 220 атм.
Точка Т фазовой диаграммы называется тройной точкой. В этой точке лед, жидкая вода и пары воды находятся в равновесии друг с другом. Этой точке соответствуют температура 273,16 К и давление атм. Лишь при указанных значениях температуры и давления все три фазы воды могут существовать вместе, находясь в равновесии друг с другом.
Иней может образовываться двумя способами: из росы либо непосредственно из влажного воздуха.
Образование инея из росы. Роса - это вода, образующаяся при охлаждении влажного воздуха, когда его температура понижается, пересекая (при атмосферном давлении) кривую ТС на рис. 6.5. Иней образуется в результате замерзания росы, когда температура понижается настолько, что пересекает кривую ВТ.
Образование инея непосредственно из влажного воздуха. Иней образуется из росы только в том случае, если давление пара воды превышает давление тройной точки Т, т.е. больше атм. Если же давление паров воды меньше этого значения, иней образуется непосредственно из влажного воздуха, без предварительного образования росы. В таком случае он появляется, когда понижающаяся температура пересекает кривую на рис. 6.5. В этих условиях образуется сухой иней.
Сначала договоримся, что под термином "вода" будем понимать Н 2 О в любом из возможных ее фазовых состояний.
В природе вода может быть в трех состояниях: твердой фазе (лед, снег), жидкой фазе (вода), газообразной фазе (пар).
Рассмотрим воду без энергетического взаимодействия с окружающей средой, т.е. в равновесном состоянии.
У поверхности льда или жидкости всегда находится пар. Соприкасающиеся фазы находятся в термодинамическом равновесии: быстрые молекулы вылетают из жидкой фазы, преодолевая поверхностные силы, а из паровой фазы медленные молекулы переходят в жидкую фазу.
В состоянии равновесия каждой температуре соответствует определенное давление пара - полное (если над жидкостью только пар) или парциальное (если присутствует смесь пара с воздухом или другими газами). Пар, находящийся в равновесном состоянии с жидкой фазой, из которой он образовался, называется насыщенным паром, а соответствующая ему температура называется температурой насыщения, а давление - давлением насыщения.
Неравновесное состояние воды:
а) Механически неравновесное состояние. Пусть понижается давление пара над жидкостью ниже давления насыщения. В этом случае нарушается равновесие, происходит некомпенсированный переход вещества из жидкой фазы в газообразную через поверхность раздела фаз за счет наиболее быстрых молекул.
Процесс некомпенсированного перехода вещества из жидкой фазы в газообразную называется испарением.
Процесс некомпенсированного перехода вещества из твердой фазы в газовую называется сублимацией или возгонкой.
Интенсивность испарения или сублимации возрастает при интенсивном отводе образующегося пара. При этом понижается температура жидкой фазы за счет вылета из нее молекул с наибольшей энергией. Этого можно добиться и без понижения давления, просто обдувом поверхности жидкости потоком воздуха.
б) Тепловая неравновесность. Пусть идет подвод теплоты к жидкости, находящейся в открытом сосуде. При этом температура, а соответственно и давление насыщенного пара над жидкостью растет и может достигнуть полного внешнего давления (Р=Р Н). В случае, когда Р=Р Н, у поверхности нагрева температура жидкости поднимается выше температуры насыщенного пара при господствующем здесь давлении, т.е. создаются условия образования пара в толще жидкости.
Процесс перехода вещества из жидкой фазы в паровую непосредственно внутри жидкости называется кипением.
Процесс зарождения пузырьков пара в толще жидкости сложен. Для кипения воды необходимо наличие центров парообразования на поверхности подвода теплоты - углубления, выступы, неровности и т.п. У поверхности нагрева, при кипении, разность температур воды и насыщенного пара при господствующем здесь давлении зависит от интенсивности подвода теплоты и может достигать десятков градусов.
Действие сил поверхностного натяжения жидкости обусловливает перегрев жидкости на поверхности раздела фаз при ее кипении на 0,3-1,5 градуса по отношению к температуре насыщенного пара над ней.
Любой процесс перехода вещества из жидкой фазы в паровую называется парообразованием.
Процесс, противоположный парообразованию, т.е. некомпенсированный переход вещества из паровой фазы в жидкую, называется конденсацией.
При постоянном давлении пара конденсация происходит (как и кипение) при постоянной температуре и является результатом отвода теплоты от системы.
Процесс, противоположный сублимации, т.е. переход вещества из паровой фазы непосредственно в твердую, называется десублимацией.
Напомним, что введенные ранее понятия насыщенного пара и температуры насыщения, перенесенные на процесс кипения, приводят к равенству температур пара и жидкости. В этом случае и давление и температура жидкой и паровых фаз одинаковы.
Жидкая фаза воды при температуре кипения называется насыщенной жидкостью.
Пар при температуре кипения (насыщения) называется сухим насыщенным паром.
Двухфазная смесь "жидкость+пар" в состоянии насыщения называется влажным насыщенным паром.
В термодинамике этот термин распространяется на двухфазные системы, в которых насыщенный пар может находиться над уровнем жидкости или представлять смесь пара с взвешенными в нем капельками жидкости. Для характеристики влажного насыщенного пара используется понятие степени сухости х,представляющее собой отношение массы сухого насыщенного пара , m С.Н.П. , к общей массе смеси , m СМ = m С.Н.П. + m Ж.С.Н. , его с жидкостью в состоянии насыщения:
Подвод теплоты к влажному насыщенному пару при постоянном давлении приводит к переходу жидкой фазы смеси в паровую. При этом температура смеси (насыщения) не может быть повышена до тех пор, пока вся жидкость не будет превращена в пар. Дальнейший подвод теплоты только к паровой фазе в состоянии насыщения приводит к повышению его температуры.
Пар с температурой выше температуры насыщения при данном давлении называется перегретым паром. Разность температур перегретого пара t и насыщенного пара того же давления t Н называется степенью перегрева пара D t П = t -t Н.
С увеличением степени перегрева пара его объем растет, концентрация молекул уменьшается, по своим свойствам он приближается к газам.
