جوشاندن مایع در ظرف دربسته، حرارت کمتری لازم است

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2398

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

جوشاندن مایع در ظرف دربسته، حرارت کمتری لازم است

پست توسط rohamavation »

اگر مایعی را با گرمای نهان L در ظرفی با حجم بی نهایت بجوشانید (یعنی باز به کیهان) حرارت مورد نیاز:
$Q=Lm$
جایی که m جرم مایع جوشانده شده است. با این حال، اگر آن را در ظرفی با حجم محدود V بجوشانید، حرارت مورد نیاز:
$Q=Lm-V\Delta p$
جایی که$ Δp $تغییر فشار است. با چه مکانیزم فیزیکی به سیستم گرمای $VΔp$ به اطراف باز می گردد و چرا؟
اجازه دهید استدلال خود را در پشت فرمول$Q=Lm-V\Delta p$توضیح دهم. طبق تعریف، گرمای نهان تبخیر، تفاوت در آنتالپی بین گاز تبخیر شده و مایع است.
$Lm=H_2-H_1$
اما $H_i=U_i+p_i V$برای i=1,2 بنابراین:$Lm=(U_2+p_2V)-(U_1+p_1V)$$Lm=\Delta U + V\Delta p$و بنابراین:
$\Delta U=Lm-V\Delta p$
در مورد ما هیچ کاری روی سیستم از محیط اطراف انجام نشده است و از این رو تغییر در انرژی داخلی باید صرفاً با افزودن انرژی گرمایی فراهم شود. این بدان معنی است که انرژی گرمایی مورد نیاز برای این تغییر عبارت است از:
$Q=Lm−VΔp$
من فکر می کنم یک مفهوم مرتبط در اینجا وجود دارد که شایان ذکر است. یک سیستم را در $T_1, p_1, V_1$ بگیرید و از طریق یک تغییر برگشت پذیر آن را به حالت $T_2, p_1, V_2$ تغییر دهید. حدس می زنم همه ما موافق باشیم که گرمای تامین شده به سیستم توسط:
$Q=C_p (T_2-T_1)$
اما انرژی درونی توسط:
$dU=dQ−pdV$
بنابراین تغییر انرژی درونی به صورت زیر بدست می آید:
$U=C_p(T_2-T_1)-p_1(V_2-V_1)$
اکنون دوباره از $T_1, p_1, V_1$ شروع می کنیم و در $T_2, p_1, V_2$ به پایان می رسیم (مثلاً با باز کردن یک شیر آب) حجم را از V1 به V2 افزایش می دهیم. سپس برای تغییر دما اقدام کنید زیرا در هیچ مرحله ای روی سیستم کاری انجام نمی شود، گرمای اعمال شده باید برابر با تغییر انرژی داخلی سیستم باشد، یعنی.
$Q_2= C_p(T_2-T_1)-p_1(V_2-V_1)$
البته این دقیقاً همان استدلال بالا است، اما من فکر می‌کنم استفاده از ظرفیت‌های گرمایی آن را به طور مستقیم ساده می‌کند.I hope I have helped you in understanding the question. Roham hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۶/۲۵ - ۰۹:۱۲, ویرایش شده کلا 2 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2398

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: جوشاندن مایع در ظرف دربسته، حرارت کمتری لازم است

پست توسط rohamavation »

یک ظرف آدیاباتیک (مانند بطری Dewar) را تصور کنید: کاملاً عایق و مقاوم در برابر فشار، پر از آب. یک المنت حرارتی جریان گرما را به داخل ظرف می دهد اما هیچ گرمایی نمی تواند از آن خارج شود. هیچ کاری توسط سیستم نیز انجام نمی شود: حجم ثابت است.
ظرف آدیاباتیک.حال اگر با استفاده از المنت حرارتی مقداری گرما به سیستم اضافه کنیم و در نقطه‌ای دلخواه اضافه گرما را متوقف کنیم، سیستم (بدون تلفات و ناتوان از انجام کار) اساساً برای همیشه در مقادیر $p,T,U$ثابت می‌ماند. بیانیه OPs:
با چه مکانیزم فیزیکی به سیستم گرمای VΔp به اطراف باز می گردد و چرا؟
هنگامی که به 0.1 مگاپاسکال، 100 درجه سانتیگراد در نقطه قرمز A رسیدیم (0% خشکی به معنای تمام مایع و بدون بخار است) و به افزودن گرما ادامه می دهیم، به نقطه سبز B می رویم (خشکی 100٪ یعنی بدون مایع، تمام بخار). از قرمز A تا سبز b مقدار آنتالپی 2247 کیلوژول بر کیلوگرم را مصرف می کنیم، یعنی آنتالپی تبخیر جدولی در 1 atm، 100 سانتیگراد.
اکنون نقاط مشابه A و B را در دمای بالاتر و فشار متناظر بسازید و توجه داشته باشید که چگونه آنتالپی تبخیر به تدریج کاهش می یابد، تا زمانی که در نقطه بحرانی 374 درجه سانتیگراد و 2.2 مگاپاسکال کاملاً از بین می رود.
این نمودار را نیز ببینید که آنتالپی تبخیر را برای چند ماده از جمله آب در تابع دما نشان می دهد:تصویر
آنتالپی تبخیر
مشتق اول: معادله $Lm=H_2-H_1$فقط برای فرآیندی در p=constant معتبر است، که مورد شما نیست.
مشتق دوم: معادله $Q=C_p (T_2-T_1)$ فقط برای فرآیندی با p=ثابت معتبر است، که مورد شما نیست. بعلاوه بقیه استدلال منطقی نیست: هم ΔT=0 و هم ΔV=0 در یک ظرف دربسته با آب جوش.I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami rad , seventh semester
aerospace engineering رهام حسامی راد
تصویر
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۶/۲۵ - ۰۹:۱۲, ویرایش شده کلا 2 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2398

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: جوشاندن مایع در ظرف دربسته، حرارت کمتری لازم است

پست توسط rohamavation »

آیا یک مایع می تواند در ظرف دربسته بجوشد؟
عنوان گویای همه چیز است. وقتی ظرفی را پر می کنیم (مثلاً با آب) و آن را می بندیم تا هوا از آن خارج نشود، سپس ظرف را به طور مداوم گرم می کند، آیا مایع می تواند بجوشد یا کاملاً تبخیر شود؟
بله، می جوشد. به طور موثر، شما آن را با حجم ثابت گرم می کنید. من سعی می کنم توضیح دهم که وقتی مایع می جوشد چه اتفاقی می افتد (من آب را فرض می کنم). این تصویر زیر نمودار فاز p-V-T (فشار، حجم، دما) را برای آب نشان می دهد که یک سطح پیچیده سه بعدی است:تصویر
این به ما کمک می کند تا آنچه را که در نمودار فاز آب هنگام گرم شدن با حجم ثابت اتفاق می افتد، تجسم کنیم.
از نقطه 1 شروع می کنیم، جایی که آب در ظرف در دما، فشار و چگالی اتمسفر نشسته است. همانطور که حرارت را اضافه می کنیم، حالت از یک خط فشار ثابت تا نقطه 2 پیروی می کند. در نقطه 2، آب شروع به جوشیدن می کند. دما ثابت خواهد ماند زیرا انرژی گرمایی اضافه شده به گرمای نهان برای تغییر حالت می رود. وقتی به نقطه 3 رسیدیم، بخشی از ظرف که در ابتدا حاوی آب نبود، اکنون پر از بخار است و دیگر نمی تواند منبسط شود، زیرا توسط ظرف محدود شده است. از اینجا، حالت از یک خط عمودی با چگالی ثابت پیروی می کند - با اضافه شدن گرما دما و فشار افزایش می یابد، اما چگالی تغییر نمی کند. در نقطه 4، فشار به حدی افزایش یافته است که بخار دوباره به آب مایع تبدیل می شود - اکنون آشکارا گرمتر از قبل است و برای پر کردن ظرف منبسط شده است. فراتر از نقطه 4، آب همچنان در دما و فشار افزایش می یابد و هنگامی که از نقطه بحرانی فراتر رفتیم، بخار فوق بحرانی خواهیم داشت که نه مایع است و نه گاز، اما برخی از خواص هر دو را دارد.I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۶/۲۵ - ۰۹:۱۳, ویرایش شده کلا 2 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2398

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: جوشاندن مایع در ظرف دربسته، حرارت کمتری لازم است

پست توسط rohamavation »

دستگاه دیگ دوبل بدون اتلاف آب؟آیا دستگاهی وجود دارد که مانند یک دیگ دوبل عمل کند، اما بخار از دست ندهد؟
به عبارت دیگر، در یک دیگ دوبل معمولی، بخار اجازه خروج دارد، بنابراین انرژی از دست می‌رود و دیگ جوش باید به طور دوره‌ای با آب تازه تجدید شود.
با این حال، اگر دیگ را آب بندی کنیم، فشار تا سطوح بالقوه خطرناک افزایش می یابد.
آیا راهی وجود دارد که بخار را در محفظه نگه دارید و بدون اتلاف گرما به جز در ظرفی که در حال گرم شدن است، آن را به طور ایمن به دیگ برگردانید؟
توجه داشته باشید که استفاده از کندانسور مشکل را حل نمی کند زیرا انرژی به کندانسور هدر می رود و حتی انرژی بیشتری لازم است زیرا برای کندانسور به پمپ نیاز است.
در واقع، تنها راهی که می توانم برای انجام این کار فکر کنم این است که یک دیگ آب بندی شده با سنسور فشار داشته باشم و بعد از اینکه فشار به حد معینی رسید حرارت را کاهش دهیم. به این ترتیب فقط مقدار ثابتی بخار وجود خواهد داشت تا مخزن تحت فشار (امیدواریم) هرگز به سطوح خطرناک فشار نرسد و گرمایش کنترل شود. بنابراین، چیزی شبیه به این خواهد بود:
تصویر
من در مورد "دیگ های دوبل تحت فشار" جستجو کرده ام و تنها چیزی که می آید دستگاه های اسپرسوساز است!
به نظر من می خواهید از خروج بخار آب از ظرف جلوگیری کنید. راه های مختلفی برای جلوگیری از این امر وجود دارد، اما وجود مجرای خروج بخار برای جلوگیری از تصادف مفید است. به عنوان مثال، در نظر بگیرید که دستگاه گرمایش شما مشکل دارد و به جای گرم کردن دوره ای ظرفی که آب را گرم می کند، به مصرف انرژی ادامه می دهد. فشار هوا در ظرف شما ممکن است تا حد خطرناکی جمع شود تا زمانی که یکی از این دو اتفاق بیفتد:
ظرف به دلیل دمای بالا ذوب می شود/ترک می شود و بخار آن خارج می شود.
فشار هوا ظرف شما را پاره می کند (ممکن است شدید باشد).
هر دو سناریو ایده آل نیستند. بنابراین یک مجرای خروج فشار هوا مفید است. به عبارت دیگر ظرفی را که در معرض حادثه است نسازید.
اکنون، شما پیشنهاد می کنید که یک سنسور فشار راه خوبی برای جلوگیری از تجمع فشار خواهد بود. دستگاه شما فشار را اندازه گیری می کند و هنگامی که سطح بسیار بالا است اعمال گرما را متوقف می کند. پیشنهاد من این است که به جای آن از سنسور حرارت استفاده کنید. نیازی به سرمایه گذاری روی سنسور فشار نیست که احتمالاً گرانتر خواهد بود. به یاد داشته باشید که قانون گاز ایده آل (با فرض اینکه محاسبات دقیق انجام نمی دهید) فشار را به دما مرتبط می کند. بنابراین کاوشگر دما به خوبی انجام خواهد داد.
اکنون، یک مسئله اساسی در مورد آنچه شما می‌خواهید پیشنهاد دهید وجود دارد. شما می خواهید به چیزی غیرممکن برسید: "بدون از دست دادن گرما". اگر اعمال گرما را متوقف کنید، گرمای موجود در محیط پراکنده می شود. مهم نیست چه نوع ظرفی دارید، گرما به سادگی به محیط منتقل می شود و از دست می رود. ظرف شما باعث کاهش رسانایی گرما می شود، اما آن را متوقف نمی کند. متوجه خواهید شد که پول زیادی را برای دستگاهی خرج می کنید که به سادگی کار نمی کند. علاوه بر این، "بخار را در بند نگه دارید و آن را با خیال راحت به دیگ برگردانید" یک ایده هوشمندانه و مقرون به صرفه نیست. اولاً، گاز شما خنک می شود و تلاش برای گرم کردن مجدد آب با بخار "اسیر" فقط کار را بیش از حد پیچیده می کند. با این حال، سوناها دقیقاً این کار را انجام می دهند، اما از آب خود دوباره استفاده نمی کنند و همیشه بخار را دوباره گرم می کنند.
در نهایت، اگر نمی خواهید بخار خارج شود، فقط از یک ظرف بزرگ استفاده کنید که بتواند تمام آب را در حالت بخار خود بدون مسائل ایمنی حفظ کند. سپس، کاوشگر شما دما را اندازه گیری می کند و هنگامی که بیش از حد بالا باشد، گرمایش را متوقف می کند. از آنجایی که H2O(l)⟷H2O(g) برگشت پذیر است، آب خود را از دست نخواهید داد. و مطمئن شوید که یک مجرای فرار دارید!I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۶/۲۵ - ۰۹:۱۳, ویرایش شده کلا 2 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2398

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: جوشاندن مایع در ظرف دربسته، حرارت کمتری لازم است

پست توسط rohamavation »

اگر مایعی را با گرمای نهان L در ظرفی با حجم بی نهایت بجوشانید (یعنی باز به کیهان) حرارت مورد نیاز:
$Q=Lm$جایی که m جرم مایع جوشانده شده است. با این حال، اگر آن را در ظرفی با حجم محدود V بجوشانید، حرارت مورد نیاز:
$Q=Lm-V\Delta p$جایی که Δp تغییر فشار است. با چه مکانیزم فیزیکی به سیستم گرمای $V \Delta p$ به اطراف باز می گردد و چرا؟
اجازه دهید استدلال خود را در پشت فرمول $Q=Lm-V\Delta p$ توضیح دهم. طبق تعریف، گرمای نهان تبخیر، تفاوت در آنتالپی بین گاز تبخیر شده و مایع است.$Lm=H_2-H_1$اما $H_i=U_i+p_i V$ برای $i=1,2 $بنابراین:
$Lm=(U_2+p_2V)-(U_1+p_1V)$$Lm=\Delta U + V\Delta p$و بنابراین:$\Delta U=Lm-V\Delta p$
در مورد ما هیچ کاری روی سیستم از محیط اطراف انجام نشده است و از این رو تغییر در انرژی داخلی باید صرفاً با افزودن انرژی گرمایی فراهم شود. این بدان معنی است که انرژی گرمایی مورد نیاز برای این تغییر عبارت است از:$Q=Lm-V\Delta p$راه دوم به نظرم اینطوریه من فکر می کنم یک مفهوم مرتبط در اینجا وجود دارد که شایان ذکر است. یک سیستم را در $T_1, p_1, V_1$ بگیرید و از طریق یک تغییر برگشت پذیر آن را به حالت $T_2, p_1, V_2$ تغییر دهید. حدس می زنم همه ما موافق باشیم که گرمای تامین شده به سیستم توسط:$Q=C_p (T_2-T_1)$اما انرژی درونی توسط:$dU=dQ-pdV$بنابراین تغییر انرژی درونی به صورت زیر بدست می آید:
$U=C_p(T_2-T_1)-p_1(V_2-V_1)$
اکنون دوباره از $T_1, p_1, V_1$ شروع می کنیم و در $T_2, p_1, V_2$ به پایان می رسیم (مثلاً با باز کردن یک شیر آب) حجم را از $V_1$ به $V_2$ افزایش می دهیم. سپس برای تغییر دما اقدام کنید زیرا در هیچ مرحله ای روی سیستم کاری انجام نمی شود گرمای اعمال شده باید برابر با تغییر انرژی داخلی سیستم باشد، یعنی.$Q_2= C_p(T_2-T_1)-p_1(V_2-V_1)$
البته این دقیقاً همان استدلال بالا است، اما من فکر می‌کنم استفاده از ظرفیت‌های گرمایی آن را به طور مستقیم ساده می‌کند.
مشتق اول: معادله $Lm=H_2-H_1$ فقط برای فرآیندی در p=constant معتبر است، که مورد شما نیست.
مشتق دوم: معادله$Q=C_p (T_2-T_1)$ فقط برای فرآیندی با p=ثابت معتبر است، که مورد شما نیست. به علاوه بقیه استدلال منطقی نیست: هم ΔT=0 و هم ΔV=0 در یک ظرف دربسته با آب جوش.I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۶/۲۵ - ۰۹:۱۴, ویرایش شده کلا 2 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2398

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: جوشاندن مایع در ظرف دربسته، حرارت کمتری لازم است

پست توسط rohamavation »

با مایعات در خلاء چه اتفاقی می افتد؟من تعجب می کنم که در شرایطی که مقداری مایع در یک ظرف بسته وجود دارد، چه اتفاقی می افتد، A خلاء و B مایع است.تصویر
من همچنین علاقه مند هستم که آیا تفاوت هایی در رفتار هنگام تغییر نسبت A/B وجود دارد یا خیر.یک رابط مایع و بخار یک رابط ثابت نیست، به اصطلاح تعادل مایع-بخار وجود دارد که در آن مولکول های فاز مایع به طور مداوم از مایع به فاز بخار می گریزند و بالعکس مولکول های بخار به طور مداوم توسط مایع جذب می شوند. در حالت تعادل، تعداد مولکول هایی که مایع را به بخار رها می کنند و بخار را به داخل مایع می گذارند برابر است.
تعادل مایع و بخار تابعی از فشار و دما است. وقتی مایعی را گرم می‌کنید، مولکول‌های بیشتری مایع را به بخار رها می‌کنند (به دلیل انرژی‌های جنبشی بالاتر) تا مولکول‌های فاز بخار به مایع و سطح مشترک دیگر در حالت تعادل نیست. فاز مایع به آرامی تبخیر می شود تا زمانی که ناپدید شود. وقتی فشار را افزایش می‌دهید، مولکول‌ها برای خروج از فاز مایع به انرژی جنبشی بیشتری نیاز دارند، زیرا مولکول‌های مایع به هم نزدیک‌تر هستند و انرژی‌های متقابل آنها بیشتر است. این به طور موثر نقطه جوش مایع را افزایش می دهد و برای تبخیر تمام مایع (به عنوان مثال در زودپزها) دمای بالاتری لازم است.
اثر معکوس زمانی رخ می دهد که فشار را کاهش دهید، یعنی نقطه جوش مایع را کاهش دهید. برای تبخیر تمام مایعات به انرژی کمتری (دمای کمتر) نیاز دارد. بنابراین با استفاده از پمپ خلاء ابتدا مقداری از بخار را خارج می‌کنید که فشار را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود مایع شروع به تبخیر کند و بخار ایجاد کند که دوباره توسط پمپ مکیده می‌شود. تنها پس از تبخیر تمام مایع، تولید بخار متوقف می شود و می توانید به خلاء برسید.
بنابراین برای پاسخ به سوالات شما؛ اگر شرایط ایجاد شود، مقداری از مایع تبخیر می شود تا قسمت A را پر کند و جرم مایع کاهش می یابد. نسبت A/B تعیین می کند که فقط مقداری از مایع تبخیر شود یا تمام آن.I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر smile260
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۶/۲۵ - ۰۹:۱۴, ویرایش شده کلا 2 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2398

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: جوشاندن مایع در ظرف دربسته، حرارت کمتری لازم است

پست توسط rohamavation »

ترمودینامیک گرم کردن آب در یک ظرف صلب
هنگامی که فشار روی سطح مایع کمتر از فشار بخار مایع در دمای معین باشد، مایع شروع به تبخیر می کند. این عقل سلیم است.
مشکل زمانی دشوارتر است که مایع و بخار آن در داخل یک ظرف سفت و سخت گرم شود، با حجم مخصوص مخلوط کمتر از حجم ویژه بحرانی:
طبق یادداشت های استادم، سطح مایع داخل ظرف بالا می رفت. چرا؟ فیزیک (یا ترمودینامیک) پشت این چیست؟ اگر مخلوطی با حجم ثابت گرم شود چه اتفاقی برای آن می افتد؟ من می دانم که به طور کامل نمی جوشد زیرا به زودی به فشار تعادلی با بخار خود می رسد، اما چگونه می توانیم حالت توقف جوشش را برطرف کنیم؟ چرا اگر حجم مخصوص مخلوط کمتر از حجم مخصوص بحرانی باشد، سطح مایع با گرم شدن بالا می رود؟تصویر
فرض کنید نمودار T-v آب را می گیریم. برای مورد اول، فرض کنیم حجم ویژه مخلوط بالاتر از حجم ویژه بحرانی در آن دما باشد. می‌توانیم یک نقطه دلخواه زیر گنبد بخار را علامت‌گذاری کنیم و آن را به عنوان حالت 1 علامت‌گذاری کنیم. فرض کنید اکنون مخلوط را با حجم ثابت گرم می‌کنیم، دمای مخلوط باید به دلیل حفظ انرژی افزایش یابد. می توانیم حالت 2 را در زیر گنبد با همان حجم اما در دمای بالاتر علامت گذاری کنیم. اگر مخلوط را ادامه دهیم، پس از مدتی حالت 2 روی خط بخار اشباع قرار می گیرد. این در اصل به این معنی است که ما با مخلوطی از آب و بخار شروع کردیم، اما با تمام بخار به پایان رسیدیم.
اگر همان تمرین را انجام دهیم اما این بار حجم مخصوص مخلوط کمتر از حجم ویژه بحرانی باشد، متوجه می‌شویم که در یک نقطه تمام مایع را به دست می‌آوریم.
با حجم ثابت برای ظرف، مجموع حجم مایع و بخار ثابت است.
بیایید در موقعیت تعادل، دمای T1 شروع کنیم. حجم مایع$V_l$و بخار $V_v$ است. فشار بخار = $P_v$. حالا دما را به T_2$ $افزایش می دهیم.
اولین چیزی که اتفاق می افتد این است که فشار بخار قبل از هر گونه تبخیر بیشتر به $P_v\frac{T_2}{T_1}$ افزایش می یابد (قانون گاز ایده آل) و دمای مایع نیز افزایش می یابد. سوال این است - آیا انتظار داریم مایع بیشتری تبخیر شود؟ به عبارت دیگر - آیا افزایش فشار بخار اشباع سریعتر از افزایش فشار با دما به دلیل قانون گاز ایده آل است؟
اکنون معادله آگوست یک نمایش ساده از رابطه بین فشار و دما است و شکل می گیرد
$log_{10}P = - \frac{B}{T}$(این واقعا فرمول متفاوتی از معادله کلازیوس-کلاپیرون است).
ما می توانیم این را بازنویسی کنیم $P = a e^{-b/T}$از این نتیجه می شود که
$\frac{dP}{dT}=\frac{abe^{-b/T}}{T^2}=\frac{bP}{T^2}$این را با قانون گاز ایده آل مقایسه کنید
$PV = nRT\\
\frac{dP}{dT} = \frac{nR}{V} = \frac{P}{T}$
افزایش فشار بخار به دلیل قانون گاز ایده آل بیشتر از افزایش فشار خواهد بود
$\frac{bP}{T^2} > \frac{P}{T}\\
b > T$بنابراین این سؤال برای ما ایجاد می شود - این عامل b چیست و چگونه با این واقعیت بیان شده که حجم خاص کمتر از حجم خاص بحرانی است ارتباط دارد؟
در اینجا باید بگویم - مطمئن نیستم. من می دانم که $b = \frac{\Delta H}{R}$، اما در اصل برای مایعی با آنتالپی تبخیر بسیار کم، b می تواند بسیار کوچک باشد. خیلی وقت است که ترمودینامیک را انجام نداده ام و در این قسمت آخر گیر کرده ام. این چه ربطی به حجم خاص بحرانی دارد؟
با این وجود، من این را به عنوان یک "پاسخ" پست می کنم، به این امید که به شخص دیگری کمک کند تا یک پاسخ کامل ایجاد کند (یا به من اشاره ای بدهد تا بتوانم این را خودم تمام کنم...). این یک چیز ساده است - اما اینجا دیر شده است.
تعریف فشار بخار: تبخیر و در نتیجه بخار حاصله به فشار کل ظرف کمک می کند. سهم بخار آب را فشار جزئی بخار آب یا فشار بخار می نامند. بنابراین مقدار بخار آب معمولا به صورت فشار بخار بیان می شود.
حداکثر مقدار بخاری که می تواند در هوا وجود داشته باشد، فقط به دما و بسیار بسیار کم به فشار (نه به فشار) بستگی دارد. با نمودار فاز آب مخلوط نشوید. این فقط برای مواردی است که کل ظرف دارای آب مایع و بدون خلاء / هوا باشد. اگر کورکورانه نمودار فاز را دنبال کنید، این سؤال را باید از خود بپرسید.
اگر قرار است آب فقط در 100 درجه سانتیگراد و 1 بار بخار شود، چرا در دمای اتاق تبخیر و بخار وجود دارد؟
برای درک تبخیر آب در یک ظرف با خلاء/هوا، باید به منحنی کلازیوس کلاپیرون نگاه کنید، که می گوید حداکثر بخاری که می تواند تبخیر شود فقط به دما بستگی دارد. بنابراین افزایش دما باعث تبخیر مایع بیشتر و افزایش فشار در ظرف می شود. اما این بر تبخیر تأثیر نمی گذارد زیرا مستقل از فشار است. افزایش تبخیر با افزایش دما باعث کاهش حجم مایع می شود.
این مفهوم که تبخیر به دما و نه فشار بستگی دارد، کلید این درک است.I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
تصویر

ارسال پست