- Перегретая жидкость
-
Перегре́тая (метастаби́льная) жи́дкость — жидкость, нагретая выше температуры кипения. Перегретая жидкость является примером метастабильного состояния, в ряде энергетических и технологических режимов вызывает такие специфические динамические явления, как взрывообразное вскипание за счёт запасённого тепла, неустойчивость поверхности раздела жидкость-пар, формирование фронта фазового перехода.
Существование перегретых (метастабильных) состояний связано с затруднённостью начальной стадии фазового перехода первого рода. Прерывистый характер перехода (, ; здесь — удельная энтропия, — удельный объём) исключает возможность превращения одновременно во всей массе вещества вблизи равновесия. Фазовый переход начинается в отдельных «точках» однородной системы, эти точки должны удовлетворять условию ( — радиус зародыша, — радиус критического зародыша) — тогда рост новой фазы сопровождается убылью термодинамического потенциала.
Характеристикой потенциального барьера, который нужно преодолеть зародышу для достижения критического размера, есть работа образования критического зародыша:
где
- — объём критического пузырька,
- — радиус критического пузырька,
- — давление пара на линии насыщения (при данной ),
- — давление в жидкости,
- — удельный объём жидкости,
- — удельный объём пара.
также можно записать через равновесные свойства:
где — коэффициент поверхностного натяжения.
Содержание
Примеры
Аргон, атмосферное давление:
- Тнасыщения = −186 °C
- Тдостижимого перегрева = −142 °C.
Как видно, на опыте достигается перегрев в 44 градуса.
Вода позволяет устойчивый перегрев до 200 °C. Нагретая до 300 °C вода может существовать в жидком состоянии при атмосферном давлении на протяжении времени порядка микросекунд.[1]
См. также
Примечания
- ↑ «Наука Урала» № 12. Май 2009
Литература
В. Е. Виноградов Исследование вскипания перегретых и растянутых жидкостей (Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук) 43. Институт теплофизики Уральского отделения РАН (2006). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 28 июля 2011.
Ссылки
- Перегретая жидкость на YouTube. В. И. Гервидс. НИЯУ МИФИ (10.03.2011). — Физические демонстрации. (Проверено 23 июня 2011)
Термодинамические состояния вещества Твёрдое тело Жидкость Электролит • Перегретая • Переохлаждённая • Расплав (Критическая точка • Температура кипения)
Газ Плазма Электромагнитная • Кварк-глюонная • Глазма
См. также Сверхкритическая жидкость • Вырожденный газ • Конденсат Бозе — Эйнштейна • Странная материя • Кривая охлаждения • Твёрдый гелий (λ-точка) • Квантовая жидкость (Сверхтекучесть • Сверхтекучее твёрдое тело) • Дисперсная система (Раствор • Коллоидные • Грубодисперсная • Свободнодисперсная коллоидная (Дым • Золи)) • Термодинамическая фаза • Фазовый переход • Нормальные и стандартные условия • Статистика Ферми — Дирака • Уравнение состояния • Теория катастроф
Категории:- Термодинамические явления
- Метастабильные состояния
Wikimedia Foundation. 2010.