Túlhevített folyadék

Túlhevített (metastabil) folyadék - forráspont fölé melegített folyadék . A túlhevült folyadék a metastabil állapot egyik példája , számos energetikai és technológiai módban olyan specifikus dinamikus jelenségeket idéz elő, mint a tárolt hő miatti robbanásszerű forrás, a folyadék-gőz határfelület instabilitása, fázisátalakulási front kialakulása.

A túlhevült (metastabil) állapotok megléte az elsőrendű fázisátalakulás kezdeti szakaszának nehézségével jár. Az átmenet nem folytonos jellege ( , ; itt a fajlagos entrópia , a fajlagos térfogat) kizárja az egyensúly közeli átalakulásának lehetőségét a teljes anyagtömegben egyidejűleg. A fázisátalakulás a homogén rendszer egyes „pontjain” kezdődik, ezeknek a pontoknak ki kell elégíteniük a feltételt ( az atommag sugara, a kritikus mag sugara) - ekkor egy új fázis növekedése a fázis csökkenésével jár. a termodinamikai potenciál. $dS\neq 0$ $dv\neq 0$ $S$ $v$ $R>R_{r}$ $R$ $R_{r}$

A potenciálgát jellemzője, amelyet az atommagnak le kell győznie, hogy elérje a kritikus méretet, a kritikus mag kialakításának munkája:

W={\frac {1}{2}}V(P_{s}-P)\left(1-{\frac {v_{1}}{v_{2}}}\right),

V={\frac {4}{3}}\pi R_{k}^{3},

ahol

$V$ a kritikus buborék térfogata,
$R_k$ a kritikus buborék sugara,
$P_{s}$ a gőznyomás a telítési vonalon (adott értéknél ), $T$
$P$ a nyomás a folyadékban,
$v_{1}$ a folyadék fajlagos térfogata,
$v_{2}$ a gőz fajlagos térfogata.

$W$ egyensúlyi tulajdonságokkal is felírható:

W={\frac {16\pi D^{3}}{3(P_{s}-P)^{2}\left(1-{\dfrac {v_{1}}{v_{2}}} \jobbra)^{2}}},

ahol a felületi feszültségi együttható . $D$

Példák

Argon , légköri nyomás:

Telítési T = -186 °C
T elérhető túlhevítés = -142 °C.

Mint látható, a kísérletben 44 fokos túlmelegedés érhető el.

A víz lehetővé teszi a stabil túlmelegedést 200 °C-ig. A 300 °C-ra felmelegített víz folyékony állapotban, légköri nyomáson mikroszekundum nagyságrendű ideig létezhet [1] .

A természetes forrásból származó vizet rendkívül nehéz túlmelegíteni, mivel nagy mennyiségű mikroszkopikus szuszpenziót (ásványi részecskék, baktériumok) tartalmaz, amelyek hevítéskor forrásponttá válnak. A jól szűrt vagy desztillált víz azonban még a háztartási vízforralóban is túlhevülhet , ami fokozott veszélyt jelent, hiszen a vízforraló legkisebb rázkódása is azonnal felforralja a túlhevített víz teljes térfogatát, ami gőzrobbanást okoz . Emiatt szinte minden vízforraló használati útmutatója tiltja a desztillált víz használatát. Még nagyobb túlmelegedés érhető el, ha mikrohullámú sütőben vizet melegítünk. Ez nagyon gyakori[ mennyit? ] égési sérülések oka, ha a víz úgy tűnik, hogy nem forr, de enyhe nyomás után a víz gyorsan forrni kezd . Emiatt a mikrohullámú sütők használati útmutatói kategorikus tilalmat tartalmaznak a víz melegítésére a segítségükkel.

A víz túlmelegedésének jelensége csökkenti a gőzkazánok hatásfokát.

A szennyezett felületek tisztítására szolgáló egyes technológiák a folyadék túlmelegedésének jelenségén alapulnak. A tisztítandó tárgyat túlhevített folyadékba merítik, és a szennyeződéseken gőzbuborékok keletkeznek, amelyek elpusztítják azokat. Ugyanez a hatás érvényesül az ultrahangos tisztításnál is , ahol a folyadék túlhevülése az akusztikus hullámfront mögötti nyomás helyi csökkenése miatt jön létre ( ultrahangos kavitáció ).

Lásd még

Jegyzetek

↑ "Az Urál tudománya" 2009. május 12. szám

Irodalom

V. E. Vinogradov. Túlhevített és nyújtott folyadékok felforrásának vizsgálata (A fizika-matematikai tudományok doktora fokozathoz tartozó értekezés kivonata) (elérhetetlen link) 43. Hőfizikai Intézet, Orosz Tudományos Akadémia Uráli Fiókja (2006). Letöltve: 2011. július 28. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 22.. (határozatlan)

Linkek

Túlhevített folyadék a YouTube -on . V. I. Gervids. NRNU MEPhI (2011.03.10.). - Fizikai bemutatók. (Hozzáférés: 2011. június 23.)

Az anyag termodinamikai állapotai

Fázis állapotok

Az összesítés állapota Fázis egyensúly Fázisszabály fázisdiagram Állapotegyenlet
Szilárd	kristályok Monokristály polikristály Kristály
mezofázis	Amorf testek üveges állapot folyékony kristály Nematikus Smectic koleszterikus Oszlopos fázis Mesogen Membrán
Folyékony	Ideális folyadék Metastabil állapot túlhevített folyadék túlhűtött folyadék kinyújtott folyadék Olvadás szuperkritikus folyadék
Gáz	Ideális gáz igazi gáz Gőz Telített gőz túlhevített gőz túltelített gőz
Vérplazma	elektromágneses Kvark-gluon plazma Glazma
Alacsony hőmérséklet	bose kondenzátum Fermion kondenzátum kvantumgáz bose gáz Fermi gáz degenerált gáz kvantumfolyadék bose folyadék Fermi folyadék szuperfolyékony szilárd Jelenségek Szupra folyékonyság Szupravezetés
Egyéb	furcsa ügy fotonikus molekula színes üveg kondenzátum

Fázisátmenetek

Első fajta

Második fajta

elektromos jelenségekben	ferroelektromos Antiferroelektromos
mágneses jelenségekben	ferromágnesek Paramágnesek Antiferromágnesek

kvantum

lambda pont

Diszpergált rendszerek

Gélek
- Airgel
Megoldások
kolloid rendszerek
- durva
- Szabadon diszpergált kolloid
Sol
Festékszóró
- Füst
- Por
- Köd
- köd
Felfüggesztés
Emulzió

Lásd még