Материал: Теоретические основы теплотехники 1

16

яний чистого вещества (рис.3).

Рис. 3. Диаграмма фазовых состояний чистого вещества

Линии фазовых превращений (испарение - I, плавление - II,

сублимации - III) отображают термодинамическое равновесие двухфазных систем и делят диаграмму на области различных агрегатных состояний.

Фазами системы называются области, ограниченные поверхностями раздела. На линиях фазовых превращений существует однозначная зависи-

мость между давлением и температурой. Эти линии пересекаются в тройной точке, где вещество одновременно находится в трех агрегатных состояниях.

Параметры тройной точки принадлежат к термодинамическим константам вещества.

Энергетической границей между жидкостью и паром является тепло-

17

та испарения, а между твердым телом и жидкостью – теплота плавления.

Так как процессы испарения и плавления протекают при постоянной темпе-

ратуре, то теплоты испарения, плавления и сублимации есть теплоты изо-

термических превращений. Теплота фазового перехода обозначается симво-

лом r .

Наибольший интерес для проведения технических расчетов в термоди-

намике представляют газ и жидкость. При увеличении давления термодина-

мическое различие в их свойствах заметно уменьшается и в критической

точке исчезает полностью.

Критические параметры являются важнейшими термодинамическими

постоянными вещества. Понятие критической температуры введено

Д. И. Менделеевым. Критическая температура Tк – это температура, при ко-

торой и выше которой газ никаким сжатием не может быть переведен в жид-

кое состояние. Критическое давление pк – это такое давление, при котором и выше которого жидкость невозможно перевести в газообразное состояние,

а критический объем представляет собой максимальный объем данного ко-

личества вещества в жидком состоянии.

В закритической области ( p pк ; T Tк ) вещество может находиться только в однофазном состоянии. Переход из состояния 1 в состояние 2 воз-

можен кратчайшим путем по линии 1-2. Можно этот переход осуществить через закритическую область, то есть без изменения агрегатного состояния,

например по линии 1 1 2 2 (рис. 3).

Условным признаком непрерывности однофазного состояния вещества является возможность перехода его из любого однофазного исходного состо-

яния в другое однофазное состояние путем непрерывных изменений пара-

метров состояния, минуя фазовые энергетические барьеры.

Поэтому в принципе, для простых тел (однородных систем) должно существовать единое уравнение состояния F( p, v, T ) 0 , описывающее лю-

18

бое однофазное состояние вещества. Такого уравнения пока еще не получе-

но. Ниже рассмотрим уравнения состояния идеальных и реальных газов.