การใช้ปรากฏการณ์การทำให้ของเหลวเย็นลงในขณะที่ระเหย การพึ่งพาจุดเดือดของน้ำกับความดัน

ในระหว่างการกลายเป็นไอ สารจะผ่านจากสถานะของเหลวไปเป็นสถานะก๊าซ (ไอน้ำ) การกลายเป็นไอมีสองประเภท: การระเหยและการเดือด

การระเหย- นี่คือการกลายเป็นไอที่เกิดขึ้นจากพื้นผิวอิสระของของเหลว

การระเหยเกิดขึ้นได้อย่างไร? เรารู้ว่าโมเลกุลของของเหลวใดๆ ก็ตามมีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องและสุ่ม บางส่วนเคลื่อนที่เร็วขึ้น และบางส่วนเคลื่อนที่ช้าลง พวกมันถูกขัดขวางไม่ให้บินออกไปโดยแรงดึงดูดที่มีต่อกัน อย่างไรก็ตาม หากมีโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูงเพียงพอที่พื้นผิวของของเหลว ก็จะสามารถเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลและลอยออกจากของเหลวได้ สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นซ้ำกับโมเลกุลที่เร็วอีกโมเลกุลหนึ่ง โดยโมเลกุลที่สอง สาม ฯลฯ เมื่อบินออกไป โมเลกุลเหล่านี้จะก่อตัวเป็นไอเหนือของเหลว การก่อตัวของไอน้ำนี้คือการระเหย

เนื่องจากโมเลกุลที่เร็วที่สุดจะลอยออกจากของเหลวในระหว่างการระเหย พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลที่เหลืออยู่ในของเหลวจึงน้อยลงเรื่อยๆ ผลที่ตามมา อุณหภูมิของของเหลวที่ระเหยลดลง: ของเหลวถูกทำให้เย็นลง ด้วยเหตุนี้โดยเฉพาะผู้ที่สวมเสื้อผ้าเปียกจึงรู้สึกหนาวกว่าเสื้อผ้าแห้ง (โดยเฉพาะเมื่อโดนลม)

ในขณะเดียวกันทุกคนก็รู้ดีว่าถ้าคุณเทน้ำลงในแก้วแล้ววางทิ้งไว้บนโต๊ะ ถึงแม้ว่าจะระเหยไป แต่ก็จะไม่เย็นลงอย่างต่อเนื่อง และจะเย็นลงเรื่อยๆ จนกลายเป็นน้ำแข็ง อะไรจะหยุดสิ่งนี้? คำตอบนั้นง่ายมาก: การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำกับอากาศอุ่นที่อยู่รอบกระจก

การระบายความร้อนของของเหลวในระหว่างการระเหยจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในกรณีที่การระเหยเกิดขึ้นเร็วเพียงพอ (เพื่อให้ของเหลวไม่มีเวลาคืนอุณหภูมิเนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนกับ สิ่งแวดล้อม). ของเหลวระเหยง่ายที่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลน้อย เช่น อีเทอร์ แอลกอฮอล์ และน้ำมันเบนซิน จะระเหยอย่างรวดเร็ว หากคุณทำของเหลวดังกล่าวลงบนมือ คุณจะรู้สึกหนาว เมื่อระเหยออกจากพื้นผิวของมือ ของเหลวดังกล่าวจะเย็นลงและดึงความร้อนออกไปบางส่วน

สารที่ระเหยอย่างรวดเร็วมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยี ตัวอย่างเช่น ในเทคโนโลยีอวกาศ ยานพาหนะสืบเชื้อสายจะถูกเคลือบด้วยสารดังกล่าว เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศของโลก ร่างกายของอุปกรณ์จะร้อนขึ้นเนื่องจากการเสียดสี และสารที่ปกคลุมอยู่ก็เริ่มระเหย เมื่อมันระเหย มันก็จะเย็นลง ยานอวกาศจึงช่วยประหยัดจากความร้อนสูงเกินไป

การระบายความร้อนของน้ำในระหว่างการระเหยยังใช้ในเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความชื้นในอากาศ - ไซโครมิเตอร์(จากภาษากรีก “psychros” - เย็น) ไซโครมิเตอร์ประกอบด้วยเทอร์โมมิเตอร์สองตัว หนึ่งในนั้น (แห้ง) แสดงอุณหภูมิอากาศและอีกอัน (อ่างเก็บน้ำซึ่งผูกด้วยแคมบริกจุ่มลงในน้ำ) แสดงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเนื่องจากความเข้มข้นของการระเหยจากแคมบริกเปียก ยิ่งวัดความชื้นในอากาศแห้ง การระเหยก็จะยิ่งมากขึ้น และการอ่านค่ากระเปาะเปียกก็จะยิ่งต่ำลง และในทางกลับกัน ยิ่งความชื้นในอากาศสูง การระเหยที่รุนแรงน้อยลงจึงยิ่งมากขึ้น อุณหภูมิสูงเครื่องวัดอุณหภูมินี้แสดงให้เห็น จากการอ่านเทอร์โมมิเตอร์แบบแห้งและแบบความชื้น ความชื้นในอากาศซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์จะถูกกำหนดโดยใช้ตารางพิเศษ (ไซโครเมทริก) ความชื้นสูงสุดคือ 100% (ที่ความชื้นในอากาศนี้จะมีน้ำค้างปรากฏบนวัตถุ) สำหรับมนุษย์ ความชื้นที่เหมาะสมที่สุดจะอยู่ระหว่าง 40 ถึง 60%

โดยใช้ การทดลองง่ายๆเป็นเรื่องง่ายที่จะระบุได้ว่าอัตราการระเหยจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิของของเหลวที่เพิ่มขึ้นตลอดจนพื้นที่พื้นผิวอิสระที่เพิ่มขึ้นและเมื่อมีลม

ทำไมของเหลวจึงระเหยเร็วขึ้นเมื่อมีลม? ความจริงก็คือกระบวนการย้อนกลับก็เกิดขึ้นพร้อมกับการระเหยบนพื้นผิวของของเหลว - การควบแน่น. การควบแน่นเกิดขึ้นเนื่องจากโมเลกุลของไอบางส่วนซึ่งเคลื่อนที่แบบสุ่มเหนือของเหลวกลับคืนสู่สภาพเดิมอีกครั้ง ลมพัดเอาโมเลกุลที่ลอยออกมาจากของเหลวออกไปและไม่ยอมให้พวกมันกลับคืนมา

การควบแน่นยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อไอระเหยไม่ได้สัมผัสกับของเหลว ตัวอย่างเช่น การควบแน่นที่อธิบายการก่อตัวของเมฆ โมเลกุลของไอน้ำที่ลอยขึ้นมาเหนือพื้นดินในชั้นบรรยากาศที่เย็นกว่าถูกรวมกลุ่มเป็นหยดน้ำเล็กๆ ซึ่งการสะสมของไอน้ำเหล่านั้นประกอบกันเป็นเมฆ การควบแน่นของไอน้ำในบรรยากาศยังส่งผลให้เกิดฝนและน้ำค้างอีกด้วย

ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิจุดเดือดกับความดัน

จุดเดือดของน้ำคือ 100°C; อาจคิดว่านี่เป็นคุณสมบัติของน้ำ น้ำไม่ว่าจะอยู่ที่ไหนและในสภาวะใดก็ตาม น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 100°C เสมอ

แต่กลับไม่เป็นเช่นนั้น และชาวบ้านในหมู่บ้านบนภูเขาสูงต่างตระหนักดีถึงเรื่องนี้

ใกล้จุดสูงสุดของ Elbrus มีบ้านสำหรับนักท่องเที่ยวและสถานีวิทยาศาสตร์ ผู้เริ่มต้นบางครั้งอาจประหลาดใจที่ “การต้มไข่ในน้ำเดือดนั้นยากแค่ไหน” หรือ “ทำไมน้ำเดือดถึงไม่ไหม้” ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ พวกเขาบอกว่าน้ำเดือดที่ยอดเอลบรุสแล้วที่อุณหภูมิ 82°C

เกิดอะไรขึ้น? ปัจจัยทางกายภาพใดที่รบกวนปรากฏการณ์การเดือด? ความสูงเหนือระดับน้ำทะเลมีความสำคัญอย่างไร?

ปัจจัยทางกายภาพนี้คือความดันที่กระทำต่อพื้นผิวของของเหลว คุณไม่จำเป็นต้องปีนขึ้นไปบนยอดเขาเพื่อตรวจสอบความจริงของสิ่งที่พูดไป

การวางน้ำอุ่นไว้ใต้กระดิ่งแล้วสูบหรือสูบลมออกจากที่นั่น คุณจะมั่นใจได้ว่าจุดเดือดจะเพิ่มขึ้นเมื่อความดันเพิ่มขึ้นและลดลงเมื่อความดันลดลง

น้ำเดือดที่ 100°C ที่ความดันที่แน่นอนเท่านั้น - 760 มม. ปรอท ศิลปะ. (หรือ 1 เอทีเอ็ม)

จุดเดือดเทียบกับเส้นโค้งความดันแสดงไว้ในรูปที่ 1 4.2. ที่ด้านบนของ Elbrus ความดันอยู่ที่ 0.5 atm และความดันนี้สอดคล้องกับจุดเดือดที่ 82°C

ข้าว. 4.2

แต่น้ำเดือดที่ 10-15 มม.ปรอท ศิลปะ. อากาศร้อนๆ ก็สามารถคลายร้อนได้. ที่ความดันนี้จุดเดือดจะลดลงเหลือ 10-15°C

คุณยังสามารถรับ "น้ำเดือด" ซึ่งมีอุณหภูมิเท่ากับน้ำเยือกแข็งได้อีกด้วย ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องลดความดันลงเหลือ 4.6 มม. ปรอท ศิลปะ.

ภาพที่น่าสนใจสามารถสังเกตได้หากคุณวางภาชนะเปิดที่มีน้ำไว้ใต้ระฆังแล้วสูบลมออก การสูบน้ำจะทำให้น้ำเดือด แต่การต้มต้องใช้ความร้อน ไม่มีที่ไหนที่จะเอามันไปได้ และน้ำจะต้องสูญเสียพลังงานไป อุณหภูมิของน้ำเดือดจะเริ่มลดลง แต่เมื่อปั๊มต่อไป ความดันก็จะลดลงเช่นกัน ดังนั้นการเดือดจะไม่หยุด น้ำจะยังคงเย็นลงและกลายเป็นน้ำแข็งในที่สุด

เดือดขนาดนั้น น้ำเย็นเกิดขึ้นไม่เพียงแต่เมื่อมีการสูบลมเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อใบพัดของเรือหมุน ความดันในชั้นน้ำที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วใกล้กับพื้นผิวโลหะจะลดลงอย่างมาก และน้ำในชั้นนี้เดือด นั่นคือฟองไอน้ำจำนวนมากปรากฏขึ้นในนั้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า cavitation (จากคำภาษาละติน cavitas - โพรง)

โดยการลดความดัน เราจะลดจุดเดือดลง แล้วเพิ่มขึ้นมั้ย? กราฟแบบของเราตอบคำถามนี้ ความดัน 15 atm อาจทำให้น้ำเดือดช้าลง โดยจะเริ่มที่อุณหภูมิ 200°C เท่านั้น และความดัน 80 atm จะทำให้น้ำเดือดที่อุณหภูมิ 300°C เท่านั้น

ดังนั้นความดันภายนอกบางอย่างจึงสอดคล้องกับจุดเดือดที่แน่นอน แต่ข้อความนี้สามารถ "พลิกกลับ" ได้โดยพูดว่า: จุดเดือดของน้ำแต่ละจุดสอดคล้องกับแรงดันเฉพาะของมันเอง ความดันนี้เรียกว่าความดันไอ

เส้นโค้งที่แสดงจุดเดือดในรูปฟังก์ชันของความดัน ยังเป็นเส้นโค้งของความดันไอที่เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิอีกด้วย

ตัวเลขที่แสดงบนกราฟจุดเดือด (หรือบนกราฟความดันไอ) แสดงให้เห็นว่าความดันไอเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วตามอุณหภูมิ ที่ 0°C (เช่น 273 K) ความดันไอคือ 4.6 mmHg ศิลปะ ที่อุณหภูมิ 100°C (373 K) มีค่าเท่ากับ 760 มม.ปรอท ศิลปะ เช่น เพิ่มขึ้น 165 เท่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (จาก 0°C เช่น 273 K ถึง 273°C หรือ 546 K) ความดันไอจะเพิ่มขึ้นจาก 4.6 มม. ปรอท ศิลปะ. เกือบสูงถึง 60 atm เช่น ประมาณ 10,000 ครั้ง

ดังนั้นในทางกลับกันจุดเดือดจะเปลี่ยนไปตามความดันค่อนข้างช้า เมื่อความดันเปลี่ยนสองครั้งจาก 0.5 atm เป็น 1 atm จุดเดือดจะเพิ่มขึ้นจาก 82°C (355 K) เป็น 100°C (373 K) และเมื่อความดันเพิ่มขึ้นสองเท่าจาก 1 เป็น 2 atm - จาก 100°C (373 K) ) ถึง 120°C (393 เคลวิน)

เส้นโค้งเดียวกับที่เรากำลังพิจารณาอยู่นั้นยังควบคุมการควบแน่น (การควบแน่น) ของไอน้ำลงไปในน้ำด้วย

ไอน้ำสามารถเปลี่ยนเป็นน้ำได้โดยการบีบอัดหรือทำให้เย็นลง

ทั้งขณะเดือดและระหว่างควบแน่น จุดจะไม่เคลื่อนออกจากเส้นโค้งจนกว่าการแปลงไอน้ำเป็นน้ำหรือน้ำเป็นไอน้ำเสร็จสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดสูตรได้ด้วยวิธีนี้: ภายใต้เงื่อนไขของเส้นโค้งของเราและภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้เท่านั้น การอยู่ร่วมกันของของเหลวและไอก็เป็นไปได้ หากคุณไม่เพิ่มหรือขจัดความร้อน ปริมาณไอน้ำและของเหลวในภาชนะปิดจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ไอและของเหลวดังกล่าวกล่าวกันว่าอยู่ในสมดุล และไอที่อยู่ในสมดุลกับของเหลวเรียกว่าอิ่มตัว

กราฟการเดือดและการควบแน่น ดังที่เราเห็น มีความหมายอีกอย่างหนึ่ง นั่นคือกราฟสมดุลของของเหลวและไอ เส้นโค้งสมดุลแบ่งเขตข้อมูลไดอะแกรมออกเป็นสองส่วน ทางด้านซ้ายและด้านบน (ไปยังอุณหภูมิที่สูงขึ้นและความดันที่ต่ำกว่า) คือบริเวณที่มีสถานะไอน้ำคงที่ ทางด้านขวาและล่างคือบริเวณสถานะคงที่ของของเหลว

กราฟสมดุลไอ-ของเหลว กล่าวคือ เส้นโค้งของการขึ้นต่อจุดเดือดต่อความดัน หรือกราฟความดันไอต่ออุณหภูมิที่เท่ากัน จะเท่ากันโดยประมาณสำหรับของเหลวทุกชนิด ในบางกรณีการเปลี่ยนแปลงอาจจะค่อนข้างฉับพลันกว่า ในบางกรณีการเปลี่ยนแปลงอาจช้ากว่า แต่ความดันไอจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเสมอเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

เราใช้คำว่า "แก๊ส" และ "ไอน้ำ" ไปแล้วหลายครั้ง สองคำนี้ค่อนข้างจะพอๆ กัน เราสามารถพูดได้ว่า ก๊าซน้ำคือไอน้ำ ก๊าซออกซิเจนคือไอของเหลวออกซิเจน อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้สองคำนี้ นิสัยบางอย่างได้พัฒนาขึ้น เนื่องจากเราคุ้นเคยกับช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างเล็ก เราจึงมักจะใช้คำว่า "แก๊ส" กับสารที่มีความยืดหยุ่นของไอที่อุณหภูมิปกติสูงกว่าความดันบรรยากาศ ในทางตรงกันข้าม เราพูดถึงไอเมื่อที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ สารจะมีเสถียรภาพมากขึ้นในรูปของของเหลว

กระบวนการระเหยของเหลวอย่างเข้มข้นเริ่มต้นที่อุณหภูมิเมื่อความดันไอของของเหลวเกินความดันภายนอกของบรรยากาศก๊าซเหนือของเหลว ที่จุดเดือด การก่อตัวของไอน้ำเกิดขึ้นทั่วทั้งมวลของของเหลวและไหลที่อุณหภูมิเกือบคงที่จนกระทั่งการเปลี่ยนผ่านของของเหลว (องค์ประกอบเดียว) และไอน้ำสมบูรณ์ การลดความดันเทียมจะทำให้ของเหลวเดือดได้มากขึ้น อุณหภูมิต่ำซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีเนื่องจากง่ายต่อการค้นหาการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ วัสดุที่เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ เทคโนโลยีสุญญากาศสมัยใหม่มีปั๊มโรตารี่ที่ทรงพลังซึ่งสามารถสร้างสุญญากาศที่แรงดันตกค้างไม่เกิน 0.001 มม. ปรอท และปั๊มกระจายไอพ่นที่สร้างสุญญากาศสูงถึง 10v-7-10v-8 mmHg ศิลปะ.
การกลั่นแบบสุญญากาศใช้เพื่อให้ได้โลหะที่มีความบริสุทธิ์สูง Zn, Cd, Mg, Ca ฯลฯ โดยปกติจะทำงานที่ความดันสูงกว่าความดันไอของโลหะกลั่นเล็กน้อยที่จุดหลอมเหลว จากนั้นโดยการกลั่นโลหะเหลวจะได้คอนเดนเสทที่เป็นของแข็งซึ่งทำให้สามารถใช้งานได้มาก การออกแบบที่เรียบง่ายอุปกรณ์การกลั่นดังแสดงในรูปที่ 1 24. อุปกรณ์นี้เป็นทรงกระบอกซึ่งส่วนล่างมีภาชนะที่มีโลหะกลั่นของเหลวได้ ไอระเหยจะถูกควบแน่นที่ส่วนบนของกระบอกสูบบนกระบอกสูบโลหะคอมโพสิตพิเศษ (คอนเดนเซอร์) ในรูปของเปลือกผลึก ซึ่งจะถูกกำจัดออกไปพร้อมกับคอนเดนเซอร์หลังจากกระบวนการเสร็จสิ้น ก่อนที่จะให้ความร้อนแก่โลหะก่อนอื่น ปั๊มสุญญากาศสูบลมออกจากอุปกรณ์แล้วคืนสุญญากาศเป็นครั้งคราวซึ่งเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการรั่วไหลของอากาศจากภายนอกผ่านการรั่วไหลในอุปกรณ์ หากอุปกรณ์ได้รับการปิดผนึกอย่างเพียงพอ ในระหว่างกระบวนการกลั่น เนื่องจากก๊าซที่ไม่สามารถควบแน่นจะไม่ถูกปล่อยออกมา งานประจำไม่จำเป็นต้องใช้ปั๊มสุญญากาศ

อุปกรณ์ที่อธิบายนั้นง่ายมากทำจากเหล็กหรือโลหะผสมที่ทนความร้อน สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือฝาปิดและชิ้นส่วนซีลทั้งหมดจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำ กล่าวคือ ทำงานที่อุณหภูมิห้อง ทำให้สามารถใช้ซีลขั้นสูงได้ เช่น ยาง ผงสำหรับอุดรูแบบสุญญากาศ ฯลฯ การใช้สุญญากาศทำให้สามารถทำความสะอาดโดยการกลั่นที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ อุณหภูมิ (700 -900°) โลหะที่มีฤทธิ์ทางเคมีและลุกลามมาก เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม แบเรียม ซึ่งการกลั่นที่ความดันบรรยากาศไม่สามารถทำได้เนื่องจากไม่สามารถเลือกวัสดุสำหรับอุปกรณ์ได้
ให้เราพิจารณาคุณสมบัติของกระบวนการระเหยในสุญญากาศ
แผนภาพเฟสของเหลวและไอที่มีความดันลดลงจะมีลักษณะเหมือนกับแผนภาพสำหรับความดันบรรยากาศ มีเพียงเส้นของเหลวและไอเท่านั้นที่เคลื่อนไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ตามมาว่าประสิทธิภาพของการแยกส่วนประกอบระหว่างการระเหยของสารละลายในสุญญากาศจะใกล้เคียงกับที่ความดันบรรยากาศ แต่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า อุณหภูมิต่ำลง สุญญากาศยิ่งใช้ลึกมากขึ้น คุณสมบัติพิเศษของการทำงานในสุญญากาศคือการไม่มีของเหลวหยดเล็ก ๆ พร้อมกับไอซึ่งจะสังเกตได้เสมอเมื่อทำงานภายใต้ความกดดันบรรยากาศ เมื่อของเหลวเดือดอย่างรุนแรง ฟองไอน้ำที่ระเบิดขึ้นมาจากส่วนลึกของของเหลวจะทำให้เกิดการกระเด็น ซึ่งไอระเหยจะพาไปยังคอนเดนเซอร์และปนเปื้อนสารกลั่น ในสุญญากาศ (ลึกเพียงพอ) จะไม่เกิดการก่อตัวของกระเด็นเนื่องจากกระบวนการเดือดนั้นแตกต่างจากการเดือดที่ความดันบรรยากาศโดยพื้นฐาน ในสุญญากาศ การก่อตัวของไอน้ำจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของของเหลวเท่านั้น ฟองอากาศจะไม่ก่อตัวขึ้นภายในของเหลว พื้นผิวจะสงบและไม่เดือด ดังนั้น จึงไม่เกิดการกระเด็น ดังนั้นการกลั่นแบบสุญญากาศจึงทำให้ได้น้ำกลั่นที่บริสุทธิ์มากกว่าการกลั่นที่ความดันบรรยากาศ
ขอให้เราใช้ตัวอย่างเพื่อแสดงลักษณะเฉพาะของกระบวนการเดือดในสุญญากาศ ในกรณีหนึ่ง ให้น้ำในภาชนะที่มีชั้นลึก 250 มม. เดือดที่ความดันบรรยากาศ (760 มม. ปรอท) จากนั้นไอน้ำที่ปล่อยออกมาจากผิวน้ำจะต้องมี ความดันบรรยากาศ(760 mmHg) ซึ่งพัฒนาที่อุณหภูมิผิวน้ำ 100° ฟองไอน้ำที่เกิดขึ้นที่ด้านล่างของภาชนะจะต้องมีแรงดันมากขึ้นเนื่องจากนอกเหนือจากความดันบรรยากาศแล้วยังต้องเอาชนะแรงดันอุทกสถิตของคอลัมน์น้ำสูง 250 มม. ซึ่งสอดคล้องกับแรงดันส่วนเกิน 18 มม. ปรอท ศิลปะ. ดังนั้นไอน้ำที่ปล่อยออกมาจากก้นภาชนะควรมีความดัน 760 + 18 = 778 มม. ปรอท ศิลปะ ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิของน้ำที่ด้านล่างของภาชนะที่ 100.6° ความร้อนสูงเกินไปเล็กน้อยของน้ำที่ด้านล่าง (0.6°) นั้นค่อนข้างเกิดขึ้นจริง และกระบวนการเดือดดำเนินไปในลักษณะที่ไอน้ำเกิดขึ้นทั่วทั้งมวลของชั้น น้ำเดือดแรงและกระเด็นเมื่อฟองบนพื้นผิวแตก
ตอนนี้ให้พิจารณาการเดือดของน้ำชั้นเดียวกันในสุญญากาศที่ 4.58 mmHg ศิลปะ. สำหรับการต้ม ชั้นผิวของน้ำจะต้องมีอุณหภูมิ 0° ซึ่งความดันไออิ่มตัวอยู่ที่ 4.58 มม. ปรอท ศิลปะ. ฟองที่เกิดขึ้นที่ด้านล่างจะต้องเอาชนะแรงดันอุทกสถิตของคอลัมน์น้ำ 250 มม. ซึ่งสอดคล้องกับความดัน 18 มม. ปรอท ศิลปะ และมีความดันรวม 4.58 + 18 = 22.58 มม. ปรอท ศิลปะ. น้ำจะมีความดันไออิ่มตัวที่อุณหภูมิ ~ 23° กล่าวคือ เพื่อให้ฟองไอน้ำก่อตัวที่ด้านล่างของภาชนะ จำเป็นต้องมีอุณหภูมิ 23° ที่ด้านล่าง เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิด้านล่างและพื้นผิวเนื่องจากการพาความร้อนจะป้องกันสิ่งนี้ ดังนั้นฟองอากาศจะไม่ก่อตัวลึกลงไปในชั้นของเหลว และการกลายเป็นไอจะเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเท่านั้น
โลหะหลอมมีค่าการนำความร้อนสูง ซึ่งช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปของของเหลวในท้องถิ่น และเป็นผลให้เดือดพร้อมกับการก่อตัวของฟอง
จนกว่าความดันในอุปกรณ์จะต่ำมาก โมเลกุลจะถูกแลกเปลี่ยนระหว่างพื้นผิวของของเหลวกับไอ และเกิดความสมดุลของไอของเหลวและไอเคลื่อนที่ ไอน้ำธรรมดาจะไหลไปยังคอนเดนเซอร์ และผลลัพธ์ของกระบวนการกลั่นจะถูกกำหนดโดยแผนภาพเฟสของเหลว-ไอ
หากความดันในอุปกรณ์ต่ำมากจนกลายเป็นเส้นทางอิสระของโมเลกุล ขนาดเพิ่มเติมลักษณะของกระบวนการกลั่นจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก
ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ จะไม่มีการแลกเปลี่ยนโมเลกุลระหว่างไอและของเหลว ไม่มีการสร้างสมดุลการเคลื่อนที่ของไอของเหลวและไอ และแผนภาพเฟสระหว่างไอของเหลวและไอไม่ได้อธิบายกระบวนการระเหย ท่อก๊าซปกติระหว่างเครื่องระเหยและคอนเดนเซอร์ ไม่ก่อตัวโมเลกุลไอที่แยกออกจากพื้นผิวของของเหลวเป็นไปตามเส้นทางตรงโดยไม่ชนกับโมเลกุลอื่นตกลงบนพื้นผิวเย็นของคอนเดนเซอร์และยังคงอยู่ตรงนั้น - พวกมันควบแน่น กระบวนการระเหยไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์และมีลักษณะของการระเหยของโมเลกุล ผลการกลั่นจะพิจารณาจากอัตราการระเหยซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่จะระเหยและอุณหภูมิ และไม่ขึ้นกับแรงดันภายนอกในระบบหากแรงดันนี้ต่ำเพียงพอ อัตราการระเหยภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร Langmuir:

ใช้อัตราการระเหยเป็นมวลของสารที่ระเหยต่อวินาทีจากพื้นที่ผิวหนึ่งหน่วย โดยแสดงความดันไอ p มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร ปรอทและการแทนที่ค่าของ R และ π ด้วยค่าตัวเลขเราจะได้สมการ (III, 13) ในรูปแบบอื่นซึ่งสะดวกสำหรับการคำนวณเชิงปฏิบัติ:

ในระหว่างการระเหยของโมเลกุล สารที่มีความดันไอเท่ากันสามารถแยกออกได้หากน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน ตามที่พิสูจน์แล้วโดยการทดลองแยกไอโซโทป

17.10.2019

ในส่วนของรัสเซีย ธุรกิจของกลุ่ม Hoffmann กำลังเฟื่องฟู พันธมิตรของกลุ่มบริษัทสามารถเพิ่มปริมาณการขายในสหพันธรัฐรัสเซียปีแล้วปีเล่า....

17.10.2019

พลาสติกเป็นวัสดุที่ใช้งานได้จริงและราคาถูก สิ่งนี้กำหนดการใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตสิ่งของ แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน...

17.10.2019

สแตนเลสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน สาขาต่างๆอุตสาหกรรมและการก่อสร้าง โลหะรีดและผลิตภัณฑ์ที่ทำจากมันถูกนำมาใช้ในการต่อเรือและ...

17.10.2019

ลวดถักคือ วัสดุก่อสร้างในรูปของเกลียวบางสำหรับการผลิตที่ใช้เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำรีดภายใต้...

17.10.2019

แผงไม้ก๊อกทำมาจาก วัสดุธรรมชาติ. สำหรับสิ่งนี้ มีการใช้เปลือกไม้โอ๊ค (ไม้ก๊อกโอ๊คเติบโตในแอฟริกาเหนือและในบางพื้นที่ทางตอนใต้...

17.10.2019

กิจกรรมทางเศรษฐกิจมลภาวะของมนุษย์มักช่วยเพิ่มกระบวนการพังทลายของดินตามธรรมชาติ ความโล่งใจก็ค่อยๆ เปลี่ยนไป คลองกำลังสร้าง ทิศทางของแม่น้ำ คูน้ำก็เปลี่ยน...

17.10.2019

หน้าที่ของฉลากอาจแตกต่างกันไป หลังจากติดสติกเกอร์บนผลิตภัณฑ์แล้ว จะกลายเป็นแหล่งข้อมูลเกี่ยวกับผู้ผลิตและผลิตภัณฑ์ และใช้เป็นช่องทางในการส่งเสริมการขายและ...

ในการควบคุมแรงดันการระเหย ให้ใช้ตัวควบคุม KVP ซึ่งติดตั้งบนท่อดูดที่อยู่ด้านล่างของเครื่องระเหย (รูปที่ 6.13)

นอกเหนือจากฟังก์ชันหลักแล้ว เครื่องปรับความดันการระเหยยังให้การป้องกันในกรณีที่แรงดันการระเหยลดลงอย่างมาก เพื่อหลีกเลี่ยงการแข็งตัวของน้ำหล่อเย็นในเส้นทางแลกเปลี่ยนความร้อนของเครื่องระเหยของชุดหล่อเย็นด้วยน้ำ

ตัวควบคุมทำงานดังต่อไปนี้: เมื่อความดันเพิ่มขึ้นเหนือแรงดันที่ตั้งไว้ ตัวควบคุมจะเปิดขึ้น และเมื่อความดันลดลงต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ ตัวควบคุมจะปิด สัญญาณควบคุมเป็นเพียงแรงดันที่ทางเข้าไปยังตัวควบคุมเท่านั้น

ในการติดตั้งที่มีเครื่องระเหยหลายตัวและทำงานที่ความดันการระเหยที่แตกต่างกัน จะมีการติดตั้งตัวควบคุมไว้ด้านหลังเครื่องระเหย ซึ่งเป็นแรงดันสูงสุด เพื่อหลีกเลี่ยงการควบแน่นของสารทำความเย็นระหว่างการปิดเครื่อง จึงมีการติดตั้งเช็ควาล์วบนท่อดูดทันทีหลังจากเครื่องระเหยด้วยแรงดันน้อยที่สุด ในการติดตั้งโดยใช้เครื่องระเหยแบบขนานและคอมเพรสเซอร์ทั่วไป จะมีการติดตั้งตัวควบคุมบนท่อดูดเพื่อรักษาแรงดันในเครื่องระเหยให้เท่ากัน

นอกจากตัวควบคุมประเภทนี้แล้ว ความดันการระเหยยังได้รับความเสถียรโดยใช้ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับหนึ่งรายการขึ้นไป ห้องทำความเย็น, ตู้ ฯลฯ ให้ความแม่นยำสูงในการรักษาอุณหภูมิที่ตั้งไว้ (±0.5 K) นิ้ว หลากหลายความสามารถในการทำความเย็น - ตั้งแต่ 10 ถึง 100% ของค่าที่ระบุ

8. หน่วยงานกำกับดูแลการปฏิบัติงาน

ตัวควบคุมความจุ (รูปที่ 6.14) ช่วยปรับความสามารถในการทำความเย็นของคอมเพรสเซอร์ให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงภาระความร้อนบนเครื่องระเหยในการติดตั้งที่มีประจุสารทำความเย็นต่ำมาก หลีกเลี่ยงแรงดันในการดูดต่ำและการสตาร์ทโดยไม่จำเป็น

เมื่อภาระความร้อนบนเครื่องระเหยลดลง แรงดันในการดูดจะลดลง ทำให้เกิดสุญญากาศในวงจร ซึ่งนำไปสู่ความเสี่ยงที่ความชื้นจะเข้าสู่การติดตั้ง เมื่อแรงดันดูดลดลงต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ ตัวควบคุมจะเปิดขึ้น ส่งผลให้ก๊าซร้อนจำนวนหนึ่งจากท่อระบายผ่านเข้าไปในท่อดูด ส่งผลให้แรงดันในการดูดเพิ่มขึ้นและความสามารถในการทำความเย็นลดลง เครื่องปรับลมจะตอบสนองต่อแรงดันในท่อดูดเท่านั้น เช่น ที่ทางออกจากมัน

9. การเริ่มต้นหน่วยงานกำกับดูแล

ตัวควบคุมการสตาร์ทช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงการทำงานและการสตาร์ทคอมเพรสเซอร์เมื่อแรงดันดูดสูงเกินไป ซึ่งเกิดขึ้นหลังจากการหยุดเครื่องเป็นเวลานานหรือหลังจากการละลายน้ำแข็งของเครื่องระเหย

อุปกรณ์ควบคุมการสตาร์ทของ KVL เป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันปีกผีเสื้อประเภทหนึ่ง "หลังจากตัวมันเอง" โดยจะรักษาแรงดันคงที่ในท่อดูดระหว่างตัวควบคุมและคอมเพรสเซอร์ และขนถ่ายคอมเพรสเซอร์เมื่อสตาร์ท

ความดันที่ทางเข้าของตัวควบคุมจะกระทำกับเครื่องสูบลมจากด้านล่างและบนแผ่นวาล์วจากด้านบน เนื่องจากพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของเครื่องสูบลมเท่ากับพื้นที่การไหล ความดันขาเข้าจึงทำให้เป็นกลาง แผ่นวาล์วถูกกดจากด้านล่างด้วยแรงดันทางออก (ในห้องข้อเหวี่ยง) ซึ่งจะต้านแรงดึงของสปริงแบบปรับได้ แรงทั้งสองนี้เป็นแรงกระทำของผู้ควบคุม เมื่อแรงดันทางออกที่ได้รับการควบคุม (ห้องเหวี่ยง) ลดลง วาล์วจะเปิดขึ้น เพื่อให้ไอสารทำความเย็นเข้าสู่คอมเพรสเซอร์ สำหรับ หน่วยทำความเย็นประสิทธิภาพสูง สามารถติดตั้งตัวควบคุมสตาร์ท KVL แบบขนานได้ ในกรณีนี้ ตัวควบคุมจะถูกเลือกตามเงื่อนไขของแรงดันตกที่เท่ากันในแต่ละท่อและประสิทธิภาพที่เทียบเท่ากัน

ตัวควบคุมจะถูกปรับเป็นค่าสูงสุด โดยไม่เกินค่าที่แนะนำโดยผู้ผลิตสำหรับคอมเพรสเซอร์หรือชุดควบแน่นของคอมเพรสเซอร์ การปรับจะดำเนินการตามการอ่านเกจความดันบนท่อดูดของคอมเพรสเซอร์

มีการติดตั้งตัวควบคุมการสตาร์ทบนท่อดูดระหว่างเครื่องระเหยและคอมเพรสเซอร์ (รูปที่ 6.15)

เครื่องควบคุมนี้ให้ความเป็นไปได้ในการเชื่อมต่อสายเก็บตัวอย่างไอผ่านก๊อกแมโนเมตริกบนท่อทางเข้าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางการไหล 1/4" ด้วยวิธีการควบคุมนี้ การสุ่มตัวอย่างไอจะดำเนินการ "หลังจากตัวมันเอง"

ทางเลือกของตัวควบคุมการเริ่มต้นถูกกำหนดโดยตัวบ่งชี้หลักห้าประการ:

ประเภทของสารทำความเย็น

ประสิทธิภาพของระบบ

การออกแบบแรงดูด

แรงดันการออกแบบสูงสุด

แรงดันตกในตัวควบคุม

ความแตกต่างระหว่างการออกแบบและแรงดันดูดการออกแบบสูงสุดจะกำหนดระยะเวลาของการเปิดวาล์ว แรงดันตกของตัวควบคุมเป็นปัจจัยสำคัญเนื่องจากการสูญเสียแรงดันในท่อดูดส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องจักร ดังนั้นจึงต้องรักษาแรงดันตกคร่อมตัวควบคุมให้เหลือน้อยที่สุด โดยทั่วไปในระบบทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำ ความดันลดลงคือ 3... 7 kPa แรงดันตกคร่อมสูงสุดสำหรับระบบทำความเย็นส่วนใหญ่คือ 14 kPa

เมื่อวาล์วเปิดจนถึงระดับสูงสุด ในด้านหนึ่งตัวควบคุมจะให้ประสิทธิภาพสูงสุด และในทางกลับกัน จะทำให้เกิดการสูญเสียแรงดันอย่างมาก ซึ่งจะลดประสิทธิภาพของระบบ ดังนั้นจึงต้องรักษาแรงดันตกคร่อมตัวควบคุมให้เหลือน้อยที่สุด

การรวมตัวของของเหลว

การเผาไหม้ของของเหลวมีลักษณะเฉพาะด้วยปรากฏการณ์สองประการที่สัมพันธ์กัน - การระเหยและการเผาไหม้ของส่วนผสมของไอน้ำและอากาศเหนือพื้นผิวของของเหลว ดังนั้นการเผาไหม้ของของเหลวจึงไม่เพียงเกิดขึ้นเท่านั้น ปฏิกิริยาเคมี(ออกซิเดชั่นกลายเป็นการเผาไหม้ที่ลุกเป็นไฟ) แต่ยัง ปรากฏการณ์ทางกายภาพ(การระเหยและการก่อตัวของส่วนผสมของไอน้ำและอากาศเหนือพื้นผิวของของเหลว) โดยที่การเผาไหม้เป็นไปไม่ได้

เรียกว่าการเปลี่ยนสถานะของสารจากของเหลวไปเป็นสถานะไอ การกลายเป็นไอกระบวนการนี้มีสองรูปแบบ: การระเหยและการเดือด การระเหยคือการเปลี่ยนของเหลวเป็นไอจากพื้นผิวอิสระที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของของเหลว (ดูรูปที่ 4.1) การระเหยเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลของเหลว ความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลผันผวนในช่วงกว้าง โดยเบี่ยงเบนอย่างมากจากค่าเฉลี่ยทั้งสองทิศทาง โมเลกุลบางชนิดที่มีพลังงานจลน์สูงเพียงพอจะหลุดออกจากชั้นผิวของของเหลวไปในตัวกลางก๊าซ (อากาศ) พลังงานส่วนเกินของโมเลกุลที่สูญเสียไปจากของเหลวนั้นถูกใช้ไปกับการเอาชนะแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและการทำงานของการขยายตัว (ปริมาตรเพิ่มขึ้น) เมื่อของเหลวเปลี่ยนเป็นไอ เดือด- นี่คือการระเหยไม่เพียง แต่จากพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังมาจากปริมาตรของของเหลวด้วยผ่านการก่อตัวของฟองไอตลอดทั้งปริมาตรและการปล่อย การระเหยเกิดขึ้นที่อุณหภูมิของเหลวใดๆ การเดือดจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่ความดันไออิ่มตัวถึงความดันภายนอก (บรรยากาศ) เท่านั้น

เนื่องจากการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนในเขตก๊าซ กระบวนการย้อนกลับจึงเกิดขึ้นเช่นกัน - การควบแน่น. หากปริมาตรเหนือของเหลวถูกปิด ที่อุณหภูมิของเหลวใด ๆ ความสมดุลแบบไดนามิกจะถูกสร้างขึ้นระหว่างกระบวนการระเหยและการควบแน่น

ไอที่อยู่ในสมดุลกับของเหลวเรียกว่าไออิ่มตัว สถานะสมดุลสอดคล้องกับความเข้มข้นของไอที่กำหนดสำหรับอุณหภูมิที่กำหนด เรียกว่าความดันไอในสภาวะสมดุลกับของเหลว แรงดันไอน้ำอิ่มตัว

ข้าว. 4.1. รูปแบบการระเหยของของเหลวใน: a) ถังเปิด b) ถังปิด

ความดันไออิ่มตัว (pp) ของของเหลวที่กำหนดที่อุณหภูมิคงที่เป็นค่าคงที่และไม่เปลี่ยนแปลง ค่าของความดันไออิ่มตัวถูกกำหนดโดยอุณหภูมิของของเหลว: เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันไออิ่มตัวจะเพิ่มขึ้น นี่เป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์ของโมเลกุลของเหลวเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ สัดส่วนของโมเลกุลที่เพิ่มขึ้นจะกลายเป็นพลังงานเพียงพอที่จะเปลี่ยนเป็นไอ

ดังนั้นเหนือพื้นผิว (กระจก) ของของเหลวจะมีส่วนผสมของไอและอากาศอยู่เสมอซึ่งในสภาวะสมดุลนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยความดันของไอระเหยอิ่มตัวของของเหลวหรือความเข้มข้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันไออิ่มตัวจะเพิ่มขึ้นตามสมการของ Clayperon-Clasius:

, (4.1)

หรือในรูปแบบอินทิกรัล:

, (4.2)

ที่ไหน พี เอ็น พี – ความดันไออิ่มตัว Pa;

การระเหยของ DH คือความร้อนของการระเหย ซึ่งเป็นปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการแปลงมวลหน่วยของของเหลวให้เป็นสถานะไอ (kJ/mol)

T คืออุณหภูมิของเหลว K

ความเข้มข้นของไออิ่มตัวเหนือพื้นผิวของของเหลวสัมพันธ์กับความดันโดยความสัมพันธ์:

. (4.3)

จาก (4.1 และ 4.2) ตามมาด้วยอุณหภูมิของเหลวที่เพิ่มขึ้น ความดันของไอระเหยอิ่มตัว (หรือความเข้มข้น) จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ ในเรื่องนี้ที่อุณหภูมิหนึ่งเหนือพื้นผิวของของเหลวความเข้มข้นของไอจะถูกสร้างขึ้นเท่ากับด้านล่าง ขีดจำกัดความเข้มข้นเปลวไฟแพร่กระจาย อุณหภูมินี้เรียกว่าต่ำกว่า ขีด จำกัด อุณหภูมิการแพร่กระจายของเปลวไฟ (NTRP)

ดังนั้นสำหรับของเหลวใด ๆ มักจะมีช่วงอุณหภูมิที่ความเข้มข้นของไออิ่มตัวเหนือกระจกจะอยู่ในบริเวณจุดระเบิดเช่น HKPRP £ j p £ VKPRP

จากการพิจารณาข้างต้น เป็นที่ชัดเจนว่าจุดเดือดของของเหลวจะต้องขึ้นอยู่กับแรงดันภายนอก การสังเกตยืนยันสิ่งนี้

ยิ่งแรงดันภายนอกมาก จุดเดือดก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นในหม้อต้มไอน้ำที่ความดันถึง 1.6 × 10 6 Pa น้ำจะไม่เดือดแม้ที่อุณหภูมิ 200 °C ในสถาบันทางการแพทย์ น้ำเดือดในภาชนะที่ปิดสนิท - เครื่องนึ่งฆ่าเชื้อ (รูปที่ 6.11) ก็เกิดขึ้นเมื่อ ความดันโลหิตสูง. ดังนั้นจุดเดือดจึงสูงกว่า 100 °C อย่างมีนัยสำคัญ Autoclaves ใช้เพื่อฆ่าเชื้อเครื่องมือผ่าตัด วัสดุปิดแผล ฯลฯ

และในทางกลับกัน โดยการลดความดันภายนอก เราก็จะลดจุดเดือดลงด้วย ใต้กระดิ่งของปั๊มลมคุณสามารถทำให้น้ำเดือดที่อุณหภูมิห้อง (รูปที่ 6.12) เมื่อคุณปีนภูเขา ความดันบรรยากาศจะลดลง ดังนั้นจุดเดือดจึงลดลง ที่ระดับความสูง 7134 ม. (ยอดเขาเลนินในปามีร์) ความดันจะอยู่ที่ประมาณ 4 · 10 4 Pa ​​​​(300 มม. ปรอท) น้ำเดือดที่นั่นประมาณ 70 °C ไม่สามารถปรุงเนื้อสัตว์ได้ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้

รูปที่ 6.13 แสดงเส้นโค้งของจุดเดือดของน้ำเทียบกับความดันภายนอก เป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่าเส้นโค้งนี้เป็นเส้นโค้งที่แสดงการพึ่งพาแรงดันไอน้ำอิ่มตัวกับอุณหภูมิ

ความแตกต่างของจุดเดือดของของเหลว

ของเหลวแต่ละชนิดมีจุดเดือดของตัวเอง ความแตกต่างของจุดเดือดของของเหลวนั้นพิจารณาจากความแตกต่างของความดันของไอระเหยอิ่มตัวที่อุณหภูมิเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ไอระเหยของอีเทอร์ที่อุณหภูมิห้องจะมีความดันมากกว่าครึ่งหนึ่งของบรรยากาศ ดังนั้นเพื่อให้ความดันไออีเทอร์เท่ากับความดันบรรยากาศ จำเป็นต้องเพิ่มอุณหภูมิเล็กน้อย (สูงถึง 35 ° C) ในปรอท ไอระเหยอิ่มตัวจะมีความดันเล็กน้อยที่อุณหภูมิห้อง ความดันของไอปรอทจะเท่ากับความดันบรรยากาศเฉพาะเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างมาก (สูงถึง 357 ° C) ที่อุณหภูมินี้ถ้าความดันภายนอกเท่ากับ 105 Pa ปรอทจะเดือด

ความแตกต่างของจุดเดือดของสารมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยี เช่น ในการแยกผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เมื่อน้ำมันถูกให้ความร้อน ชิ้นส่วนที่ระเหยง่ายที่สุด (น้ำมันเบนซิน) จะระเหยไปก่อน ซึ่งสามารถแยกออกจากสารตกค้าง "หนัก" (น้ำมัน น้ำมันเชื้อเพลิง)

ของเหลวจะเดือดเมื่อความดันไออิ่มตัวเท่ากับความดันภายในของเหลว

§ 6.6 ความร้อนของการกลายเป็นไอ

จำเป็นต้องใช้พลังงานเพื่อเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอหรือไม่? อาจจะใช่! มันไม่ได้เป็น?

เราสังเกต (ดูมาตรา 6.1) ว่าการระเหยของของเหลวมาพร้อมกับการระบายความร้อน เพื่อรักษาอุณหภูมิของของเหลวที่ระเหยไม่เปลี่ยนแปลงจำเป็นต้องจ่ายความร้อนจากภายนอก แน่นอนว่าความร้อนสามารถถ่ายเทจากวัตถุที่อยู่รอบๆ ไปยังของเหลวได้ ดังนั้นน้ำในแก้วจึงระเหยไป แต่อุณหภูมิของน้ำซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบเล็กน้อยยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากอากาศสู่น้ำจนกระทั่งน้ำระเหยหมด

เพื่อรักษาระดับการเดือดของน้ำ (หรือของเหลวอื่น ๆ) จะต้องให้ความร้อนอย่างต่อเนื่องเช่นโดยการให้ความร้อนด้วยหัวเผา ในกรณีนี้ อุณหภูมิของน้ำและภาชนะจะไม่เพิ่มขึ้น แต่จะมีการผลิตไอน้ำจำนวนหนึ่งทุกๆ วินาที

ดังนั้น ในการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอโดยการระเหยหรือการต้ม จำเป็นต้องใช้ความร้อนเข้าไป ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการแปลงมวลของของเหลวที่กำหนดให้เป็นไอที่อุณหภูมิเดียวกันเรียกว่าความร้อนของการกลายเป็นไอของของเหลวนี้

พลังงานที่จ่ายให้กับร่างกายใช้ไปกับอะไร? ก่อนอื่นเพื่อเพิ่มพลังงานภายในระหว่างการเปลี่ยนจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซ: หลังจากนั้นจะเป็นการเพิ่มปริมาตรของสารจากปริมาตรของของเหลวไปเป็นปริมาตรของไออิ่มตัว ส่งผลให้ระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลเพิ่มขึ้น และด้วยเหตุนี้พลังงานศักย์ของโมเลกุลจึงเพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ เมื่อปริมาตรของสารเพิ่มขึ้น งานก็จะกระทำต่อแรงกดดันภายนอก ความร้อนของการกลายเป็นไอส่วนนี้ที่อุณหภูมิห้องมักจะเป็นหลายเปอร์เซ็นต์ของความร้อนของการกลายเป็นไอทั้งหมด

ความร้อนของการกลายเป็นไอขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลว มวล และอุณหภูมิ การพึ่งพาความร้อนของการกลายเป็นไอกับประเภทของของเหลวนั้นมีลักษณะเป็นค่าที่เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของของเหลวที่กำหนดคืออัตราส่วนของความร้อนของการกลายเป็นไอของของเหลวต่อมวล:

(6.6.1)

ที่ไหน ร - ความร้อนจำเพาะการกลายเป็นไอของของเหลว ต- มวลของของเหลว ถาม n- ความร้อนของการกลายเป็นไอ หน่วย SI ของความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอคือ จูลต่อกิโลกรัม (J/kg)

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำมีค่าสูงมาก: 2.256·10 6 J/kg ที่อุณหภูมิ 100 °C สำหรับของเหลวอื่นๆ (แอลกอฮอล์ อีเทอร์ ปรอท น้ำมันก๊าด ฯลฯ) ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอจะน้อยกว่า 3-10 เท่า