На главную
ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ!!!
Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и старых методичек 1978, 1982 и 1983гг.. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников или решение задач из задачников Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна или любых других решений по физике или гидравлике, воспользуйтесь сайтом fiziks.ru

Статья по теме: Метастабильных состояний

Область знаний: теплообменники, печи, теплоперенос, паровые котлы, нагревание, горение, топлива, теплообмен

Скачать полный текст

Существование метастабильных состояний фазы обусловлено затрудненностью возникновения жизнеспособных зародышей новой фазы. При отсутствии в жидкости и на стенках сосуда искусственных центров парообразования паровые зародыши могут возникать только за счет тепловых флуктуации в молекулярной жидкости. Вероятность спонтанного образования паровых пузырьков резко уменьшается с увеличением их размеров. Поэтому вскипание «чистой» жидкости происходит лишь при достаточном перегреве, когда термодинамически равновесный радиус пузырька г= 2а/(д5 — р) уменьшается до значений^ порядку средней величины флуктуационного парового зародыша г ^т. Само г возрастает по мере перегрева. В формуле а — поверхностное натяжение на границах жидкость — пар при температуре перегрева; р5 — давление пара при этой температуре; р — давление в жидкой фазе.[340, С.60]

На рис. 3 приведена полученная этим способом (с экстраполяцией на критическую точку) граница метастабильных состояний воды 1*(р). Здесь же нанесена линия равновесия жидкость-пар 4 = ^(р). Треугольниками отмечены значения ^п, вычисленные по формуле (1) с использованием табличных данных для входящих в нее величин. Вычисления сделаны для четырех давлений: 1,03; 40; 80 и 140 кг/см2. Следует отметить хорошее совпадение значений 1„ и /*. Физически это понятно, так как спонтанное образование зародышевых пузырьков происходит только при повышенной сжимаемости жидкости, что[340, С.63]

Однако, если предположить, что обе фазы, находясь в точках а и 6, могут взаимодействовать между собой, образуя термодинамическую систему, находящуюся при постоянных р и Т, то выяснится, что состояние Ь, в котором потенциал выше, чем в состоянии а, является лишь относительно устойчивым — метастабильным, ибо переход вещества из состояния Ь в а приведет к уменьшению потенциала ф. Аналогичные заключения можно сделать относительно точек с и d. То же относится и к рис. 2-4. На основании этого частки изобар и изотерм на рис. 2-3 и 2-4, относящиеся к состоянию устойчивого равновесия, изображены сплошными линиями, а участки, относящиеся к метастабильным состояниям,—пунктирными. Как уже отмечалось, реальные термодинамические системы могут находиться в метастабильных состояниях, если приняты меры к тому, чтобы они не подвергались заметным возмущениям извне, и если возмущения, связанные с естественными флуктуациями, малы по сравнению с порогами устойчивости. Так, например, очень чистую жидкость, находящуюся при некотором постоянном давлении, меньшем критического, можно нагреть до температуры, заметно превосходящей температуру насыщения при данном давлении Ts(p), без того, чтобы йачался процесс парообразования. Такое состояние жидкости аналогично точке d на рис. 2-4,а. Наоборот, пар можно изобарно охладить до точки Ь (рис. 2-4,а) без того, чтобы он начал конденсироваться. Однако можно показать, что существуют определенные границы существования метастабильных состояний. Эти границы определяются тем, что для метастабильных состояний должны выполняться условия устойчивости, поскольку, как отмечалось, мета-стабильные состояния по отношению к малым возмущениям устойчивы, т. е. для близкой окрестности точки метастабильяого равновесия должны выполняться условия (2-37) и (2-38)[301, С.36]

Однако, если предположить, что обе фазы, находясь в точках а и 6, могут взаимодействовать между собой, образуя термодинамическую систему, находящуюся при постоянных р и Т, то выяснится, что состояние Ь, в котором потенциал выше, чем в состоянии а, является лишь относительно устойчивым — метастабильным, ибо переход вещества из состояния Ь в а приведет к уменьшению потенциала ф. Аналогичные заключения можно сделать относительно точек с и d. То же относится и к рис. 2-4. На основании этого частки изобар и изотерм на рис. 2-3 и 2-4, относящиеся к состоянию устойчивого равновесия, изображены сплошными линиями, а участки, относящиеся к метастабильным состояниям,—пунктирными. Как уже отмечалось, реальные термодинамические системы могут находиться в метастабильных состояниях, если приняты меры к тому, чтобы они не подвергались заметным возмущениям извне, и если возмущения, связанные с естественными флуктуациями, малы по сравнению с порогами устойчивости. Так, например, очень чистую жидкость, находящуюся при некотором постоянном давлении, меньшем критического, можно нагреть до температуры, заметно превосходящей температуру насыщения при данном давлении Ts(p), без того, чтобы йачался процесс парообразования. Такое состояние жидкости аналогично точке d на рис. 2-4,а. Наоборот, пар можно изобарно охладить до точки Ь (рис. 2-4,а) без того, чтобы он начал конденсироваться. Однако можно показать, что существуют определенные границы существования метастабильных состояний. Эти границы определяются тем, что для метастабильных состояний должны выполняться условия устойчивости, поскольку, как отмечалось, мета-стабильные состояния по отношению к малым возмущениям устойчивы, т. е. для близкой окрестности точки метастабильяого равновесия должны выполняться условия (2-37) и (2-38)[302, С.36]

Однако, если предположить, что обе фазы, находясь в точках а и Ь, могут взаимодействовать между собой, образуя термодинамическую систему, находящуюся при постоянных р и Г, то выяснится, что состояние Ь, в котором потенциал выше, чем в состоянии а, является лишь относительно устойчивым — метастабильным, ибо переход вещества из состояния Ь в а приведет к уменьшению потенциала ф. Аналогичные заключения можно сделать относительно точек с и d. To же относится и к рис. 2-4. На основании этого частки изобар и изотерм на рис. 2-3 и 2-4, относящиеся к состоянию устойчивого равновесия, изображены сплошными линиями, а участки, относящиеся к метастабильным состояниям,—пунктирными. Как уже отмечалось, реальные термодинамические системы могут находиться в метастабильных состояниях, если приняты меры к, тому, чтобы они не подвергались заметным возмущениям извне, и если возмущения, связанные с естественными флуктуациями, малы по сравнению с порогами устойчивости. Так, например, очень чистую жидкость, находящуюся при некотором постоянном давлении, меньшем критического, можно нагреть до температуры, заметно превосходящей температуру насыщения при данном давлении Ts(p), без того, чтобы йачался процесс парообразования. Такое состояние жидкости аналогично точке d на рис. 2-4,а. Наоборот, пар можно изобарно охладить до точки Ь (рис. 2-4,а) без того, чтобы он начал конденсироваться. Однако можно показать, что существуют определенные границы существования метастабильных состояний. Эти границы определяются тем, что для метастабильных состояний должны выполняться условия устойчивости, поскольку, как отмечалось, мета-стабильные состояния по отношению к малым возмущениям устойчивы, т. е. для близкой окрестности точки метастабильиого равновесия должны выполняться условия (2-37) и (2-38)[306, С.36]

Из хода рассуждения ясно, что в окрестностях неустойчивого равновесия знаки неравенств (1-44) -изменятся на обратные. Для метастабильных состояний неравенства (1-44) также должны выполняться, однако лишь для возмущений, не превосходящих определенной, величины. , .......-.." '"[301, С.22]

Из хода рассуждения ясно, что в окрестностях неустойчивого равновесия знаки неравенств (1-44) -изменятся на обратные. Для метастабильных состояний неравенства (1-44) также должны выполняться, однако лишь для возмущений, не превосходящих определенной, величины. , .......-.." '"[302, С.22]

Критическая точка лежит на границе устойчивости, поэтому новое свойство возникает спонтанно, в результате нарушения устойчивости**. В окрестности критической точки вещество характеризуется пониженной устойчивостью. В случае же перехода I рода каждая из фаз сама,по себе устойчива и фазовый переход наступает в результате конкуренции двух возможных состояний — однофазного и двухфазного. С этим связана возможность метастабильных состояний (переохлаждения и пере грева). В критической точке переохлаждение или перегрев невозможны.[371, С.14]

состояний. Следовательно, точки ей/ представляют собой граничные точки для метастабильных состояний. Геометрическое место граничных точек метастабильных состояний (точек ей/) называется спинодалью данного вещества. Геометрическое место граничных точек полностью устойчивых состояний фаз (точки М) называется бинодалью. На рис. 2-6 бинодаль и спинодаль чистого вещества изображены в р, у-диаграмме.[301, С.37]

состояний. Следовательно, точки ей/ представляют собой граничные точки для метастабильных состояний. Геометрическое место граничных точек метастабильных состояний (точек ей/) называется спинодалью данного вещества. Геометрическое место граничных точек полностью устойчивых состояний фаз (точки М) называется бинодалью. На рис. 2-6 бинодаль и спинодаль чистого вещества изображены в р, у-диаграмме.[302, С.37]

состояний. Следовательно, точки е и / представляют собой граничные точки для метастабильных состояний. Геометрическое место граничных точек метастабильных состояний (точек е и /) называется спинодалью данного вещества. Геометрическое место граничных точек полностью устойчивых состояний фаз (точки М) ^называется бино далью. На рис. 2-6 бинодаль и спинодаль чистого вещества изображены в р, У-диаграмме.[306, С.37]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь

Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Тарга, Кепе, Диевского, Мещерского и любого другого на заказ. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
Вы так же можете заказать решение задач и по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, метрология, ДМ, ТММ и другие.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Перейти к перечню использованной литературы

На главную