Пар формула: Ненасыщенный пар – формула объема

Насыщенный и ненасыщенный пар — определение, свойства, формулы

Фазовые переходы: изменение агрегатных состояний вещества

Прежде чем говорить о насыщенном паре, нужно освежить знания об агрегатных состояниях и фазовых переходах между ними. Если вы забыли, какие бывают агрегатные состояния, то можете сбегать в нашу статью про них.

При изменении внешних условий (например, если внутренняя энергия тела увеличивается или уменьшается в результате нагревания или охлаждения) могут происходить фазовые переходы — изменения агрегатных состояний вещества.

Вот какие бывают фазовые переходы:

1. Переход из твердого состояния в жидкое — плавление;

2. Переход из жидкого состояния в твердое — кристаллизация;

3. Переход из газообразного состояния в жидкое — конденсация;

4. Переход из жидкого состояния в газообразное — парообразование;

5. Переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое — сублимация;

6. Переход из газообразного состояния в твердое, минуя жидкое — десублимация.

На схеме — названия всех фазовых переходов:

Фазовые переходы — важная штука. Все живое не Земле существует лишь благодаря тому, что вода умеет превращаться в лед или пар. С кристаллизацией, плавлением, парообразованием и конденсацией связаны многие процессы в металлургии и микроэлектронике.

Парообразование

Итак, парообразование — это переход из жидкого состояния в газообразное.

При парообразовании всегда происходит поглощение энергии: к веществу необходимо подводить теплоту, чтобы оно испарялось. Из-за этого внутренняя энергия вещества увеличивается.

У процесса парообразования есть две разновидности: испарение и кипение.

• Испарение — это превращение или переход жидкости в газ (пар) со свободной поверхности жидкости. Если поверхность жидкости открыта и с нее начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное, это будет называться испарением.

• Кипение — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости при определенной температуре.

Например, мы заварили себе горячий чай. Над чашкой мы увидим пар, так как вода только что поучаствовала в процессе кипения.

Подождите-ка, мы ведь только что сказали, что кипение и испарение — разные вещи. 🤔 Это действительно так, но при этом оба процесса могут происходить параллельно.

Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно.

Например, вода в озере испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Кипение по сути своей — это интенсивное испарение, которое вызвали внешними условиями — доведя вещество до температуры кипения.

Физика объясняет испарение тем, что жидкость обычно несколько холоднее окружающего воздуха, и из-за разницы температур происходит испарение.

Если нет каких-то внешних воздействий, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость из-за явления диффузии.

Направление тепловых потоков при испарении может идти в разной последовательности и комбинациях: из глубины жидкости к поверхности, а затем в воздух; только из жидкости к поверхности; к поверхности из воды и газовой среды одновременно; к площади поверхности только от воздуха.

Подытожим, чтобы не запутаться, в чем главная разница между испарением и кипением:

Испарение	Кипение

Температура кипения

При температуре кипения давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению на жидкость — чаще всего это атмосферное давление. Значит, чем больше внешнее давление, тем при более высокой температуре начнется кипение.

При нормальном атмосферном давлении, которое приблизительно равно 100 кПа, температура кипения воды равна 100°C. Поэтому можно сразу сказать, что давление насыщенного водяного пара при температуре 100 градусов по Цельсию равно 100 кПа. Это значение пригодится при решении задач.

Чем выше мы поднимаемся, тем меньше становится атмосферное давление, потому что масса атмосферы над нами уменьшается. Так, например, на вершине Эльбруса атмосферное давление составляет 5 × 104 Па — в два раза меньше, чем нормальное атмосферное давление. Поэтому и температура кипения на вершине Эльбруса будет ниже, чем на уровне моря. Вода там закипит при температуре 82°C.

Температура кипения при нормальном атмосферном давлении — это строго определенная величина для каждой жидкости.

t, °C	Вещество
-253 -183 35 78 100 357 3050 4200 5657	водород кислород эфир спирт вода ртуть железо графит вольфрам

Испарение и конденсация

Молекулы в жидкости непрерывно и хаотично движутся. Это значит, что направление движения отдельно взятых молекул — это случайные направления. При этом жидкость сохраняет свой объем. Также молекулы силами притяжения притягиваются друг к другу, из-за чего не могут покинуть Омск жидкость.

Значения скоростей молекул случайны. Из-за этого среди всех молекул обязательно есть те, что движутся очень быстро. Если такая молекула окажется вблизи поверхности раздела жидкости и окружающей среды, то ее кинетическая энергия может достигнуть большого значения, и молекула покинет жидкость.

Собственно, именно так происходит процесс испарения (мы говорили о нем выше, когда речь шла о фазовых переходах). Когда испарившихся молекул становится много, образуется пар.

Обратный процесс тоже возможен: вырвавшиеся за пределы жидкости молекулы вернутся в жидкость. Это конденсация, о ней мы тоже говорили.
Если открыть сосуд с жидкостью, то испарившиеся молекулы будут покидать пространство над жидкостью и не возвращаться обратно. Количество жидкости таким образом будет уменьшаться. То есть жидкость испаряется, а пар обратно не конденсируется (потому что молекулы этого пара удаляются от жидкости) — так происходит высыхание.

Испарение может происходить с разной скоростью. Чем больше силы притяжения молекул друг к другу, тем меньшее число молекул в единицу времени окажется в состоянии преодолеть эти силы притяжения и вылететь наружу, и тем меньше скорость испарения.

Быстро испаряются такие жидкости, как эфир, ацетон, спирт. Из-за этого свойства их иногда называют летучими жидкостями. Медленнее — вода. Намного медленнее воды испаряются масло и ртуть.

Определение насыщенного пара

Оставим стакан воды на столе и будем замерять уровень воды в нем каждый день. Если записать эти измерения и сравнить их, станет очевидно: уровень воды стал меньше, то есть вода испарилась.

Теперь давайте накроем стакан сверху. Молекулы пара уже не смогут покидать пространство над жидкостью, по мере испарения их количество начнет расти, а значит, будет расти и количество молекул, которые конденсируются в единицу времени.

Сначала количество конденсирующихся молекул за единицу времени будет меньше количества испаряющихся молекул. Но по мере роста концентрации пара (то есть увеличении количества молекул в единице объема пара) поток конденсирующихся молекул вырастет. Это приведет к состоянию, которое называется динамическим равновесием.

Пар, находящейся в динамическом равновесии, называют насыщенным.

Представьте себе огромный бизнес-центр с не менее огромными дверями. У сотрудников бизнес-центра разный график работы, поэтому люди одновременно заходят в здание и выходят из него в произвольном количестве. Допустим, в 6 часов вечера 100 человек заходят в здание, чтобы попасть на деловую встречу, а другие 100 человек уже закончили работать и идут домой. Количество заходящих в бизнес-центр и выходящих из него будет одинаковым — это и есть состояние насыщения.

Значение давления насыщенного пара и его плотности являются максимальными при заданном значении температуры. Если это не так, то пар ненасыщенный.

Свойства насыщенного пара

1. При постоянной температуре плотность насыщенного пара не зависит от его объема.

   Представьте, что объем сосуда с насыщенным паром уменьшили, не изменив температуры.

   Количество молекул, переходящих от пара к жидкости, превысит количество испаряющихся молекул, но при этом часть пара сконденсируется, а оставшийся пар снова придет в динамическое равновесие. В итоге плотность этого пара будет равна начальной плотности.

2. Давление насыщенного пара не зависит от его объема.

   Это связано с тем, что давление и плотность связаны через уравнение Менделеева-Клапейрона, и следует из первого свойства насыщенного пара.

   Кстати, уравнение Менделеева-Клапейрона справедливо для насыщенного пара. При этом нужно быть внимательным с частными случаями. Так, например, закон Бойля-Мариотта для насыщенного пара не выполняется.

   Уравнение Менделеева-Клапейрона pV = νRT p — давление газа [Па] V — объем [м3] ν — количество вещества [моль] T — температура [К] R — универсальная газовая постоянная R = 8,31 м2 × кг × с-2 × К-1 × моль-1

3. При неизменном объеме плотность насыщенного пара растет с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры.

   В начальный момент испарения динамическое равновесие будет нарушено (некоторая часть жидкости испарится дополнительно). Плотность пара будет расти, пока динамическое равновесие не восстановится.

4. Давление и температура насыщенного пара растут быстрее, чем по линейному закону, который справедлив для идеального газа.

   В случае идеального газа рост давления обусловлен только ростом температуры, а в случае с насыщенном паром имеют значение два фактора: температура и масса пара.

   В случае нагревания насыщенного пара молекулы начинают ударяться чаще, так как их в целом стало больше, потому что пара стало больше.

   Главное отличие насыщенного пара от идеального газа: пар сам по себе не является замкнутой системой, а находится в постоянном контакте с жидкостью.

Решение задач по теме «Насыщенный пар»

Применим свойства насыщенного пара при решении задач.

• Задачка раз

  В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар. Поршень начинают вдвигать в сосуд. При этом температура воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните.

  Решение

  Так как пар и вода находятся в контакте длительное время, пар является насыщенным. При уменьшении объема сосуда давление насыщенного пара не меняется. Из уравнения Менделеева-Клапейрона следует, что для того, чтобы давление пара не менялось, его количество вещества (а значит и масса) должно уменьшаться.

  pV = νRT

  В этом процессе происходит конденсация, часть молекул пара переходят в жидкость, поэтому масса жидкости увеличивается.

  Ответ

  Масса жидкости увеличивается.

• Задачка два

  Какова плотность насыщенного пара при температуре 100°С?

  Решение

  При нормальном давлении (p = 105 Па) 100°С — это температура кипения воды. Значит, давление насыщенного пара при этой температуре равно атмосферному давлению.

  Найдем связь между давлением и плотностью через уравнение Менделеева-Клапейрона.

  Подставим значение давления в уравнение состояния идеального газа, предварительно переведя температуру в Кельвины: T = 100 + 273 = 373 K

Формула расчета расхода пара — Измерения

Здравствуйте все. Аналогичная проблема.

Хотелось бы узнать верны ли мои рассуждения и вычисления.

Постановка задачи следующая. Имеется паровой котел, регулятор расхода пара (задвижка), расходомер, измеряющий линейную скорость пара.

Расходомер стоит после задвижки. Имеются также датчики давления в самом котле (до задвижки) и в паропроводе (после задвижки).

Делаю несколько допущений:

1. В котле пар насыщенный с давлением P1

2. После задвижки пар испытывает адиабатное расширение (давление падает до P2) и становится перегретым

Во время работы котла P1 и P2 меняются.

Масса вышедшего пара из котла равна m = V1 * ρ1, где

V1 объем пара до задвижки

ρ1 — плотность пара до задвижки, фактически равная плотности насыщенного пара при давлении P1

По закону адиабатного расширения P1*V1^k = P2*V2^k, где

V2 — объем расширившегося пара после задвижки

k — коэффициент адиабатного расширения, который для воды равен приблизительно 1.2 + 0.4983 * P + 0.1065, где

ρ — плотность насыщенного пара, кг/м3

P — абсолютное давление, бар

Точность у этой аппроксимации очень хорошая

Собственно, вот..

Заметьте, что температура нигде не фигурирует. Это объясняется первым допущением, что в котле пар насыщен и соответственно нам известна его плотность. Но меня терзают сомнения на счет второго допущения о том, что пар расширяется по адиабате.

Вычисления будут производиться в ПЛК в реальном времени (10 раз в секунду). Когда доберусь до объекта — не знаю… Потестируйте пжлст, если у кого есть возможность..

Физика 8 класс. Конденсация :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. КОНДЕНСАЦИЯ

Конденсация – это переход вещества из газообразного в жидкое состояние.
Молекулы жидкости, покинувшие ее в процессе испарения, находятся в воздухе в состоянии непрерывного теплового движения. Так как движение молекул хаотичное, то какая-то часть молекул вновь попадает в жидкость.Число таких молекул тем больше, чем больше давление пара над жидкостью. Пар конденсируется.

Процесс превращения пара в жидкость идет с выделением некоторого количества тепла.
Количество теплоты, выделяющееся при конденсации определяется по формуле:

где L — удельная теплота парообразования.
Приведенная выше формула годится одновременно для расчета количества теплоты необходимого для превращения жидкости в пар ( при кипении) и для количества теплоты, выделяющейся при конденсации.

Скорость конденсации зависит от: рода жидкости, наличия центров конденсации и от температуры.

Температура вещества в процессе конденсации не изменяется.
Температура конденсации паров вещества равна температуре кипения этого вещества.

 

ВАУ ! ИНТЕРЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ !

 

КАК ПОЯВЛЯЮТСЯ ТУМАН И РОСА?

В воздухе всегда есть водяные пары, хотя их плотность в сотни раз меньше плотности воздуха. Количество водяных паров в воздухе не может быть бесконечно большим. Существует предельная масса воды, которая при данной температуре может содержаться в 1 куб.м воздуха. Чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров может содержаться в воздухе.
При понижении температуры воздуха водяные пары в какой-то момент становятся насыщенными.
При дальнейшем охлаждении начинают конденсироваться и проявляются в виде мельчайших капель
на центрах конденсации – пылинках, частицах дыма, ионах газа.
Появившиеся капли в воздухе называются туманом.
А капли на поверхности земли, на листьях и траве называют росой.
Туманы не долговечны. Капли в воздухе могут сливаться, тогда выпадает дождь, или испаряться, тогда туман рассеивается.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?

… что, белый след на небе от летящего самолета – туман, образующийся из паров воды, поставщиком которых служит сгорающее топливо. Горячий выхлопной газ, насыщенный водяными парами, попадает в холодную атмосферу и образует туман.

 

ИНТЕРЕСНО

Если на газовой плите с предельно большим пламенем горелки стоит открытая кастрюля с водой, близкой к кипению, то как только выключить газ, над кастрюлей появляется обильный пар. Оказывается, что при работе горелки конденсация пара происходила на большом расстоянии от кастрюли, конденсат уносился конвекционными потоками воздуха, поэтому сконденсированные частицы пара не были видны. Когда горелку выключили, пар стал конденсироваться над кастрюлей и поэтому стал видимым.

Устали? — Отдыхаем!

Функция СУММЕСЛИМН

Функция СУММЕСЛИМН — одна из математических и тригонометрических функций, которая суммирует все аргументы, удовлетворяющие нескольким условиям. Например, с помощью функции СУММЕСЛИМН можно найти число всех розничных продавцов, (1) проживающих в одном регионе, (2) чей доход превышает установленный уровень.

Это видео — часть учебного курса Усложненные функции ЕСЛИ.

Синтаксис

СУММЕСЛИМН(диапазон_суммирования; диапазон_условия1; условие1; [диапазон_условия2; условие2]; …)

Имя аргумента	Описание
Диапазон_суммирования    (обязательный аргумент)	Диапазон ячеек для суммирования.
Диапазон_условия1    (обязательный аргумент)	Диапазон, в котором проверяется Условие1. Диапазон_условия1 и Условие1 составляют пару, определяющую, к какому диапазону применяется определенное условие при поиске. Соответствующие значения найденных в этом диапазоне ячеек суммируются в пределах аргумента Диапазон_суммирования.
Условие1    (обязательный аргумент)	Условие, определяющее, какие ячейки суммируются в аргументе Диапазон_условия1. Например, условия могут вводится в следующем виде: 32, «>32», B4, «яблоки» или «32».
Диапазон_условия2, Условие2, …    (необязательный аргумент)	Дополнительные диапазоны и условия для них. Можно ввести до 127 пар диапазонов и условий.

Примеры

Чтобы использовать эти примеры в Excel, выделите нужные данные в таблице, щелкните их правой кнопкой мыши и выберите команду Копировать. На новом листе щелкните правой кнопкой мыши ячейку A1 и в разделе Параметры вставки выберите команду Использовать форматы конечных ячеек.

Проданное количество	Продукт	Продавец
5	Яблоки	Артем
4	Яблоки	Ольга
15	Артишоки	Артем
3	Артишоки	Ольга
22	Бананы	Артем
12	Бананы	Ольга
10	Морковь	Артем
33	Морковь	Ольга
Формула	Описание
=СУММЕСЛИМН(A2:A9; B2:B9; «=Я*»; C2:C9; «Артем»)	Суммирует количество продуктов, названия которых начинаются с Я и которые были проданы продавцом Артем. Для поиска совпадающих названий продуктов в Criteria_range1 B2:B Criteria_range2 9 в группе Условия1(=A*) используется подп. Затем функция суммирует соответствующие обоим условиям значения в диапазоне ячеек, заданном аргументом Диапазон_суммирования (A2:A9). Результат — 20.
=СУММЕСЛИМН(A2:A9; B2:B9; «<>Бананы»; C2:C9; «Артем»)	Суммирует количество продуктов, которые не являются бананами и которые были проданы продавцом по имени Артем. Он исключает бананы, используя<>в критерии1, «<>Бананы»и ищет имя «Том» в Criteria_range2 C2:C9. Затем функция суммирует соответствующие обоим условиям значения в диапазоне ячеек, заданном аргументом Диапазон_суммирования (A2:A9). Результат — 30.

Распространенные неполадки

Проблема	Описание
Вместо ожидаемого результата отображается 0 (нуль).	Если выполняется поиск текстовых значений, например имени человека, убедитесь в том, что значения аргументов Условие1, 2 заключены в кавычки.
Неверный результат возвращается в том случае, если диапазон ячеек, заданный аргументом Диапазон_суммирования, содержит значение ИСТИНА или ЛОЖЬ.	Значения ИСТИНА и ЛОЖЬ в диапазоне ячеек, заданных аргументом Диапазон_суммирования, оцениваются по-разному, что может приводить к непредвиденным результатам при их суммировании. Ячейки в аргументе Диапазон_суммирования, которым присвоено значение ИСТИНА, оцениваются как 1. Ячейки, которым присвоено значение ЛОЖЬ, оцениваются как 0 (ноль).

Рекомендации

Необходимые действия	Описание
Использование подстановочных знаков	Подстановочные знаки, такие как вопросительный знак (?) или звездочка (*), в аргументах Условие1, 2 можно использовать для поиска сходных, но не совпадающих значений. Вопросительный знак соответствует любому отдельно взятому символу. Звездочка — любой последовательности символов. Если требуется найти именно вопросительный знак или звездочку, следует ввести значок тильды (~) перед вопросительным знаком. Например, формула =СУММЕСЛИМН(A2:A9; B2:B9; «=Я*»; C2:C9; «Арте?») будет суммировать все значения с именем, начинающимся на «Арте» и оканчивающимся любой буквой.
Различия между функциями СУММЕСЛИ и СУММЕСЛИМН	Порядок аргументов в функциях СУММЕСЛИ и СУММЕСЛИМН различается. Например, в функции СУММЕСЛИМН аргумент Диапазон_суммирования является первым, а в функции СУММЕСЛИ — третьим. Этот момент часто является источником проблем при использовании данных функций. При копировании и изменении этих похожих формул нужно следить за правильным порядком аргументов.
Одинаковое количество строк и столбцов для аргументов, задающих диапазоны ячеек	Аргумент Диапазон_условия должен иметь то же количество строк и столбцов, что и аргумент Диапазон_суммирования.

К началу страницы

Дополнительные сведения

Вы всегда можете задать вопрос специалисту Excel Tech Community или попросить помощи в сообществе Answers community.

См. также

Просмотрите видео об использовании усложненных функций ЕСЛИ, таких как функция СУММЕСЛИМН.

Функция СУММЕСЛИ суммирует только те значения, которые соответствуют одному условию

Функция СУММКВ суммирует несколько значений, предварительно возведя каждое из них в квадрат

Функция СЧЁТЕСЛИ подсчитывает только те значения, которые соответствуют одному условию

Функция СЧЁТЕСЛИМН подсчитывает только те значения, которые соответствуют нескольким условиям

Функция ЕСЛИМН (Microsoft 365, Excel 2016 и более поздних)

Полные сведения о формулах в Excel

Рекомендации, позволяющие избежать появления неработающих формул

Поиск ошибок в формулах

Математические и тригонометрические функции

Функции Excel (по алфавиту)

Функции Excel (по категориям)

Насыщенный пар, кипение, влажность воздуха.

Насыщенный пар.

Если сосуд с жидкостью плотно закрыть, то сначала количество жидкости уменьшится, а затем будет оставаться постоянным. При неизменной температуре система жидкость — пар придет в состояние теплового равновесия и будет находиться в нем сколь угодно долго. Одновременно с процессом испарения происходит и конденсация, оба процесса в среднем компенсируют друг друга. В первый момент, после того как жидкость нальют в сосуд и закроют его, жидкость будет испаряться и плотность пара над ней будет увеличиваться. Однако одновременно с этим будет расти и число молекул, возвращающихся в жидкость. Чем больше плотность пара, тем большее число его молекул возвращается в жидкость. В результате в закрытом сосуде при постоянной температуре установится динамическое (подвижное) равновесие между жидкостью и паром, т. е. число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром. Это определение подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара. 

Более подробно здесь

Давление насыщенного пара.

Что будет происходить с насыщенным паром, если уменьшить занимаемый им объем? Например, если сжимать пар, находящийся в равновесии с жидкостью в цилиндре под поршнем, поддерживая температуру содержимого цилиндра постоянной. При сжатии пара равновесие начнет нарушаться. Плотность пара в первый момент немного увеличится, и из газа в жидкость начнет переходить большее число молекул, чем из жидкости в газ. Ведь число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, зависит только от температуры, и сжатие пара это число не меняет. Процесс продолжается до тех пор, пока вновь не установится динамическое равновесие и плотность пара, а значит, и концентрация его молекул не примут прежних своих значений. Следовательно, концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объема. Так как давление пропорционально концентрации молекул (p=nkT), то из этого определения следует, что давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объема. Давление p_н.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры.

Состояние насыщенного пара, как показывает опыт, приближенно описывается уравнением состояния идеального газа, а его давление определяется формулой Р = nкТ С ростом температуры давление растет. Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, то, следовательно, оно зависит только от температуры. Однако зависимость р_н.п. от Т, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа (рис. участок кривой 12). Почему это происходит? При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле Р = nкТ давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара. В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации. (Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объема при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.). Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис., участок кривой 23).

Кипение.

Кипение – это интенсивный переход вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящее по всему объему жидкости (а не только с ее поверхности). (Конденсация – обратный процесс.) По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объему жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность. Температура кипения жидкости остается постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение ее в пар. При каких условиях начинается кипение?

В жидкости всегда присутствуют растворенные газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создает характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит. Понаблюдайте внимательно за чайником на плите. Вы обнаружите, что перед закипанием он почти перестает шуметь. Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на ее поверхность. Пузырек пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри него немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости . Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости. Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения. И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения. Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре. У каждой жидкости своя температура кипения (которая остается постоянной, пока вся жидкость не выкипит), которая зависит от давления ее насыщенного пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения жидкости.

Заполни опорный конспект                                   Контрольные вопросы

Влажность воздуха и ее измерение.

В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем. Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой. Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день звучат в сводках метеопрогноза.  

Относительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах (показывает, насколько водяной пар в воздухе близок к насыщению).

Точка росы

Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению. Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться. Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости — росы. Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы. Точка росы также характеризует влажность воздуха. Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов. Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы — гигрометры. Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический.

Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем. Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения. Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться. В психрометре есть два термометра. Один — обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров. Определив разность показаний сухого и увлажненного термометров, по специальной таблице, расположенной на психрометре, находят значение относительной влажности.

Источник: http://5fan.ru/wievjob.php?id=1361

Абсолютная и относительная влажность воздуха. Точка росы — урок. Физика, 8 класс.

Вода покрывает две трети поверхности Земли.

 

 

С поверхностей рек, морей, водоёмов при любой температуре происходит испарение.3}\).

Насыщенный пар — это пар, в котором количество испаряющихся молекул равно количеству конденсирующихся за единицу времени.

В насыщенный пар можно добавить молекулы пара, но они будут возвращаться в жидкость.

Состояние воздуха описывают относительной влажностью воздуха.

Относительная влажность воздуха ϕ — это отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах:
ϕ=ρρ0⋅100%.

Из формулы следует: чем больше абсолютная влажность воздуха (т.е. плотность водяного пара) при данной температуре, тем выше относительная влажность (значение приближается к 100%). Из этого следует, что пар приближается к состоянию насыщения, и станет насыщенным при относительной влажности 100%.  

Всем доводилось наблюдать, когда при проветривании кабинета окно запотевает. Как правило, это случается зимой. При охлаждении воздуха до определенной температуры водяной пар может стать насыщенным. В этом случае может появиться роса или туман.

 

  

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точкой росы также характеризуется влажность воздуха.

Источники:

http://nearestspace.cc.ua/p/e.png Земля

http://www.topoboi.com/pic/201310/1024×600/topoboi.com-21824.jpg роса

https://w-dog.net/wallpaper/tree-fog-rapeseed-nature-landscape/id/312476/ туман

Формула семейного счастья | Министерство социально-демографической и семейной политики (минсоцдемографии) Самарской области

23 июля 2015 года в отделении социальной реабилитации ГБУ СО «ЦСО м.р. Большеглушицкий» прошло конкурсно – развлекательное мероприятие «Формула семейного счастья». Участниками программы стали семьи у которых стаж совместной жизни от 30 и более лет. Семейная пара —  Брусенцевы Сергей Николаевич и Татьяна Петровна отметили в этом году 30 – летний юбилей, жемчужная свадьба. Более 40 лет вместе Аитовы Петр Григорьевич и Любовь Петровна. Фирсины Василий Григорьевич и Татьяна Семеновна в этом году отметили 45 – летний юбилей с красивым названием – сапфировая свадьба. Более 45 лет идут по жизни вместе супруги Хренковы Николай Васильевич и Надежда Ефимовна. Семьи разные: с разным семейным стажем, с разными традициями и привычками. И тем не менее, есть один объединяющий их момент: они достаточно хорошо знают формулу семейного благополучия, позволяющую жить дружной командой.

Среди пар проводился конкурс на кулинарную совместимость, участницы заранее приготовили любимое блюдо своих мужей. С особой теплотой вспоминали день своей свадьбы, рассказывали о детях и внуках, показывали фото из семейного альбома. В конкурсе «В семье не без хобби» участники поделились рецептами семейного удовольствия, поведали о своих семейных увлечениях. Танцевали под звуки нежного вальса. На протяжении всего мероприятия царила праздничная и теплая атмосфера.

С поздравлениями выступили заместитель директора ГБУ СО «ЦСО м.р. Большеглушицкий» А.А.Кондрашов, начальник ЗАГСа Н.Н. Желнова, депутат районного собрания представителей по избирательному округу № 3 О.М. Артюнина. Также звучали поздравления от членов клубных объединений, функционирующих при отделении социальной реабилитации ГБУ СО «ЦСО м.р. Большеглушицкий», на мероприятии присутствовал наш поэт – земляк В.Н. Попов, который также поздравил участников. Между конкурсами звучали песни в исполнении Л.М. Гусевой и Ю.П. Некипелова.

В конце мероприятия всем семейным парам были вручены подарки, обереги домашнего очага, выполненные руководителем клуба «Рукодельницы» Е.Ф. Тюрниковой. В завершении все участники были приглашены в столовую на чашку чая.                                      

Formula Team в Steam

Об этой игре

Формула управления командой. Formula Team позволит вам сыграть роль руководителя команды, успех всей команды будет зависеть от вас.

Если вы большой фанат Формулы и всегда восхищались гоночной атмосферой? Эта игра создана специально для вас. Эта игра, которая действительно отражает настоящий азарт этого вида спорта.

Благодаря этой игре вы сможете испытать настоящие гоночные эмоции.Вы будете ближе к этим эмоциям, чем можете представить. Вы будете отвечать за планирование, координацию, логистику и даже за цвет автомобиля буквально за каждую деталь. Чтобы добиться успеха, вам нужны энтузиазм, целеустремленность и опыт.
Formula Simulator предлагает очень реалистичный подход к самому быстрому миру автоспорта.

Создайте свою команду, выбирайте гонщиков, адаптируйте все на свой вкус и участвуйте в безжалостных гонках. Скорость и азарт, присущие каждому уголку Formula Team, отличает ее от всех других гоночных игр.Звуковые эффекты в игре в сочетании с высококачественной графикой создают поистине захватывающий опыт гонок.

Чтобы работать с максимальной эффективностью, ваш автомобиль должен быть в наилучшем состоянии. Для этого у вас есть шанс отремонтировать все части формулы и быть полностью готовым к успеху.

Если вы большой поклонник гонок, это лучшее, что вы получите в реальной жизни, когда не находитесь в машине. Не упустите возможность принять участие в безжалостных гонках и достичь величия, заняв первое место.

Может быть, вы нашли в инвентаре автомобиль, который вам нравится, но вы все равно чувствуете, что чего-то не хватает, что ж, у нас для вас хорошие новости. Вы полностью отвечаете за модификацию автомобиля.

Если вас волнует участие в международных гонках, Formula Team позволяет вам летать по разным направлениям, однако вы должны сначала освоить методы планирования, построения и управления грузовыми авиаперевозками в рамках имеющегося бюджета.

Методы оценки расхода пара

Компоненты нагрева и потери тепла

В любом процессе нагрева компонент нагрева будет уменьшаться по мере повышения температуры продукта, а разница температур на нагревательной спирали уменьшается.Однако компонент тепловых потерь будет увеличиваться по мере повышения температуры продукта и емкости, и больше тепла будет потеряно в окружающую среду от емкости или трубопроводов. Общая потребность в тепле в любое время складывается из этих двух компонентов.

Если размер поверхности нагрева выбирается только с учетом компонента нагрева, возможно, что для процесса будет недостаточно тепла для достижения ожидаемой температуры. Нагревательный элемент, если его размер определяется суммой средних значений обоих этих компонентов, обычно должен быть в состоянии удовлетворить общую потребность в тепле в приложении.

Иногда, например, с очень большими резервуарами для хранения нефти, имеет смысл поддерживать температуру выдержки ниже требуемой температуры перекачки, так как это снизит тепловые потери с поверхности резервуара. Можно использовать другой метод нагрева, например, вытяжной нагреватель, как показано на рисунке 2.6.4.

Нагревательные элементы заключены в металлический кожух, выступающий в резервуар, и сконструированы таким образом, что только масло в непосредственной близости всасывается и нагревается до температуры перекачки.Таким образом, тепло требуется только при откачке масла, а поскольку температура в баке понижается, часто можно обойтись без запаздывания. Размер выходного нагревателя будет зависеть от температуры сыпучего масла, температуры откачки и скорости откачки.

Добавление материалов в технологические резервуары с открытым верхом также можно рассматривать как компонент тепловых потерь, который увеличит потребность в тепле. Эти материалы будут действовать как теплоотвод при погружении, и их необходимо учитывать при определении размера поверхности нагрева.

В любом случае, когда необходимо рассчитать поверхность теплопередачи, сначала необходимо оценить общую среднюю скорость теплопередачи. Исходя из этого, можно определить потребность в тепле и паровую нагрузку для полной нагрузки и запуска. Это позволит выбрать размер регулирующего клапана в зависимости от любого из этих двух условий.

Краткие удобные формулы для расчета плотности и энтальпии насыщенного пара

В этом посте представлен набор удобных коротких формул для прямого расчета плотности насыщенного пара и энтальпии (теплосодержания) и коэффициентов сжимаемости с входными значениями рабочего давления и температуры.Этот набор из трех формул охватывает широкий диапазон условий насыщенного пара , но дает точные результаты. Расчеты можно быстро выполнить на калькуляторе в руке или удобно ввести в электронную таблицу Excel. Этот небольшой пост разделен на три части.

Часть I три удобных формулы для плотности, энтальпии и коэффициента сжимаемости для насыщенного пара . Для демонстрации результатов расчетов даны графические изображения. Часть II представляет собой численный пример использования этих уравнений.’.

Плотность s насыщенного газа Формула пара.

D st = 216,49 * P / (Z st * (t + 273))

, где «D st» = плотность насыщенного пара в кг / м3; и «P» = абсолютное давление пара в барах; и «t» = температура в градусах Цельсия; и «Z st» = коэффициент сжимаемости насыщенного пара при «P» бар абс. и «t» градусах Цельсия. Общая средняя ошибка в процентах равна 0.10%.

Энтальпия s насыщенного газа Формула пара.

H st = 1975 + 1.914 * Z st * (t + 273)

, в котором символ «H st » обозначает энтальпию насыщенного пара в кДж / кг, символ «t» — температуру в градусах Цельсия; и «Z st» для — коэффициент сжимаемости при давлении «P» и температуре «t». Это удобное уравнение действительно для температур от 10 до 350 градусов Цельсия и дает результаты с общей средней процентной ошибкой, равной 0.0,08

В этом уравнении символ «Z st» обозначает коэффициент сжимаемости насыщенного пара при абсолютном давлении «P» бар. Это удобное уравнение действительно для диапазона абсолютного давления пара от 0,012 до 165 бар с соответствующим диапазоном температуры насыщения от 10 до 360 градусов Цельсия. Его прогнозы имеют общую среднюю процентную ошибку 0,10%.

Результаты расчетов отображаются в графической форме.

Результаты расчета удобной краткой формулы для Плотность насыщенного пара показаны на следующем графике (синие ромбы) и сопоставлены с данными из таблиц пара (фиолетовые квадраты).Нажмите на график для увеличения:

На следующем графике результаты расчета удобной краткой формулы для Энтальпия насыщенного пара показаны синими ромбами и сравниваются с данными из таблиц пара (фиолетовые квадраты). Нажмите на график для увеличения:

На следующих графиках показан коэффициент Сжимаемость «Z st» для насыщенного пара (синие ромбы), рассчитанный по удобной короткой формуле и сравненный с коэффициентами Z, полученными обратным расчетом из данных таблиц пара. (фиолетовые квадраты).Нажмите на график для увеличения:

На следующем графике показаны те же данные коэффициента «Z st» , которые теперь построены в логарифмической шкале с давлением в качестве переменной:

Интересен последний график ‘Z st’ , где снова графически изображены результаты вычисленного коэффициента сжимаемости и теперь нанесены на график в зависимости от соответствующей температуры насыщения (щелкните, чтобы увеличить):

Часть II Числовой пример.

Паровой коллектор переносит пар среднего давления с уровнем давления 33,5 бар (!). Подключенный трубопровод пропускает пар через станцию ​​перегрева с контролируемым впрыском конденсата, чтобы достичь температуры насыщения , равной 240 градусам Цельсия. Каковы плотность и теплосодержание (энтальпия) этого пара?

Сначала рассчитайте коэффициент сжимаемости пара при следующих условиях:

Z st = 1- 0,024 * (33.0,08

, это дает Z st = 0,843 Далее, используя это значение для Z st , мы можем рассчитать плотность пара как:

D ст = 216,49 * 33,5 / (0,843 * (240 + 273))

, что дает D st = 16,77 кг / м3; Табличное значение составляет 16,74 кг / м3 (Григулл и др.)

.

Затем энтальпия рассчитывается как:

H st = 1975 +1,914 * 0,843 * (240 + 273)

дает H st = 2801.7 кДж / кг; Значение Steam Tables составляет 2803 кДж / кг.

Часть III Основа для этих трех кратких формул.

а) Плотность. Формула плотности в Части I напрямую вытекает из Универсального закона о газах. Для количества «n» киломоль реального газа в объеме «V» м3 при давлении «P» кН / м2 и абсолютной температуре «T» градусов Кельвина «Универсальный закон о газе» гласит:

P * V = n * Z * R * T

, где «Z» — коэффициент сжимаемости, а «R» — универсальная газовая постоянная, равная 8.3145 с единицами кДж / кмоль / ок. На этом этапе давайте сделаем быструю проверку согласованности используемых здесь единиц.

кН / м2 * м3 = кмоль * кДж / кмоль / ок * ок. Обратите внимание, что 1 кН / м2 = 1 кПаскаль и 100 кПа = 1 бар абсолютного давления, а также обратите внимание, что 1 Джоуль = 1 Нм.

Молярная плотность «D» может быть выражена (в кмоль / м3) как:

n / V = ​​D моль = P / (Z * R * T)

Плотность (любого) газа с молекулярной массой «МВт» будет выглядеть так:

D = P * 100 * MW / (Z * R * T) кг / м3, если «P» выражено в абсолютных единицах «Бар»

Применив в Steam получить: D st = P * 100 * 18 / (Z * 8.3145 * Т)

или D st = 216,49 * P / (Z * T) , если «P» в баре и «T» в градусах Кельвина.

б) Энтальпия. Упомянутое в более раннем сообщении, я обнаружил, что энтальпия насыщенного пара может быть рассчитана по очень простой формуле (см. Обсуждение в предыдущем сообщении от 1 июля 2013 года). Это простое уравнение гласит: H = Uo + 4 * Z * R * T, в котором символ «H» обозначает молярную энтальпию, а «Uo» — постоянная величина в кДж / кмоль. Если ZRT заменяется на P * V, за исключением фактора 4, становится понятным определение энтальпии.Коэффициент «4» можно интерпретировать как тип средней постоянной удельной теплоемкости водяного пара и т. Д. (См. Предыдущий пост). Теперь это факт, что при водяном паре во всем диапазоне от 273 до 647 oK удельная теплоемкость пара изменяется всего на 6%, т.е. от 1,85 до 2,05 кДж / кг / ок

При выражении на основе массы, а не на основе моляра уравнение выглядит следующим образом:

H st = Uo +4 * R / MW * Z * R * T кДж / кг

H st = 1975 + 1.914 * Z st * (t + 273) кДж / кг

c) Коэффициент сжимаемости.0,088

Эта корреляция точно воспроизводит измеренный коэффициент сжимаемости насыщенных паров метана с общей средней относительной погрешностью в процентах: 0,1% в диапазоне давления от 0,22 до 42,4 бар абсолютного давления, и это соответствует диапазону температур насыщения от -177 до -85,2 градуса Цельсия, охватывающий весь диапазон насыщения между тройной точкой и критической точкой чистого метана!

Для насыщенного пара получаем:

Z st = 1 — (1-0.0,08

Версия этого сообщения в формате pdf находится здесь. Этот пост представляет собой набор самостоятельных сообщений в блоге от 15 января 2019 года, версия -3, выходящая из версии pdf

.

Если у вас есть примеры использования этих трех уравнений, дайте нам знать. ! Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, дайте нам их услышать.

‘=========

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Wipeout-like Pacer возвращается в Steam в сентябре

Это был не ужасный первый круг, Formula Fusion, но все могло быть лучше.Итак, вы заскочите на пит-лейн за свежим слоем краски, ребрендингом, и мы сделаем еще один снимок всего этого релиза. R8 Games считает, что их настроенный научно-фантастический гонщик наконец-то готов покинуть гараж, вернув его в Steam 17 сентября.

Явным сравнением здесь является Wipeout, изящный спидстер PlayStation с поддержкой EDM от Psygnosis, созданный еще в 90-х годах. Конечно, возможно, он не сможет снять эпизодическую роль той игры в «Хакерах», но Пэйсер определенно упоминает те же самые заметки в этом новом трейлере.

Помните, это первое, что мы написали о Pacer с тех пор, как он отказался от своего старого прозвища. Видите ли, R8 Games уже попробовала выпустить в 2015 году, вывести игру из раннего доступа под названием Formula Fusion два года спустя. Однако после несколько неоднозначного приема разработчики решили провести ребрендинг и убрать игру из продажи в начале прошлого года. Так что теперь он называется Pacer, и он снова выйдет в следующем месяце. У него пять машин, как и раньше, но количество гусениц увеличено с 8 до 14 (с зеркальным, ночным и реверсивным вариантами) и четыре класса скорости, достигающие максимальной скорости в 1000 км / ч.

Мы не совсем избалованы выбором, когда дело доходит до аркадных гонщиков будущего в наши дни. Redout ушел и превратился в космический истребитель, в то время как BallisticNG твердо придерживается своего ретро-внешнего вида. То, что обещает Пэйсер, является правильным продолжением линии происхождения Psygnosis, вплоть до того, что музыкант Wipeout Тим «CoLD SToRAGE» Райт будет записывать саундтрек к игре.

У меня всегда была слабость к научно-фантастическим гонщикам на воздушной подушке. Нет ничего лучше, чем превратить сельскую местность в размытое пятно, когда вы прорываете через соседнюю с Криссом Фоссом ракетную трубу, когда евротранс вырывает из динамиков.Будем надеяться, что Pacer сможет установить лучшее время, когда он выйдет в Steam 17 сентября.

ФОРМУЛА ОВК: УРАВНЕНИЯ ПАРА И КОНДЕНСАТА

Некоторые общие уравнения пара и конденсата могут быть выражены как Паровой нагрев

мс = H / 960

Где

• мс = массовый расход пара (фунты / час)

• H = расход тепла (БТЕ / час)

Расход жидкости для нагрева пара

Ms = QL x 500 x SGL x CPL x ▲ T / LS

Где

• Ms = массовый расход пара (фунт / час)

• QL = объемный расход жидкости (GPM)

• SGL = удельная теплоемкость жидкости (БТЕ / фунт ° F)

• CPL = удельный вес жидкости

• ▲ T = разность температур жидкости (° F)

• LS = скрытая теплота пара в паре расчетное давление (БТЕ / фунт)

Расход воздуха или газа для нагрева пара

мс = QG x 60 x ρG x CPG x ▲ TG / LS

Где

• мс = массовый расход пара (фунты / час)

• QG = объемный расход газа (CFM)

• ρG = плотность газа (фунт / фут3)

• CPG = удельный вес газа (Air CPG = 0.24 БТЕ / фунт)

• ▲ TG = разность температур газа (0F)

• LS = скрытая теплота пара при расчетном давлении пара (БТЕ / фунт)

Уравнения для расчета размеров паровой трубы

▲ P = [( 0,01306 x W2 x (1+ 3,6 / ID)] / (3600 x D x ID5)

W = 60 x {(P x D x ID5) / [0,01306 x (1 + 3,6 / ID)]} 1/2

W = 0,41667 x V x СТЕПИ x D = 60 x V x AFEET x D

V = 2,4 x W / AINCHES x D = W / (60 x AFEET x D)

Где

• ▲ P = Давление Падение на 100 футов трубы (фунтов на квадратный дюйм / 100 футов)

• W = скорость потока пара (фунты / час)

• ID = фактический внутренний диаметр трубы (дюймы)

• D = средняя плотность пара в системе Pres уверен (фунты / куб. фут)

• V = скорость пара в трубе (футы в минуту)

• AINCHES = фактическая площадь поперечного сечения трубы (кв. дюймы)

• AFEET = фактическая площадь поперечного сечения трубы (Кв.футы)

Пароконденсаты ate Pipe Sizing Equations

FS = (Hss — Hsc) / HLC x 100

WCR = FS / 100 x W

Где

• FS = мгновенный пар (%)

• Hss = ощутимое тепло в паре Давление подачи (БТЕ / фунт)

• Hsc = явное тепло при давлении возврата конденсата (БТЕ / фунт)

• HLC = скрытое тепло при давлении возврата конденсата (БТЕ / фунт)

• W = расход пара (фунт / фунт) Ч)

• WCR = расход конденсата, основанный на процентном соотношении пара мгновенного испарения, образовавшегося во время конденсации

процесс (фунт / час)

Используйте этот расход в уравнениях для пара, приведенных выше, для определения размера трубы возврата конденсата.

Реакция магния с паром | Выставка химия

Смотрите

Посмотрите видео и загрузите заметки для технических специалистов с веб-сайта «Образование в области химии»: rsc.li/3oBNyqC

При обучении серии реактивности ученики обычно проводят практические занятия по изучению закономерностей реакций кислот с менее химически активными металлами. Точно так же они могут увидеть демонстрацию более активных металлов с водой или даже исследовать их на практике.Такой подход создает у некоторых учеников впечатление, что эти два типа реакций несопоставимы. В качестве металла средней реакционной способности магний можно использовать, чтобы помочь студентам провести мысленный мост между этими типами реакций. Магниевая лента удовлетворительно реагирует с сильными кислотами и почти не реагирует с водой комнатной температуры. Однако он будет быстро реагировать с паром.

Комплект

• Защитные экраны
• Магниевая лента (легковоспламеняющаяся) — примерно 10 см
• Минеральная вата
• Боросиликатная трубка для кипячения
• Зажим и подставка
• Резиновая пробка со стеклянной трубкой
• Средства защиты глаз для зрителей
• Брызгозащищенные очки для демонстратора
• Горелка Бунзена
• Шина

Препарат

Установите защитные экраны для защиты аудитории и демонстранта.Оберните магниевую ленту в катушку диаметром примерно 0,5 см и длиной 3 см. Загрузите минеральную вату в трубку для кипячения и смочите ее водой, прежде чем зажать трубку горизонтально и вставить магниевый змеевик. Наконец, добавьте пробку со стеклянной трубкой. Конец трубки должен выступать как минимум на 2 см из резины, чтобы можно было зажечь выделившийся водород из демонстрации.

Перед классом

Зрители должны оставаться на расстоянии не менее 2 метров в защитных очках.Демонстрант должен носить брызгозащитные очки. Нагрейте трубку горелкой Бунзена прямо под магнием, пока лента не загорится. Затем переместите горелку Бунзена на пропитанную водой минеральную вату, чтобы начать испарение воды. Магний светится ярче, когда пар проходит над ним, и можно использовать шину, чтобы зажечь выделившийся водород на конце стеклянной трубки.

Безопасность

• Носите брызгозащитные очки и используйте защитные экраны для защиты как аудитории, так и демонстранта.Студенты должны оставаться на расстоянии 2 м и носить защитные очки.
• Никогда не смотрите прямо на горящий магний.
• Не используйте порошок магния.
• Никогда не пытайтесь вступить в реакцию с кальцием или щелочными металлами с паром.
• Принять меры для предотвращения кражи; никогда не оставляйте катушки с магнием в лаборатории.
Члены
• CLEAPSS должны проконсультироваться с HC016.

Учебная цель

Студенты, вероятно, уже видели реакцию магния с кислотами с образованием газообразного водорода и соли (уравнение 1).Возможно, они также наблюдали реакцию лития с водой с образованием газообразного водорода и гидроксида, о чем свидетельствует использование универсального индикатора или фенолфталеина (уравнение 2).

Уравнение 1: Mg (s) + 2HCl (водн.) → MgCl ₂ (водн.) + H ₂ (g)

Уравнение 2: 2Li (т) + 2H ₂ O (л) → 2LiOH (водн.) + H ₂ (г)

Эта демонстрация показывает, как можно резко ускорить реакцию металлов с водой за счет повышения температуры.Учащиеся могут увидеть образование газообразного водорода и мысленно представить связь между реакциями, представленными в уравнении 1 и уравнении 2.

Здесь реакция первоначально дает оксид магния (уравнение 3), который может продолжать производить гидроксид при реакции с жидкой водой (уравнение 4).

Уравнение 3: Mg (s) + H ₂ O (g) → MgO (водн.) + H ₂ (g)

Уравнение 4: MgO (s) + H ₂ O (l) → Mg (OH) ₂ (водн.)

Затем студентов можно пригласить сделать прогнозы относительно того, какие реагенты и продукты представляют собой реакцию магния и воды при комнатной температуре, и какие доказательства мы могли бы собрать для происходящей реакции (уравнение 5), если бы у них было несколько дней, чтобы дождаться реакции. полученные результаты.

Уравнение 5: Mg (s) + 2H ₂ O (g) → Mg (OH) ₂ (водн.) + H ₂ (g)

Увидев использование индикатора в реакциях металл-вода и образование газообразного водорода в реакциях металл-кислота, студенты могут предположить, что это возможные признаки взаимосвязи реакций.

Вы можете проверить это, оставив перевернутую воронку и собирающую трубку на некоторой магниевой ленте, которая была погружена в воду с несколькими каплями фенолфталеина.Индикатор начнет менять цвет в течение нескольких минут (рис. 2), но может потребоваться несколько дней, чтобы собрать значительный объем газа, который можно будет проверить на следующем занятии.

Выбытие

Там, где горящий магний контактировал со стеклом, мог образоваться силицид магния. Варочную трубку нельзя использовать повторно, ее можно промыть в 500 см ³ воды для преобразования любых силицидов в силаны. Могут быть видны небольшие хлопки или вспышки пирофорных силанов.Промытую стеклянную посуду можно выбросить в контейнер для битого стекла.

Рассчитайте потребности в паре

Пар способен передавать большое количество тепла материалам, используемым в производстве продуктов питания и напитков, и его можно точно контролировать в узких диапазонах температур. Его можно наносить непосредственно на нагреваемые материалы (с помощью прямого впрыска пара или DSI) или косвенно с помощью теплообменников, которые включают пластины или трубки для разделения пара и технологической жидкости.В зависимости от области применения каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Различные применения для нагрева пара включают производство горячей воды для санитарии, пастеризацию и CIP, поточное приготовление пищевых продуктов в виде суспензии, сушку и выпаривание.

Количество пара, необходимое для этих операций, можно легко рассчитать. Для нагрева продукта в периодическом режиме материал (обычно жидкость) помещается в резервуар с паровой рубашкой. Средняя скорость теплопередачи для пара определяется основным уравнением теплопроводности:

Рис. 1: Нагреватель для нагнетания пара с постоянным потоком.

Где:

q̇ — средняя скорость теплопередачи (кДж / сек)

м — масса нагреваемого материала (кг)

Cp — удельная теплоемкость нагреваемого материала (кДж / кг ^o C)

∆T — необходимое повышение температуры нагреваемого материала ( ^o C)

t — общее время нагрева (сек)

Масса ( м ), температура ( ∆T ) и время ( t ) являются параметрами процесса, а значение (я) удельной теплоемкости ( Cp ) можно получить из таблиц для обычных жидкостей или твердых веществ. .Для справки, удельная теплоемкость пресной воды составляет 4,19 кДж / кг — ^o C (или 1 БТЕ / фунт — ^o F). Теплопередача зависит от ∆T по рубашке и эффективной площади поверхности. Передача максимальна в начале цикла нагрева и постепенно уменьшается по мере увеличения температуры продукта. При выборе клапана управления потоком пара и уловителя необходимо учитывать оба крайних значения.

Для нагрева текущего материала уравнение теплопередачи принимает следующий вид:

Где ṁ — массовый расход материала (кг / сек).

Зная скорость теплопередачи ( q̇ ), можно рассчитать необходимую массу пара по:

Где м _с — требуемый массовый расход пара (кг / сек)

h _e — энергия испарения пара или скрытая теплота (кДж / кг) при использовании косвенного теплообменника

h _e — полная энергия пара — энергия жидкости на входе при использовании нагревателя DSI

Для заданной температуры и давления пара энергия испарения и общая энергия ( h _e ) могут быть получены из таблицы насыщенного пара.Например, насыщенный пар давлением 8 бар изб. Имеет энергию испарения или скрытое теплосодержание 2033 кДж / кг и общее теплосодержание 2773 кДж / кг. После того, как станет известен требуемый массовый расход пара ( м _с ), будет относительно просто выбрать диапазон продуктов для нагрева пара, которые могут быть использованы из каталога, в зависимости от конкретного применения.

Разница в полезном тепле — одно из преимуществ прямого впрыска пара (DSI).После конденсации теплопередача продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто температурное равновесие между конденсатом и продуктом. При использовании теплообменника передается только скрытое тепло. Конденсат быстро удаляется, прежде чем может произойти дальнейший перенос. Теплопередача ограничена средним значением ∆T между паром и продуктом и эффективной площадью поверхности. Передача может быть увеличена за счет увеличения давления и температуры пара, но за счет увеличения потерь при мгновенном испарении и снижения теплового КПД.

Pick Heaters является создателем нагревателей с прямым впрыском пара, разработав и запатентовав уникальную систему DSI в 1945 году. За 75-летнюю историю компания Pick Heaters является лидером отрасли, постоянно совершенствуя и внедряя инновации в многочисленные продукты DSI в нескольких отраслях, начиная с от пищевой до химической и фармацевтической, до целлюлозно-бумажной, от текстиля до электростанций.

Для получения дополнительной информации — свяжитесь с нами.

.