Tulistettua nestettä

Tulistettu (metastable) neste - neste , joka on kuumennettu kiehumispisteen yläpuolelle. Ylikuumentunut neste on esimerkki metastabiilista tilasta , joka useissa energia- ja teknologisissa tiloissa aiheuttaa sellaisia spesifisiä dynaamisia ilmiöitä kuin räjähdysmäinen kiehuminen varastoidun lämmön vuoksi, neste-höyry rajapinnan epävakaus ja faasimuutosrintaman muodostuminen.

Tulikuumennettujen (metastabiilien) tilojen olemassaolo liittyy ensimmäisen asteen vaihemuutoksen alkuvaiheen vaikeuteen. Siirtymän epäjatkuva luonne ( , ; tässä on spesifinen entropia , on ominaistilavuus) sulkee pois mahdollisuuden muuttua lähellä tasapainoa koko aineen massassa samanaikaisesti. Vaiheenmuutos alkaa homogeenisen järjestelmän yksittäisistä "pisteistä", näiden pisteiden on täytettävä ehto ( on ytimen säde, on kriittisen ytimen säde) - sitten uuden vaiheen kasvuun liittyy termodynaaminen potentiaali. $dS\neq 0$ $dv\neq 0$ $S$ $v$ $R>R_{r}$ $R$ $R_{r}$

Potentiaaliesteen ominaisuus, joka ytimen on voitettava saavuttaakseen kriittisen koon, on kriittisen ytimen muodostumistyö:

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

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

missä

$V$ on kriittisen kuplan tilavuus,
$R_k$ on kriittinen kuplan säde,
$P_{s}$ on höyrynpaine kyllästymisviivalla (annetussa tilassa ), $T$
$P$ on paine nesteessä,
$v_{1}$ on nesteen ominaistilavuus,
$v_{2}$ on höyryn ominaistilavuus.

$W$ voidaan kirjoittaa myös tasapainoominaisuuksilla:

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

missä on pintajännityskerroin . $D$

Esimerkkejä

Argon , ilmanpaine:

Kyllästys T = -186 °C
T saavutettavissa oleva tulistus = -142 °C.

Kuten näet, kokeessa saavutetaan 44 asteen ylikuumeneminen.

Vesi mahdollistaa vakaan ylikuumenemisen 200 °C asti. 300 °C:seen kuumennettu vesi voi olla nestemäisessä tilassa ilmakehän paineessa mikrosekuntien luokkaa [1] .

Luonnollisista lähteistä peräisin olevan veden ylikuumentaminen on erittäin vaikeaa, koska se sisältää suuren määrän mikroskooppisia suspensioita (mineraalihiukkasia, bakteereja), joista kuumennettaessa tulee kiehumiskeskuksia. Hyvin suodatettu tai tislattu vesi voi kuitenkin ylikuumentua jopa kotitalouksien vedenkeittimessä , mikä on lisääntynyt vaara, koska kattilan pienin ravistelu kiehuu välittömästi koko tulistetun veden tilavuuden aiheuttaen höyryräjähdyksen . Tästä syystä lähes kaikkien vedenkeittimien ohjekirja sisältää tislatun veden käytön kiellon. Vielä suurempi ylikuumeneminen voidaan saavuttaa lämmittämällä vettä mikroaaltouunissa. Tämä on hyvin yleistä[ kuinka paljon? ] aiheuttaa palovammoja, kun vesi ei näytä kiehuvan, mutta kevyen painalluksen jälkeen vesi alkaa kiehua nopeasti . Tästä syystä mikroaaltouunien käyttöohjeissa on kategorinen kielto lämmittää vettä heidän avullaan.

Veden ylikuumenemisen ilmiö heikentää höyrykattiloiden tehokkuutta.

Jotkut saastuneiden pintojen puhdistustekniikat perustuvat nesteen ylikuumenemiseen. Puhdistettava esine upotetaan tulistettuun nesteeseen ja epäpuhtauksien päälle muodostuu höyrykuplia, jotka tuhoavat niitä. Samaa vaikutusta sovelletaan myös ultraäänipuhdistuksessa , jossa nesteen ylikuumeneminen syntyy akustisen aaltorintaman takana tapahtuvan paikallisen paineen laskun vuoksi ( ultraäänikavitaatio ).

Katso myös

Muistiinpanot

↑ "Science of the Urals" nro 12. Toukokuu 2009

Kirjallisuus

V. E. Vinogradov. Tulistettujen ja venytettyjen nesteiden kiehumisen tutkimus (Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden tohtorin tutkinnon väitöskirjan tiivistelmä) (linkki ei saavutettavissa) 43. Lämpöfysiikan instituutti, Venäjän tiedeakatemian Ural-haara (2006). Haettu 28. heinäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011. (määrätön)

Linkit

Tulistettu neste YouTubessa . V. I. Gervids. NRNU MEPhI (10.03.2011). - Fyysiset esitykset. (Käytetty: 23. kesäkuuta 2011)

Aineen termodynaamiset tilat

Vaiheen tilat

Kokoamistila Vaiheen tasapaino Vaiheen sääntö vaihekaavio Tilayhtälö
Kiinteä	kiteitä Yksikiteinen monikiteinen Kristalliitti
mesofaasi	Amorfiset ruumiit lasimainen tila nestekide Nemaattinen Smektinen kolesterinen Kolumnivaihe Mesogen Kalvo
Nestemäinen	Ihanteellinen neste Metastable tila tulistettua nestettä alijäähtynyttä nestettä venytetty neste Sulaminen ylikriittinen neste
Kaasu	Ihanteellinen kaasu oikeaa kaasua Steam Tyydytetty höyry tulistettua höyryä ylikyllästetty höyry
Plasma	sähkömagneettinen Quark-gluon plasma Glazma
Matala lämpötila	bosen kondensaatti Fermioninen kondensaatti kvanttikaasu bose kaasu Fermi kaasu rappeutunut kaasu kvantti neste bosen nestettä Fermi neste supernesteinen kiinteä aine Ilmiöitä Superfluiditeetti Suprajohtavuus
muu	outo asia fotoninen molekyyli värillinen lasi kondensaatti

Vaiheen siirtymät

Ensimmäinen laji

Toinen laji

sähköisissä ilmiöissä	ferrosähköinen Antiferrosähköinen
magneettisissa ilmiöissä	ferromagneetteja Paramagneetit Antiferromagneetit

kvantti

lambda piste

Hajotusjärjestelmät

Geelit
- Airgel
Ratkaisut
kolloidijärjestelmät
- karkea
- Vapaasti hajaantunut kolloidinen
Sol
Suihkepullo
- Savu
- Pöly
- Sumu
- sumu
Jousitus
Emulsio

Katso myös