Přehřátá kapalina

Přehřátá (metastabilní) kapalina  - kapalina zahřátá nad bod varu. Přehřátá kapalina je příkladem metastabilního stavu , v řadě energetických a technologických režimů způsobuje tak specifické dynamické jevy, jako je explozivní var v důsledku akumulovaného tepla, nestabilita rozhraní kapalina-pára a vznik fronty fázového přechodu.

Existence přehřátých (metastabilních) stavů je spojena s obtížností počáteční fáze fázového přechodu prvního řádu. Nespojitá povaha přechodu ( , ; zde  je specifická entropie ,  je specifický objem) vylučuje možnost transformace blízké rovnováze v celé hmotě současně. Fázový přechod začíná v jednotlivých "bodech" homogenního systému, tyto body musí splňovat podmínku (  je poloměr jádra,  je poloměr kritického jádra) - pak je růst nové fáze doprovázen poklesem termodynamický potenciál.

Charakteristikou potenciální bariéry, kterou musí jádro překonat, aby dosáhlo kritické velikosti, je práce na vytvoření kritického jádra:

kde

lze také zapsat z hlediska rovnovážných vlastností:

kde  je koeficient povrchového napětí .

Příklady

Argon , atmosférický tlak:

Jak vidíte, v experimentu bylo dosaženo přehřátí o 44 stupňů.

Voda umožňuje stabilní přehřátí až na 200 °C. Voda ohřátá na 300 °C může existovat v kapalném stavu při atmosférickém tlaku po dobu v řádu mikrosekund [1] .

Vodu z přírodních zdrojů je extrémně obtížné přehřát, protože obsahuje velké množství mikroskopických suspenzí (minerální částice, bakterie), které se po zahřátí stávají varnými centry. Dobře přefiltrovaná nebo destilovaná voda se však může přehřát i v domácí konvici , což představuje zvýšené nebezpečí, protože sebemenší zatřesení konvice okamžitě vyvaří celý objem přehřáté vody a způsobí explozi páry . Z tohoto důvodu návod k použití téměř všech varných konvic obsahuje zákaz používání destilované vody. Ještě většího přehřátí lze dosáhnout ohřevem vody v mikrovlnné troubě. To je velmi běžné[ kolik? ] příčina popálení, když se zdá, že se voda nevaří, ale po mírném zatlačení se voda začne rychle vařit . Z tohoto důvodu návody k mikrovlnným troubám obsahují kategorický zákaz ohřívání vody s jejich pomocí.

Fenomén přehřívání vody snižuje účinnost parních kotlů.

Některé technologie čištění kontaminovaných povrchů jsou založeny na fenoménu přehřívání kapaliny. Čištěný předmět se ponoří do přehřáté kapaliny a na nečistotách se vytvoří bublinky páry, které je zničí. Stejný efekt se uplatňuje i při čištění ultrazvukem , kde dochází k přehřívání kapaliny v důsledku lokálního poklesu tlaku za čelem akustické vlny ( ultrazvuková kavitace ).

Viz také

Poznámky

  1. ↑ „Věda Uralu“ č. 12. květen 2009

Literatura

V. E. Vinogradov. Výzkum varu přehřátých a napnutých kapalin (Abstrakt disertační práce pro titul doktora fyzikálních a matematických věd)  (nepřístupný odkaz) 43. Institut tepelné fyziky, pobočka Ural Ruské akademie věd (2006). Získáno 28. července 2011. Archivováno z originálu 22. srpna 2011.

Odkazy