Фаза се нарича състоянието на материя, характеризираща се с това, че е необходимо, за определен регион на пространството, и в рамките на тази област на параметрите и свойствата на материала или остават постоянни или се променя непрекъснато. Това пространствената област, се отделя от други части на граничната зона. Тегло на веществото, съдържащо се в една фаза, с течение на времето, може да варира. В този случай говорим за фазов преход. преход фаза се извършва чрез интерфейса. Идентифицирайте следните повечето преходи обща фаза:
възпаление (преход вещество от течност до пара);
кондензация (преход на вещество от пара за течност);
кристализация, втвърдяване (преходът от течно вещество в твърдо състояние);
топене (преход на вещество от твърдо състояние в течно).
Фаза удобно представени в диаграмите на фазата. Диаграмата фаза - е равнината на референтната него с Декартова координатна система, осите на които са предвидени двойка стойности на основните термодинамичните параметри. Тази равнина е разделена на няколко части, всяка от които представлява определена фаза. диаграма фаза също показва основните Изолиниите (линии на постоянни основни термодинамичните параметри: isochore, isobars, изотерми, isentrope, izoetalpy и линии на постоянно сухо.
Най-често срещаните са фазова диаграма на формата Т-S, P-V, H-S, H-LGR. Да разгледаме фаза T-S диаграмата. Фиг. 31 показва основната фаза и фазовата граница:
F + T + телесна течност
NC - суперкритичен област
G - gazaVP площ - влажна пара
BKC - крива на насищане. Nasyschenot характеризира състоянието на материята.
BK - наситена течност линия. Наситен течност - течно състояние на материята, характеризиращ се с това произволно малка доставка на топлинна енергия води до интензивно образуване на пара.
KC - сух наситена пара линия. Това състояние газ вещество, характеризиращ се с това, че произволно малък охлаждане води до началото на процеса на кондензация.
ABC - линия тройни точки. Тройната точка - състояние на равновесие се характеризира с едновременното съществуване на вещество веднага три фази: твърдо вещество, течност и газ. Фазата на равновесие се характеризира с това, че между фазите не е преходна фаза. При постоянни външни условия, равновесие фаза могат да съществуват за неопределено време. За двете фази са в равновесие, е необходимо да отговарят на три условия: 1) фаза трябва да има същото налягане; 2) фаза трябва да има същата температура; 3) фаза трябва да има химическа потенциал.
да бъде - Онлайн започне процес на втвърдяване или закриване процес на топене.
АД - Онлайн процес закриване втвърдяване или в началото на процеса на топене.
DEK - критична температура изотерма.
P = Pkr - критична Isobar.
K - критична точка. Характеризиращ се с това, че при температура над критичната. невъзможно да се получи течност чрез изотермично компресия. Критичното налягане и температура - налягане и температура под критичната точка.
Площ G - находище на газ. Този регион е при налягане под критичната стойност, и температура над критично. ОБЛАСТ газ характеризиращ се с това, че състоянието на газа в тази област е описан от уравнението на състоянието на идеалния газ.
ОБЛАСТ PP - област на прегрята пара. Намира се под критичната температура и правото на KC на линия. Този регион се характеризира с това, че в него поведението на материята е описано от Ван дер Ваалс или модифицирани идеален газ уравнение
където z- коефициент на свиваемост (корекционен коефициент отразява отклонение на реалната поведението на вещества от идеалния газ).
Площ F + P - мокро област пара. Ограничено до кривата на насищане и линията на тройни точки. Този двуфазен област, характеризиращ равновесно състояние на наситена пара и наситен течността. Тази област на процесите на кондензация и на кипене.
Площ G. - преохлажда течност област. Тя е ограничена от критичната изотерма на горната - наситена течност линия, лява - линията на начало на кристализация.
Поле T + F - равновесие двуфазна съжителство област на течната фаза и твърдото вещество. Тази област просмукване втвърдяване процеси (кристализация) топене.
Поле T + P - двуфазна съжителство област от равновесното парно и твърдото вещество. Над този район, граничеща с линия на тройни точки. Тройната точка е състоянието на равновесие, след като трите състояния на агрегация. Тази област на процесите на сублимация и десублимация. Freeze наречените твърдо-фазов преход на газообразните. процес десублимация наречен преход пара в твърда фаза.
Площ NK - област свръхкритично състояние на материята. Разположен при налягане и температура над критичната. Характеризиращ се с това, че веществото в това състояние и има свойства на течност и газ.
Фиг. Линия 32 показва основните процеси.
- специфичен енталпия наситена пара състояние точка;
- специфичен ентропията наситен течно състояние в точка;
- специфичен ентропията наситен състояние точка пара.
Ние експресират от последната уравнение х
От тази формула следва, че за да се увеличи степента на изсушаване, е необходимо да се увеличи ентропията. т.е. топлина на влажна пара. Когато съотношението на наситен течността се намалява и наситена пара се увеличава. Параметри на наситен течността и наситена пара в същото време не се променя. Този процес се нарича кипене. Ако премахнете топлина от мократа пара, ентропията ще намалее, поради степента на сухота ще бъде намален, т.е. вещество ще премине от състояние на наситена пара в състояние на наситена течност. Този процес се нарича кондензация.
Към 1 кг напълно наситен течно състояние прехвърлени към сух наситен парата е необходимо да се въвеждат определено количество топлина, която се нарича специфичната топлина на изпарение R ,.
В изобарен процес, който кипи или кондензация, обвиване или топлина е запазено промяна енталпия. Затова следния връзката притежава:
Като се има предвид връзката на топлина с промяната на ентропията в изотермичен процес. получаваме
Наречен затворен термодинамичен цикъл, термодинамичната процеса, т.е. процес, в резултат на което системата се връща в първоначалното си състояние. Можете да дадете друга дефиниция на термодинамичния цикъл като поредица от термодинамични процеси, изпълнението на които носи на системата в първоначалното му състояние. Пишем първия закон на термодинамиката за затворена система под формата на
Тъй като системата се рестартира, след това. Резултатът е генерализирано уравнение на термодинамичен цикъл
където Q - общата топлина, при което системата се свързва с околната среда;
L - обща работа, че системата извършва или харчи.
топлина Q може да бъде представена като
Фиг. 38 изобразява обратен цикъл в диаграмата на T-S. Процесът се придружава от доставка 1А2 Q1 топлина на. защото ентропията се увеличава. Когато това се сумират топлина равна на площта под линия 1А2. В процеса на топлина Q2 отстранява 2Ь1 защото ентропия намалява и тази топлина е равна на площ под линията 2Ь1. Фигурата показва, че областта на фигурата m1a2n m1b2n по-малко пространство, така че Q1 Фиг. 39 изобразява обратен цикъл в диаграмата на P-V. Процесът е съпроводен с извършване 1A2 L1a2 работа. защото обем се увеличава в процеса. В същото време, извършено работа равна на площта под линия 1А2. По време на 2Ь1 L2b1 работа изразходвани, защото обемът се намалява, а тази работа е равна на площта под линията 2Ь1. Фигурата показва, че областта на фигурата m1a2n m1b2n по-малко пространство, така L1a2 Обратните термодинамични цикли са разделени на три типа: 1. охлаждащи цикли; 2. Циклите на термопомпени; 3. Комбинирани цикли. Цикълът на охлаждане е показано на фиг. 40 с римски цифри I. Тя се върне цикъл, в който работата изразходвано за отклоняване Q1 топлина от охлажда обект на температура под температурата на околната среда LLP TOS. Хладилни цикли са реализирани в нискотемпературни инсталации, по-специално в домашни хладилници. В този случай топлината Q1. подава към работната вещество (фреон), - отхвърляне на топлина от продуктите, които са във фризера. помпа цикъла на топлина II - това връщане цикъл, в който работата изразходвано Q2 за подаване на топлина към нагрява обект при температура над температурата на околната среда TSB среда ТОС. Този цикъл се изпълнява вътрешни климатици, работещи в експлоатация отопление. Обект се нагрява в този случай е въздуха в помещението. Температурата на нагретия обект - е стайна температура. Както се подава на околната среда извън въздух с ниска температура. Q2 на топлина. Работещи за отопление на помещения в този случай се определя с израза (144), повече топлина се прилага, което би при нагряване стайна електрически нагревател, в който топлинната енергия се преобразува електрическа енергия е L. Комбиниран цикъл III - това връщане цикъл, в който работата е изразходвано за да се отстрани Q1 топлина от охлажда обект на температура LLP под температурата на околната среда, и Q2 едновременно въвеждане на топлина към нагрява обект при температура над температурата на околната среда TSB среда. Устройство за прилагане на комбиниран цикъл е хладилник домакинство, намиращ се в жилището. От друга страна, от външната страна на въздуха в помещението е ниска температура. В този случай, нагряващ обект, който се доставя топлина Q2 (изтеглени от цикъла) е въздух. разположен в стая с температура на околната среда. охлаждане на обекта са продуктите в замразяване камера от който топлината се отстранява и Q1 е предоставена на фреон, циркулира в хладилник. Коефициентът на полезно действие на охлаждащия цикъл се нарича коефициент на преобразуване # 949;. Полезна енергия в този случай е топлина Q1. изтеглени от обекта, за да се охлажда и се подава към работното вещество, се задължава цикъл. Предоставеният енергия се изразходват работа L. Следователно, От тази формула се вижда, че, за разлика от ефективността, коефициент на трансформация може да бъде по-малко, така и за по-голяма от единство. Това е основният му недостатък, тъй като не дава отправна точка за сравнение (стандарт за ефективност - 1). Коефициент ефективност топло цикъл помпа нарича коефициент отопление # 956;. В този случай полезната топлинна енергия е Q2. доставен на обекта да се нагрява (и изтеглени от цикъла). Предоставеният енергия се изразходват работа L. Следователно, От тази формула се вижда, че скоростта на нагряване е винаги по-голяма от единство, с цикъла на термопомпа толкова по-ефективна, отколкото по-голяма стойност отнема # 956; над единство. Коефициентът на полезно действие на комбиниран цикъл няма специално име и е означен с к. Полезна енергия в този случай е топлина Q1. изтеглени от охлажда обекта, и едновременно топлина Q2. подава към нагрява обект. Предоставеният енергия се изразходват работа L. Следователно, Този израз показва, че съотношението на комбинираната ефективността цикъл е определено по-голям от един, Реверсивен цикъл на Карно Всички цикли, както и напред и назад, разделени в 2 вида: обратими и необратими. Обратимо цикъл е цикъл, състоящ се само от обратими процеси. Необратимо цикъл - цикъл, в който има най-малко един необратим процес. За да се гарантира, че процесът е обратим, той трябва да е равновесие, т.е. трябва да се случва с ниска скорост безкрайно. Това е възможно само ако потенциалната разлика взаимодейства със системата и околната среда ще бъде безкрайно. За термодинамична система, това означава, че обратимо топлообмен с околната среда и разликата в температурата на околната среда на системата за безкрайно, т.е. не трябва да има термична устойчивост между системата и околната среда. Обратимото разширяване и свиване е възможно в случай на безкрайно малък разлика в налягането между системата и околната среда. Това е възможно само, когато няма триене в системата. От това следва, че термо-механична система, има два източника на необратимост: 1. Наличието на топлинно съпротивление между различни части на системата, което води до крайната температура разликата през топлообмен; 2. Наличието на триене в системата (или между системата и околната среда), което води до крайната разлика в налягането. От всички термодинамични цикли обратим цикъл на Карно (права линия) се изолира въз основа на това, за дадена температура разлика между топли и студени източници обратим цикъл на Карно има максимално възможната ефективност. Обратимо цикъл на Карно е показано на фиг. 41 и Фиг. 42, се състои от две адиабатно и две изотерми. 1-2 - процесът на адиабатно разширение. В този процес се работи L12. 2-3 - процесът на изотермични компресия. В този процес на работа се изразходва и се изсипват топлина L23 Q23. 3-4 - процесът на адиабатно компресия. В този процес, работата изразходвани L34. 4-1 - процесът на изотермично разширяване. В този процес на работа се извършва L41 и топлинна енергия Q41. основните процеси веригата са процеси, 4-1 и 1-2. Те осъществиха поредица от творби. Другите процеси не са задължителни и са предназначени за най-ниска консумация на енергия, за да се върне системата в първоначалното му състояние 4. Ние дефинираме ефективността на обратим цикъл на Карно # 951; БКК: Чрез определянето на ефективността (143) Топлини на Q23 и Q41, основаващи се на (39) се дава с Замествайки тези изрази в (148) и за намаляване на разликата в ентропията, ние получаваме Тъй като този цикъл е обратимо, температурната разлика между горещия източник и работното вещество в процеса 4-1 ще бъде незначителна. следователно Въз основа на същата логика, ние получаваме Заместването на последните две отношения в (149), получаваме израз за ефективността на цикъла на Карно обратим Тази формула показва, че обратимо Карно ефективността на цикъла не зависи от работния флуид свойства, извършване на цикъл на Карно, и определя само от температурата на топли и студени източници. Тази констатация е първата формулировка на теоремата на Карно.