3-水蒸气的热力性质解析
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水蒸气的热力性质和热力过程水蒸气是水在升温和转化成气态时所形成的物质。
它具有一系列的热力性质和热力过程,对于理解水蒸气的特性和应用都非常重要。
首先,水蒸气的热力性质可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述。
热容是指物质在吸收或释放热量时,温度的变化程度。
对于水蒸气来说,它的热容随着温度的升高而增加,这是因为水蒸气的分子间作用力较小,因此吸收热量后分子运动更活跃,温度升高的速率更快。
比热容是指单位质量物质温度升高一个单位时所吸收的热量,对于水蒸气来说,其比热容比水要小。
其次,水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程、准静态过程等。
等容过程是指在恒容条件下,水蒸气吸收或释放热量,而温度发生变化。
等压过程是指在恒压条件下,水蒸气吸收或释放热量,而温度发生变化。
准静态过程是指在过程中系统处于平衡状态,及时微小的温度波动也会使系统不再处于平衡状态。
水蒸气还具有一个重要的性质就是饱和水蒸气压。
饱和水蒸气压是指在一定温度下,液态水和水蒸气达到动态平衡时,水蒸气对应的压力。
饱和水蒸气压与温度之间存在着密切的关系,在一定温度范围内,饱和水蒸气压随着温度的升高而增加。
这个关系可以通过饱和水蒸气压与温度的对数关系来描述,即饱和水蒸气压-温度曲线。
这个曲线在一定条件下是稳定的,不会出现温度降低而饱和水蒸气压增加的情况。
水蒸气的热力过程在许多工业和自然现象中都有重要的应用。
例如,在汽轮机中,水的热力能被转化为机械能;在冷凝器中,水蒸气被冷却并变成液态水,释放出大量的热量,用于加热其他物质;在天气系统中,水的蒸发和凝结过程是形成云、降雨、雪等气象现象的基础。
综上所述,水蒸气具有一系列的热力性质和热力过程,对于理解其特性和应用具有重要意义。
我们可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述水蒸气的热力性质。
水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程和准静态过程等。
这些性质和过程对于水蒸气在工业、自然现象中的应用都有重要的意义。
第七章水蒸气第一节 概述一、本章的主要内容及意义水蒸气具有良好的膨胀性能与传热性能,并且资源丰富,易于获得,成本低耗资少,无毒无味,不存在污染环境的问题,是热力工程中应用最广泛的工质。
除水蒸气外,工程上常用的蒸气还有氨蒸气、氟利昂蒸气等。
各种蒸汽的热力学性质尽管各有特点,但具有许多类似之处,其基本概念和分析研究方法是一致的。
因此,水蒸气热力学性质的学习掌握对于其它蒸汽的热力学性质的了解也是有益的。
讨论水蒸气的热力学性质其核心内容就是要讨论水蒸气各参数之间的关系。
在通常情况下,水蒸气分子间的距离较小,分子间的作用力及分子本身的体积不能忽略,其热力学性质与理想气体存在较大差异,不能将理想气体的参数关系式用于水蒸气。
由于水蒸气的参数关系式较复杂,不便于工程应用,从而将水蒸气的热力学参数关系绘制成了图表。
由已知的水蒸气参数求取未知参数通常均是用水蒸气热力学性质图表来查取。
本章的主要内容是水蒸气热力性质的基本概念以及水蒸气热力学性质图表的结构与应用。
这些内容是水蒸气热力过程分析计算所必需的理论基础。
二、概念及术语1、汽化与凝结、蒸发与沸腾热力工程中要求工质具有良好的流动性,从而主要讨论工质的气态或液态,一般不包括固态,所涉及的相变过程主要是气液两相间的汽化与凝结。
由液态变为气态的相变过程称为汽化;由气态变为液态的相变过程称为凝结或液化。
汽化有蒸发与沸腾两种方式。
蒸发是任何温度下,在液体表面缓慢进行的汽化现象。
蒸发是在液体表面一些内动能较大的分子克服表面张力逸出液面变为蒸汽的相变过程。
沸腾是在一定温度下,在液体内部剧烈进行的汽化现象。
沸腾现象中,在液体内部有大量汽泡产生,沸腾也正是因此而得名。
后续内容中的汽化均指沸腾。
2、饱和状态、饱和温度与饱和压力水蒸气在密闭容器内,气、液两相平衡共存的状态称为饱和状态。
饱和状态宏观上是气、液两相在没有外界作用的条件下,不会发生变化的平衡状态;但微观上是气、液两相之间汽化速度与凝结速度相等,即在同一时间内逸出液面的分子与回到液面的分子数目相等的动态平衡状态。