Ջրի փուլային գծապատկեր

Ջրի փուլային գծապատկերի հատված

Ջրի փուլային գծապատկեր, ջրի փուլերի ջերմադինամիկական հավասարակշռության (հեղուկ, ջրային գոլորշի և սառույցի տարբեր ձևափոխություններ) գրաֆիկական պատկերում։ Կառուցվում է ջերմաստիճան -ճնշում կոորդինատային համակարգում։

Փուլային գծապատկերի տարրեր

Եռակի կետեր

№	Փուլեր			Ճնշում	Ջերմաստիճան		Ծանոթություն
				ՄՊա	°C	Կ
1	Գոլորշի	Ջուր	Սառույց Ih	611,657 Па	0,01	273,16
2	Գոլորշի	ՍառույցIh	ՍառույցXI	0	−201,0	72,15
3	Ջուր	Սառույց Ih	ՍառույցIII	209,9	−21,985	251,165
4	Սառույց Ih	ՍառույցII	Սառույց III	212,9	−34,7	238,45
5	Սառույց II	Սառույց III	Սառույց V	344,3	−24,3	248,85
6	Սառույց II	Սառույց VI	ՍառույցXV	~ 800	−143	130	D2O-ի համար
7	Ջուր	Սառույց III	Սառույց V	350,1	−16,986	256,164
8	Ջուր	ՍառույցIV	Սառույց XII	~ 500—600	~ −6	~ 267
9	Սառույց II	ՍառույցV	ՍառույցVI	~ 620	~ −55	~ 218
10	Ջուր	ՍառույցV	Սառույց VI	632,4	0.16	273,32
11	Սառույց VI	Սառույց VIII	Սառույց XV	~ 1500	−143	130	D2O-ի համար
12	Սառույց VI	Սառույց VII	ՍառույցVIII	2100	~ 5	~ 278
13	Ջուր	Սառույց VI	Սառույց VII	2216	81,85	355
14	Սառույց VII	ՍառույցVIII	Սառույց X	62 000	−173	100
15	Ջուր	Սառույց VII	Սառույց X	47 000	~ 727	~ 1000

Սառույցի սուբլիմացիայի (վիճակի փոփոխության) կոր

Սառույցի սուբլիմացիայի կոր.

Սառույցի սուբլիմացիայի կորը սկսվում է (0 Պա; 0 Կ) կետում և վերջանում ջրի եռակի կետում (611,657 Պա; 273,16 Կ)։ Այս տեղամասում ջերմաստիճանի նվազման ընթացքում սուբլիմացիայի ճնշումը կտրուկ ընկնում է և արդեն 130 Կ ջերմաստիճանում հասնում է աննշան մեծության (10⁻⁸ Պա)։

Մեծ ճշտությամբ այս տեղամասում սուբլիմացիայի ճնշումը որոշվում է էքսպոնենտով՝

$P=A\cdot exp(-B/T),$

որտեղ՝

A=3,41^.10¹² Պա, B=6130 Կ։

Այս բանաձևի սխալը 240—273,16Կ ջերմաստիճանի սահմաններում 1 % -ից ավել չէ և 140—240Կ ջերմաստիճանի սահմաններում`ոչ ավել 2,5 %։

Սուբլիմացիայի կորը առավել ճշգրիտ նկարագրվում է IAPWS-ի ( անգլ.International Association for the Properties of Water and Steam -Ջրի և գոլորշու ուսումնասիրության միջազգային ասոցիացիա) առաջարկած բանաձևով։

$\ln \frac{P}{P_0}=\frac{T_0}{T}\sum _{i=1}^3{a}_i{\left(\frac{T}{T_0}\right)}^{b_i},$

որտեղ՝

$\begin{array}{cc}{P}_0=611,657\mathrm{P}\mathrm{a};& T_0=273,16\mathrm{K};\\ a_1=-21,2144006;& b_1=0,003333333;\\ a_2=27,3203819;& b_2=1,20666667;\\ a_3=-6,1059813;& b_3=1,70333333.\end{array}$

Ih սառույցի հալման կոր

Ih սառույցի (սովորական սառույցի) հալման կորը փուլային գծապատկերում ցածր ճնշումների սահմանում գրեթե ուղղահայաց գիծ է։ Այսպես, եռակի կետից (611 Պա) մթնոլորտային ճնշմանը (101 կՊա) անցնելիս հալման ջերմաստիճանն իջնում է ընդամենը 0,008 Կ-ով (273.16-ից 273,15 Կ)։ Հալման ջերմաստիճանը 1 Կ – ով իջեցնելու համար պահանջվող ճնշումը կազմում է մոտ 132 մթնոլորտ։ Հորիզոնական առանցքի երկայնքով հալման կորը զբաղեցնում է 251.165–273.16 Կ ջերմաստիճանի տիրույթ (–21.985 ... 0.01 °C)։ Հալման նվազագույն ջերմաստիճանի (–21.985 ° С) հասնում է 208.566 ՄՊա ճնշման դեպքում (2058 մթնոլորտ)։

Ih սառույցի հալման կորը ջրի ագրեգատային վիճակի հետ կապված միակ փուլային անցումն է, որն ունի հակադարձ համեմատականություն (ճնշումն աճելիս հալման ջերմաստիճանը նվազում է)։ Այս հանգամանքը ( Լը Շատելիեի սկզբունքի համաձայն) բացատրվում է նրանով, որ սառույց Ih-ն նույն ճնշման տակ ջրի համեմատ ավելի փոքր խտություն ունի։ Սառույցի մնացած բոլոր փոփոխություններն ավելի ծանր են, քան ջուրը, դրանց հալման ջերմաստիճանը մեծանում է ճնշման աճման դեպքում։

Հալման կորը նկարագրվում է IAPWS-ի առաջարկած բանաձևով։

$\frac{P}{P_0}=1+\sum _{i=1}^3{a}_i[1-{\left(\frac{T}{T_0}\right)}^{b_i}],$

որտեղ՝

$\begin{array}{cc}{P}_0=611,657\mathrm{P}\mathrm{a};& T_0=273,16\mathrm{K};\\ a_1=1195393,37;& b1=3,00;\\ a_2=80818,3159;& b2=25,75;\\ a_3=3338,2686;& b3=103,75;\end{array}$

III սառույցի հալման կոր

III սառույցի հալման կորը սկսվում է ջրի պնդացման նվազագույն ջերմաստիճանի կետից՝ (251.165 Կ; 208.566 ՄՊա), որտեղ սովորական սառույցը վերածվում է III կառուցվածքային փոփոխության, և ավարտվում այն կետում (256.164 Կ; 350.1 ՄՊա), որտեղ անցնում է III և V փուլերի սահմանը։

Հալման կորը նկարագրվում է IAPWS-ի առաջարկած բանաձևով։

$\frac{P}{P_0}=1-0,299948[1-{\left(\frac{T}{T_0}\right)}^{60}],$

որտեղ՝

$P_0=208,566\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a};T_0=251,165\mathrm{K}.$

V սառույցի հալման կոր

V սառույցի հալման կորը սկսվում է III և V փուլերի սահմանում՝ (256.164 Կ; 350.1 ՄՊա), և ավարտվում է այն կետում (273.31 K; 632.4 ՄՊա), որտեղ անցնում է V և VI փուլերի սահմանը։

Հալման կորը նկարագրվում է IAPWS-ի առաջարկած բանաձևով։

$\frac{P}{P_0}=1-1,18721[1-{\left(\frac{T}{T_0}\right)}^8],$

որտեղ՝

$P_0=350,1\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a};T_0=256,164\mathrm{K}.$

VI սառույցի հալման կոր

VI սառույցի հալման կորը սկսվում է V և VI փուլերի սահմաններում՝(273.31 Կ; 632.4 ՄՊա), և ավարտվում է այն կետում (355 Կ; 2216 ՄՊա), որտեղ անցնում է VI և VII փուլերի սահմանը։

Հալման կորը նկարագրվում է IAPWS-ի առաջարկած բանաձևով։

$\frac{P}{P_0}=1-1,07476[1-{\left(\frac{T}{T_0}\right)}^{4,6}],$

որտեղ՝

$P_0=632,4\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a};T_0=273,31\mathrm{K}.$

VII սառույցի հալման կոր

VII սառույցի հալման կորը սկսվում է VI և VII փուլերի սահմանագծին (355Կ ; 2216 ՄՊա), և ավարտվում է այն կետում (715 Կ; 20.6 ԳՊա), որտեղ անցնում է VII փուլի սահմանը։

Հալման կորը նկարագրվում է IAPWS-ի առաջարկած բանաձևով։

$\ln \frac{P}{P_0}=\sum _{i=1}^3{a}_i(1-{\left(\frac{T}{T_0}\right)}^{b_i}),$

որտեղ՝

$\begin{array}{cc}{P}_0=2216\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a};& T_0=355\mathrm{K};\\ a_1=1,73683;& b_1=-1;\\ a_2=-0,0544606;& b_2=5;\\ a_3=8,06106\cdot 10^{-8};& b_3=22.\end{array}$

Ջրային գոլորշու հագեցվածության կոր

Ջրային գոլորշու հագեցվածության կորը սկսվում է ջրի եռակի կետից՝ (273.16 Կ; 611.657 Պա), և ավարտվում է կրիտիկական կետում՝ (647.096 Կ; 22.064 ՄՊա)։ Այն ցույց է տալիս ջրի եռման ջերմաստիճանը տրված ճնշման դեպքում, կամ հագեցած ջրայինի գոլորշու ճնշումը սահմանված ջերմաստիճանում։ Կրիտիկական կետում ջրային գոլորշիների խտությունը հասնում է ջրի խտությանը, և, այդպիսով, այդ ագրեգատային վիճակների միջև տարբերությունը անհետանում է։

Համաձայն IAPWS-ի առաջարկությունների, հագեցվածության գիծը ներկայացված է որպես ենթադրյալ քառակուսային հավասարում նորմալացված θ ջերմաստիճանի և նորմալացված β ճնշման նկատմամբ։

${\beta }^2{\theta }^2+n_1{\beta }^2\theta +n_2{\beta }^2+n_3\beta {\theta }^2+n_4\beta \theta +n_5\beta +n_6{\theta }^2+n_7\theta +n_8=0,$

որտեղ՝

$\theta =\frac{T}{T_0}+\frac{n_9}{\frac{T}{T_0}-n_{10}};T_0=1\mathrm{K};$

$\beta ={\left(\frac{P}{P_0}\right)}^{0,25};P_0=1\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a};$

$n_1=1167,0521452767;$

$n_2=-724213,16703206;$

$n_3=-17,073846940092;$

$n_4=12020,82470247;$

$n_5=-3232555,0322333;$

$n_6=14,91510861353;$

$n_7=-4823,2657361591;$

$n_8=405113,40542057;$

$n_9=-0,23855557567849;$

$n_{10}=650,17534844798.$

T բացարձակ ջերմաստիճանի տրված արժեքի համար հաշվարկվում է նորմալացված θ արժեքը և քառակուսի հավասարման գործակիցները

$A={\theta }^2+n_1\theta +n_2;$

$B=n_3{\theta }^2+n_4\theta +n_5;$

$C=n_6{\theta }^2+n_7\theta +n_8,$

որից հետո β-ի արժեքը՝

$\beta =\frac{-B-\sqrt{B^2-4AC}}{2A}$

և ճնշման բացարձակ արժեքը՝

$P=P_0{\beta }^4.$

Հագեցած ջրային գոլորշիների ճնշումը (կՊա) տարբեր ջերմաստիճաններում

T °C	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	0,6112	0,6571	0,7060	0,7581	0,8135	0,8726	0,9354	1,002	1,073	1,148
10	1,228	1,313	1,403	1,498	1,599	1,706	1,819	1,938	2,065	2,198
20	2,339	2,488	2,645	2,811	2,986	3,170	3,364	3,568	3,783	4,009
30	4,247	4,497	4,759	5,035	5,325	5,629	5,947	6,282	6,632	7,000
40	7,384	7,787	8,209	8,650	9,112	9,594	10,10	10,63	11,18	11,75
50	12,35	12,98	13,63	14,31	15,02	15,76	16,53	17,33	18,17	19,04
60	19,95	20,89	21,87	22,88	23,94	25,04	26,18	27,37	28,60	29,88
70	31,20	32,57	34,00	35,48	37,01	38,60	40,24	41,94	43,70	45,53
80	47,41	49,37	51,39	53,48	55,64	57,87	60,17	62,56	65,02	67,56
90	70,18	72,89	75,68	78,57	81,54	84,61	87,77	91,03	94,39	97,85
100	101,4

Տես նաև

• Փուլի կանոն
• Ջրի եռակի կետ
• Փուլային գծապատկեր
• Ջուր
• Ջրային գոլորշու առաձգականությունը

Օգտագործված գրականություն

• Կաղապար:Ռուսերեն հոդված
• Կաղապար:Ռուսերեն հոդված
• Կաղապար:Ռուսերեն հոդված
• Կաղապար:Cite web
• Կաղապար:Ռուսերեն հոդվածԿաղապար:Չաշխատող արտաքին հղում
• Կաղապար:Ռուսերեն հոդված
• Կաղապար:Ռուսերեն հոդվածԿաղապար:Недоступная ссылка

• Կաղապար:Ռուսերեն հոդվածԿաղապար:Недоступная ссылка
• Կաղապար:Ռուսերեն հոդված
• Կաղապար:Ռուսերեն հոդված

Արտաքին հղումներ

• IAPWS. Ջրի հատկությունների ուսումնասիրության միջազգային ասոցիացիայի կայք։
• Water Phase Diagram.
• Теплофизические свойства воды и водяного пара.
• Phase-boundary curves of water.
• Saturation vapor pressure formulations.
• Water (Data Page)Կաղապար:Недоступная ссылка