Перагрэтая вадкасць

Перагрэтая (метастабільная) вадкасць - вадкасць, нагрэтая вышэй тэмпературы кіпення. Перагрэтая вадкасць з'яўляецца прыкладам метастабільнага стану, у шэрагу энергетычных і тэхналагічных рэжымаў выклікае такія спецыфічныя дынамічныя з'явы, як выбуханебяспечнае закіпанне за кошт назапашанага цяпла, няўстойлівасць паверхні падзелу вадкасць-пар, фарміраванне фронту фазавага пераходу.

Ізатэрмы рэальнага газу (схематычна)

Сінія — ізатэрмы пры тэмпературы, ніжэйшай за крытычную. Зялёныя ўчасткі на іх — метастабільныя станы.

Участак злева ад пункта F — звычайная вадкасць.
Пункт F — пункт кіпення.
Прамая FG — раўнавага вадкай і газападобнай фазы.
Участак FA — перагрэтая вадкасць.
Участак F'A — расцягнутая вадкасць (p<0).
Участак AC — аналітычны працяг ізатэрмы, фізічна немагчымы.
Участак CG — пераахалоджаная пара.
Пункт G — пункт расы.
Участак справа ад пункта G — звычайны газ.
Плошчы фігуры FAB і GCB роўныя.

Чырвоная — крытычная ізатэрма.
K — крытычны пункт.

Блакітныя — звышкрытычныя ізатэрмы

Існаванне перагрэтых (метастабільных) станаў звязана з абцяжараным пачатковай стадыі фазавага пераходу першага роду. Перарывісты характар ​​пераходу ($dS\neq 0$, $dv\neq 0$; тут $S$ - удзельная энтрапія, $v$ - удзельны аб'ём) выключае магчымасць ператварэння адначасова ва ўсёй масе рэчывы паблізу раўнавагі. Фазавы пераход пачынаецца ў асобных «пунктах» аднастайнай сістэмы, гэтыя пункты павінны задавальняць умове $R>R_{r}$ ($R$ — радыус зародка, $R_{r}$ — радыус крытычнага зародка) - тады рост новай фазы суправаджаецца змяншэннем тэрмадынамічнага патэнцыялу.

Характарыстыкай патэнцыйнага бар'ера, які трэба пераадолець зародку для дасягнення крытычнага памеру, ёсць праца утварэння крытычнага зародка:

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

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

дзе

• $V$ — аб'ём крытычнай бурбалкі,
• $R_{k}$ — радыус крытычнай бурбалкі,
• $P_{s}$ — ціск пару на лініі насычэння (пры дадзенай $T$),
• $P$ — ціск у вадкасці,
• $v_{1}$ — уздельны аб'ём вадкасці,
• $v_{2}$ — удзельны аб'ём пара.

$W$ таксама можна запісаць праз раўнаважкія ўласцівасці:

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

где $D$ — каэфіцыент паверхневага нацяжэння.

Прыклады

Аргон, атмасферны ціск:

    Тнасычэння = -186 °C
    Тдасягальнага перагрэву = -142 °C.

Як бачна, на вопыце дасягаецца перагрэў ў 44 градуса.

Вада дазваляе ўстойлівы перагрэў да 200 °C. Нагрэтая да 300 °C вада можа існаваць у вадкім стане пры атмасфэрным ціску на працягу часу парадку мікрасекунд.

Гл. таксама

• Расцягнутая вадкасць

Спасылкі

• Перегретая жидкость на YouTube. В. И. Гервидс. НИЯУ МИФИ (10.03.2011). — Физические демонстрации.