Vee tingimused.

Vesi võib olla kolmes agregatsiooniseisundis või faasid - tahked(jää), vedel (vesi ise), gaasiline (veeaur). On väga oluline, et arvestades Maal tegelikult eksisteerivaid atmosfäärirõhu ja temperatuuri vahemikke, võib vesi olla samaaegselt erinevates agregatsiooniseisundites. Selle poolest erineb vesi oluliselt teistest füüsikalistest ainetest, mida leidub looduslikes tingimustes valdavalt kas tahkes (mineraalid, metallid) või gaasilises (O 2, N 2, CO 2 jne) olekus.

Aine agregeeritud oleku muutusi nimetatakse faasisiireteks. Nendel juhtudel muutuvad aine omadused (näiteks tihedus) järsult. Faasiüleminekutega kaasneb energia vabanemine või neeldumine, mida nimetatakse faasisiirdesoojuseks (“latentse soojuse”).

Vee koondoleku sõltuvust rõhust ja temperatuurist väljendab vee olekudiagramm ehk faasidiagramm (joonis 5.1.1.).

BB"O kõverat joonisel 5.1.1 nimetatakse sulamiskõveraks. Selle kõvera vasakult paremale läbimisel toimub sulamine

Riis. 5.1.1. Vee diagramm

I – VIII - jää erinevad modifikatsioonid

jää ja paremalt vasakule - jää moodustumine (vee kristalliseerumine). OK kõverat nimetatakse aurustumiskõveraks. Selle kõvera läbimisel jälgitakse vee keetmist vasakult paremale ja veeauru kondenseerumist paremalt vasakule. AO kõverat nimetatakse sublimatsioonikõveraks või sublimatsioonikõveraks. Selle ületamisel vasakult paremale toimub jää aurustumine (sublimatsioon) ja paremalt vasakule kondenseerumine tahkesse faasi (või sublimatsioon).

Punktis O (nn kolmikpunkt, rõhul 610 Pa ja temperatuuril 0,01 ° C või 273,16 K) on vesi samaaegselt kõigis kolmes agregatsiooni olekus.

Temperatuuri, mille juures jää sulab (või vesi kristalliseerub), nimetatakse temperatuuriks ehk sulamistemperatuuriks T pl. Seda temperatuuri võib nimetada ka temperatuuriks või külmumispunktiks T sub.

Vee, aga ka jää ja lume pinnalt rebitakse pidevalt lahti teatud hulk molekule, mis kanduvad õhku, moodustades veeauru molekule. Samal ajal naaseb osa veeauru molekule tagasi vee, lume ja jää pinnale. Kui domineerib esimene protsess, siis toimub vee aurustumine, kui teine ​​protsess, siis veeaur kondenseerub. Nende protsesside suuna ja intensiivsuse regulaator on niiskusdefitsiit - erinevus ruumi küllastava veeauru elastsuse ja veepinna (lumi, jää) teatud õhurõhu ja temperatuuri juures ning veeauru elastsuse vahel. tegelikult sisaldub õhus, st. absoluutne õhuniiskus. Küllastunud veeauru sisaldus õhus ja selle elastsus suurenevad temperatuuri tõustes (normaalrõhul) järgmiselt. Temperatuuril O°C on küllastunud veeauru sisaldus ja elastsus vastavalt 4,856 g/m3 ja 6,1078 hPa, temperatuuril 20°C - 30,380 g/m3 ja 23,373 hPa, temperatuuril 40°C - 51,127 g/ m3 ja 73,777 hPa.

Vee pinnalt (jää, lumi) ja ka niiske pinnase aurustumine toimub igal temperatuuril ja mida intensiivsem see on, seda suurem on niiskusdefitsiit. Temperatuuri tõustes suureneb ruumi küllastava veeauru elastsus ja aurustumine kiireneb. Aurustumise suurenemine toob kaasa ka õhu liikumise kiiruse aurustumispinna kohal (st tuule kiirus looduslikes tingimustes), suurendades vertikaalse massi ja soojusülekande intensiivsust.

Kui intensiivne aurustumine katab mitte ainult vee vaba pinna, vaid ka selle paksuse, kus aurustumine toimub tekkivate mullide sisepinnalt, algab keemisprotsess. Temperatuuri, mille juures küllastunud veeauru rõhk on võrdne välisrõhuga, nimetatakse temperatuuriks või keemistemperatuuriks T bp.

Normaalsel atmosfäärirõhul (1,013 105 Pa = 1,013 bar = 1 atm = 760 mm Hg) vastavad vee külmumispunktid (jää sulamine) ja keemistemperatuurid (kondensatsioon) Celsiuse skaalal 0 ja 100 °.

Külmumistemperatuur Tzam ja vee keemistemperatuur Tbip sõltuvad rõhust (vt joonis 3.9.2.). Rõhumuutuste vahemikus 610 kuni 1,013 105 Pa (või 1 atm) langeb külmumistemperatuur veidi (0,01 kuni 0 ° C), seejärel kui rõhk tõuseb ligikaudu 6 107 Pa-ni (600 atm), langeb T külmumistemperatuur kuni -5 ° C, rõhu tõusuga 2,2 108 Pa-ni (2200 atm), Tdz väheneb -22 ° C-ni. Rõhu edasise suurenemisega hakkab Tdz kiiresti suurenema. Väga kõrgel rõhul tekivad jää erilised "modifikatsioonid" (II-VIII), mis erinevad oma omaduste poolest. tavaline jää(jää I).

Maal reaalse atmosfäärirõhu juures mage vesi külmub temperatuuril umbes 0 °C. Ookeani maksimaalsel sügavusel (umbes 11 km) ületab rõhk 108 Pa ehk 1000 atm (sügavuse suurenemine iga 10 m kohta suurendab rõhku umbes 105 Pa ehk 1 atm). Sellel rõhul oleks magevee külmumispunkt umbes -12°C.

Vee külmumistemperatuuri alandamiseks

selle soolsus mõjutab.

1.4). Soolsuse suurenemine iga 10 ‰ kohta vähendab T ligikaudu 0,54 ° C võrra:

T asetäitja = -0,054 S.

Keemistemperatuur langeb rõhu langedes (vt joonis 3.9.2.). Seetõttu keeb vesi mägedes kõrgel temperatuuril alla 100 ° C. Rõhu tõustes tõuseb T keemistemperatuur nn kriitilisse punktini, kui p = 2,2 107 Pa ja T keemistemperatuur = 374 ° C, vesi omab samaaegselt nii vedeliku kui gaasi omadusi.

Vee seisundi diagramm illustreerib kahte vee "anomaaliat", millel on otsustav mõju mitte ainult vee "käitumisele" Maal, vaid ka kogu planeedi looduslikele tingimustele. Võrreldes ainetega, mis on vesiniku ühendid Mendelejevi perioodilises tabelis hapnikuga samas reas olevate elementidega - telluur Te, seleen Se ja väävel S, on vee külmumis- ja keemistemperatuur ebatavaliselt kõrge. Arvestades looduslikku seost külmumis- ja keemistemperatuuride ning nimetatud ainete massiarvu vahel, võiks eeldada, et vee külmumistemperatuur on umbes -90°C ja keemistemperatuur umbes -70°C. Ebatavaliselt kõrged väärtused ​külmumis- ja keemistemperatuurid määravad ette vee olemasolu planeedil tahkes ja vedelas olekus ning on määravad tingimused peamistele hüdroloogilistele ja muudele looduslikele protsessidele Maal.

Vee tihedus

Tihedus on mis tahes aine kõige olulisem füüsikaline omadus. See tähistab homogeense aine massi ruumalaühiku kohta:

kus m on mass, V on maht. Tihedus p on mõõtmetega kg/m3.

Vee tihedus, nagu ka teistel ainetel, oleneb eelkõige temperatuurist ja rõhust (loodusvee puhul ka lahustunud ja peeneks dispergeeritud hõljuvate ainete sisaldusest) ning muutub järsult faasiüleminekutel Temperatuuri tõustes vee tihedus, nt. mis tahes muu aine , enamikus temperatuurimuutuste vahemikus väheneb, mis on seotud molekulide vahelise kauguse suurenemisega temperatuuri tõustes. Seda mustrit rikutakse ainult jää sulamisel ja vee soojendamisel vahemikus 0 kuni 4° (täpsemalt 3,98° C). Siin on märgitud veel kaks väga olulist vee “anatoomiat”: 1) vee tihedus tahkes olekus (jää) on väiksem kui vedelas olekus (vesi), mis ei kehti enamiku teiste ainete puhul; 2) vee temperatuurivahemikus 0 kuni 4 ° C vee tihedus temperatuuri tõustes ei vähene, vaid suureneb. Vee tiheduse muutuste tunnused on seotud vee molekulaarstruktuuri ümberstruktureerimisega. Need kaks vee “anomaaliat” on suure hüdroloogilise tähtsusega: jää on veest kergem ja seetõttu “hõljub” selle pinnal; reservuaarid tavaliselt põhjani ei külmu, kuna alla 4° temperatuurini jahutatud magevesi muutub vähem tihedaks ja jääb seetõttu pinnakihti.

Jää tihedus sõltub selle struktuurist ja temperatuurist. Poorse jää tihedus võib olla palju väiksem, kui on näidatud tabelis 1.1. Lume tihedus on veelgi väiksem. Värskelt sadanud lume tihedus on 80-140 kg/m3, tihendatud lume tihedus tõuseb järk-järgult 140-300-lt (enne sulamise algust) 240-350-ni (sulamise alguses) ja 300-450 kg/m3-ni. (sulamise lõpus). Tihe märja lume tihedus võib olla kuni 600-700 kg/m3. Sulamisaegsete lumehelveste tihedus on 400-600, laviinilumi 500-650 kg/m3. Jää ja lume sulamisel tekkiv veekiht sõltub jää- või lumekihi paksusest ja tihedusest. Vee kogus jääs või lumes on võrdne:

h in = ah l r l / r

kus h l on jää- või lumekihi paksus, r l on nende tihedus, p on vee tihedus ning on kordaja, mis on määratud mõõtmete h in ja h l suhtega: kui veekihti väljendatakse mm, ja jää (lume) paksus cm, siis a=10, sama mõõtmega a=1.

Vee tihedus muutub ka sõltuvalt selles lahustunud ainete sisaldusest ja suureneb soolsuse suurenedes (joon. 1.5). Merevee tihedus normaalrõhul võib ulatuda 1025-1033 kg/m3.

Temperatuuri ja soolsuse koosmõju vee tihedusele atmosfäärirõhul väljendatakse nn merevee olekuvõrrandi abil. Selline võrrand oma lihtsaimal lineaarsel kujul on kirjutatud järgmiselt:

p = p o (1 - α 1 T + α 2 S)

kus T on vee temperatuur, °C, S on vee soolsus, ‰, p o on vee tihedus, kui T = 0 ja S = 0, α 1 ja α 2 on parameetrid.

Soolsuse suurenemine toob kaasa ka suurima tihedusega (°C) temperatuuri languse vastavalt valemile

T max.pl = 4–0,215 S.

Riis. 5.2.1. Vee tiheduse sõltuvus normaalsel atmosfäärirõhul vee temperatuurist ja soolsusest.

Soolsuse suurenemine iga 10‰ kohta vähendab Tmax-i ligikaudu 2° C võrra. Maksimaalse tiheduse temperatuuri ja külmumistemperatuuri sõltuvust vee soolsusest illustreerib nn Helland-Hanseni graafik (vt joonis 3.10.1.). .

Suurima tihedusega temperatuuride ja külmumistemperatuuride suhe mõjutab vesijahutuse ja vertikaalse konvektsiooni – tiheduse erinevusest tingitud segunemise – protsessi olemust. Vee jahtumine õhuga soojusvahetuse tagajärjel põhjustab vee tiheduse suurenemist ja vastavalt sellele ka tihedama vee vähenemist. Selle asemele kerkib soojem ja vähem tihe vesi. Toimub vertikaalse tihedusega konvektsiooni protsess. Kuid mage- ja riimvee puhul, mille soolsus on alla 24,7‰, jätkub see protsess ainult seni, kuni vesi saavutab kõrgeima tiheduse temperatuuri (vt joonis 1.4). Vee edasine jahutamine viib selle tiheduse vähenemiseni ja vertikaalne konvektsioon peatub. Soolased veed S>24,7‰ alluvad vertikaalsele konvektsioonile kuni külmumiseni.

Seega on talvel mage- või riimvees põhjalähedases horisondis vee temperatuur kõrgem kui maapinnal ja Helland-Hanseni graafiku järgi alati üle külmumistemperatuuri. Sellel asjaolul on suur tähtsus elustiku säilimisel sügavustes veekogudes. Kui vee suurim tihedus ja külmumistemperatuur oleks sama, nagu kõigil teistel vedelikel, võivad reservuaarid külmuda põhjani, põhjustades enamiku organismide vältimatu surma.

"Anomaalne" vee tiheduse muutus koos temperatuuri muutumisega toob kaasa sama "anomaalse" vee mahu muutuse: temperatuuri tõusuga 0 kuni 4 ° C väheneb keemiliselt puhta vee maht ja ainult temperatuuri edasise tõusuga see suureneb; jää maht on alati märgatavalt suurem kui sama massi vee maht (pidage meeles, kuidas torud vee külmumisel lõhkevad).

Vee mahu muutumist selle temperatuuri muutumisel saab väljendada valemiga

V T1 = V T2 (1 + β DT)

kus V T1 on vee maht temperatuuril T1, V T2 on vee maht temperatuuril T2, β on mahupaisumise koefitsient, mis võtab negatiivsed väärtused temperatuuril 0 kuni 4 ° C ja positiivsed väärtused temperatuuril veetemperatuur üle 4 °C ja alla 0 °C (jää) (vt tabel 1.1),

Rõhk mõjutab teatud määral ka vee tihedust. Vee kokkusurutavus on väga väike, kuid suurel sügavusel ookeanis mõjutab see siiski vee tihedust. Iga 1000 m sügavuse kohta suureneb veesamba rõhu mõjul tihedus 4,5-4,9 kg/m3. Seetõttu on ookeani maksimaalsel sügavusel (umbes 11 km) vee tihedus ligikaudu 48 kg/m 3 suurem kui pinnal ja S = 35‰ juures on see umbes 1076 kg/m 3. Kui vesi oleks täiesti kokkusurumatu, oleks maailmamere tase 30 m kõrgem kui see tegelikult on. Vee madal kokkusurutavus võimaldab oluliselt lihtsustada looduslike vete liikumise hüdrodünaamilist analüüsi.

Peene heljumi mõju vee füüsikalistele omadustele ja eriti selle tihedusele ei ole veel piisavalt uuritud. Arvatakse, et vee tihedust saab mõjutada ainult väga peen hõljum nende erakordselt kõrge kontsentratsiooniga, kui vett ja setteid ei saa enam eraldi käsitleda. Seega on teatud tüüpi mudavoolud, mis sisaldavad ainult 20–30% vett, sisuliselt suurenenud tihedusega savilahus. Teine näide väikeste setete mõjust tihedusele on Kollase mere lahte suubuv Kollase jõe vesi. Väga suure peensete settesisaldusega (kuni 220 kg/m3) on jõgede hägused veed tihedusega 2–2,5 kg/m3 suuremad kui mereveel (tihedus tegeliku soolsuse ja temperatuuri juures on umbes 1018 kg/m3). Seetõttu "sukelduvad" nad sügavusele ja laskuvad mööda merepõhja, moodustades "tiheda" või "häguse" voolu.

5. Vee faasiteisendused ja olekudiagramm

Olekuskeem (või faasidiagramm) on graafiline pilt sõltuvused süsteemi olekut iseloomustavate suuruste ja faasimuutuste vahel süsteemis (üleminek tahkest vedelikust, vedelast gaasiliseks jne). Keemias kasutatakse laialdaselt faasidiagramme. Ühekomponendiliste süsteemide puhul kasutatakse sõltuvuse näitamiseks tavaliselt faasiskeeme faasimuutused temperatuuri ja rõhu kohta nimetatakse neid P---T koordinaatides faasidiagrammideks

Joonisel 5 on skemaatiliselt kujutatud vee oleku diagramm. Diagrammi mis tahes punkt vastab teatud temperatuuri ja rõhu väärtustele.

Vedelas olekus - vesi

Kõva - jää

Gaasiline - aur

Diagramm näitab neid vee olekuid, mis on teatud temperatuuri ja rõhu väärtuste juures termodünaamiliselt stabiilsed. See koosneb kolmest kõverast, mis eraldavad kõik võimalikud temperatuurid ja rõhud kolme piirkonda, mis vastavad jääle, vedelikule ja aurule.

jää = aur (OA kõver)

jää = vedelik (RH kõver)

vedelik = aur (OC kõver)

O - vee külmumispunkt

Vee jaoks on kriitiline temperatuur 374 kraadi Celsiuse järgi. Normaalrõhul on vee vedel ja aurufaas 100 kraadi Celsiuse järgi üksteisega tasakaalus, sest sel juhul võrreldakse vedeliku kohal olevat aururõhku välisrõhuga ja vesi keeb. Kolme kõvera ristumispunkt toimub punktis O – kolmikpunktis, kus kõik kolm faasi on omavahel tasakaalus.

Vaatame iga kõverat üksikasjalikumalt. Alustame OA kõveraga, mis eraldab aurupiirkonna vedelast piirkonnast. Kujutagem ette silindrit, millest on eemaldatud õhk, mille järel sellesse juhitakse teatud kogus puhast vett, mis ei sisalda lahustunud aineid, sealhulgas gaase; silinder on varustatud kolviga, mis on fikseeritud kindlas asendis. Mõne aja pärast aurustub osa veest ja selle pinna kohal on küllastunud aur. Saate mõõta selle rõhku ja veenduda, et see aja jooksul ei muutu ega sõltu kolvi asendist. Kui tõstame kogu süsteemi temperatuuri ja mõõdame uuesti küllastunud auru rõhku, selgub, et see on tõusnud. Korrates selliseid mõõtmisi erinevatel temperatuuridel, leiame küllastunud veeauru rõhu sõltuvuse temperatuurist. OA kõver on selle seose graafik: kõvera punktid näitavad neid temperatuuri ja rõhu väärtuste paare, mille juures vedel vesi ja veeaur on üksteisega tasakaalus - eksisteerivad koos. OA kõverat nimetatakse vedeliku-auru tasakaalukõveraks või keemiskõveraks. Tabelis 5 on näidatud küllastunud veeauru rõhu väärtused mitmel temperatuuril.

Tabel 5 Temperatuur	Küllastunud auru rõhk	Temperatuur	Küllastunud auru rõhk
		mmHg Art.			mmHg Art.

Vee molekulaarfüüsika selle kolmes agregatsiooni olekus

Joonis 5.2 Vee agregatiivsete olekute diagramm kolmikpunkti A piirkonnas. I - jää. II - vesi. III -- veeaur.

Vett leidub sees looduslikud tingimused kolmes olekus: tahke - jää ja lume kujul, vedel - vee enda kujul, gaasiline - veeauru kujul. Neid vee olekuid nimetatakse agregaatolekuteks ehk tahketeks, vedelateks ja aurufaasideks. Vee ülemineku ühest faasist teise põhjustavad selle temperatuuri ja rõhu muutused. Joonisel fig. näitab vee agregatsiooni olekute diagrammi sõltuvalt temperatuurist t ja rõhust P. Jooniselt 5.2 on selgelt näha, et piirkonnas I leidub vett ainult tahkel kujul, II piirkonnas - ainult vedelal kujul, III piirkonnas - ainult veeauru kujul. Piki vahelduvvoolu kõverat on see tasakaalus tahke ja vedela faasi vahel (jää sulamine ja vee kristalliseerumine); piki AB kõverat - vedela ja gaasilise faasi vahelises tasakaaluolekus (vee aurustumine ja auru kondenseerumine); piki AD kõverat - tasakaalus tahke ja gaasilise faasi vahel (veeauru sublimatsioon ja jää sublimatsioon).

Faaside tasakaalu vastavalt joonisele 5.2 piki kõveraid AB, AC ja AD tuleb mõista dünaamilise tasakaaluna, st nende kõverate järgi on ühe faasi äsja moodustunud molekulide arv rangelt võrdne teise faasi äsja moodustunud molekulide arvuga. .

Kui näiteks jahutame vett järk-järgult mis tahes rõhul, siis piiris leiame end vahelduvvoolu kõveral, kus vaadeldakse vett vastaval temperatuuril ja rõhul. Kui kuumutame jääd järk-järgult erinevatel rõhkudel, leiame end samal vahelduvvoolu tasakaalukõveral, kuid jää poolel. Samamoodi on meil vesi ja veeaur, olenevalt sellest, kummale poole AB-kõverale läheneme.

Kõik kolm agregatsiooniseisundi kõverat - AC (jää sulamistemperatuuri sõltuvuse kõver rõhust), AB (vee keemistemperatuuri sõltuvuse kõver rõhust), AD (aururõhu sõltuvuse kõver). tahke faasi väärtus temperatuuril) – lõikuvad ühes punktis A, mida nimetatakse kolmikpunktiks. Kõrval kaasaegsed uuringud, on küllastusauru rõhu ja temperatuuri väärtused selles punktis vastavalt võrdsed: P = 610,6 Pa (või 6,1 hPa = 4,58 mm Hg), t = 0,01 °C (või T = 273,16 TO). Lisaks kolmikpunktile läbib AB kõver veel kahte iseloomulikku punkti - normaalsel õhurõhul vee keemisele vastavat punkti koordinaatidega P = 1,013 10 5 Pa ja t = 100°C ning punkti koordinaatidega P = 2,211 10 7 Pa ja t cr = 374,2°C, mis vastab kriitilisele temperatuurile – ainult temperatuur, millest madalamal saab veeauru kokkusurumise teel vedelaks muuta.

Aine ühest faasist teise ülemineku protsessidega seotud kõveraid AC, AB, AD kirjeldab Clapeyroni-Clausiuse võrrand:

kus T on absoluutne temperatuur, mis vastab igale kõverale vastavalt aurustumis-, sulamis-, sublimatsiooni- jne temperatuurile; L -- erisoojus vastavalt aurustamine, sulatamine, sublimatsioon; V 2 - V 1 on vastavalt erimahtude erinevus veest jääle, veeaurust vette, veeaurult jääle liikumisel. Selle võrrandi üksikasjaliku lahenduse küllastunud veeauru rõhu e 0 kohta veepinna kohal - kõver AB ja jää - kõver AD, võib leida üldise meteoroloogia käigus.

Sverdlovski koostootmisjaama viienda etapi sooja veevarustuse kütteringi vee-keemiline režiim ja seadmete seisund

Võrgu otsevoolu komponendid on: lisavesi ja tagasivooluvesi (M-6; Gradmash). Lisas 6 on näidatud Sverdlovski koostootmisjaama otsevõrgu vee tarbimise muutus aasta erinevatel perioodidel. Loomulikult...

Vesiniksidemete võrgustiku dünaamika vees ja amorfses jääs

Joonis 15. Mudel “Energia muundumine võnkumiste ajal” Mudel (joonis 15) illustreerib energia muundumisi võnkumiste ajal harmoonilised vibratsioonid kehad kvaasielastse jõu mõjul...

Mitteideaalsed süsteemid

Teatud tingimustel võivad sama aine kaks erinevat faasi (näiteks vedelik ja gaas) eksisteerida üksteisega meelevaldselt pikka aega. Selleks on vaja kahe faasi piiril täita järgmised tingimused: , ja...

Voolumõõturi valimise omadused

Kui võnkumised levivad voolukiiruse suunas, siis läbivad nad ajas vahemaa L, kus a on heli kiirus antud keskkonnas; V -- voolukiirus...

Polümorfismi tunnused

Geomeetrilistel kaalutlustel põhinevad metalliaatomid võivad moodustada mis tahes kristallvõre. Stabiilne ja seega ka tegelikult olemasolev tüüp on aga madalaima vaba energiavaruga võre...

Füüsikalis-keemilised transformatsioonid hõlmavad agregatsiooniseisundi muutumise protsesse ja kristallstruktuur ainet töödeldakse...

Faasitasand, faasitrajektoorid. Piirata tsüklit. Lihtsamate protsesside kujutamine faasitasandil. Isokliinid, ainsuse punktid. Integraalkõverate koostamine isokliinide abil. Integraalkõverate koostamine delta meetodil

Faasitrajektoor on faasiruumi punkti trajektoor, mis kujutab dünaamilise süsteemi oleku muutumist aja t jooksul. Vaatleme tavalist süsteemi diferentsiaalvõrrandid n-ndat järku Y = F(x,Y)...

Makromolekulaarsete ühendite füüsika

Seda tüüpi reaktsioone kasutas Staudinger looduslike ja seejärel sünteetiliste polümeeride makromolekulaarse struktuuri tõestamiseks. Ta muutis polüvinüülatsetaadi polüvinüülalkoholiks...

Holograafia füüsiline alus

Hologramme saab salvestada mitte ainult fotoplaatidele, vaid ka muudele andmekandjatele. Seal on palju erinevaid materjale, millel on vajalik tundlikkus ja eraldusvõime...

Elektrikerise paigalduse elektriarvutus ja automatiseerimine

"right">Tabel 1 Küttemeetod Energia muundamise mehhanism Ulatus ja IT Takistus (otsene ja kaudne) Elektrienergia muundatakse soojusenergiaks, kui vool liigub läbi juhtivate materjalide Küte...

Entsüklopeediline YouTube

1 / 5

✪ Faasidiagrammid

✪ Molekulaarsed | vee füüsika faasiskeem | 1

✪ Faasitasand

✪ Õhu kriitiline seisund.

✪ Henry seadus

Subtiitrid

Kõik vaadeldud faasisiirded olid isobaarilised; eelkõige toimusid viimastes videotes vee faasisiirded rõhul merepinnal, mis võrdub ühe atmosfääriga. Tegelikkuses on kõik teisiti. IN päris maailm Kusagil ei hoita püsivat 1 atmosfääri rõhku. 1 atmosfäär on rõhk merepinnal Maal. Rõhk sõltub planeedi suurusest, atmosfääri paksusest, tingimustest, milles gaasid, vedelikud ja tahked ained. Niisiis, siin on faasiskeem. Panen selle kirja. " Faasi diagramm" Diagrammi salvestamiseks on mitu vormi. See on neist kõige populaarsem, mis näitab agregatsiooni olekuid ja nendevahelisi üleminekuid temperatuuri ja rõhu muutumisel. See on vee diagramm. Rõhu väärtus on joonistatud piki ordinaattelge Lubage mul see allkirjastada. Abstsisstelljeks on temperatuur ja diagrammi alad vastavad erinevatele agregatsiooni olekutele: tahke, vedel... vedel ja lõpuks gaas. Vaatame, millisele agregatsiooniseisundile vastab temperatuur 0 kraadi. Niisiis, temperatuur on 0 kraadi Celsiuse järgi ja rõhk on 1 atmosfäär. See punkt vastab neile graafikul. See on piir tahke ja vedeliku vahel rõhul 1 atmosfäär. Rõhk on siin 1 atmosfäär. See vastab üldtuntud faktile, et jää sulab 0 kraadi juures. Mis juhtub, kui me suurendame survet? Jää sulab madalamal temperatuuril. Tõstame rõhku näiteks 10 atmosfäärini, mis on 10 korda suurem kui rõhk merepinnal. Temperatuur, mille juures tahke aine muutub vedelikuks, väheneb. Kui rõhku alandada, näiteks olla Denveris, mis asub merepinnast miil kõrgemal, tõuseb külmumistemperatuur umbes 1 kraadi võrra. See pole päris õige skaala, aga asi on selles, et jää külmub Denveris kiiremini ehk kõrgemal temperatuuril kui merepinnast allpool asuva Surnumere või Surmaoru põhjas. Lillast joonest paremal olev ala vastab gaasile. Pöördume tagasi atmosfäärirõhu juurde. See on vee diagramm. Me teame, kuidas see käitub rõhul 1 atmosfäär. Ma tõmban joone alla. Rõhul 1 atmosfäär ja temperatuuril 0 kraadi muutub tahke jää vedelaks veeks. Seda joont mööda liikudes siseneme kõrge temperatuuriga piirkonda. Sellel graafikul on temperatuur 100 kraadi. Sellel temperatuuril ja rõhul 1 atmosfäär muutub vedel vesi veeauruks, see tähendab, et see keeb. See on vee keemistemperatuur. Mis siis, kui alandate vererõhku? Suundume uuesti Denverisse. Siin on Denver. Kuigi ei, me vajame midagi visuaalsemat. Parem oleks, kui see oleks Mount Everest, seal on rõhk madal. Rõhu langedes külmumistemperatuur tõuseb ja keemistemperatuur langeb, mistõttu on Everesti tipus vett lihtsam keeta kui selle jalamil või Surmaoru madalikul. Kujutage ette vedelikku. See sisaldab miljoneid molekule, mis asuvad väga lähedal, kuid samas on neid piisavalt kineetiline energiaüksteise suhtes liikuma. Molekulid liiguvad – vedelik voolab. Molekulid ei aurustu, ei hüppa välja, sest õhk surub neile ülevalt peale. Õhurõhust olen juba rääkinud. Gaasi molekulide tekitatav rõhk sõltub nii nende temperatuurist kui ka kineetilisest energiast. Gaasi molekulid on peal ja ei lase vedelatel molekulidel välja hüpata. Need ei lase neil üksteisest eralduda ja gaasiks muutuda. Mida suurem on rõhk, seda raskem on molekulidel välja pääseda. Nüüd viime vedeliku vaakumisse, kuu pind kus õhku pole, ja raputage kergelt. Need molekulid tõmbuvad endiselt üksteise poole, kuid välise rõhu puudumisel piisab väikesest tõukest, et need muutuksid gaasiks. Mida madalam on rõhk, seda kergemini muutub vedelik, isegi tahke aine, gaasiks. Isegi tahked ained aurustuvad. See nõuab väga madalat survet. Vaadake graafiku vasakut külge. See on praktiliselt vaakum. Viige jää Kuu pinnale, soovitud temperatuuriga piirkonda, olen kindel, et seal on miinus, kuid ma ei mäleta täpselt, kui palju, jää aurustub, muutudes auruks. Süvavaakumi tingimustes vajavad aine molekulid vaid vähimatki tõuget, et aurustuda. Ja see võib juhtuda mitte ainult Kuul. Selle selgemaks muutmiseks kaaluge süsinikdioksiidi faasidiagrammi. Siin ta on, vaata. See on süsinikdioksiid. Me hingame selle välja, rohelised taimed tarbivad seda. Ja see aine käitub 1 atmosfääri juures teisiti kui vesi. Pange tähele, et skaalat siin ei säilitata. Vahemaad 1 kuni 5 atmosfääri ja viie ja seitsmekümne kolme vahel ei ole tegelikult võrdsed. Ka siinne skaala on ebaühtlane. Kui see oleks oluline, kasutaksin ilmselt logaritmilist skaalat. Aga tuleme tagasi süsihappegaasi juurde. Siin on tahke süsinikdioksiid, siin on gaas ja siin on vedel aine. Ühe atmosfääri rõhul, see tähendab näiteks merepinnal, nagu New Orleansis, kui loote temperatuuri -80 kraadi Celsiuse järgi, külmub süsinikdioksiid. Olete sellega kokku puutunud. Ma pole kindel, kas seda veel suitsugeneraatorites kasutatakse, kuid kõik on kuulnud kuivast jääst. See on tahke süsinikdioksiid. Atmosfäärirõhul merepinnal temperatuuril -78,5 kraadi sublimeerub. Sublimatsioon on üleminek tahkest olekust vedelaks. Ma panen selle kirja. Seetõttu ei ole olemas sellist asja nagu vedel süsihappegaas. Ma pole kunagi midagi sellist näinud. Süsinikdioksiidi vedelaks muutmiseks vajate rõhku 5 atmosfääri, st 5 korda kõrgemat kui merepinna rõhk. See on võimalik Jupiteril või Saturnil, kus rõhk on gravitatsiooni ja atmosfääri paksuse tõttu tohutu. Vedel süsinikdioksiid esineb looduslikult gaasilistel hiiglaslikel planeetidel. Ja Maal kuivjää sublimeerub. See on sublimatsiooni sünonüüm. Tahkest olekust gaasiliseks, vedelikust mööda minnes. On veel midagi huvitavat ja võib-olla olete seda juba märganud. Seda punkti nimetatakse kolmikpunktiks, kuna viie atmosfääri ja miinus 56 kraadi Celsiuse juures on süsinikdioksiid jää, vedeliku ja gaasi vahelises tasakaalus. Natuke igaühest neist. Tingimusi muutes saate aine ühe oleku suunas lükata. Ja siin on vee kolmikpunkt. Atmosfäärirõhust madalamal rõhul. See on 611 paskalit, mis on umbes 200 korda vähem kui üks atmosfäär. Sellel rõhul ja temperatuuril veidi üle 0 asub vee kolmikpunkt. Siin on vesi nende kolme oleku vahel tasakaalus. Siin on veel üks huvitav punkt. Kriitiline punkt. Kõlab tõsiselt ja tähtsalt, kas pole? Kui tõstate temperatuuri või rõhku veelgi kõrgemale, saate ülekriitilise vedeliku. Kõlab lahedalt. Kõik peale selle on ülikriitiline vedelik. Kõrge temperatuuri ja rõhuga. Temperatuur muudab selle gaasiks, kuid rõhk muudab selle vedelikuks – see on mõlemad. Lahustina kasutatakse ülikriitilist vett. See käitub nagu vedel vesi, selles võivad lahustuda ained, samuti võib see tungida läbi tahkete ainete ja imbuda kõikjale, et eemaldada mingit saasteainet või lahustada mingit soola. Ülikriitilised vedelikud on väga huvitavad. Ja põhjus, miks ma teile neid diagramme näitasin, on see, et rõhk võib muutuda sama palju kui aine temperatuur. 100 kraadi Celsiuse või isegi 110 kraadi juures merepinnal on vesi gaas. Siin on 110 kraadi märk ja see on veeaur. Nüüd tõstame rõhku, näiteks läheme sügavamale maa alla või ookeani põhja ja veeaur kondenseerub vedelikuks. Kui liigute madalamale temperatuurile, näete sublimatsiooni vastupidist. Ma arvan, et kirjutasin selle nime üles. Oh ei. Ta on läinud. See sarnaneb kondensatsiooniga, kuid ma unustasin selle nime. See on üleminek gaasilisest olekust otse tahkeks, vedelikust mööda minnes. Nende diagrammide eeliseks on see, et need võimaldavad ennustada aine käitumist rõhu ja temperatuuri muutumisel. Subtiitrid Amara.org kogukonnalt

Faasidiagrammi elemendid

Kolmikpunktid

№	Faasid			Surve	Temperatuur		Märge
				MPa	°C	K
1	Steam	Vesi	Jää Ih	611,657 Pa	0,01	273,16
2	Steam	Jää Ih	Jää XI	0	−201,0	72,15
3	Vesi	Jää Ih	Jää III	209,9	−21,985	251,165
4	Jää Ih	Jää II	Jää III	212,9	−34,7	238,45
5	Jää II	Jää III	Jää V	344,3	−24,3	248,85
6	Jää II	Jää VI	Jää XV	~ 800	−143	130	D2O jaoks
7	Vesi	Jää III	Jää V	350,1	−16,986	256,164
8	Vesi	Jää IV	Jää XII	~ 500-600	~ −6	~ 267
9	Jää II	Jää V	Jää VI	~ 620	~ −55	~ 218
10	Vesi	Jää V	Jää VI	632,4	0.16	273,32
11	Jää VI	Jää VIII	Jää XV	~ 1500	−143	130	D2O jaoks
12	Jää VI	Jää VII	Jää VIII	2100	~ 5	~ 278
13	Vesi	Jää VI	Jää VII	2216	81,85	355
14	Jää VII	Jää VIII	Jää X	62 000	−173	100
15	Vesi	Jää VII	Jää X	47 000	~ 727	~ 1000

Jää sublimatsioonikõver

P = A ⋅ e x p (− B / T) , (\displaystyle P=A\cdot exp(-B/T),) A = 3,41 ⋅ 10 12 P a; B = 6130 K. (\displaystyle A=3,41\cdot 10^(12)~\mathrm (Pa) ;\quad B=6130~\mathrm (K) .)

Selle valemi viga ei ületa 1% temperatuurivahemikus 240-273,16 K ja mitte rohkem kui 2,5% temperatuurivahemikus 140-240 K.

Täpsemalt kirjeldatakse sublimatsioonikõverat IAPWS-i soovitatud valemiga (Inglise) vene keel(Inglise) Rahvusvaheline vee ja auru omaduste assotsiatsioon – rahvusvaheline vee ja auru omaduste ühing) :

ln ⁡ P P 0 = T 0 T ∑ i = 1 3 a i (T T 0) b i , (\displaystyle \ln (\frac (P)(P_(0)))=(\frac (T_(0))(T ))\summa _(i=1)^(3)a_(i)\vasak(((T \üle T_(0))\parem)^(b_(i)),) P 0 = 611, 657 Pa; T0 = ​​273,16 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. (\displaystyle (\begin(maatriks)~P_(0)=611.657~\mathrm (Pa) ;&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)=1.3.3)))

Jää sulamiskõver Ih

P P 0 = 1 + ∑ i = 1 3 a i [ 1 − (T T 0) b i ] , (\displaystyle (\frac (P)(P_(0)))=1+\summa _(i=1)^( 3)a_(i)\left,) P 0 = 611, 657 Pa; T0 = ​​273,16 K; a 1 = 1 195 393, 37; b 1 = 3, 00; a 2 = 80 818, 3159; b2 = 25,75; a 3 = 3338, 2686; b3 = 103,75; (\displaystyle (\begin(maatriks)~P_(0)=611.657~\mathrm (Pa) ;&T_(0)=273.16~\mathrm (K) ;\\a_(1)=1~195~393 ,37 ;&b1=3.00;\\a_(2)=80~818.3159;&b2=25.75;\\a_(3)=3~338.2686;&b3=103.75;\end( maatriks)))

Jää sulamiskõver III

Sulamiskõver jää III algab vee minimaalse tahkumistemperatuuri punktist (251,165 K; 208,566 MPa), kus tavaline jää muutub III struktuurseks modifikatsiooniks ja lõpeb punktis (256,164 K; 350,1 MPa), kust möödub III ja V faasi piir.

P P 0 = 1 - 0, 299948 [ 1 - (T T 0) 60], (\displaystyle (\frac (P)(P_(0)))=1-0,299948\left,) P° = 208,566 MPa; T0 = ​​251,165 K. (\displaystyle P_(0)=208.566~\mathrm (MPa) ;\quad T_(0)=251.165~\mathrm (K) .)

Jää sulamiskõver V

Jää V sulamiskõver algab punktist (256,164 K; 350,1 MPa), III ja V faasi piiril ning lõpeb punktis (273,31 K; 632,4 MPa), kust möödub V ja VI faaside piir.

P P 0 = 1 - 1, 18721 [ 1 - (T T 0) 8], (\displaystyle (\frac (P)(P_(0)))=1-1,18721\left,) P° = 350,1 MPa; T0 = ​​256,164 K. (\displaystyle P_(0)=350.1~\mathrm (MPa) ;\quad T_(0)=256.164~\mathrm (K) .)

Jää sulamiskõver VI

Jää VI sulamiskõver algab punktist (273,31 K; 632,4 MPa), V ja VI faasi piiril ning lõpeb punktis (355 K; 2216 MPa), kust möödub VI ja VII faasi piir.

P P 0 = 1 - 1, 07476 [ 1 - (T T 0) 4, 6], (\displaystyle (\frac (P)(P_(0)))=1-1,07476\left,) P° = 632,4 MPa; T0 = ​​273,31 K. (\displaystyle P_(0)=632.4~\mathrm (MPa) ;\quad T_(0)=273.31~\mathrm (K) .)

Jää sulamiskõver VII

Jää VII sulamiskõver algab punktist (355 K; 2216 MPa), VI ja VII faasi piiril ning lõpeb punktis (715 K; 20,6 GPa), kust möödub VII faasi piir.

ln ⁡ P P 0 = ∑ i = 1 3 a i (1 − (T T 0) b i) , (\displaystyle \ln (\frac (P)(P_(0)))=\sum _(i=1)^( 3)a_(i)\vasak(1-\vasak((T \üle T_(0))\parem)^(b_(i))\parem),) P0 = 2216 MPa; T0 = ​​355 K; a 1 = 1, 73683; b 1 = -1; a 2 = – 0, 0544606; b2 = 5; a 3 = 8, 06106 ⋅ 10 - 8; b 3 = 22. (\displaystyle (\begin(maatriks)~P_(0)=2216~\mathrm (MPa) ;&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(maatriks)))

Veeauru küllastumise kõver

Veeauru küllastumise kõver algab vee kolmikpunktist (273,16 K; 611,657 Pa) ja lõpeb kriitilises punktis (647,096 K; 22,064 MPa). See näitab vee keemistemperatuuri kindlaksmääratud rõhul või samaväärselt küllastunud veeauru rõhku kindlaksmääratud temperatuuril. Kriitilises punktis saavutab veeauru tihedus vee tiheduse ja seega kaob erinevus nende agregatsiooniseisundite vahel.

β 2 θ 2 + n 1 β 2 θ + n 2 β 2 + n 3 β θ 2 + n 4 β θ + n 5 β + n 6 θ 2 + n 7 θ + n 8 = 0 , (\beta display style ^(2)\teeta ^(2)+n_(1)\beeta ^(2)\teeta +n_(2)\beta ^(2)+n_(3)\beta \teeta ^(2)+n_( 4)\beta \teeta +n_(5)\beeta +n_(6)\teeta ^(2)+n_(7)\teeta +n_(8)=0,) θ = T T 0 + n 9 T T 0 − n 10 ; To = 1 K; (\displaystyle \theta =(T \üle T_(0))+(\frac (n_(9))((T \üle T_(0))-n_(10)));\quad T_(0)= 1~\matemaatika (K) ;) β = (P 0) 0, 25; P° = 1 MPa; (\displaystyle \beta =\left((\frac (P)(P_(0)))\right)^(0,25);\quad P_(0)=1~\mathrm (MPa) ;) n0 = 1, 0; (\displaystyle n_(0)=1.0;) n 1 = 1167, 0521452767; (\displaystyle n_(1)=1167.0521452767;) n 2 = – 724213, 16703206; (\displaystyle n_(2)=-724213,16703206;) n 3 = – 17, 073846940092; (\displaystyle n_(3)=-17.073846940092;) n 4 = 12020, 82470247; (\displaystyle n_(4)=12020.82470247;) n 5 = – 3232555, 0322333; (\displaystyle n_(5)=-3232555.0322333;) n 6 = 14, 91510861353; (\displaystyle n_(6)=14,91510861353;) n 7 = – 4823, 2657361591; (\displaystyle n_(7)=-4823.2657361591;) n8 = 405113, 40542057; (\displaystyle n_(8)=405113,40542057;) n 9 = – 0, 23855557567849; (\displaystyle n_(9)=-0,23855557567849;) n 10 = 650, 17534844798. (\displaystyle n_(10) = 650,17534844798.)

Antud absoluutse temperatuuri väärtuse T jaoks arvutatakse normaliseeritud väärtus θ ja koefitsiendid ruutvõrrand

A = θ 2 + n 1 θ + n 2; (\displaystyle A=\teeta ^(2)+n_(1)\teeta +n_(2);) B = n3 θ 2 + n 4 θ + n 5; (\displaystyle B=n_(3)\teeta ^(2)+n_(4)\teeta +n_(5);) C = n 6 θ 2 + n 7 θ + n 8, (\displaystyle C=n_(6)\teeta ^(2)+n_(7)\teeta +n_(8),)

mille järel väärtus leitakse β

β = − B − B 2 − 4 A C 2 A (\displaystyle \beta =(\frac (-B-(\sqrt (B^(2)-4AC)))(2A)))

ja absoluutrõhu väärtus:

P = P 0 β 4. (\displaystyle P=P_(0)\beta ^(4).)

Küllastunud veeauru rõhk (kPa) erinevatel temperatuuridel

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

Vaata ka

Lingid

• IAPWS. Rahvusvahelise Veeomaduste Uurimise Assotsiatsiooni veebisait.

Vee olekut on uuritud laias temperatuuri- ja rõhuvahemikus. Kõrgel rõhul on tuvastatud vähemalt kümne jääkristallilise modifikatsiooni olemasolu. Enim uuritud on jää I – ainus looduses leitud jää modifikatsioon.

Aine erinevate modifikatsioonide – polümorfismi – olemasolu toob kaasa olekudiagrammide komplikatsiooni.

Vee faasiskeem koordinaatides R-T on toodud joonisel 6. See koosneb 3 faasiväljad- mitmesugused valdkonnad R, T- väärtused, mille juures vesi eksisteerib teatud faasi kujul - jää, vedel vesi või aur (joonisel tähistatud vastavalt tähtedega L, F ja P). Need faasiväljad on eraldatud 3 piirkõveraga.

Kõver AB - aurustumiskõver, väljendab sõltuvust Vedela vee aururõhk temperatuurist(või vastupidi, esindab vee keemistemperatuuri sõltuvust rõhust). Teisisõnu, see joon vastab kahefaasilisele tasakaalule

vedel vesi on aur ja faasireegli abil arvutatud vabadusastmete arv on KOOS= 3 - 2 = 1. Seda tasakaalu nimetatakse monovariant. See tähendab, et süsteemi täielikuks kirjeldamiseks piisab ainult määramisest üks muutuja- kas temperatuur või rõhk, sest antud temperatuuri jaoks on ainult üks tasakaalurõhk ja antud rõhul on ainult üks tasakaalutemperatuur.

Rõhul ja temperatuuridel, mis vastavad punktidele, mis on allpool joont AB, aurustub vedelik täielikult ja see piirkond on aurupiirkond. Süsteemi kirjeldamiseks antud ühefaasilises piirkonnas on vaja kahte sõltumatut muutujat: temperatuur ja rõhk ( KOOS = 3 - 1 = 2).

Rõhul ja temperatuuridel, mis vastavad punktidele üle joone AB, kondenseerub aur täielikult vedelikuks ( KOOS= 2). Aurustumiskõvera AB ülempiir on punktis B, mida nimetatakse kriitiliseks punktiks (vee puhul 374,2ºС ja 218,5 atm.). Üle selle temperatuuri muutuvad vedeliku ja auru faasid eristamatuteks (vedeliku/auru liides kaob), mistõttu F = 1.

Joon AC - see jää sublimatsioonikõver (mida mõnikord nimetatakse ka sublimatsioonijooneks), mis peegeldab sõltuvust veeauru rõhk jääst kõrgemal temperatuuril. See joon vastab monovariandile tasakaalu jää ↔ aur ( KOOS=1). Ülevalpool joont AC on jääala, allpool on auruala.

Joon AD - sulamiskõver, väljendab sõltuvust jää sulamistemperatuur versus rõhk ja vastab monovariandile tasakaalu jää ↔ vedel vesi. Enamiku ainete puhul kaldub AD joon vertikaalist paremale, kuid vee käitumine

Joonis 6. Vee faasiskeem

anomaalne: vedel vesi võtab vähem ruumi kui jää. Rõhu tõus põhjustab tasakaalu nihke vedeliku moodustumise suunas, st. külmumispunkt väheneb.

Bridgmani tehtud uuringud jää sulamiskõvera käigu määramiseks kõrgel rõhul näitasid, et kõik jääl olevad kristalsed modifikatsioonid, välja arvatud esimene, on veest tihedamad. Seega on AD joone ülempiir punkt D, kus jää I (tavaline jää), jää III ja vedel vesi eksisteerivad koos tasakaalus. See punkt on -22ºС ja 2450 kraadi juures atm.

Vee kolmikpunkt (punkt, mis peegeldab kolme faasi – vedeliku, jää ja auru – tasakaalu) õhu puudumisel asub temperatuuril 0,0100ºС ( T = 273,16K) ja 4,58 mm Hg. Vabadusastmete arv KOOS= 3-3 = 0 ja sellist tasakaalu nimetatakse muutumatuks.

Faasidiagramm (ehk faasidiagramm) on graafiline kujutis süsteemi olekut iseloomustavate suuruste ja süsteemis toimuvate faasimuutuste (üleminek tahkest vedelikust, vedelast gaasiliseks jne) vahelisest seosest.

Ühekomponentsete süsteemide puhul kasutatakse tavaliselt faasidiagramme, mis näitavad faasimuutuste sõltuvust temperatuurist ja rõhust; neid nimetatakse P-t koordinaatides faasidiagrammideks.

Joonisel fig. Joonisel 10.1 on skemaatilisel kujul (ilma mastaabist rangelt kinni pidamata) vee oleku diagramm. Diagrammi mis tahes punkt vastab teatud temperatuuri ja rõhu väärtustele.

Riis. 10.1. Vee seisundi diagramm madala rõhu piirkonnas

Diagramm näitab neid vee olekuid, mis on teatud temperatuuri ja rõhu väärtuste juures termodünaamiliselt stabiilsed. See koosneb kolmest kõverast, mis eraldavad kõik võimalikud temperatuurid ja rõhud kolme piirkonda, mis vastavad jääle, vedelikule ja aurule.

OA kõver näitab küllastunud veeauru rõhu sõltuvust temperatuurist: kõvera punktid näitavad neid temperatuuri ja rõhu väärtuste paare, mille juures vedel vesi ja veeaur on omavahel tasakaalus. OA kõverat nimetatakse vedeliku-auru tasakaalukõveraks või keemiskõver.

OS curve – tahke-vedeliku tasakaalukõver või sulamiskõver, - näitab neid temperatuuri ja rõhu väärtuste paare, mille juures jää ja vedel vesi on tasakaalus.

OB kõver - tahkis olek - auru tasakaalu kõver või sublimatsioonikõver. See vastab nendele temperatuuri ja rõhu väärtuste paaridele, mille juures jää ja veeaur on tasakaalus.

Kõik kolm kõverat lõikuvad punktis O. Selle punkti koordinaadid on ainsad temperatuuri ja rõhu väärtuste paar, mille juures võivad kõik kolm faasi olla tasakaalus: jää, vedel vesi ja aur. Seda nimetatakse kolmikpunkt.

Kolmikpunkt vastab veeauru rõhule 0,610 kPa (4,58 mm Hg) ja temperatuur O, O GS.

Vee seisundidiagramm on oluline saamise tehnoloogiliste režiimide väljatöötamisel toiduained. Näiteks, nagu diagrammil näha, kui jääd kuumutatakse rõhul alla 0,610 kPa (4,58 mm Hg), muutub see otse auruks. See on aluseks toiduainete külmkuivatamise meetodite väljatöötamisele.

Üks vee omadusi, mis seda teistest ainetest eristab, on see, et jää sulamistemperatuur langeb rõhu tõustes. See asjaolu kajastub diagrammil. OC sulamiskõver veediagrammil tõuseb vasakule, samas kui peaaegu kõigi teiste ainete puhul tõuseb see paremale.

Veega atmosfäärirõhul toimuvad teisendused kajastuvad diagrammil punktide või segmentidega, mis asuvad horisontaaljoonel, mis vastab rõhule 101,3 kPa (760 mm Hg). Seega vastab jää sulamine või vee kristalliseerumine punktile D, vee keetmine - punktile E, vee soojendamine või jahutamine - segmendile DE jne.