Ջրի փուլային գծապատկեր

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

Ջրի փուլային գծապատկերի հատված

Փուլային գծապատկերի տարրերԽմբագրել

Եռակի կետերԽմբագրել

Փուլեր Ճնշում Ջերմաստիճան Ծանոթություն
ՄՊա °C Կ
1 Գոլորշի Ջուր Սառույց Ih 611,657 Па 0,01 273,16

[1]

2 Գոլորշի ՍառույցIh ՍառույցXI 0 −201,0 72,15

[2][3][4]

3 Ջուր Սառույց Ih ՍառույցIII 209,9 −21,985 251,165

[5][6]

4 Սառույց Ih ՍառույցII Սառույց III 212,9 −34,7 238,45 [5][6][7]
5 Սառույց II Սառույց III Սառույց V 344,3 −24,3 248,85 [5][6]
6 Սառույց II Սառույց VI ՍառույցXV ~ 800 −143 130 D2O[8]-ի համար
7 Ջուր Սառույց III Սառույց V 350,1 −16,986 256,164 [5][6]
8 Ջուր ՍառույցIV Սառույց XII ~ 500—600 ~ −6 ~ 267

[9]

9 Սառույց II ՍառույցV ՍառույցVI ~ 620 ~ −55 ~ 218 [10]
10 Ջուր ՍառույցV Սառույց VI 632,4 0.16 273,32 [5][6]
11 Սառույց VI Սառույց VIII Սառույց XV ~ 1500 −143 130 D2O[8]-ի համար
12 Սառույց VI Սառույց VII ՍառույցVIII 2100 ~ 5 ~ 278 [11][12]
13 Ջուր Սառույց VI Սառույց VII 2216 81,85 355 [5][6]
14 Սառույց VII ՍառույցVIII Սառույց X 62 000 −173 100 [13]
15 Ջուր Սառույց VII Սառույց X 47 000 ~ 727 ~ 1000 [14][15]

Սառույցի սուբլիմացիայի (վիճակի փոփոխության) կորԽմբագրել

 
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՝

 

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[16]։

 

որտեղ՝

 

Ih սառույցի հալման կորԽմբագրել

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[16]։։

 

որտեղ՝

 

III սառույցի հալման կորԽմբագրել

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[16]։

 

որտեղ՝

 

V սառույցի հալման կորԽմբագրել

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[16]։։

 

որտեղ՝

 

VI սառույցի հալման կորԽմբագրել

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[16]։

 

որտեղ՝

 

VII սառույցի հալման կորԽմբագրել

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[16]։

 

որտեղ՝

 

Ջրային գոլորշու հագեցվածության կորԽմբագրել

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[17]։

 

որտեղ՝

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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

 
 
 

որից հետո β-ի արժեքը՝

 

և ճնշման բացարձակ արժեքը՝

 

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 նաևԽմբագրել

ԾանոթագրություններԽմբագրել

  1. L. A.Guildner, D. P. Johnson, and F. E. Jones Vapor pressure of water at its triple point(անգլ.) // J. Res. Nat. Bur. Stand.. — 1976. — Vol. 80A. — P. 505—521.
  2. M. J. Francis, N. Gulati and R. M. Pashley The dispersion of natural oils in de-gassed water(անգլ.) // J. Colloid Interface Sci.. — 2006. — Vol. 299. — P. 673—677.
  3. R. M. Pashley, M. Rzechowicz, L. R. Pashley and M. J. Francis De-gassed water Is a better cleaning agent(անգլ.) // J. Phys. Chem.. — 2005. — Vol. 109. — P. 1231—1238.
  4. R. M. Pashley, M. J. Francis and M. Rzechowicz The hydrophobicity of non-aqueous liquids and their dispersion in water under de-gassed conditions(անգլ.) // Curr. Opin. Colloid Interface Sci.. — 2008. — Vol. 13. — P. 236—244.
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 Release on the pressure along the melting and the sublimation curves of ordinary water substance. IAPWS, 1993.
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 P. W. Bridgman Water, in the liquid and five solid forms, under pressure. Proc. Am. Acad. Arts Sci. 47, 1912, 439—558.
  7. J. L. F. Abascal, E. Sanz, R. G. Fernández, and C. Vega A potential model for the study of ices and amorphous water: TIP4P/Ice(չաշխատող հղում). J. Chem. Phys. 122 (2005) 234511.
  8. 8,0 8,1 C. G. Salzmann, P. G. Radaelli, E. Mayer and J. L. Finney Ice XV: a new thermodynamically stable phase of ice. arXiv:0906.2489v1, cond-mat.mtrl-sci (2009).
  9. E. A. Zheligovskaya, G. G. Malenkov Crystalline water ices. Russian Chem. Rev. 75 (2006) 57-76.
  10. L. Mercury, P. Vieillard and Y. Tardy Thermodynamics of ice polymorphs and `ice-like' water in hydrates and hydroxides(չաշխատող հղում). Appl. Geochem. 16 (2001) 161—181.
  11. D. Eisenberg and W. Kauzmann The structure and properties of water. Oxford University Press, London, 1969.
  12. L. Pauling The structure of water. В кн.: Hydrogen bonding, Ed. D. Hadzi and H. W. Thompson, Pergamon Press Ltd, London, 1959, pp 1-6.
  13. M. Song, H. Yamawaki, H. Fujihisa, M. Sakashita and K. Aoki Infrared investigation on ice VIII and the phase diagram of dense ices. Phys. Rev. B 68 (2003) 014106.
  14. B. Schwager, L. Chudinovskikh, A. Gavriliuk and R. Boehler Melting curve of H2O to 90 GPa measured in a laser-heated diamond cell. J. Phys: Condens. Matter 16 (2004) S1177-S1179.]
  15. A. F. Goncharov, N. Goldman, L. E. Fried, J. C. Crowhurst, I-F. W. Kuo, C. J. Mundy and J. M. Zaug Dynamic ionization of water under extreme conditions Archived 2013-07-31 at the Wayback Machine.. Phys. Rev. Lett. 94 (2005)125508.
  16. 16,0 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 Revised Release on the Pressure along the Melting and Sublimation Curves of Ordinary Water Substance. The International Association for the Properties of Water and Steam. Berlin, Germany, September 2008.
  17. Уравнения линии насыщения: А. А. Александров, К. А. Орлов, В. Ф. Очков Теплофизические свойства рабочих веществ теплоэнергетики: Интернет-справочник. — М.: Издательский дом МЭИ. 2009.

Օգտագործված գրականությունԽմբագրել

Արտաքին հղումներԽմբագրել