Перегретая жидкость

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перегре́тая (метастаби́льная) жи́дкость — жидкость, нагретая выше температуры кипения. Перегретая жидкость является примером неравновесной системы, в ряде энергетических и технологических режимов вызывает такие специфические динамические явления, как взрывообразное вскипание за счет запасенного тепла, неустойчивость поверхности раздела жидкость — пар, формирование фронта фазового перехода.

Существование перегретых (метастабильных) состояний связано с затруднённостью начальной стадии фазового перехода первого рода. Прерывистый характер перехода (, ; здесь S — удельная энтропия, v — удельный объём) исключает возможность превращения одновременно во всей массе вещества вблизи равновесия. Фазовый переход начинается в отдельных «точках» однородной системы, эти точки должны удовлетворять условию R > R_r (R — радиус зародыша, R_r — радиус критического зародыша) — тогда рост новой фазы сопровождается убылью термодинамического потенциала.

Характеристикой потенциального барьера, который нужно преодолеть зародышу для достижения критического размера, есть работа образования критического зародыша:

где

• V — объём критического пузырька,
• R_k — радиус критического пузырька,
• P_s — давление пара на линии насыщения (при данной T),
• P — давление в жидкости,
• v₁ — удельный объём жидкости,
• v₂ — удельный объём пара.

W также можно записать через равновесные свойства:

где D — коэффициент поверхностного натяжения.

[править] Примеры

Аргон, атмосферное давление:

• Т_{насыщения} = −186 °C
• Т_{достижимого перегрева} = −142 °C.

Как видно — на опыте достигается перегрев в 44 градуса.

Вода позволяет перегрев до 200°C — нагретая до 300 °C при атмосферном давлении вода может существовать в жидком состоянии порядка микросекунд).^[1]

[править] Примечания