Pokud vezmeme v úvahu fázový diagram čisté látky, jako je voda, Linka na nasycenou tekutou vodu a saturované páry rozdělují celý fázový diagram do tří odlišných oblastí.
Čistá látka podléhá změnám skupenství podle změn teploty, tlaku a objemu látky. Plná čára, která odděluje stlačenou nebo podchlazenou kapalinu od nasycené směsi páry a kapaliny, je známá jako Nasycená Liquid Line.
Čára nasycené kapaliny označuje fázovou změnu látky z kapaliny na páru. Pod čarou nasycené kapaliny je látka v čisté kapalné formě a nad ní ve formě částečné páry, dokud není přidáno dostatečné množství tepla, aby se přeměnila na 100% páru.
Pro laika voda vře při 100 °C, a proto je voda při této teplotě považována za nasycenou. Výše uvedené tvrzení platí, když se voda ohřívá při atmosférickém tlaku na hladině moře. Pokud se však voda ohřívá ve vyšší nadmořské výšce (jako na vrcholu hory) nebo v uzavřeném tlakovém prostoru (jako např. kotel), začalo by to vřít při různých teplotách. Jinými slovy, voda dosáhne stavu nasycení při různých teplotách a různých tlacích systému. Tedy kombinace různých hodnot teploty a tlaku, při kterých se v ní voda vyskytuje nasycená forma definuje čáru nasycené kapaliny pro vodu.
Vlastnosti nasycené kapalné vody
Existuje-li voda v kapalném stavu při její teplotě a tlaku nasycení, je známá jako nasycená kapalina resp nasycená kapalná voda.
Voda nebo jakákoliv kapalina má tendenci ztrácet svůj stav nasycení, když se její teplota zvyšuje nebo její tlak klesá.
Nasycená kapalná voda je definován termodynamickým stavem určeným svými sadami teploty a tlaku. Voda existuje v nasyceném kapalném stavu při teplotách v rozmezí od 0 °C do 374 °C s odpovídajícími tlaky nasycení v rozmezí od 0.006 bar do 200.9 bar. Při teplotách nad 374 °C nebo tlacích nad 200.9 bar voda vystupuje jak v kapalné, tak ve formě páry. Tato čísla teploty a tlaku definují to, co se nazývá kritický bod kapalné vody.
Na druhé straně při teplotě pod 0 °C voda existuje buď jako pevný led, nebo koexistuje jako směs kapalné vody a pevného ledu.
Nasycená voda se podchlazuje, když se tlak zvýší nad její nasycený stav. Různé stavy vody jsou znázorněny v následujícím grafu:
Hustota nasycené kapalné vody
Pokud uvažujeme stlačitelnou tekutinu jako plyny, hustota se zvyšuje s poklesem teploty a zvýšením tlaku. Kapalina se nazývá nestlačitelná tekutina, takže vliv tlaku v hustotách je minimální, ale určitý vliv má teplota.
Aby se kapalná voda udržela v nasyceném stavu, když se teplota zvyšuje, musí se zvýšit tlak. Dopad snížení hustoty v důsledku zvýšení teploty je tedy, i když minimální, částečně kompenzován zvýšením příslušného saturačního tlaku.
Nasycená kapalná voda při 0.01 °C má hustotu 999.79 kg/m3. Odpovídající tlak je 0.006 bar. Při teplotě 100 °C je hustota 958 kg/m3. Odpovídající tlak je 101.42 bar. To znamená, že jak se teplota zvyšuje, hustota nasycené kapalné vody příliš klesá.
Entalpie nasycené kapalné vody
Entalpie je součet vnitřní energie a FV práce hotovo.
Vnitřní energie sloučeniny je závislá na její teplotě a tím i na její entalpii.
Zvyšuje-li se teplota látky, zvyšuje se i kinetická energie molekul, což má za následek zvýšení její vnitřní energie. FV práce provedená se zvýšenou teplotou je nulová. Celkový entalpický dopad se zvýšením teploty je tedy stejný jako dopad na vnitřní energie se zvýšenou teplotou.
Tabulka nasycené tekuté vody
Tabulka nasycené kapaliny obsahuje nastavené hodnoty teploty a tlaku, při kterých voda existuje v nasyceném kapalném stavu.
Nasyceným kapalným stavem to znamená, že přidání malého množství tepla by vedlo k odpařování vody. Standardní tabulka nasycení vody představuje hustotu, entalpii, entropii a specifický objem při odpovídajících hodnotách teploty a tlaku.
Hladina nasycené kapalné vody začíná teplotou 0.01 °C s odpovídajícím tlakem nasycení 611 MPa nebo 0.006 bar. Odpovídající entalpie je 2500.9 Kj/kg a entropie je 9.1555 KJ/kg.K, hustota je 999.79 a měrný objem 1.00021 m3/Kg.
Jak se teplota v nasycené vodní hladině zvyšuje, zvyšuje se odpovídající tlak, aby se voda udržela v nasyceném kapalném stavu. S nárůstem teploty se zmenšuje hustota a také se zvětšuje její měrný objem. Entalpie se zvyšuje v důsledku zvýšení vnitřní energie, zatímco na druhé straně entropie klesá.
Tyto tabulky lze generovat pomocí softwaru, jako je WASP® a online kalkulaček, jako je jeden dostupnýBlesk at https://www.spiraxsarco.com/resources-and-design-tools/steam-tables/saturated-water-line for různé teploty. Nasycené vodní hladiny jsou také k dispozici na místech, jako je např https://www.cambridge.org/br/files/9813/6697/5550/Appendix_B.pdf.
Jsem Sangeeta Das. Absolvoval jsem magisterské studium ve strojírenství se specializací na spalovací motory a automobily. Mám asi deset let zkušeností z průmyslu a akademické sféry. Mezi mé oblasti zájmu patří spalovací motory, aerodynamika a mechanika tekutin. Můžete mě kontaktovat na