Диаграммы состояния воды при низких температурах

На рис. УП1.2 показана пространственная диаграмма воды при высоких давлениях, на которой видны многочисленные полиморфные превращения льда. Диаграмму дополняет табл. 33, содержащая некоторые данные о равновесных давлениях и температурах для четырех модификаций льда. Как уже говорилось, только для формы лед I температура плавления понижается с давлением. При проектировании объемных фазовых диаграмм для воды на плоскость р—Т получаются фигуры, рассмотренные ранее в гл. V плоские диаграммы состояния воды при низких (см. рис. У.б) и высоких давлениях (см. рис. У.8). К диаграммам этого типа мы вернемся позже. [c.291]

Диаграммы состояния воды при низких температурах [c.330]

Для доказательства того, что такой раствор будет замерзать при температуре более низкой, чем вода, воспользуемся диаграммой состояния воды, д Дополним фазовую диа- [c.198]

Для доказательства того, что такой раствор будет замерзать при температуре более низкой, чем вода, воспользуемся диаграммой состояния воды. Дополним фазовую диаграмму БОДЫ (см. раздел А, гл. VI) двумя кривыми, характеризующими изменение давления пара воды над раствором меньшей концентрации (О С ) — рд и большей ко нцентрации (О"С") — Рд в связи с изменением температуры (рис. 52). [c.198]

Для некоторых веществ температура, при которой происходит их разложение, ниже, чем температура, которой соответствует точка В. Такие вещества могут находиться только в твердом или парообразном состоянии. У других разложение может происходить в интервале температур (между точками В и С). Поэтому для подобных веществ физический смысл имеет только часть диаграммы состояния. Ряд веществ, например вода, сера, фосфор, имеют несколько твердых фаз. Для водорода и гелия характерны аномальные свойства при низких температурах. Однако для вопросов, рассматриваемых ниже, все эти исключения не имеют сколько-нибудь существенного значения. [c.71]

На рис. 11.11 изображена объединенная диаграмма переходов между различными фазовыми состояниями воды в условиях равновесия. Три области диаграммы, соответствующие существованию воды в твердом, жидком и газообразном состояниях, разграничиваются тремя кривыми линиями, которые сходятся в общей точке t. Кривая V, разделяющая жидкое и газообразное состояния, определяет значения давления и температуры, при которых осуществляется кипение. Например, при давлении 1 атм температура кипения оказывается равной 100°С при более низких давлениях температура кипения соответственно понижается. В частности, можно наблюдать кипение воды при комнатной температуре, снизив давление над поверхностью воды до 0,03 атм. И наоборот, повышение давления приводит к возрастанию температуры кипения воды до тех пор, пока не будет достигнута так называемая критическая точка, соответствующая точке с на диаграмме. В этой точке давление равно 218,3 атм, а температура 374°С, причем граница между жидкой и паровой фазами воды становится неразличимой (табл. 11.3). Плотности жидкости и газа в критической точке также становятся одинаковыми. Вещество не может существовать в жидком состоянии при температурах выше критической температуры Т рт независимо от того, как велико давление. Критическим давлением называется минимальное давление, достаточное [c.195]

Агрегатное состояние любого индивидуального вещества определяется, прежде всего, температурой и давлением если давление мало и температура достаточно высока, то вещество может находиться в виде газа, при низкой температуре вещество может стать твердым, при промежуточных температурах — жидким. Влияние температуры и давления на агрегатное (фазовое) состояние вещества очень наглядно демонстрируется с помощью диаграмм состояния (фазовых диаграмм). С важнейшими особенностями таких диаграмм можно ознакомиться на примере фазовой диаграммы воды, которая приводится в любом учебнике. [c.44]

Рассмотрим р—Г-диаграмму состояния воды (растворитель) и растворов, полученных добавлением в воду различных количеств растворенного вещества (рис. 66). Кривая ОА представляет собой зависимость давления насыщенного пара чистой воды над водой от температуры, а кривые ВС, DE и т. д. — давления насыщенного пара воды над растворами с различными концентрациями растворенного вещества. Они должны расположиться, очевидно, ниже кривой ОА, так как раствор, в соответствии с законом Рауля, обладает меньщим давлением насыщенного пара. Кривая ОН выражает температурную зависимость давления насыщенного пара воды над льдом. Кристаллы растворителя будут находиться в равновесии с раствором только тогда, когда давление насыщенного пара растворителя над кристаллами и над раствором одинаково, т. е. когда кривая ОН пересечется с кривой давления насыщенного пара над раствором данной концентрации. Температура, отвечающая этому условию, должна быть более низкой, чем температура замерзания чистого растворителя. Рассматривая бесконечно разбавленные растворы, считают отвечающие им бесконечно малые участки ОВ, ВВ, 0D, DD OF, FF кривых НО, ВС, DE и FG прямолинейными. Из подобия треугольников ВОВ, DOD, FOF следует, что понижение температуры замерзания пропорционально понижению давления пара и, следовательно, понижение температуры замерзания пропорционально концентрации растворенного вещества в растворе [c.175]

Диаграмма рис. 63 описывает схематически фазовые состояния бинарной системы метилэтилкетон (А) — вода (В). Диаграмма показывает, что эти компоненты образуют лишь индивидуальные кристаллы. В жидком состоянии при достаточно высокой температуре компоненты А и В неограниченно растворимы один в другом. При более низких температурах раствор расслаивается на две жидкие фазы, образуя растворы, обозначенные буквами Ьх и Буквой К отмечена критическая точка взаимной растворимости двух жидкостей под давлением равновесного с ними насыщенного пара. При более низкой температуре, например, при температуре и давлении г° в равновесии находятся раствор г, раствор г" и насыщенный пар г". На проекции р—Т области расслаивания отвечает кривая [c.233]

В качестве примера на рис. 6.1 приведена фазовая диаграмма воды. Области, находящиеся между кривыми, являются однофазными областями (С = 2). Кривые соответствуют условиям равновесия между двумя фазами (С = 1). Кривая ОС отражает равновесие процесса кипения. Кривая кипения оканчивается точкой С, которая называется критической. При температуре выше этой точки невозможно получить жидкую воду ни при каком давлении. Вода при температурах выше критической и давлении, выше критического, переходит в особое состояние, называемое сверхкритическим (СК). Свойства веществ в этом состоянии находятся между свойствами газа и жидкости. Например, вещества в сверхкритическом состоянии имеют очень низкую вязкость, высокие диффузионную активность и способность растворять многие вещества в твердом, жидком или газообразном видах. Критическая температура для воды, например, 647 К, для СОг — 304 К. Критическое давление для воды 21,8 МПа, для СОг —7,3 МПа. [c.154]

На диаграмме состояния количество тепла, затрачиваемого на испарение при данном давлении, определяется как разность теплосодержания точек пересечения М я Е соответствующей изобары с обеими пограничными кривыми на рис. 1. Из рассмотрения диаграмм состояния следует, что чем больше давление, тем меньше теплота парообразования. Если температура испарения низка (как, например, для пропана при давлении 300—500 мм вод. ст. температура испарения равна —42,5 С), то для транспорта и использо вания пар с низкой температурой необходимо перегреть до темпера- [c.248]

Фазовая диаграмма для двуокиси углерода приведена на рис. 10.20. Параметры тройной точки М для СО давление 0,518 МПа, температура —56,6° С. В связи с этим двуокись углерода в жидком состоянии может существовать только при давлениях выше 0,518 МПа, а при более низких давлениях, в том числе при атмосферном, может быть или в твердом, или в газообразном состоянии. Хотя все твердые тела при давлении более низком, чем давление в своей тройной точке, сублимируют в случае подвода теплоты, а некоторые из них, в том числе и вода, совершают этот процесс при отрицательных температурах (т. е. тоже могут быть названы сухим льдом), термин сухой лед укоренился только за твердой двуокисью углерода. Температура сублимации сухого [c.352]

Система АЬОз—Н2О. Эта система — одна из самых распространенных среди минералобразующих в земной коре, поэтому ее изучали подробно. Исследование равновесия в этой системе проводилось в диапазоне температур 100...700°С и при давлении паров воды до 8 ГПа. На основании опытов получена следующая диаграмма состояния (рис. 44) и произведен термодинамический анализ процессов, протекающих в системе. Как видно, повышение температуры при неизменном давлении приводит к дегидратации соединений. К обратному явлению приводит повышение давления в системе при постоянной температуре. Это свидетельствует о том, что процесс гидратации в данном случае сопровождается уменьшением объема. Образующийся при относительно низких давлениях и температурах бемит является метастабиль-ным соединением, и поэтому кривая между ним и стабильным в данных условиях диаспором не является линией истинного термодинамического равновесия между этими веществами. Бемит и диаспор отличаются друг от друга по кристаллическому строению. При высоких давлениях паров воды и не слишком высоких температурах образуется новая модификация — А1(0Н)зП, которая плотнее обычного минерала—гиббсита на 14%. [c.157]

Температура конца кристаллизации. Если исключить такие концентрированные растворы, в которых относительное содержание соли выше, чем в кристаллогидрате с наибольшим содержанием воды, то в остальных случаях кристаллизация раствора заканчивается в криогидратной точке. В табл. 4 приведены координаты криогидратных точек для различных электролитов. Из сопоставления имеющихся экспериментальных данных и из общих соотношений, выражаемых диаграммами состояния, можно заключить, что низкую эвтектическую температуру могут дать лишь сильно растворимые электролиты (например , 2пС1г (78,6) РеС1з (47,9) СаС1г (42,7), а для мало растворимых [Са(ОН)г, Ва(ОН)г и др.] эвтектическая температура лежит пе ниже—ГС. [c.34]

При охлаждении менее концентрированных растворов, т. е. содержащих менее 47,1% соли, выпадает в твердом виде сначала лед. Никаким охлан<дением растворов таких концентраций нельзя достигнуть выпадения в осадок чистого азотнокислого серебра. Так, например, при охлаждении раствора, содержащего 34,2% азотнокислого серебра, до —5,6° вода начинает кристаллизоваться, вымерзать. При дальнейшем охлаждении содержание воды в жидкой части раствора уменьшается, а соли — возрастает. При —7,3° содержание азотнокислого серебра достигнет 47,1%. При этой температуре одновременно со льдом будет выделяться н азотнокислое серебро. В результате весь остаток жидкой части раствора отвердеет нацело. Графическое изображение равновесия в системе соль вода, в которой не образуется кристаллогидратов, совершенно подобно диаграмме состояния сплава двух металлов, представленной на рис. 39. Температура плавления или отвердевания любого вещества понижается при растворении в нем другого вещества. В соответствии с этим кривую ВЕ на рис. 39 можно рассматривать как кривую понижения температуры плавления азотнокислого серебра от прибавления воды ц, одновременно, как кривую растворимости азотнокислого серебра. Кривая АЕ отражает изменение температуры выделения льда от прибавления азотнокислого серебра. Обе эти кривые сходятся в точке Е она соответствует самой низкой температуре, при которой еще может существовать жидкая фаза. В случае водных растворов солей эвтектическая точка называется криогидратной точкой. При охлаждений раствора, содержащего 47,1% азотнокислого серебра, ниже температуры, соответствующей этой точке, имеет место переход жидкой фазы в твердую. Выпадающая из раствора твердая фаза, несмотря на постоянство состава, все же отнюдь не является химическим соединением соли и воды. В данном случае это подтверждается тем, что при об аботке. массы холодным спиртом воду и лед можно извлечь, а кристаллики твердой соли остаются без изменения. Возможность такого разделения льда и азотнокислого серебра указывает на то, что они образуют смесь. В случае окрашенных солей неоднородность может быть обнаружена и путем непосредственного наблюдения под микроскопом. [c.199]

Линии на фазовой диаграмме представляют собой границы, отделяющие область, в которой присутствует одна группа фаз, от области, в которой присутствует другая группа фаз. Эти граничные линии можпо установить различными экспериментальными методами, основанными на измерении температуры, ири которой происходят превращения одной фазы в другую. Если наполпенпый мышьяком тигель нагреть до температуры, превышающей точку плавления мышьяка 817°, и затем такую систему охладить, то но показаниям термопары, опущенной в расплавленный мышьяк, можно заметить, что температура будет медленно понижаться до тех пор, пока не достигнет значения 817°, а затем на протяжении нескольких минут температура будет оставаться равной этому значению (в течение всего периода затвердевания мышьяка). После того как весь расплавленный мышьяк затвердеет, температура снова будет медленно понижаться до комнатной температуры. Если же нагревать смесь 35 ат.% свинца и 65 ат.% мышьяка до получения жидкого сплава такого же состава и образовавшийся расплав охлаждать, то можно наблюдать несколько другую картину. Равномерное охлаждение будет происходить до темиературы около 590°. При этой температуре скорость охлаждения несколько снизится, поскольку из расплава будет кристаллизоваться мышьяк, а освобождающаяся энергия кристаллизации мышьяка будет идти на нагревание системы. Причина, по которой сплав начинает затвердевать при более низкой температуре, нежели чистый мышьяк, та Hie, что и причина, по которой раствор сахара или соли замерзает при более низкой температуре, чем чистая вода (этот вопрос рассмотрен в гл. XVI). Наклон линии АВ является мерой понижения точки замерзания расплавленного мышьяка (обусловленного растворением в нем свипца). После того как мышьяк начнет выкристаллизовываться из расплава — состав этого расплава начинает изменяться и дальнейшая кристаллизация мышьяка MOHieT происходить только при более низкой температуре. Кристаллизация одного мышьяка продолжается до тех пор, пока температура не достигнет эвтектической температуры 290°и состав расплава ие будет соответствовать эвтектике, представленной точкой В. По достижении эвтектического состояния температура кристаллизации сплава остается постоянной до тех пор, пока эвтектический расплав полностью пе превратится в тонкозернистую смесь кристаллического мышьяка и кристаллического свинца. Твердый сплав, следовательно, будет состоять из больших первичных кристаллов мышьяка, вкрапленных в тонкозернистую эвтектическую смесь кристаллов мышьяка и свинца. [c.412]

Если в какой-либо стадии цикла надо прибавить воду, чтобы выровнять состав раствора, эта вода удаляется в более поздней стадии. При этом фигуративная точка на диаграмме, отвечающая состоянию насыщения в отношении одной соли при более высокой температуре (Na l), в то же время лежит в области, отвечающей состоянию насыщения относительно второй соли при более низкой температуре (KNOg). [c.282]

Примером реальной диаграммы подобного рода может служить диаграмма состояния системы воды — сернокислый калий в осях состав — давление при температуре 25° С (рис. ХП1, 6). Если весовая доля K2SO4 достаточно мала, например 0,07, то при низких давлениях, приблизительно от О до 10 атм, система представляет собой жидкую фазу (например, в точке а). При давлениях выше 10 атм, например выше точки Ь, система состоит из раствора и кристаллов льда VI. При 11 10 атм (точка с) происходит затвердевание эвтектики, состоящей из [c.362]

Диаграмма состояния однокомпонентной системы типа воды (см. рис. 58) отличается тем, что повышение давления сдвигает равновесие жидкой и твердой фаз (кривая ОВ) в сторону низких температур. Это вызвано тем, что плотности твердых фаз в системах типа воды бывают меньше плотности жидких фаз, находящихся с ними в равновесии. Моновариантные кривые жидкость — твердая фаза на диаграммах типа воды имеют угол наклона к оси ОХ более 90°. [c.200]

На диаграмме состояния количество тепла, затрачиваемого на испарение при данном давлении, определяется как разность теплосодержаний точек пересечения М ш Е соответствующей изобары с обеими пограничными кривыми на рис. 1. Из рассмотрения диаграмм состояния следует, что чем больше давление, тем меньше теплота парообразования. Если температура испарения низка (как, например, для пропана при давлении 300— 500 мм вод. ст. температура испарения равна —40° С), то для транспорта и использования пар с пизкой температурой необходимо перегреть до температуры окружающей среды 4с. Теплоту перегрева g uep находят также ио диаграмме состояния как разность между теплосодержанием пара, перегретого до вс (точка Д на рпс. 1), и теплосодержанием насыщенного пара. Суммарная теплота регазификацин (Jper определяется по формуле [c.173]

Сообщаются данные по диаграмме состояния циркониевого угла системы Zr—А1—Fe. Исследование сплавов, содержащих до 12 вес.% Al + Fe, проводилось на основе метода микроструктурного анализа в сочетании с методами твердости и микротвердости. В результате исследования построено пять изотермических сечений 1200, 1100, 900, 800 и 700" С. Изучены превращения в сплавах, закаленных от 1200° С и находящихся в области однородного -твердого раствора, после отпуска на постепенно повышающиеся температуры 400, 450 и 500° С. Испытания сплавов системы Zr — Al — Fe на коррозионную стойкость в воде низких параметров и на воздухе при 650° С показали, что добавки А1 и Ре в количестве не более 5 вес,% резко ухудшают коррозионные свойства нелегированиого циркония. [c.265]