تغير في الكثافة مع درجة الحرارة. الخصائص الفيزيائية الحرارية للأبخرة

عندما يجلس كوب من الماء لفترة طويلة ، فإن كل الماء الموجود فيه سيتبخر ببساطة. في هذه المقالة ، سنتحدث فقط عن سبب حدوث ذلك ومناقشة خصائص الأبخرة.

التبخر والتكثيف

تتحرك جزيئات الماء عند نفس درجة الحرارة بسرعات مختلفة. بالطبع ، يلتزم معظمهم بقيمة سرعة واحدة ، لكن بعضها له مؤشرات مختلفة بشكل كبير.

في ظل هذه الظروف ، يحدث أن يصطدم أحد أسرع الجزيئات بالسطح الحر للماء.

سطح الماء الحر هو الحد الذي يتلامس فيه السائل مع الهواء. بعد الوصول إلى هناك ، يمكن لسرعة الجزيء التغلب على جاذبية الجزيئات الأخرى الأبطأ وترك الماء نفسه. هذه العملية تسمى التبخر. يتم تحويل الجزيئات التي تطير من الماء إلى بخار. الآن دعنا ننتقل إلى المصطلحات.

التبخر هو تحويل الماء إلى بخار. يمكن أن تتم هذه العملية فقط على الحدود مع الهواء.

تشير الخصائص أيضًا إلى أنه بعد فترة زمنية معينة يمكن للجزيء أن يتحول مرة أخرى إلى ماء. وهذا ما يسمى التكثيف.

التكثيف هو عكس التبخر.

توازن ديناميكي

تتنوع خواص الأبخرة ، والآن سنتحدث عن إحداها.

ناقشنا في وقت سابق ما يحدث عندما يترك الجزيء سائلًا ، ولكن تم إعطاء المثال بكوب ماء مفتوح. الآن دعونا نناقش ما يحدث إذا كان الكوب مغلقًا بإحكام. في هذه الحالة ، ستزداد كثافة البخار فوق الماء. لهذا السبب ، ستمنع الجزيئات بعضها البعض من مغادرة الحدود بالهواء ، مما يؤدي إلى انخفاض عملية التبخر. في الوقت نفسه ، سيزداد معدل التكثيف ، لأنه بسبب تراكم البخار ، سيكون عدد الجزيئات التي يتم تحويلها مرة أخرى إلى ماء أكبر.

عاجلاً أم آجلاً ، في ظل ظروف معينة ، فإن معدل التكثيف سوف يساوي معدل التبخر. تسمى خصائص الماء والبخار هذه - توازن ديناميكي.

التوازن الديناميكي هو عندما يكون عدد الجزيئات التي تحولت إلى بخار ، في نفس الوقت ، مساويًا لعدد الجزيئات التي عادت إلى الماء. بناءً على ذلك ، يترتب على ذلك أن حجم الماء لن ينخفض ​​، وكذلك كمية البخار. هذا يعني أن البخار أصبح "مشبعًا".

البخار المشبع هو عندما يكون في توازن ديناميكي مع الماء الذي أتى منه. وبالمثل ، يقال إن البخار الذي ليس في حالة توازن ديناميكي غير مشبع.

تعني خصائص البخار أنه يتمتع دائمًا بضغط وكثافة أعلى من البخار غير المشبع. وذلك لأن البخار المشبع له قيمة قصوى للضغط والكثافة. في الفيزياء ، يُشار إلى هذه الكميات بالرمز p n و n على التوالي.

خصائص البخار المشبع

ويترتب على المعلومات الواردة أعلاه أن حالة البخار المشبع يمكن وصفها بنفس المعادلة مثل الحالة. على الأقل هناك علاقة بين الكثافة والضغط.

خصائص الماء وبخار الماء مذهلة ، على الأقل بسبب هذا. لكن حقيقة معينة، حول تشابه البخار المشبع مع غاز مثالي ، تم التحقق تجريبياً. هذا مذهل لأن خصائص الأبخرة تختلف اختلافًا كبيرًا عن خصائص الغازات المثالية. يجدر سرد الاختلافات الرئيسية.

الكثافة مقابل درجة الحرارة

من الجدير في البداية إبداء ملاحظة والقول إنه عند استخدام كلمة "بخار" ، فإن المقصود تحديدًا هو "بخار مشبع". لذلك ، تشير الخصائص الفيزيائية الحرارية للبخار إلى أن كثافته عند نفس درجة الحرارة لا تعتمد على الحجم. وبالتالي ، إذا تم إنشاء ضغط اصطناعي في وعاء مغلق ، فإن كثافة البخار ستزداد لبعض الوقت. سوف يتسارع التكثيف أيضًا وفي بعض الأحيان يتجاوز عملية التبخر. سيستمر هذا حتى يحدث التوازن الديناميكي. مع بدايتها ، تعود الكثافة إلى وضعها الطبيعي.

سيحدث نفس الشيء إذا انخفض الضغط ، فقط المكان الذي تزداد فيه كثافة البخار ، سوف ينخفض. هذا بسبب تسارع التبخر. لكن هذه العملية ستستمر حتى التطبيع الكامل لجميع العمليات.

وكذلك حجم البخار لا يؤثر بأي شكل من الأشكال على ضغطه. وذلك لأن الحجم لا يؤثر على الكثافة أيضًا. ووفقًا للصيغة ، فإن الكثافة والضغط كميات متبادلة في هذه الحالة. من هنا تأتي هذه الحجة.

تأثير درجة الحرارة على الكثافة

الخصائص الفيزيائية الحراريةيعني الماء والبخار أيضًا أنه مع نفس حجم الماء ، تزداد كثافته عند تسخينه ، وعندما تنخفض درجة الحرارة ، على العكس من ذلك ، تقل.

مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد عملية التبخر أضعافا مضاعفة. وكما في المثال السابق ، فإن التوازن الديناميكي مضطرب بسبب التبخر المفرط ، ولكن لفترة قصيرة فقط. عاجلاً أم آجلاً ، ستعود عمليات التبخر والتكثيف إلى طبيعتها.

يحدث الشيء نفسه عندما تنخفض درجة الحرارة. في هذه الحالة فقط سينخفض ​​معدل التبخر ، وسيستمر التكثيف حتى يتم الوصول إلى التوازن بينهما. لكن ، بالطبع ، يحدث هذا بكمية أقل بكثير من البخار.

بناءً على ذلك ، يمكن القول أن قانون تشارلز لا يعمل بالبخار المشبع. هذا لأنه عندما يتم تسخين الماء وتبريده ، تتغير كتلته ، وهذا بدوره يعني أن الوظيفة ليست خطية.

الضغط مقابل درجة الحرارة

استمرارًا في هذا الموضوع ، تجدر الإشارة إلى تبعية أخرى. الحقيقة هي أنه مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد ضغط البخار عدة مرات أسرع. في الواقع ، لوحظ هذا الاعتماد مع الكثافة ، لكن هذا الاستنتاج مستمد من حقيقة أن الكثافة والضغط قيمتان مترابطتان في الصيغة المقدمة.

لا يمكن عزل اعتماد الضغط على درجة الحرارة عن قانون الغاز المثالي ، لأن الاعتماد المقدم أسي.

رطوبة الجو

حان الوقت للحديث عن البلل عندما يحتوي على بخار. ومن الواضح أن هذا الاعتماد يتناسب طرديا. أي أنه كلما زاد البخار ، زاد رطوبة الهواء.

هناك أيضا الفكرة الرطوبة المطلقة"هذه ظاهرة عندما يكون الضغط الناتج في الهواء مساويًا لضغط البخار. تعمل هذه الظاهرة أيضًا مع كثافة البخار.

يتم استدعاء نسبة الرطوبة المطلقة في الهواء إلى ضغط البخار المشبع ، بشرط أن تكون درجة الحرارة هي نفسها.

مقياس ضغط الدميتكون من ميزانين حرارة ، واحد منهم فقط ملفوف بقطعة قماش مبللة. مبدأ عملها هو أنه في حالة الرطوبة المنخفضة ، يستمر التبخر من القماش بشكل أسرع ، مما يؤدي إلى تبريد مقياس الحرارة الملفوف بشكل كبير. في ضوء ذلك ، هناك فرق في القراءات بين الجهازين. بناءً على ذلك ، تم بالفعل حساب رطوبة الهواء نفسها.

عند كتابة قيمة للترجمة ، يكون التعيين إلزاميًا نقطة(بدون فاصلة!)

باختصار شديد: من السهل جدًا استخدام (ALL GENIUS IS SIMPLE :)) اكتب في الحقل القيمة التي لدينا ، تلقائيًا في الحقول المتبقية ، ستظهر القيم التي تحتاجها. لتحديد كثافة (الثقل النوعي) للوقود حسب درجة الحرارة ، من الضروري:

1. قم بقياس الوزن الفعلي ودرجة حرارة الوقود بمقياس اتجاهي ومقياس حرارة.

2. أدخل البيانات في الخلايا المناسبة.

3. أدخل درجة الحرارة التي تحتاجها لمعرفة كثافة الوقود.

4. احصل على النتيجة في الخلية المقابلة.

النقطة المهمة هنا هي أنك قد تحتاج إلى تحويل الكثافة إلى وحدات حسابية مناسبة لك.

من فضلك اذهب إلى الصفحة.
ما كان الزوار يبحثون عنه عندما وصلوا إلى هذه الصفحة:

كثافة وقود الديزل
كثافة وقود الديزل
كثافة وقود الديزل الشتوي
كثافة وقود الديزل من درجة الحرارة
جدول كثافة الديزل
كثافة البنزين ووقود الديزل
كثافة وقود الديزل الصيفي
متوسط ​​كثافة وقود الديزل
عامل كثافة الديزل
حساب كثافة وقود الديزل
الجاذبية النوعية لوقود الديزل
كثافة وقود الديزل
كثافة بخار الديزل
مؤشر كثافة الديزل
كثافة وقود الديزل في الشتاء
جدول الكثافة

مع انخفاض درجة الحرارة ، تزداد لزوجة البنزين وكثافته ، مما يؤدي إلى تفاقم تدفقه عبر نفاثات المكربن. عندما تنخفض درجة الحرارة من +40 إلى 10 درجة مئوية تحت الصفر ، تزداد لزوجة البنزين بنسبة 76٪ ، والكثافة - بنسبة 6٪. يتفاقم رذاذ البنزين في حجرة الخلط في المكربن ​​مع زيادة التوتر السطحي.

أرز. اعتماد اللزوجة الحركية 1 وكثافة البنزين 2 على درجة الحرارة

مع انخفاض درجة الحرارة من +30 إلى 20 درجة مئوية تحت الصفر ، يزداد معامل الهواء الزائد أثناء تكوين الخليط بنسبة 18٪. يجب أن تكون درجات حرارة الهواء المحيط الدنيا التي يمكن عندها تكوين الخليط الطبيعي ، بشرط أن يتبخر الوقود تمامًا ، في حدود + 1 ناقص 10 درجة مئوية للمعامل الزائد K = (1-0.6).

تبخر البنزينيعتمد بشكل أساسي على ضغط الأبخرة المشبعة: فكلما انخفض الضغط ، قلت شدة التبخر. مع انخفاض درجة الحرارة المحيطة ، يتدهور تقلب البنزين بشكل أكبر ، ومع زيادة معامل الهواء الزائد K إلى 1.4 ، يصبح اشتعال خليط العمل مستحيلًا عمليًا.

بدء صفات البنزينتتميز بتبخره في درجة حرارة 10٪ أثناء التقطير ل بنزين المحرك A-66 و A-72 تساوي 79 و 70 درجة مئوية ، مما يضمن بداية مرضية لمحرك بارد في درجات حرارة لا تقل عن 10-15 درجة مئوية تحت الصفر ، وهذا لا يكفي.

بالنظر إلى الظروف الفعلية ، من الضروري استخدام بنزين المحرك الشمالي.

لتجنب التآكل المتزايد لأجزاء المحرك ، من غير المقبول استخدام وقود يحتوي على نسبة عالية من الكبريت (أكثر من 0.2٪) في الشتاء.

في درجات الوقود التي يتم الحصول عليها من الزيت الذي يحتوي على نسبة عالية من الكبريت ، أثناء الاحتراق ، يتم تكوين مكثف للرطوبة الموجودة في منتجات الاحتراق ، والتي تتحد مع أكاسيد الكبريت وتشكل حمضًا قويًا يعمل على أسطح العمل للأجزاء ويسبب زيادة التآكل . لقد ثبت أن الهيدروكربونات منخفضة الغليان عند درجات حرارة منخفضة تؤثر على الصفات الأولية للبنزين وتكوين أقفال بخار عند درجات حرارة محيطة موجبة.

بالنسبة للدرجات الشمالية للبنزين ، والتي تضمن التشغيل الموثوق للمركبات في درجات حرارة منخفضة ، يجب أن تكون درجة حرارة البداية ، ونقطة الغليان في حدود 30-35 درجة مئوية ، ويجب أن تكون درجة حرارة التبخر بنسبة 10٪ في حدود 45-55 درجة مئوية والمشبعة يجب أن يكون ضغط البخار في حدود 600 إلى 700 مم زئبق فن. يجب ألا يزيد محتوى الكبريت عن 0.1٪.

أظهرت الدراسات أن استخدام الدرجة الشمالية المحددة للبنزين في درجة حرارة خارجية تقل عن 30 درجة مئوية يقلل من عدد دورات بدء تشغيل العمود المرفقي للمحرك إلى 22-25 دورة في الدقيقة ، ويقلل وقت بدء التشغيل بمقدار مرتين تقريبًا ويضمن تشغيل المحرك المستقر بالفعل بعد 3-5 دقائق من بدء التشغيل.

نتيجة للعملية البحثية والتجريبية ، تم إنشاء مؤشرات جودة البنزين المثلى للمناطق الشمالية ، والتي تم تضمينها في المعيار الجديد لـ بنزين المحرك GOST 2084-67.

عند استخدام الدرجة الشمالية للبنزين في الصيف عند درجة حرارة خارجية تبلغ حوالي + 35 درجة مئوية ، لا يحدث تكوين أقفال بخارية. لذلك ، يمكن استخدام البنزين في المناطق الشمالية من البلاد باعتباره اتحادًا واحدًا.

لزوجة وقود الديزل، خاصةً أصناف الصيف ، تحت تأثير درجات الحرارة المنخفضة من 18 إلى 20 درجة مئوية تحت تأثير درجات الحرارة المنخفضة ، ونتيجة لذلك ، تزداد قابلية ضخها من خلال أجهزة الطاقة سوءًا ، مما يؤدي إلى تعطيل عمليات تكوين الخليط والاحتراق في أسطوانات المحرك. مع انخفاض إضافي في درجة الحرارة ، يفقد الوقود تمامًا قدرته على الحركة والسيولة بسبب ترسب رواسب البارافين. يوضح الشكل طبيعة التغير في لزوجة وقود الديزل والكيروسين.

أرز. اعتماد لزوجة وقود الديزل 1 والكيروسين 2 على درجة الحرارة

مع انخفاض كبير في درجة حرارة وقود الديزل الذي يدخل أسطوانات المحرك ، تتأخر لحظة الاشتعال الذاتي. عندما يتم تبريد وقود الديزل والهواء إلى درجة حرارة أقل من 30 درجة مئوية وأقل من دخول الأسطوانات ، فإن لحظة الاشتعال تكون متأخرة جدًا بحيث لا يتوفر للوقود الموجود في الأسطوانات وقت للاشتعال ويتم إطلاقه عبر صمامات العادم في الغلاف الجوي. لذلك ، يجب تسخين الوقود مسبقًا إلى درجة حرارة 30-40 درجة مئوية.

من أحدث عينات وقود الديزل ، ينبغي للمرء أن يشير إلى ديزل DSA لتشغيل محركات الديزل عالية السرعة في درجات حرارة منخفضة ، والتي تم اختبارها بنجاح في ظروف الشمال. مقارنة بالوقود القياسي من الدرجة DA (GOST 4749-9) والدرجة A (GOST 305-62) ، فقد تحسن الأداء.

وتجدر الإشارة إلى أن استهلاك الوقود عند بدء تشغيل محرك بارد ثم تسخينه عند سرعة التباطؤ يزداد مع انخفاض درجة الحرارة. لذلك ، لبدء التشغيل والتسخين حتى 60 درجة مئوية لمحرك ZIL-120 عند درجة حرارة محيطة تتراوح من 20-25 درجة مئوية تحت الصفر ، يلزم 3 لترات من البنزين ، وعند درجة حرارة 30-35 درجة مئوية تحت الصفر - ما يصل إلى 5 لترات

زيت الديزل ، اسم آخر لهذا المنتج هو وقود الديزل ، وهو منتج من النوع السائل يستخدم كوقود في محركات الاحتراق الداخلي من نوع الديزل. يتم الحصول على هذه المادة من أجزاء الكيروسين من زيت الغاز عن طريق التقطير المباشر للزيت.

هذا المنتج مخصص للاستخدام كمادة وقود في محركات الديزلذات الثورات في حدود 600 إلى 1000 في الدقيقة. المستهلكون الرئيسيون لوقود الديزل هم أنواع النقل والمعدات مثل الشاحنات ، والنقل بالسكك الحديدية ، والمعدات العسكرية ، والنقل المائي ، والمعدات الزراعية ، والمولدات الكهربائية من نوع الديزل ، وكذلك بعض أنواع المركبات الخفيفة.

حصل هذا النوع من المواد في العامية على اسمه "زيت الشمس" بفضل الكلمة الألمانية سولارول ، والتي تعني زيت الطاقة الشمسية. كان هذا هو تحديد الأجزاء الثقيلة من المواد أثناء تقطير الزيت.

عند العمل بوقود الديزل ، من المهم مراعاة جودته. سيتم فهم هذا تمامًا بواسطة معلمة مثل جاذبية معينةديزل.

جدول الثقل النوعي لوقود الديزل

نظرًا لأن وقود الديزل مادة معقدة ، فلا يمكن حساب جاذبيتها النوعية في الحقل بمفردها. تتم هذه الحسابات باستخدام جهاز خاص - مقياس كثافة السوائل. ومع ذلك ، في نفس الوقت ، فإن متوسط ​​جاذبيتها النوعية معروف ويساوي القيم المعروضة في الجدول أدناه ، مما سيساعد في تسهيل عملية الحساب ، وكذلك معرفة معلمة مثل وزن وقود الديزل.

حسابات الثقل النوعي

من أجل حساب الثقل النوعي ، من الضروري تحديد معنى هذا المفهوم. الثقل النوعي هو نسبة وزن مادة معينة قيد النظر إلى حجمها ويشار إليها بالصيغة: y \ u003d p * g ، حيث y هي الثقل النوعي ، p هي الكثافة ، g هي تسارع الجاذبية ، وهو ثابت في الحالات العادية ويساوي 9.81 م / ث * ث.

تُقاس النتائج عادةً بالنيوتن مقسومًا على متر مكعب ويُشار إليها بالرمز N / m3.

كثافة الزيت الشمسي

كثافة أي مادة هي مقدار كتلتها (المشار إليها بالكيلوغرام) ، والتي توضع بالمتر المكعب. قيمة غامضة للغاية تعتمد على عوامل كثيرة. العامل الرئيسي هو درجة الحرارة. كلما ارتفعت درجة حرارة وقود الديزل ، قلت كثافته. من الناحية العملية ، هذا يعني أن وقود الديزل منخفض الكثافة يؤثر سلبًا على تشغيل محرك الديزل.

لحساب الكثافة ، استخدم كثافة الوقود مقابل حاسبة درجة الحرارة.

وقود الديزل والبنزين والديزل ، مثل جميع السوائل الأخرى ، يغيرون كثافتهم حسب درجة الحرارة. كلما انخفضت درجة الحرارة ، زادت الكثافة. لتحديد الكثافة المحسوبة ، يتم استخدام جداول التحويل الخاصة.

لتحديد الكثافة عند درجة حرارة معينة ، من الممكن استخدام طرق مختلفة للحساب والتحديد:

• جدول كثافة المنتجات البترولية عند درجات حرارة مختلفة
• باستخدام جدول تصحيح الكثافة
• استخدام البرامج المتخصصة
• قياس الكثافة الآلي

جدول تحديد كثافة المنتجات البترولية

للحساب ، من الضروري إيجاد قيمة الكثافة المعروفة وإنتاج تقرير إلى اليمين (إذا كانت درجة حرارة المنتج الزيتي أقل) أو إلى اليسار (إذا كانت درجة الحرارة أعلى من المعروفة) بأكبر عدد ممكن القيم مثل درجات درجة الحرارة تختلف عن تلك المعروفة.

مثال. يوجد وقود بكثافة 857.5 عند درجة حرارة 20 درجة. مطلوب تحديد كثافة محرك الديزل أو مقصورة التشمس الاصطناعي عند درجة حرارة +12 درجة و +25. للقيام بذلك ، تحتاج إلى العثور على القيمة 857.5 في الجدول - الخلية L10. لحساب درجة حرارة +25 من هذه القيمة ، ضع 5 خلايا على اليسار واحصل على القيمة 854. لحساب الكثافة عند +12-8 خلايا إلى اليسار والحصول على النتيجة 863.

جدول تصحيح الكثافة

من الممكن أيضًا حساب الكثافة باستخدام جداول عوامل التصحيح

طريقة حساب كثافة محرك الديزل بكميات كبيرة عند درجات حرارة مختلفة:

• وفقًا للكتب المرجعية ، أوجد كثافة منتج الزيت عند +20. لهذه الأغراض أيضًا ، يمكنك استخدام البيانات من جوازات سفر جودة المنتج.
• حدد متوسط ​​درجة حرارة مقصورة التشمس الاصطناعي في الخزان
• احسب الفرق بين 20 درجة ودرجة حرارة المنتجات البتروكيماوية المحددة في خزان الوقود
• في العمود الأول ، أوجد تصحيح درجة الحرارة المطابق لكثافة المنتج
• اضربها في فرق درجة الحرارة
• اطرح نتيجة الحسابات من الكثافة الطبيعية إذا كانت درجة الحرارة أعلى أو أضف - إذا كانت أقل

إذا لزم الأمر ، يمكنك تنزيل الجداول الأصلية بتنسيق xls:

آلة حاسبة لحساب كثافة المنتج من درجة الحرارة

قريبا سنقوم بإعداد برنامج حساب لك