Curs13 gaze

Click here to load reader

  • date post

    13-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    142
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of Curs13 gaze

  1. 1. Gaze reale Gazul ideal este un model ipotetic, cu molecule punctiforme, lipsite de fore de coeziune. Gazele ideale prezint stri de comportare ctre care tind gazele din natur cand densitatea lor tinde la zero. S-a demonstrat experimental c la presiuni mari i temperaturi sczute abaterile gazelor reale fata de modelul gazului ideal devin considerabile.
  2. 2. Izotermele lui Andrews Andrews a experimentat procesul de comprimare izotermica a gazelor reale. n punctul A gazul este n stare iniial, la o temperatur constant din punctul A pn la punctul B se produce o comprimare a gazului n punctul B ncepe lichefierea gazelor, fr ca presiunea s se modifice de-a lungul palierului BC are loc lichefierea gazului (presiunea i temperatura rmn constante) n punctul C gazul este complet lichefiat pe zona CD gazul este complet lichefiat
  3. 3. Zone 1) zona fazei gazoase 2) zona fazei lichide 3) zona fazei de coexisten a vaporilor i a lichidului (p, T=ct) 4) zona gazelor ce nu mai pot fi lichefiate Repetnd acest proces se constat c pe msur ce crete temperatura, palierul BC se micoreaz astfel nct la o anumit valoare a temperaturii T=Tcritic punctele B i C se confund cu punctul K, vaporizarea se face far variaie de volum.(K=punct de inflexiune) Pentru T > Tcritic izotermele sunt curbe continue (logaritmice, deci gazele reale se comporta ca cele perfecte.
  4. 4. Izotermele lui Amagat A reprezentat izotermele experimentale ale unor gaze reale n coordonate p*v/RiT - p i a obinut abateri de la legea gazului ideal (orizontala) gaz ideal gaz real RTpv = 1 RT pv Experimental se constat c : -la presiuni mici: (pv)gaz real < (pv)gaz perfect pt T < TB gazul real se comprim mai mult -la presiuni mari: (pv)gaz real > (pv)gaz perfect pt T > TB gazele reale se comprim mai puin decat gazul perfect TB = izoterma lui Boyle (tangenta la orizontala)
  5. 5. Diagrama p*v=f(p) pentru CO2 Din diagram rezult c la temperaturi mai mici de 500C, izotermele CO2 admit un punct de minim la care tangenta la curb este orizontal. Locul geometric al punctelor de minim formeaz curba Boyle (gaz real gaz perfect). Pentru T =TB minimul este pe o portiune mai larga orizontala, deci curba Boyle este locul geometric al gazelor reale cu comportament apropiat de cel perfect.
  6. 6. +++= ... v C v B ATRvp 2 ... v C v B A +++ 2 crp.p 50pentru *** RTvp = Ecuaia termic de stare a gazului real Perfect (*) Real experimental teoretic c * ppp = 2 v a pc = bvv* = unde pc = presiune de coeziune si b = volum propriu al moleculei (covolum)
  7. 7. Ecuatia van der Waals (1873) TR)bv() v a p( =+ 2 cu trei radacini : 1 reala, 2 imaginare
  8. 8. Izotermele van der Waals Pt izoterma este o hiperbol echilateral, gazul real se comporta ca cel perfect Pt izoterma prezint un punct critic ce admite o tangent orizontal Pt se obine o curb de forma ABCDEFG punctele E, C = maxim i minim n domeniul bifazic curba AB = domeniul lichid (gaz real) curba FG = domeniul gaz (gaz real) curbele BC i EF = stri reale de echilibru instabil (lichid supranclzit respectiv vapori subrcii ) > crTT = crTT < crTT
  9. 9. Diagrame si tabele termotehnice Mergnd pe calea indicat de van der Waals, cercettori precum Berthelot, Wohl, Beattie-Bridgeman, Mollier, Vucalovici au stabilit si alte ecuaii termice de stare care se gsesc n tabele si diagrame
  10. 10. Ecuaia caloric de stare pentru gaze reale )p,T(ii);v,T(uu);v,T(ss === dTcdu v = dTcdi p = dv v u dT T u du Tv + = Pentru gaze ideale (perfecte) pentru gaze reale += pdvduTds + + = + dvp v u dT T u dv v s dT T s T TvTv
  11. 11. Demonstratie Tv T u T s T = p v u v s T TT + = v,TT,v Tv s vT s = 22 Dar s este marime de stare si + + + = = vvTTvTtvTv T p Tv u T p v u TTv s vT u TvT s , 2 2 , 2 , 2 , 2 111 p T p T v u vT =
  12. 12. Concluzie la demonstratie = += += dp T v T dT cds dp T v TvdTcdi dvp T p TdTcdu p p p p v v
  13. 13. Relatia dintre cp si cv pt gazele reale depinde de starea fluidului p v,p T v v cc = 0 1 Daca se cunosc vT p p dp = 0 1 ( ) dv T p TdTcdTcIprincipiul T dT cds v vpp +== pv vp T v T p Tcc =
  14. 14. Strangularea gazelor reale Este un proces ireversibil i adiabat Experiment: un gaz ce strabate o seciune ngustat este caracterizat prin scderea presiuni i meninerea constant a entalpiei gazului (i = ct) Pentru un gaz ideal, procesul este adiabat i izoterm, n cazul gazelor reale ns temperatura nu este constant Variaie de temperatur = efect Joule-Thomson .ctT ip T
  15. 15. Demonstratie efect Joule Thomson p T iTp T i p i p T dp p i dT T i di = = + = 0 = v T v T cp T ppi 1 > 0v T v T p < 0v T v T p === ctTdT T v T v p 0 Efect Joule-Thomson pozitiv Efect Joule-Thomson negativ Gaz real gaz perfect Fenomenul Joule - Thompson este folosit la lichefierea gazelor
  16. 16. Echilibrul gazelor. Regula lui Gibbs Faz = un corp omogen din punct de vedere fizic, care reprezint o parte a unui sistem eterogen Fazele sunt determinate ntre ele de suprafee de separaie Condiiile de echilibru ale unui sistem multifazic sunt precizate de regula fazelor lui Gibbs 2+ = numrul fazelor din sist. termodinamic eterogen = numrul de corpuri n = numrul gradelor de libertate
  17. 17. Consecinta +=+< 22 nDaca Pentru 31 == max Numrul maxim al fazelor ce pot coexista este trei Curba p-t prezint un punct triplu la intersecia celor trei faze notat A
  18. 18. Diagrama fazelor: gheat-ap-abur In coordonate p-t se observa trei curbe de separaie (= curbele de saturaie), care se intersecteaz n punctul triplu Tr Foarte bine definite pentru gaze reale Prezinta trei zone: 1. curba de vaporizare/condensare 2. curba de sublimare/desublimare 3. curba de topire/solidificare
  19. 19. Procesul de vaporizare Prin vapori se neleg toate gazele reale care se gsesc n apropierea punctului lor de lichefiere. Cei mai importani vapori utilizai n tehnic sunt cei de ap care se numesc abur (se vor studia n continuare) Se reprezenta cinci momente ale desfurri procesului de nclzire i de vaporizare, la presiune constant, a unei mase de ap, introdus ntr-un vas cilindric, nchis cu un piston mobil.
  20. 20. Experiment (incalzire izobara ) vl mmm += saturatlichidmasaml = i)ati (uscatpori saturmasa de vamv =
  21. 21. 1 2 3 4 5 Energiezufuhr T Verdampfung Schmelzen Siedetemp. Schmelztemp. 1 - Erwrmung des Feststoffes, 2 - Schmelzen, 3 - Erwrmung der Flssigkeit, 4 - Verdampfen, 5 - berhitzen des Dampfes Vaporizare Topire Aport de energie 1 - nclzirea gheii, 2 - topire, 3 - nclzirea apei, 4 - vaporizarea apei (saturaie) 5 - supranclzirea vaporilor Temperatura de saturatie este constant i specific Temp de vaporizare Temp de topire
  22. 22. Tine minte Mrimile de stare specifice ale lichidului n momentul nceperii fierberii se noteaz cu indicele prim titlul vaporilor saturai volum masic al vaporilor saturati Mrimile de stare specifice corespunztoare vaporilor saturai uscai cu indicele secund x =1 (vapori), x = 0 (ap) Valorile marimilor calorice de stare ( )'''' , s, i, uv ( )'''''''' , s, i, uv 1mm m m m x v vv + == ( )'''' vvxvv += ( )'''' uuxuu += ( ) ( )'''' '''' ssxss iixii += +=
  23. 23. Sau ( ) ( )vvxvvxvxvx +=+= 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ).1 ,1 ,1 ssxssxsxs uuxuuxuxu iixiixixi x x x +=+= +=+= +=+= iirlv ==
  24. 24. Diagrama p-v pentru vaporii de ap
  25. 25. Diagrama T-s pentru vapori de ap p = ct K
  26. 26. Incalzirea izobara a apei pana la starea de vapori supraincalziti cldura necesar nclzirii apei cldura necesar fierberii cldura necesar supranclzirii =lq =vl =siq 1 - apa 2 - apa saturatie 3 - vapori saturati uscati 4 - vapori supraincalzitiql lv qsi
  27. 27. Diagrama i-s a vaporilor de ap K
  28. 28. Transformarea izobara si izoterma K
  29. 29. Recapitulare a diagramelor calorice Vapori umezi Vapori supranclziti Lichid 1 - curba de fierbere, 2 - curba de condensare Abur umed Lichid Vapori supranclziti