Химия - Фазовая диаграмма воды
28 февраля 2011графическое отображение равновесного состояния фаз воды. Строится в системе координат температура—давление.
Элементы фазовой диаграммы
Тройные точки
№ | Фазы | Давление | Температура | Примечание | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
МПа | °C | K | |||||
1 | Пар | Вода | Лёд Ih | 611,657 Па | 0,01 | 273,16 | |
2 | Пар | Лёд Ih | Лёд XI | 0 | −201,0 | 72,15 | |
3 | Вода | Лёд Ih | Лёд III | 209,9 | −21,985 | 251,165 | |
4 | Лёд Ih | Лёд II | Лёд III | 212,9 | −34,7 | 238,45 | |
5 | Лёд II | Лёд III | Лёд V | 344,3 | −24,3 | 248,85 | |
6 | Лёд II | Лёд VI | Лёд XV | ~ 800 | −143 | 130 | Для D2O |
7 | Вода | Лёд III | Лёд V | 350,1 | −16,986 | 256,164 | |
8 | Вода | Лёд IV | Лёд XII | ~ 500—600 | ~ −6 | ~ 267 | |
9 | Лёд II | Лёд V | Лёд VI | ~ 620 | ~ −55 | ~ 218 | |
10 | Вода | Лёд V | Лёд VI | 632,4 | 0.16 | 273,32 | |
11 | Лёд VI | Лёд VIII | Лёд XV | ~ 1500 | −143 | 130 | Для D2O |
12 | Лёд VI | Лёд VII | Лёд VIII | 2100 | ~ 5 | ~ 278 | |
13 | Вода | Лёд VI | Лёд VII | 2216 | 81,85 | 355 | |
14 | Лёд VII | Лёд VIII | Лёд X | 62 000 | −173 | 100 | |
15 | Вода | Лёд VII | Лёд X | 47 000 | ~ 727 | ~ 1000 |
Кривая сублимации льда
Кривая сублимации льда начинается в точке и заканчивается в тройной точке воды. На этом участке при снижении температуры давление сублимации падает экспоненциально и при уже температуре 130 K составляет незначительную величину.
С хорошей точностью давление сублимации на этом участке описывается экспонентой
где
Ошибка этой формулы не более 1 % в диапазоне температур 240—273,16 K и не более 2,5 % диапазоне температур 140—240 K.
Более точно кривая сублимации описывается формулой, рекомендованной IAPWS русск.:
где
Кривая плавления льда Ih
Кривая плавления льда Ih на фазовой диаграмме в области низких давлений представляет собой в практически вертикальную прямую. Так, при переходе от тройной точки к атмосферному давлению температура плавления падает всего на 0,008 K. Давление, необходимое для снижения температуры плавления на 1 K составляет около 132 атм. Кривая плавления по горизонтальной оси занимает диапазон температур 251,165—273,16 K . Минимальная температура плавления достигается при давлении 208,566 МПа.
Кривая плавления льда Ih единственный фазовый переход, сязанный с изменением агрегатного состояния воды, который имеет обратный наклон. Это обстоятельство объясняется тем, что лёд Ih имеет меньшую плотность по сравнению с водой при том же давлении. Все остальные модификации льда тяжелее воды, их температура плавления при повышении давления увеличивается.
Кривая плавления описывается формулой, рекомендованной IAPWS:
где
Кривая плавления льда III
Кривая плавления льда III начинается в точке минимальной температуры затвердевания воды, где обычный лёд превращается в структурную модификацию III, и заканчивается в точке, где проходит граница фаз III и V.
Кривая плавления описывается формулой, рекомендованной IAPWS:
где
Кривая плавления льда V
Кривая плавления льда V начинается в точке, на границе фаз III и V, и заканчивается в точке, где проходит граница фаз V и VI.
Кривая плавления описывается формулой, рекомендованной IAPWS:
где
Кривая плавления льда VI
Кривая плавления льда VI начинается в точке, на границе фаз V и VI, и заканчивается в точке, где проходит граница фаз VI и VII.
Кривая плавления описывается формулой, рекомендованной IAPWS:
где
Кривая плавления льда VII
Кривая плавления льда VII начинается в точке, на границе фаз VI и VII, и заканчивается в точке, где проходит граница фазы VII.
Кривая плавления описывается формулой, рекомендованной IAPWS:
где
Кривая насыщения водяного пара
Кривая насыщения водяного пара начинается в тройной точке воды и заканчивается в критической точке. Она показывает температуру кипения воды при указанном давлении или, что тоже самое, давление насыщенного водяного пара при указанной температуре. В критической точке плотность водяного пара достигает плотности воды и, таким образом, различие между этими агрегатными состояниями исчезает.
Согласно рекомендациям IAPWS, линия насыщения представляется в виде неявного квадратного уравнения относительно нормированной температуры θ и нормированного давления β:
где
Для заданного абсолютного значения температуры T вычисляется нормированное значение θ и коэффициенты квадратного уравнения
после чего находится значение β
и абсолютное значение давления:
Давление насыщенного водяного пара при различных температурах
T °C | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0,6112 | 0,6571 | 0,7060 | 0,7581 | 0,8135 | 0,8726 | 0,9354 | 1,002 | 1,073 | 1,148 |
10 | 1,228 | 1,313 | 1,403 | 1,498 | 1,599 | 1,706 | 1,819 | 1,938 | 2,065 | 2,198 |
20 | 2,339 | 2,488 | 2,645 | 2,811 | 2,986 | 3,170 | 3,364 | 3,568 | 3,783 | 4,009 |
30 | 4,247 | 4,497 | 4,759 | 5,035 | 5,325 | 5,629 | 5,947 | 6,282 | 6,632 | 7,000 |
40 | 7,384 | 7,787 | 8,209 | 8,650 | 9,112 | 9,594 | 10,10 | 10,63 | 11,18 | 11,75 |
50 | 12,35 | 12,98 | 13,63 | 14,31 | 15,02 | 15,76 | 16,53 | 17,33 | 18,17 | 19,04 |
60 | 19,95 | 20,89 | 21,87 | 22,88 | 23,94 | 25,04 | 26,18 | 27,37 | 28,60 | 29,88 |
70 | 31,20 | 32,57 | 34,00 | 35,48 | 37,01 | 38,60 | 40,24 | 41,94 | 43,70 | 45,53 |
80 | 47,41 | 49,37 | 51,39 | 53,48 | 55,64 | 57,87 | 60,17 | 62,56 | 65,02 | 67,56 |
90 | 70,18 | 72,89 | 75,68 | 78,57 | 81,54 | 84,61 | 87,77 | 91,03 | 94,39 | 97,85 |
100 | 101,4 |
Просмотров: 4072
|