Перагрэтая вадкасць

Перагрэтая (метастабільная) вадкасць - вадкасць, нагрэтая вышэй тэмпературы кіпення. Перагрэтая вадкасць з'яўляецца прыкладам метастабільнага стану, у шэрагу энергетычных і тэхналагічных рэжымаў выклікае такія спецыфічныя дынамічныя з'явы, як выбуханебяспечнае закіпанне за кошт назапашанага цяпла, няўстойлівасць паверхні падзелу вадкасць-пара, фарміраванне фронту фазавага пераходу.

Існаванне перагрэтых (метастабільных) станаў звязана з абцяжараным пачатковай стадыі фазавага пераходу першага роду. Перарывісты характар пераходу ($dS\ne 0$, $dv\ne 0$; тут $S$ - удзельная энтрапія, $v$ - удзельны аб'ём) выключае магчымасць ператварэння адначасова ва ўсёй масе рэчывы паблізу раўнавагі. Фазавы пераход пачынаецца ў асобных «пунктах» аднастайнай сістэмы, гэтыя пункты павінны задавальняць умове $R>R_r$ ($R$ — радыус зародка, $R_r$ — радыус крытычнага зародка) - тады рост новай фазы суправаджаецца змяншэннем тэрмадынамічнага патэнцыялу.

Характарыстыкай патэнцыйнага бар'ера, які трэба пераадолець зародку для дасягнення крытычнага памеру, ёсць праца утварэння крытычнага зародка:

$W=\frac{1}{2}V(P_s-P)(1-\frac{v_1}{v_2}),$

$V=\frac{4}{3}\pi R_k^3,$

дзе

• $V$ — аб'ём крытычнай бурбалкі,
• $R_k$ — радыус крытычнай бурбалкі,
• $P_s$ — ціск пару на лініі насычэння (пры дадзенай $T$),
• $P$ — ціск у вадкасці,
• $v_1$ — уздельны аб'ём вадкасці,
• $v_2$ — удзельны аб'ём пара.

$W$ таксама можна запісаць праз раўнаважкія ўласцівасці:

$W=\frac{16\pi D^3}{3(P_s-P{)}^2{(1-\frac{v_1}{v_2})}^2},$

где $D$ — каэфіцыент паверхневага нацяжэння.

Прыклады

Аргон, атмасферны ціск:

    Тнасычэння = -186 °C
    Тдасягальнага перагрэву = -142 °C.

Як бачна, на вопыце дасягаецца перагрэў ў 44 градуса.

Вада дазваляе ўстойлівы перагрэў да 200 °C. Нагрэтая да 300 °C вада можа існаваць у вадкім стане пры атмасферным ціску на працягу часу парадку мікрасекунд.

Гл. таксама

• Расцягнутая вадкасць

Спасылкі

• Шаблон:YouTube. В. И. Гервидс. НИЯУ МИФИ (10.03.2011). — Физические демонстрации.