26. Термодинамические процессы изменения состояния водяного пара.

Существенное значение имеют изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы. Политропные процессы не рассматриваются, т.к. водяной пар не соответствует свойствам идеального газа.

Изохорное изменение состояния пара

В изохорном процессе при подводе теплоты к влажному пару увеличиваются его давление и температура. Степень сухости уменьшается с уменьшением температуры (если начальное состояние вещества находится вблизи кривой х = 0) увеличивается. Если начальное состояние вещества находится вблизи кривой х = 1, то с уменьшением температуры степень сухости уменьшается. В изохорном процессе внешняя работа равна нулю, подведенная теплота расходуется на изменение внутренней энергии тела:

.

Если удельный объем v процесса меньше объема сухого насыщенного пара v конечного состояния v v, то в конце процесса пар будет влажным; если v  v, то пар будет перегретым. Степень сухости влажного пара определяется по формуле:

или 

На vp-диаграмме изохорный процесс изображается отрезком прямой, параллельной оси ординат, на sT – диаграмме плавной линией. В области влажного пара изохора направлена выпуклостью вверх, а в области перегретого пара – вниз. На si-диаграмме изохора изображается кривой, направленной выпуклостью вниз.

Нагреванием при постоянном объеме влажный пар можно перевести в сухой насыщенный и перегретый. Охлаждением его можно сконденсировать, но не до конца, так как при каком угодно низком давлении над жидкостью всегда находится некоторое количество насыщенного пара. Это означает, что изохора не пересекает нижнюю пограничную кривую.

В изохорном процессе работа l = 0, поэтому подведенная теплота расходуется (в соответствии с первым законом термодинамики ) на увеличение внутренней энергии пара: q = u₂-u₁.

Изобарное изменение состояния пара

На si-диаграмме в области насыщенного пара изобара представляет собой прямую линию, пересекающую нижнюю и верхнюю пограничные кривые. При подводе теплоты к влажному пару степень сухости возрастает, и он (при постоянной температуре) переходит в сухой, а затем - в перегретый. В области перегретого пара изобара – кривая, направленная выпуклостью вниз.

На vP-диаграмме изобарный процесс изображается отрезком горизонтальной прямой, который в области влажного пара представляет собой и изотермический процесс одновременно, на sТ-диаграмме в области влажного пара изобара - прямая, а в области перегретого пара – кривая, обращенная выпуклостью вниз.

Внутренняя энергия, работа, подведенная теплота:

; ;.

Когда q задана: , откуда находится степень сухости.

При подводе теплоты к влажному насыщенному пару его степень сухости увеличи­тся и он (при постоянной в этой области температуре) переходит в сухой, а при дальнейшем подводе теплоты — в перегретый пар (температура пара при этом растет). При отводе теплоты влажный пар конденсируется при T_s = const. Полученная в процессе теплота разности энтальпий: q= i₂-i₁ .

Работа процесса подсчитывается по формуле

l= p(v₂ -v₁).