3. Вода и водяной пар

3.1. Общие положения

Вода, как и любое другое вещество, может находиться в твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (пар) состояниях, а в зависимости от соотношения давления и температуры -одновременно в двух и даже в трех состояниях.

Таким образом, вода может быть гомогенной системой (лед, вода, пар) и гетерогенной системой (пар-вода, вода-лед, пар-лед, пар-вода-лед).

Каждая гомогенная часть гетерогенной системы, ограниченная поверхностью раздела и характеризующаяся одинаковыми физическими свойствами во всех своих точках, называется фазой.

Фазовым переходом называется процесс, сопровождающийся затратой теплоты и изменением объема, в котором происходит изменение агрегатного состояния вещества. Переход вещества из одной фазы в другую происходит через поверхность раздела фаз.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением, из твердого в газообразное - сублимацией, из жидкого в газообразное - парообразованием. Обратные процессы соответственно называют затвердеванием, десублимацией и конденсацией.

В свою очередь, процесс парообразования реализуется в виде испарения и кипения.

Испарением называется парообразование, которое происходит только с поверхности жидкости. Кипение - процесс превращения жидкости в пар, который происходит не только с поверхности жидкости, но и внутри нее, т.е. это процесс парообразования во всей массе жидкости.

Газообразная фаза воды в зависимости от температуры и давления может быть в виде сухого насыщенного, перегретого и влажного насыщенного пара.

Сухой насыщенный пар - это пар, находящийся в равновесном состоянии с жидкостью на границе раздела фаз, не содержащий частиц жидкой фазы.

Если к сухому насыщенному пару подводить теплоту, то его температура будет возрастать и пар становится перегретым. Разность между температурой перегретого пара и температурой сухого насыщенного пара называется степенью перегрева.

Перегретый пар является ненасыщенным. При данном давлении его плотность меньше плотности сухого ненасыщенного пара, а удельный объем больше.

Влажный пар является гетерогенной системой, которая может быть двух- или трехфазной.

Таблица 2

Интервал температур, °С	-40...-21	-20...-1	0...19	20...29	30...39	40...49	50...59
Значения ср.с, кДж/(кг×К)	1,0057	1,0058	1,006	1,0061	1,0063	1,0064	1,0066

При температуре выше 0 °С и давлении больше 0,61 кПа (для плоской поверхности раздела фаз) влажный пар состоит из водяного пара и воды; при температуре 0 °С и давлении 0,61 кПа влажный пар состоит из водяного пара, воды и льда, а при температуре ниже 0 °С и давлении меньше 0,61 кПа - из водяного пара и льда.

Указанные выше параметры характеризуют тройную точку воды, которой соответствует давление 0,61 кПа и температура 0,01 °С. В тройной точке внутренняя энергия, энтальпия и энтропия воды условно принимаются равными нулю.