в каком состоянии может находиться бензин

Нефтянка

И нефть, и газ, и мирный атом. ВИЭ, экология, энергопереход

Сухой и твердый

«Имеет многие преиму­щества»

История твердого бензина насчитывает уже больше века. Еще в 1911 году российская пресса писала об этом достижении науки и техники: «В последнее время найден способ приводить бензин в твердое состояние… Метод сгущения состоит в кипяче­нии бензина вместе со стеариновою кислотой и алкогольным раствором со­ды. При остывании обработанный жид­кий бензин затвердевает, сокращаясь в объеме на 20%. Твердый бензин уже на­чинает применяться для автомобилей. Твердый бензин имеет многие преиму­щества перед жидким. Запас его значи­тельно упрощается, ибо он может быть храним в деревянных ящиках и при по­жаре тушится легко. Меньшая огнеопас­ность — главное достоинство твердого бензина сравнительно с жидким и дела­ет его весьма пригодным для моторных лодок (особенно подводных). Большую будущность имеет он также для целей освещения и отопления».

Однако широкого распространения и применения твердый бензин тогда не поучил. В начале 30-х годов со­ветские энтузиасты ракетной техники пытались использовать твердый бензин, полученный путем растворения в бензине канифоли, в качестве топлива для ракет. Первые испы­тания в 1933 году прошли успешно, но вскоре нача­лись проблемы: то прогорала камера сгорания, то твердый бензин вместо сго­рания вылетал из нее. В итоге от этого вида топлива решили отказаться.

Тем не менее, спустя пятилетку специаль­ное бюро Наркомата нефтяной промышленности СССР разработало техно­логию промышленного производства твердого бензина, и руководство наркомата начало активно лоббировать вне­дрение новинки, в частности в Красной армии. У твердого бензина были и достоинства, и недостатки. Его испытания пока­зали, что, в частности, авиационный бензин В-70 в брикетированном состоянии хорошо сохраняет свои свойства, трудней воспламеняется от зажигательных пуль ави­апулемета, чем жидкий бензин, а также значитель­но удобнее для транспортировки. С другой стороны, регенерационная установка, служащая для превращения брикетов твердого бензи­на в жидкое состояние, была очень громоздкой, тяжелой и имела целый ряд других недостатков.

Тем не менее, нефтяные начальники считали, что достоинства твердого бензина все-таки перевешивают. Осо­бую роль в продвижении идеи играл начальник главка, а затем за­меститель наркома Николай Бай­баков, отвечавший за новые разработки и снабжение армии топливом, а также любивший разнообразные новшества

«Отвержденный бен­зин никому не нужен»

В июле 1940 года Политбюро ЦК ВКП(б) приняло решение о строительстве в Грозном заво­да по производству ново­го вида топлива. Спустя несколько месяцев, на совещании высшего руководства Красной армии, посвященном итогам советско-финской войны Маршал Советского Союза Семен Буденный, комментируя развернутое выступление командующего Западного особого военного округа генерал-полковника Дмитрия Павлова, проанонсировал скорое создание нового вида топлива: «Да, для успешного ведения войсковых операций танкам нужен серьезный запас горючего, мы это хорошо понимаем. У нас будет такое горючее, которое можно будет в карман положить».

Завод, которому присвоили номер 85, запустили в сентябре 1941 года, в разгар войны, и начали выпуск продукции. Затем завод пришлось эвакуировать и организовывать производство на новом месте, но, увы, вско­ре выяснилось, что отвержденный бен­зин никому не нужен.

Вот что на эту тему говорилось в справке Комитета партийного контроля СССР, датированной 1943 годом: «Завод №85 был восстановлен на полную проектную мощность и с 18 ноября 1942 года приступил к выпуску своей продукции… При этом продукция завода до сих пор не имеет потребителей… Такое положение с применением отвер­жденного топлива является следствием того, что Управление снабжения горю­чим Красной Армии, Наркомсредмаш и Наркомавиапром не довели до конца начатые ими работы по определению возможности применения отвержден­ных топлив в автотранспорте, бронетанковых частях и авиации.

Еще в июне 1941 года Управление снабжения горючим Красной Армии сов­местно с Главным автобронетанковым управлением произвели государствен­ные испытания танка Т-26 на отвержденном бензине. Испытания показали практическую возможность питания танка Т-26 этим видом топлива, но, так как при существующей конструкции танка Т-26 невозможно поместить в то­пливном баке отвержденного топлива такое же количество, как жидкого бензи­на, радиус действия танка сокращается в 2-2,5 раза. На этом основании Управление снабжения горючим Красной Ар­мии нашло нецелесообразным перевод существующих танков на отвержденный бензин.

Вместе с тем было установлено, что в случае проектирования нового тан­ка с бензиновым двигателем или двига­телем, работающим на газе, целесообраз­но включить в тактико-техническое зада­ние требование установки на танке аппа­рата для регенерации твердого бензина или газа. Однако в этой части никаких работ не проводилось и не проводится.

Кроме того, Наркомсредмаш провел испытания твердого бензина на автомашинах со специально изготовленными к ним ре­генераторами. Была доказана практиче­ская возможность питания автомотора этим видом топлива, но работы в этом направлении не доведены до конца.

Наркома­т авиационной промышленности прове­л испытания отвержденного газа на са­молете СБ. Испытания показали, что в силу невозможности разместить на са­молете твердого газа такое же количе­ство, как жидкого бензина, дальность полета самолета сокращается на 30%. За счет установки на самолете агрегатов для регенерации отвержденного топли­ва создается дополнительный вес само­лета до 500 кг. Заправка самолета отвержденным газом неудобна и проходит медленно. На этом основании Наркомавиапром считает, что применение отвержденного газа на самолете особых преимуществ не дает, находит возможным использовать отвержденный газ на заводских испыта­тельных станциях, но до сих пор не при­меняет его».

15 лет спустя

Был и еще один вариант применения отвер­жденного бензина — когда его доставля­ют в твердом состоянии до места назна­чения, а затем переводят в жидкое состо­яние и заправляют технику. Вот что об этом говорилось в уже цитируемой справке:

«Что особенно важно, отвержденные бензины и газы могут быть применены в автотранспорте, автобронетан­ковых и авиачастях РККА без какого-либо переоборудования боевых и транспортных машин при наличии специальных регенерационных устано­вок полевого типа на аэродромах и полевых автобазах. Однако и в этой части начатые работы также остались неза­конченными. Так, СНК СССР и ЦК ВКП(б) предложили Наркомнефти построить опытный экземпляр регенерационной бензиновой станции на грузовой авто­машине для аэродромов и полевых ав­тобаз. Наркомнефть изготовил такую регенерационную станцию и еще в мае 1941 года передал ее для испытания в Управление Военно-воздушных сил РККА, где она находится до сих пор и не испытана.

В последнее время в Авто­тракторном институте Наркомсредмаша при участии Автодорожного управ­ления при Наркомате обороны закончены испытания опытного образца регенерационной установки конструкции инженера Кузи­на. Данные испытания показывают воз­можность применения этой конструк­ции регенератора на аэродромах и по­левых автобазах. Изготовление же промышленного образца регенератора и тем более серийный выпуск последне­го Автотракторный институт осуще­ствить не в состоянии из-за отсутствия производственной базы».

Николай Вознесенский

Увы, адресат этого серьезного и аргументированного документа, первый заместитель председателя Совнаркома СССР Николай Вознесенский хода изложенным предложениям не дал, и записку отправили в архив. Разработка инженера Кузина в серию не пошла, и не оправ­давший ожиданий проект отверждения бензина был свернут. Правда, спустя 15 лет, в 1958 году, советская пресса с восторгом писала о выдающемся от­крытии отечественных ученых — техно­логии получения твердого бензина, раз­работанной в Институте горючих иско­паемых АН СССР. Воспринималось оно как нечто совершенно невиданное. Впрочем, и тогда от массового производства твердого бензина отказались — ведь ездить на жидком гораздо удобнее

Справка

Твердый бензин — наиболее распространенное отвержденное топливо, представляющее собой структурированную высококонцентрированную эмульсию. Варианты получения твердого бензина:

Твердый бензин в зависимости от способа приготовления может иметь различную форму: брикетов, шариков, зернистой массы и т.п. В брикетах содержится до 95% чистого бензина. Брикеты хорошо и долго горят на воздухе. Чтобы вскипятить 1 литр воды в полевых условиях, требуется 20-30 граммов твердого бензина.

Источник

Срок хранения бензина

Бензин — это весьма расходный ресурс, цены на который постоянно растут. Поэтому многие люди по возможности делают запас этого топлива, храня его в гараже или же дома. Но проблема в том, что хранение бензина – отнюдь не простая задача, требующая соответствующей подготовки условий. Об этом и пойдет речь далее.

Срок годности бензина

Нередко люди делают запасы в сотни литров бензина, используя канистры и подручные резервуары. Ведь нефть хранится под землей миллионы лет, почему же топливо не может лежать несколько лет? Однако это популярное заблуждение.

Бензин может портиться, если не соблюдены соответствующие условия хранения. Перепады температуры, влажность и многие другие факторы приводят к тому, что он теряет свои свойства. Это происходит не мгновенно, но с каждым днем неправильного хранения эффективность такого топлива существенно снижается.

Имеется 4 фактора, из-за которых со временем ухудшается качество бензина:
— испарение;
— окисление;
— распад присадок;
— возникновение осадка.

Первый фактор – испарение. В бензине имеется масса легкоиспаряемых фракций, необходимых для повышения октанового числа. Если топливо хранится не в герметичном контейнере, а условия не соблюдают температурный режим, то это приводит к испарению этих веществ.

Второй фактор – окисление, присущее любой активной жидкости. Топливо взаимодействует с кислородом, что существенно снижает его качество. Использование окисленного бензина приводит к отложению смолы в системах автомобиля, а также возникновению нагара на свечах и цилиндрах.

Распад присадок также влияет на эффективность топлива. Присадки, добавляемые для повышения октанового числа, имеют небольшой срок жизни, поэтому разрушаются при длительном хранении. Некоторые наименования распадаются уже через 2 недели после хранения, поэтому стоит учитывать этот фактор.

Совет! При длительном хранении никогда не стоит предварительно добавлять присадки в бензин. Лучше использовать их непосредственно при заполнении бака.

Последний нюанс, из-за которого качество топлива ухудшается – возникновение осадка. Топливо отстаивается длительный срок, из-за чего мелкие фракции опускаются на дно. Если такой концентрированный осадок попадет в топливную систему, то это негативно отразится на топливном фильтре и может спровоцировать поломку.

В результате этих причин срок годности бензина при идеальных условиях не превышает 5 лет, а при их пренебрежении составляет лишь 1 год. Учитывая столь существенную разницу в длительности хранения, предпочтительно соблюдать все факторы. Это позволит не только увеличит срок хранения, но и снизит потерю свойств топлива.

Емкости для хранения

Идеальной емкостью для хранения бензина является герметичный металлический резервуар. Для этого подойдет бак, бочка, канистра и другие подобные сосуды. Что касается пластиковых резервуаров, они нежелательны. Этому есть две причины:
— окисление и химическое взаимодействие с пластиком;
— накопление статического заряда на сосуде.

Пластиковые резервуары, особенно простые бутылки, крайне не рекомендуются к хранению. Бензин может вступать реакцию с материалом, что повлечет за собой потерю свойств топлива и разрушение самого контейнера. Вторая же причина — риск искры при переливании жидкости. Пластик способен накапливать статический заряд, что может привести к воспламенению.

Интересно! Некоторые типы пластика не вступают в реакцию с топливом. Зачастую их используют для его перевозки и хранения.

В остальном же хранение бензина в пластиковых резервуарах не хуже, чем в металлических. Срок хранения приблизительно одинаковый, на него больше влияют другие факторы. Поэтому стоит выбирать тот вариант, который обеспечит надежность и герметичность.

Среди рекомендованных контейнеров для хранения отмечают:
— наземные резервуары;
— бочки и автоцистерны;
— заглубленные резервуары;
— канистры.

Хотя срок годности топлива в канистрах наиболее мал, они также используются в качестве резервуаров. Лучшим вариантом будут заглубленные или полузаглубленные цистерны, которые скрыты от солнца и не нагреваются благодаря грунту.

Условия для хранения топлива

Сроки хранения варьируются от 1 до 5 лет. Это зависит от выполнения вышеперечисленных условий. Но в некоторых случаях срок может быть даже меньше, если идет полное пренебрежение требованиями.

Таблицу сроков можно представить следующим образом:
— бак автомобиля – до 6 месяцев;
— канистра – до 1 года;
— бочка и цистерна – до 2 лет;
— специальный резервуар – до 3 лет;
— заглубленный резервуар – до 5 лет.

Несоблюдение температурных условий способно сократить срок хранения на 20-35%, а отсутствие герметичности и доступ кислорода – на 20%. Во втором случае не столько снижается срок, сколько страдает автомобиль от окисленного топлива.

Интересно! Дизельное топливо имеет куда больший срок хранения, достигающий 10 лет. Его хранить предпочтительнее, нежели бензин.

Хранение масляной смеси и различия в марке бензина

Если изначально имеется смесь бензина с маслом, что необходимо для работы двухтактных двигателей, то хранить ее не рекомендуется. По отдельности эти составляющие имеют куда больший срок службы, нежели вместе.

Что касается марки бензина, это практически не влияет на срок хранения и условия. Стоит лишь отметить, что АИ-95 способен переносить немного меньшие температуры, нежели другие. Однако этот нюанс незначителен, ведь опускать температуру до критической отметки никто не будет. Другие же факторы абсолютно безразличны, как и набор присадок. Большинство из них разрушится в процессе хранения, поэтому рекомендуется приобретать чистое топливо.

Нередко хранение бензина используется не как средство экономии, а как резервный запас в автомобиле. Для таких задач оптимальными будут специальные пластиковые канистры, имеющие герметичную крышку и удобную для размещения форму.

Источник

Что такое автомобильные бензины, их состав и свойства

После изобретения и популяризации двигателя внутреннего сгорания бензин стал одним из главных продуктов, получаемых из нефти. Его качество и состав зависят не только от технологии производства, но и от места добычи нефти. Именно этот ценный ресурс в XX веке стал причиной многих войн и конфликтов. Каков же состав бензина и его характеристики? Попробуем разобраться в этой статье.

Что такое бензин

Точную химическую формулу вывести сложно, так как это смесь углеводородов со следами серы, азота, кислорода и других соединений. Бензин имеет низкие детонационные свойства. Это одна из его важнейших характеристик, поскольку такие понятия, как октановое число, детонация и степень сжатия являются ключевыми в работе двигателя и топлива.

Разберем кратко понятия октанового числа и детонации, которые связаны между собой. Чем выше октановое число бензина, тем он устойчивее к детонации, то есть, способен гореть без взрыва при сжатии. Углеводород изооктан, входящий в состав, имеет антидетонационные свойства. Его значение берут за 100. Н-гептан легко взрывается и имеет значение 0. Соотношение этих углеводородов и образует октановое число.

Пример. Октановое число топлива равно 70. Значит, по детонационным свойствам оно эквивалентно смеси 70% изооктана и 30% н-гептана.

Получение и виды

Бензины и другие углеводороды (дизельное топливо, керосин и др.) получают путем перегонки нефти. Существует несколько способов получения фракций из нефти:

Прямая перегонка

Прямая перегонка заключается в отборе разных фракций путем нагревания в определенных температурных пределах. Пары бензина собираются в верхней части колонны, а затем конденсируются и охлаждаются, образуя жидкий бензин. Ниже по уровню колонны получают фракции лигроина, керосина, солярового масла, а в самом нижнем остатке получается мазут.

До 100°C получают I сорт, до 110°C – специальный, до 130°C – II сорт. Но получаемый таким образом бензин имеет низкое октановое число, как правило, не выше 65-70. Его доля составляет всего 5-15% от объема нефти.

В результате прямой перегонки получают также и дизельное топливо как смесь солярового масла и керосина. От бензина оно отличается узким фракционным составом и применяется в двигателях с воспламенением от сжатия, то есть, в дизельных. Способность воспламеняться под давлением и температурой – это главное свойство дизельного топлива. Для его характеристики используются не октановое, а цетановое число.

Крекинг

Название этого способа происходит от английского глагола «to crack» – «расщеплять», «раскалывать». Метод позволяет увеличить долю бензиновых фракций до 50-60%. В его основе лежат деструктивные методы, то есть, высокомолекулярные фракции расщепляются на фракции с низкомолекулярной массой. Разные группы углеводородов, такие как парафиновые, нафтеновые или ароматические, разлагаются с разной скоростью.

В свою очередь, крекинг-процесс может происходить двумя способами: расщепление под действием высокой температуры и расщепление в присутствии катализаторов (алюмосиликаты). Термический крекинг происходит под давлением и при температуре 470-500°C. Каталитический крекинг является более совершенным. Катализатор превращает часть непредельных углеводородов в предельные, тем самым повышается качество. Конечно, технологически эти процессы более сложны. Но даже при более совершенном каталитическом крекинге октановое число не выше 75-80.

Риформинг

Риформинг – это вид крекинга, где сырьем служат лигроины или низкооктановые бензины. Таким способом увеличивают октановое число после прямой перегонки нефти или после термического или каталитического крекинга. Получают бензины с октановым числом 95-98, а с добавлением этиловой жидкости (спиртов) доводят до 100 и выше. Это также сложный технологический процесс, имеющий несколько видов.

Свойства бензинов

Как уже говорилось, бензины имеют высокую летучесть и легко воспламеняются. Наряду с устойчивостью к детонации, эти характеристики также относятся к основным. По физико-химическим параметрам бензины должны обладать следующими свойствами:

Маркировка автомобильных бензинов

Маркировка состоит из буквенных и цифровых символов. Например, АИ-95 или А-90. Буквы указывают на метод определения октанового числа. Он бывает двух видов:

Исследовательское октановое число (ОЧИ) тестируется на одноцилиндровой установке, например, УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, переменной степени сжатия и температуре всасываемого воздуха 52°С, угол зажигания 13°. Тест показывает поведение бензина при средних и малых нагрузках.

По ГОСТ Р 54283-2010 маркировка автомобильных бензинов должна состоять из трех групп знаков, разделенные дефисами.

Пример. АИ-95-4. АИ обозначает исследовательский метод определения октанового числа, 95 – октановое число, 4 – соответствие стандарту ЕВРО-4, всего их четыре класса: 2, 3, 4 и 5.

По ГОСТ 32513-2013 основными марками автомобильных бензинов являются:

Как проверить качество

Водителю нужно всегда внимательно относиться к качеству топлива, и заливать только рекомендованный производителем по октановому числу бензин. К сожалению, недобросовестные поставщики или продавцы могут продавать некачественное или разбавленное топливо, что понижает заявленное октановое значение и его свойства. Для двигателя это чревато серьезными последствиями.

Есть несколько простых и доступных методов определения качества топлива.

Бензин – это питание двигателя автомобиля. От его качества и состава во многом зависит правильная работа силового агрегата. Водителю нужно разбираться в марках, понимать значение октанового числа и знать другие характеристики. Нужно помнить, что качественное топливо – это залог долгой службы любого двигателя.

Источник

Основные агрегатные состояния вещества

Агрегатные состояния вещества

Чтобы разобраться с тем, какими бывают агрегатные состояния, предлагаю по ходу чтения статьи заполнять таблицу.

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

Лед, вода и водяной пар — это все три агрегатных состояния одного вещества. Лед — твердое состояние, вода — жидкая, пар — газообразное. Для каждого вещества существует три состояния.

Твердое состояние

Его очень легко представить — это любой предмет, который мы встречаем в жизни. В этом состоянии тело сохраняет форму и объем. Расстояние между молекулами, приблизительно равно размеру самих молекул, которые, в свою очередь, расположены очень структурированно.

Такая структура называется кристаллической решеткой — из-за четкой структуры молекулам сложно двигаться, и они просто колеблются около своих положений.

Заполняем нашу табличку

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

сохраняет форму и объем

в кристаллической решетке

соотносится с размером молекул

колеблется около своего положения в кристаллической решетке

Жидкое состояние

В этом состоянии сохраняется объем, но не сохраняется форма. Например, если перелить молоко из кувшина в стакан, то молоко, имевшее форму кувшина, примет форму стакана. Кстати, в корове у молока тоже была другая форма.

Расстояние между молекулами в жидком состоянии чуть больше, чем в твердом, но все равно невелико. При этом частицы не собраны в кристаллическую решетку, а расположены хаотично. Молекулы почти не двигаются, но при нагревании жидкости делают это более охотно.

Вспомните, что происходит, если залить чайный пакетик холодной водой — он почти не заваривается. А вот если налить кипяточку — чай точно будет готов.

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

сохраняет форму и объем

в кристаллической решетке

соотносится с размером молекул

колеблется около своего положения в кристаллической решетке

близко друг к другу

малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается

Газообразное состояние

В жизни мы встречаем газообразное состояние вещества, когда чувствуем запахи. Запах очень легко распространяется, потому что газ не имеет ни формы, ни объема (он занимает весь предоставленный ему объем), состоит из хаотично движущихся молекул, расстояние между которыми больше, чем размеры молекул.

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

сохраняет форму и объем

в кристаллической решетке

соотносится с размером молекул

колеблется около своего положения в кристаллической решетке

близко друг к другу

малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается

занимают предоставленный объем

больше размеров молекул

хаотичное и непрерывное

С агрегатными состояниями разобрались, ура! Но до сих пор неясно, каким образом у каждого вещества их целых три, и как одно переходит в другое. Для этого узнаем, что такое фазовые переходы.

Фазовые переходы: изменение агрегатных состояний вещества

При изменении внешних условий (например, если внутренняя энергия тела увеличивается или уменьшается в результате нагревания или охлаждения) могут происходить фазовые переходы — изменения агрегатных состояний вещества.

Фазовые переходы интересны тем, что все живое не Земле существует лишь благодаря тому, что вода умеет превращаться в лед или пар. С кристаллизацией, плавлением, парообразованием и конденсацией связаны многие процессы металлургии и микроэлектроники.

На схеме — названия всех фазовых переходов:

Переход из твердого состояния в жидкое — плавление;

Переход из жидкого состояния в твердое — кристаллизация;

Переход из газообразного состояния в жидкое — конденсация;

Переход из жидкого состояния в газообразное — парообразование;

Переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое — сублимация;

Переход из газообразного состояния в твердое, минуя жидкое — десублимация.

График фазовых переходов

Если взять процесс превращения льда в воду, воды — в пар, и обратные действия, то мы получим очень информативный график.

Разбираемся по шагам. Сначала взяли лед, конечно, при отрицательной температуре, потому что при нуле лед начинает плавиться. Нагрели лед до температуры плавления (до 0 градусов).

После того, как лед нагрелся до температуры плавления, он начинает плавиться. Плавление происходит при постоянной температуре тем дольше длится, чем больше масса плавящегося вещества. Еще этот процесс зависит от свойств самого вещества, но об этом немного позже.

Расправившись вещество уже в жидком состоянии снова начинает нагреваться, и температура увеличивается, пока не достигает температуры кипения. В данном случае нагревается вода — это значит, что ее температура кипения равна 100 градусам Цельсия.

При 100 градусах вода кипит, пока не выкипит целиком. В данном случае процесс аналогично плавлению происходит при постоянной температуре. Данный процесс нельзя путать с испарением, потому что парообразование происходит при конкретной температуре, а испарение — при любой.

Далее полученный пар нагревается, но путем нагревания невозможно дойти до другого фазового перехода — можно пойти только обратно.

Первый шаг в обратную сторону — охлаждение до температуры кипения.

Дойдя до температуры кипения (в данном случае 100 градусов), пар начинает переходить в жидкое состояние. Этот процесс также происходит при постоянной температуре.

Сконденсировавшись, вода охлаждается, пока не начнет замерзать.

Кристаллизуется (замерзает) вода при той же температуре, что и плавится лед — 0 градусов. Кристаллизация также происходит при постоянной температуре.

После кристаллизации лед охлаждается.

С нагреванием и охлаждением все совсем просто — мы либо передаем теплоту телу (веществу), и оно идет на увеличение температуры, либо тело отдает тепло и охлаждается.

В остальных процессах температура не меняется. Это связано с тем, что количество теплоты не всегда зависит от температуры. Формулы для всех процессов выглядят так:

Нагревание

Охлаждение

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Плавление

Кристаллизация

Q — количество теплоты [Дж]

λ — удельная теплота плавления вещества [Дж/кг]

m — масса [кг]

Парообразование

Конденсация

Q — количество теплоты [Дж]

L — удельная теплота парообразования вещества [Дж/кг]

m — масса [кг]

Решение задач по фазовым переходам

С теорией разобрались — а теперь давайте практиковаться!

Задачка раз. Температура медного образца массой 100 г повысилась с 20 °С до 60 °С. Какое количество теплоты получил образец? Удельную теплоёмкость меди считать равной 380 Дж/(кг умножить на °С)

Q = 380 * 0,1*(60-20) = 1520 Дж

Ответ: образец получил 1520 Дж

Задачка два. Какое количество теплоты необходимо для плавления 2,5 т стали, взятой при температуре плавления? Удельная теплота плавления стали λ=80кДж/кг. Теплопотерями пренебречь.

80 кДж/кг = 80000 Дж/кг

Q = 80000*2500 = 200 000 000 Дж = 200 МДж

Ответ: для плавления 2,5 т стали необходимо 200 МДж теплоты.

Сублимация и десублимация

Мы уже рассказали про такие процессы, как сублимация и десублимация.

Примерчики из жизни🤓

Про принтеры. Цветные принтеры (только не лазерные) печатают путем сублимации. Вот как это работает: частицы краски быстро переходят из твердого состояния в газообразное и оседают на бумаге — так получается цветная картинка.

Рисуночки на окнах. Если вы решите проехаться на автобусе в холодную погоду — увидете на стеклах чудесные узоры. Из-за огромной разницы температур между улицей и автобусом, мы можем наблюдать процесс десублимации в виде красивых рисунков на стеклах. Иней образуется похожим способом — резкое похолодание приводит к десублимации воздуха.

Влажность воздуха: испарение и конденсация

Такие процессы, как испарение и конденсация, становятся более логичными и простыми, если их рассмотреть на примере влажности воздуха.

Влажность воздуха говорит нам о том, сколько в воздухе содержится водяного пара. Любое количество пара в воздух не запихнешь, поэтому, во-первых, его там очень мало, а во-вторых, при избыточном количестве водяного пара происходит конденсация — это когда образуется роса.

Как влажность влияет на человека

Для человека влажность очень важна, потому что мы состоим из воды на 90%. Если окружающей среде нечего испарять, она будет испарять нас. Поэтому при низкой влажности мы чувствуем сухость во рту, а при высокой — волосы впитывают влагу, разбухают и начинают виться. На этом принципе построены некоторые гигрометры — приборы для измерения влажности. Они так и называются — волосяные гигрометры. Только внутри не человеческий волос, а конский, но принцип от этого не меняется.

При высокой влажности холод и тепло воспринимаются более чувствительно. Это связано с потливостью человека при высокой температуре. Такой механизм помогает нам бороться с жарой, но при высокой влажности пот не может испариться. При испарении пота мы теряем избыточное тепло, а в данном случае этого не происходит.

При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно, а при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве.

Влажностью можно управлять. Существуют мешочки с шариками адсорбентами, которые кладут в коробки с обувью, чтобы впитать лишнюю влагу. Чтобы окна не запотевали, можно насыпать в рамы соль, которая также впитает влагу. А если вам наоборот нужно больше влаги — берем увлажнитель воздуха (классная вещь!): он добавляет в воздух водяной пар.

Источник