Можно много говорить о том, что различные системы находятся в равновесии, но утверждать это безосновательно нельзя никак. Говоря о том, что некая система находится в равновесии, мы пытаемся показать, что силы примерно равны. Если же речь заходит о давлении воды и водяного пара, то, уточняя, говорим о силах молекулярных.
Например, если взять в расчет воду, то есть некая температура, которая при определенных условиях (например, атмосферном давлении), которая даст жидкости и пару данной жидкости состояние термодинамического равновесия. Давайте более подробно рассмотрим этот аспект, чтобы понять, что именно должно происходить, чтобы равновесие на самом деле наступило.
Примеры равновесия
Во-первых, термодинамическое равновесие – это такое состояние системы «жидкость-пар», при которой никакие параметры в ней не меняются. Однако она должна быть полностью изолирована от внешней среды, тогда термодинамическое равновесие будет полноценным. Во-вторых, поскольку внутри системы могут происходить какие угодно изменения, нужно показать, что обмен теплом продолжается. По сути, если взять бытовую систему, наиболее близкую к идеальной, можно рассмотреть холодильник: изолированный от кухни, он полностью соответствует понятию термодинамического равновесия. Но когда речь заходит о давлении пара, стоит рассматривать иные системы.
Смотреть обучающий видео фильм о принципе работы паровых двигателей
От чего зависит состояние системы
Давление насыщенного пара над водой можно рассматривать в любой системе, где есть жидкость. Это может быть тарелка с супом, водоем или даже болото – везде есть давление, которое пар оказывает на поверхность. Законов, которым он подчиняется, немало. И земное притяжение, и притяжение между молекулами, и расширение теплого газа – все это оказывает влияние на давление. Чтобы самостоятельно не считать цифры, которые подчас довольно сложно подсчитать, можно использовать таблицу. Таблица содержит основные параметры, от которых зависит давление.
Знакомимся с таблицей давление паров воды
Использовать ее можно без опасения, потому что она рассчитана очень точно и непосредственное давление высчитано до последнего паскаля. Кроме того, в данной таблице содержатся данные о высоте ртутного столба. Это тоже очень важный параметр, поскольку можно примерно сравнить давление пара с давлением реальной атмосферы. Ведь иногда, при очень сильном нагреве пар может оказывать сильнейшее давление. Бывали случаи, когда паровые котлы, сделанные из толстой стали, разрывало давлением. В таблице указано значение давления при температуре пара в 373 градуса: 22 МПа. Учитывая, что обычное атмосферное давление составляет 100 кПа, то есть в 220 раз меньше.
Поэтому не стоит пренебрегать возможной опасностью котлов высокого давления, а также обычными системами, в которых происходит преобразование воды в пар. Истошный вопль свистка на чайнике как раз показывает, насколько сильным может быть даже незначительное давление, а если к пару поднести стекло то мы увидим конденсацию водяного пара, но это уже материалы нашей другой статьи.
