Gazning zichligi. Gazning issiqlik berish qobiliyati

Issiqlik mashinalarida, issiqlik dvigatellarida, isitish qurilmalarida ishchi jism sifatida suv bug‘lari qo'llaniladi, chunki suv arzon, zaxirasi ko‘p va termodinamika ko'rsatkichlari nisbatan yaxshi. Suvning suyuq holatidan bug' holatiga o'tishi bugflanish deyiladi. Suvning bug'ga aylanishi 2 xil yo‘l bilan bo'lishi mumkin: buglanish va qaynash.
Bug'lanish jarayonida suv sathiga yaqin sirtdagi molekulalar o'zlaridagi kinetik energiya hisobiga suyuqlik ichidan otilib chiqib, atmosfera (muhit)ga chiqib ketadi.
Bug'lanish — suyuqlikning ochiq turgan yuzasidan har qanday haroratda otilib chiqayotgan molekulalar hisobiga bo'ladi.
Qaynash — bug'lanishning faqat suyuqlik sirtidan tashqari butun suyuqlik hajmi bo'yicha bo'lish jarayoni. Fizika kursidan ma’lumki, suyuqliklaming qaynash harorati uning turiga va asosan muhit bosimiga bog'liq. Masalan, suv tog' sharoitlarida, ya’ni muhit bosimi past bo'lganda, 100°C dan ancha past haroratda qaynashi ma’lum. Bug'ning suyuqlikka aylanish jarayonini kondensatsiya deyilib, bundan hosil bo'lgan suyuqlikni kondensat, qurilmaning nomi kondensator deb yuritiladi. Distillangan suv, yomg'ir va qor suvlari
ham kondensat hisoblanadi.
Suyuqlikning bug'lanish jarayonida molekulalarning suyuqlikdan muhitga otilib chiqishidan tashqari molekulalarning suyuqlikka qaytishi ham sodir bo'ladi. Muhitga otilib chiqayotgan molekulalar sonining suyuqlikka qaytib tushayotgan molekulalar soniga tenglash- ganida d inam ik m uvozanat sodir bo'ladi. Bu holatdagi bug'ni to‘yingan bug‘ deb ataladi. To'yingan bug'ning zichligi maksimal bug' zichligiga ega.
Bug'ning to'yingan holatga kelishi muhit haroratiga bog'liq bo‘lib, har bir muhit harorati uchun to'yinish harorati mavjud.
Bug'lanish jarayonida muhitga otilib chiqayotgan molekulalar o'zlari bilan suvning mayda tomchilarini ham olib chiqishlari mumkin. Shuning uchun to'yingan bug'da mayda suv tomchilari ham bo'lib, bunday bug'ni to'yingan nam bug‘ deyiladi.
79
Agar bug'lanayotgan suvning ustki qismi (muhit) chegaralangan (aytaylik, qopqoq bilan yopilgan) bo‘lsa, ma’lum sharoitda suv tom- chilari qolmaydi. Bunday sharoitdagi bug‘ni quruq to'yingan bug‘ deb yuritiladi. Ko'pincha bug4 tarkibida ma’lum miqdorda suv tomchilari boMadi. Shu sababli bug'lar uchun quruqlilik darajasi degan tushuncha kiritilgan. Agar bug‘ uchun quruqlilik darajasi x
— 0,9 bo‘lsa, buning mazmuni bug'ning tarkibida 10 % suv tomchilari bor, degani boMadi.
Izoh: Bug* — moddaning gaz holati bo'lib, oddiy ko'z bilan ko‘rinmaydi. Agar bug', bug'lanish jarayoni, ko'zga ko'rinayotgan ekan, demak, bug' tarkibida suv tomchilari bor bo'lib, biz shu suv tomchilarini ko'ramiz. To'yingan bug'ning haroratini yana oittirsak, ya’ni qizdirsak — o'ta qizigan bug' hosil bo'ladi. O'ta qizigan bug'laigina to'la gaz holatiga o‘tgan bo'ladi.

4 . 2 . B u g ‘ h o la t in in g o 'z g a r i s h d ia g ra m m a la r i

Suv bug‘i uchun «pv* diagrammasi. Qo‘zg‘aluvchan porshen joylashtirilgan silindr ichiga suv quyilib, isitilmoqda. Bunday sharoitda gaz (bug‘) bosimining ortishi sodir bo'lmaydi, ya’ni jarayon — izobarik jarayondir (4.1- rasm, a). 4.1- b, d rasmlarda ham shu jarayon bo'lib, porshen ustiga qo'yilgan toshlar suyuqlik tepasidagi muhitning bosimini orttiradi, ya’ni p 2 = sonst, p3 = sonst va hokazo sharoitlar hosil qiladi. Suvni har xil miqdordagi o'zgarmas bosimlarda isitish va bugMantirish jarayonini p v koordinatalarida ifodalaymiz. 0 4 a qi2igan tayyor bug' hosil boMish 3 ta bosqichda sodir boMadi: suvning qaynashgacha isishidagi izobarik kengayish — av b{, a2, b2,
..., izobarik qaynab bug'lanish b x, cp bv cv ... va o'ta qizigan bug' hosil boMishi c, dv c2 d2, ... Shunday qilib, p v koordinata sistemasida 3 ta qator nuqtalar hosil bo'Idi. Mos nomlangan nuqtalami o'zaro birlashtirsak, 3 ta chiziq hosil boMadi.


4 .1- a, b rasmlar


80

1. 
   «а» nuqtalami birlashtiruvchi^ chiziq — sovuq suv chizig'i;
   
2. 
   «b» nuqtalami birlashtiruvchi | chiziq — issiq suv chizig'i, qaynashning |i boshlanishi quyi chegara chizig'i;
   
3. 
   «с» nuqtalami birlashtiruvchi chi- _ _ ziq — qaynash (bug'lanish)ning tugash
   

jp = c o n s t

chizig'i — yuqori chegara chizig'i. Q d) Quyi va yuqori chegara chiziqlari 4.1- rasm.
o'zaro kesishgan «К» nuqta k r itik nuqta
deyiladi. Suv uchun bu nuqta ko'rsatkichlari.
220 bar (225,5 at), T^ = 647°^ (374°C ), ob = 0,003 m3/
kg kritik holatdagi suyuqlik uchun bug'ning va suyuqlikning xususiyatlari bir xil bo'ladi.
3 ta chiziq (A, B, Q «ро» diagramma yuzasini 4 ta qismga ajratadi (4.2- rasm).
I — sovuq suv qismi; II — issiq suv qismi; III — qaynash, bug'lanish qismi; IV — o'ta qizigan bug' qismi. AK — quyi chegara chizig'ida bug'lanish boshlanadi,
bug'ning quruqlik darajasi X = 0, К С — yuqori chegara chizig'ida bug'lanish tugaydi, bug'ning
quruqlik darajasi X = 1 , ya’ni 100%^_ li bug' hosil bo'ladi. p Suv bug‘i uchun « Ts» p
diagram m asi. Suv bug'i hosil bo'lishida issiqlik m iqdorining sarflanishini hisoblashda « Ts »

diagrammasi juda qulay, chunki bu koordinatalarda grafikdagi yuza issiqlik miqdorini ifodalaydi (4.3- rasm).
Diagrammada:
4.2- rasm.

akva. ks — quyi va yuqori chegara chiziqlari;
а — izobara chizig'ining boshlanishi, 0°C (273°K) T0;
ab — suvni qaynash haroratigacha izobarik isitish;
/ — qaynashgacha isitish uchun sarflangan issiqlik miqdori;
be — izobarik qaynash jarayoni bir vaqtning o'zida izoterma bo'lib ham hisoblanadi, chunki qaynashning boshlanishidan tuga- guncha suvning harorati o'zgarmaydi;
r — yuza ma’lum masshtabda suvning to'la bug'lanib tugashi uchun sarflanadigan issiqlikni bildirib, bug'lanish issiqligi deyiladi;


81

т ^{qo.q — to'yingan (quruq) bug'dan} o'ta qizigan bug' hosil qilish uchun bug'ga berilgan qo'shimcha issiqlik miqdori.

a


0


4.3- rasm.
Uchala miqdorlarning yig'indisi sovuq suvdan ishlatish uchun tayyor bo'lgan, o'ta qizigan (quruq) bug' hosil qilishga sarflanadigan issiqlik miqdorini ifodalaydi:

Suv bug'i uchun *hs* diagrammasi. Suv bug'ining issiqlik hisob- kitoblarida «Ts» diagrammasidan foydalanish ancha qulayliklarga olib keiadi (4.4- rasm). Lekin bu koordinatalarda issiqlik miqdorini aniqlash uchun egri chiziqlar bilan chegaralangan (qing'ir-qiyshiq) yuzalami o'lchashga to'g'ri keiadi. Issiqlik hisoblarida bu biroz qiyinchilik va noaniqlik keltirib chiqaradi.
hs koordinatalardagi suv bug'ining diagrammasida issiqlik miqdori (entalpiya) chiziq uzunligi bilan ifodalanganligi uchun hisoblashlarga qulaylik va aniqlik kiritadi.
4.4- rasmda «0» nuqtadan chiqayotgan izobara chiziqlari x = 1 chizig'igacha (qaynab tugaguncha) izoterma bilan birga ketadi. Yuqori chegara chizig'i ( x = 1) dan keyin izobara chizig'i yuqoriga tik ko'tariladi, izoterma chiziqlari esa pastroqqa qarab og'ib ko'tariladi.
750
250


л o wvd
о 0,5 1,0 1,5 2,0 l


4.4- rasm.
82

Rasmda bug'ning quruqlik darajasi bir xil bo'lgan chiziqlar ham berilgan: (xt = 0,90: x 2 = 0,8 va hokazo). Abssissa va ordinatu o'qlarida kattaliklar MKGS birliklari sistemasida berilgan. Kerakli paytda SI sistemasiga o'tish uchun olingan qiymatlami 1 kkal = 4,19 kJ ga ko'paytirsak yetarli bo'ladi.
Issiqlik mashinalarining hisoblarida yuqori bosim va quruqlik darajasi 0,5 dan yuqori bo'lganligi uchun amaliy foydalanishga mo'ljallangan «As» diagrammalari noldan boshlanmaydi. Diagram - maning «K» nuqtadan chaprog'i va yuqorirog'i masshtablarda beri-
k J J
ladi, ya’ni entalpiyaning A= 1500— va entropiyaning s = 4000-— -
kg kg - К
dan yuqori qismi ko'proq amaliy ahamiyatga ega.

Diagrammadagi miqdorlar va suv bug'ining ko'rsatkichlari olimlar tomonidan (masalan, rus olimi M.P.Vukalovich) jadval holiga ham keltirilgan bo'lib, darsliklarda ilova sifatida berilishi mumkin.

4 . 3 . N am h a v o n in g x u s u s iy a t l a r i

Nam havoning asosiy ko'rsatkichlari. Atmosferadagi nam havo issiqlik texnikasida ishchi jism sifatida juda ko'p sohalarda ishlatiladi. Issiqlik dvigatellarining deyarli barchasida, quritish qurilmalarida, xonalar va texnologik jarayonlami shamollatishda, dvigatellaming sovitish tizimlarida va hokazolarda ishchi jism — atmosferadagi havo bilan to'yingan yoki o'ta qizigan holatdagi suv bug'ining aralash- masidir. Suv bug'i bilan havoning bunday mexanik aralashmasi ni
— nam havo deyiladi.
Havo tarkibida suv bug'lari ko'p hollarda o'ta qizigan holatda va bug'ning aralashmadagi bosim ulushi kam bo'lganligi uchun (shuning uchun havodagi bug' ko'zga ko'rinmaydi) nam havo ham ideal gazga juda yaqin turadi. Shu sababdan ideal gaz aralashmalarining qonu- niyatlariga nam havo ham to'la bo'ysunadi.