什么是水蒸汽的蒸發(fā)熱能
當水的溫度上升到它沸騰的狀態(tài),一些分子得到了足夠的能量,具有了足夠的動能和速度,這樣就可以在掉回液體中之前從液體表面逸出,形成蒸汽。
繼續(xù)加熱使分子運動進一步加劇,大量的分子具有離開液面的動能,當水被加熱到沸點時,氣泡從水中逸出并在表面爆裂。
考慮到液體和氣體的分子結(jié)構(gòu)時,很顯然蒸汽的密度比水低的多,因為蒸汽的分子之間距離要大的多,所以蒸汽會存在于水的表面以上的空間。
當離開液體表面的分子比那些重新進入液面的分子多的時候,水會自由蒸發(fā)。這時,它已經(jīng)達到了它的沸點或飽和溫度。
如果壓力保持不變,增加更多的熱量不會使水溫上升,但會使水變成飽和蒸汽。同一系統(tǒng)的飽和水的溫度和飽和蒸汽的溫度是一樣的,但是單位質(zhì)量蒸汽中含有的熱量要大的多。
在大氣壓力下飽和溫度是100°C,但是,如果壓力上升,將會吸收更多的熱量,飽和溫度也將上升,但是并不發(fā)生相變。
因此,增加壓力有效增加了水的焓值和飽和溫度,飽和溫度和壓力之間的關(guān)系形成飽和蒸汽曲線,在該曲線上,水和蒸汽可以在任何壓力下共存,即:均達到飽和溫度時。飽和曲線以上的是過熱蒸汽。
? 飽和溫度以上的溫度稱為蒸汽的過熱度。
? 飽和曲線下的水為不飽和水。
如果蒸汽從鍋爐中以同樣的速度產(chǎn)生,繼續(xù)增加的熱量僅簡單的增加了產(chǎn)量;如果蒸汽離開鍋爐時受到阻擋,繼續(xù)增加的熱量仍然是那么多,則流入鍋爐的能量要比流出的能量多,這樣多余的能量就使壓力上升,由于飽和溫度和壓力是相關(guān)的,于是飽和溫度上升。
蒸發(fā)焓或潛熱(hfg) 指的是在沸騰溫度下水變成蒸汽需要吸收的熱量,期間,水和蒸汽的混合物溫度不上升,所有的能量用來把水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)(飽和蒸汽)。
正如從冰到水的相變過程,蒸發(fā)的過程也是可逆的。當蒸汽遇到較低溫度的表面時,蒸汽冷凝會放出同樣多的熱量。
這部分熱量對于用蒸汽加熱的用途來說,就是可以利用的熱量,這些熱量是蒸汽中所含有的熱量當冷凝成水的時候被利用的一部分。
飽和蒸汽焓或飽和蒸汽的總熱量
這是指飽和蒸汽的總能量,它是水的焓值和蒸發(fā)焓的總和。
hg = hf + hfg
飽和蒸汽的焓值(或其它性質(zhì))可以很方便地通過查取蒸汽表來獲得,蒸汽表是根據(jù)以前的實驗結(jié)果制成表格而來的。
了解蒸汽的蒸發(fā)熱量形成和組成,有利于高效利用蒸汽熱量。