Діаграма стану води
Діаграма стану (або фазова діаграма) є графічним зображенням залежності між величинами,
характеризуючими стан системи, і фазовими перетвореннями в системі (перехід з твердого стану в рідкий, з рідкого в газоподібний і т. д.).
Для однокомпонентних систем зазвичай використовуються діаграми стану, що показують залежність фазових перетворень від температури та тиску; вони називаються діаграмами стану в координатах Р-t.
На рис. 10.1 наведено у схематичній формі (без суворого дотримання масштабу) діаграма стану води. Будь-якій точці на діаграмі відповідають певні значення температури та тиску.
Діаграма показує стан води, які термодинамічно стійкі при певних значеннях температури і тиску. Вона складається з трьох кривих, що розмежовують усі можливі температури та тиску на три області, що відповідають льоду, рідині та парі.
Крива ОА є залежністю тиску насиченої водяної пари від температури: точки кривої показують ті пари значень температури і тиску, при яких рідка вода і водяна пара знаходяться в рівновазі один з одним. Крива ОА називається кривою рівноваги рідина - пара абокривої кипіння.
Крива ОС - крива рівноваги твердий стан - рідина, абокрива плавлення, -показує ті пари значень температури і тиску, при яких лід і рідка вода знаходяться в рівновазі.
Крива ОВ - крива рівноваги твердий стан - пара, абокрива сублімації.Їй відповідають ті пари значень температури і тиску, при яких у рівновазі знаходяться лід і водяна пара.
Усі три криві перетинаються у точці О.Координати цієї точки - це єдина пара значень температури і тиску, при яких у рівновазі можуть бути всі три фази: лід, рідка вода і пара. Вона має назвупотрійної точки.
Потрійна точка відповідає тиску водяної пари 0,610 кПа (4,58 мм рт. ст.) та температурі О,О ГС.
Діаграма стану води має значення розробки технологічних режимів отримання харчових продуктів. Наприклад, як випливає з діаграми, якщо лід нагрівається при тиску менше ніж 0,610 кПа (4,58 мм рт.ст.), він безпосередньо перетворюється на пар. Це є основою розробки способів отримання харчових продуктів сушінням заморожуванням.
Однією з особливостей води, що відрізняють її від інших речовин, є зниження температури плавлення льоду зі зростанням тиску. Ця обставина відбивається на діаграмі. Крива плавлення ОС на діаграмі стану води йде вгору вліво, тоді як майже для всіх інших речовин вона йде вгору вправо.
Перетворення, що відбуваються з водою при атмосферному тиску, відбиваються на діаграмі крапками або відрізками, розташованими на горизонталі, що відповідає 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Так, плавлення льоду або кристалізація води відповідає точці D, кипіння води - точці Е, нагрівання або охолодження води - відрізку DE і т.п.