Термодинамика процесса испарения.

Испарение представляет собой фазовый переход – из жидкой фазы в фазу газа. При фазовом переходе происходит выделение или поглощение тепла. Фазовый переход характеризуется удельной теплотой фазового перехода, то есть величиной теплоты перехода, отнесенной к единице массы вещества.

, (1.2.1)

где dQ – теплота, отнесенная к массе dm.

Для любого теплового процесса справедливо первое начало термодинамики

, (1.2.2)

где dE - изменение внутренней энергии; p× dV - совершаемая механическая работа; p - давление; V- объем .

Так как происходит процесс между жидкой и газовой фазой, то , , где одним штрихом обозначены величины для жидкой фазы, двумя штрихами – для газообразной фазы.

Тогда

. (1.2.3)

Величина

(1.2.4)

называется теплосодержанием (энтальпией, тепловой функцией).

Энтальпией называется функция состояния термодинамической системы, равная сумме ее внутренней энергии и произведения давления на объем системы.

Тогда для удельной теплоты парообразования имеем

, (1.2.5)

где и - теплосодержание жидкостей и газообразной фазы на единицу массы или удельные теплосодержания, .

Удельную теплоту испарения можно также выразить через энтропию. Энтропией S называется функция состояния, изменение которой равно

, (1.2.6)

где dQ – тепло, полученное системой.

Если обозначить s – энтропию на единицу массы, то для процесса испарения (1.2.6) примет вид

, (1.2.7)

откуда

. (1.2.8)

Рассмотрим далее зависимость удельной теплоты испарения от параметров состояния. Эта зависимость определяется уравнением Клайперона-Клаузиуса

, (1.2.9)

где и - удельные объемы соответственно жидкой и газообразной фаз.

Здесь используется зависимость давления p от температуры для насыщенного пара в условиях равновесия пара и воды.