Файл: Миниович, М. А. Производство аммиачной селитры.pdf

Плотность. Как известно, плотность с повышением температу­ ры уменьшается. Плотность жидкостей обычно указывают при тем­ пературе 20 °С и выражают в г/см3 или в т/м3 . Зависимость плот­ ности водных растворов аммиачной селитры от концентрации при разных температурах приведена в Приложении X I I .

Давление паров. Различают две формы парообразования: ис­

В процессе кипения образование пара происходит не только с по­ верхности, но и во всей массе жидкости.

Если испарение происходит в закрытом сосуде, не полностью занятом жидкостью, оно прекращается, когда давление образую­ щегося пара достигнет определенной величины для каждой жидко­ сти при данной температуре. Предельное давление пара, заполняю­ щего свободное пространство над жидкостью, называется дав­ лением насыщенного пара. Давление насыщенного пара является одним из важнейших свойств жидкостей. Оно характеризует,

вчастности, интенсивность их испарения.

Вжидкости молекулы находятся в непрерывном беспорядоч­ ном движении. Между ними действуют значительные силы при­ тяжения (сцепления).

Молекулы, находящиеся на поверхности, могут перейти в про­ странство над жидкостью («испариться»), если преодолевают при­ тяжение других молекул. Оторваться от жидкости способны лишь те молекулы, которые обладают энергией, превышающей некоторое определенное значение. Таких молекул сравнительно мало (иначе бы жидкости мгновенно испарялись). Процесс испарения сопро­ вождается охлаждением жидкости, так как она теряет свои наи­ более «горячие» молекулы. Поэтому для поддержания начальной температуры требуется подводить в систему тепло извне. В естест­ венных условиях тепловые потери восполняются притоком тепла из окружающей среды.

Если из закрытого сосуда с жидкостью удалить некоторое ко­ личество пара, жидкость начнет испаряться до достижения преж­ него давления пара. Если же в сосуд ввести пар извне, то он нач­ нет конденсироваться, и этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока снова не установится первоначальное давление насы­ щенного пара над жидкостью.

Для любой температуры устанавливается равновесное состоя­ ние, характеризующееся тем, что число молекул, покидающих жидкость, становится равным числу молекул, конденсирующихся на ее поверхности за единицу времени. Давление насыщенного пара данного вещества при каждой температуре является опре­ деленной величиной, не зависящей от количества жидкости и пара, от присутствия воздуха или другого инертного газа; с повышением температуры давление насыщенного пара возрастает.

Как упоминалось выше, процесс испарения жидкости сопровож­ дается поглощением тепла. Количество тепла, которое поглощает-

31

ся единицей массы вещества при испарении, называется теплотой испарения. Различают мольную теплоту испарения (т. е. теплоту испарения 1 моль) и удельную теплоту испарения (т. е. теплоту, отнесенную, например, к 1 г вещества). Давление насыщенного пара может быть выражено в мм рт. ст., и других единицах*.

В табл. 10 приведено давление паров воды над растворами ам­ миачной селитры при температурах от 10 до 105 °С. В практике при этих температурах часто приходится нагревать растворы ам­ миачной селитры для их дальнейшей переработки.

жение молекул в жидкости достаточно, чтобы удержать их вместе. Только отдельным молекулам удается оторваться от поверхности жидкости при обычных условиях. С повышением температуры чис­

вится равным внешнему давлению; при этом жидкость закипает. Иными словами, любая жидкость кипит при такой температуре, при которой давление ее насыщенного пара равно внешнему дав­ лению.

Очевидно, температура кипения жидкости повышается с увели­ чением давления; уменьшение давления приводит к снижению точ­

растворенного вещества и растворителя и повышается с увеличе­ нием концентрации раствора и давления.

32

34

Количество тепла Q (в кал), необходимого для нагревания ве­ щества, пропорционально его массе т, удельной теплоемкости с и разности температур —1\ до и после нагревания:

Q = тс (t2 — tj)

На рис. Ъ приведены значения удельной теплоемкости раство­ ров аммиачной селитры в зависимости от их концентрации. Как видно из рисунка, с увеличением концентрации аммиачной селит­ ры удельная теплоемкость ее растворов уменьшается.

/во

Поверхностное натяжение. Для расчетов коэффициентов тепло­ отдачи при кипении жидкостей и других расчетов необходимы зна­ чения поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение —величина, характеризующая со­ стояние поверхности жидкости (или твердого тела). Она численно равна работе, затрачиваемой на преодоление сил притяжения меж­ ду отдельными частицами поверхностного слоя при выходе на по­ верхность.

Вследствие наличия поверхностного натяжения любая жидкость стремится к уменьшению своей поверхности и сопротивляется ее разрушению.

Для того чтобы разрушить поверхность жидкости, необходимо приложить определенное усилие.

Поверхностное натяжение, выражают как силу на единицу дли­ ны поверхности (в дин/см, Н/м) либо как энергию на единицу по­ верхности (в эрг/см2 , Дж/м 2 ) . Численно эти оба значения совпа­ дают.