До теперішнього часу об'єктом наших досліджень були ідеальні гази, тобто такі гази, де відсутні сили міжмолекулярних взаємодій і нехтується розмірами молекул. Насправді розміри молекул і сили міжмолекулярних взаємодій мають велике значення, особливо при низьких температурах і високому тиску.
Одним з представників реальних газів, що застосовуються в практиці пожежної справи і широко застосовуваних у промисловому виробництві, є водяна пара.
Водяна пара надзвичайно широко застосовується в різних галузях промисловості, головним чином в якості теплоносія в теплообмінних апаратах і як робоче тіло в паросилових установках. Це пояснюється повсюдним поширенням води, її дешевизною і не впливають на здоров'я людини.
Маючи високий тиск і відносно низьку температуру, пар, який використовується на практиці близький до стану рідини, тому нехтувати силами зчеплення між його молекулами і їх обсягом, як в ідеальних газах, не можна. Отже, не представляється можливим використовувати для визначення параметрів стану водяної пари рівняння стану ідеальних газів, т. Е. Для пара pv ≠ RT,бо водяна пара є реальний газ.
Спроби ряду вчених (Ван-дер-Ваальса, Бертло, Клаузиуса і ін.) Уточнити рівняння стану реальних газів шляхом введення поправок в рівняння стану для ідеальних газів не увінчалися успіхом, так як ці поправки ставилися тільки до обсягу і силам зчеплення між молекулами реального газу і не враховували ряду інших фізичних явищ, що відбуваються в цих газах.
Особливу роль відіграє рівняння, запропоноване Ван-дер-Ваальса в 1873 р, (P + a / v 2) ( v - b) = RT. Будучи наближеним при кількісних розрахунках, рівняння Ван-дер-Ваальса якісно добре відображає фізичні особливості газів, так як дозволяє описати загальну картину зміни стану речовини з переходом його в окремі фазові стану. У цьому рівнянні аі вдля даного газу є постійними величинами, які враховують: перша - сили взаємодії, а друга - розмір молекул. ставлення а / v 2характеризує додатковий тиск, під яким знаходиться реальний газ внаслідок сил зчеплення між молекулами. величина ввраховує зменшення обсягу, в якому рухаються молекули реального газу, внаслідок того, що вони самі мають обсягом.
Найбільш відомі в даний час рівняння, розроблене в 1937-1946 рр. американським фізиком Дж. Майєром і незалежно від нього радянським математиком Н. Н. Боголюбовим, а також рівняння запропоноване радянськими вченими М. П. Вукаловіч і І. І. Новіковим в 1939 р
Через громіздкість ці рівняння розглядатися не будуть.
Для водяної пари всі параметри стану для зручності користування зведені в таблиці і представлені в додатку 7.
Отже, водяною парою називається що виходить з води реальний газ з відносно високою критичною температурою і близький до стану насичення.
Розглянемо процес перетворення рідини в пару, якого ще називають процесом пароутворення . Рідина може перетворюватися в пар при випаровуванні і кипінні.
випаровуванням називається пароутворення, що відбувається тільки з поверхні рідини і при будь-якій температурі. Інтенсивність випаровування залежить від природи рідини і її температури. Випаровування рідини може бути повним, якщо над рідиною знаходиться необмежений простір. В Природі процес випаровування рідини здійснюється в гігантських масштабах в будь-який час року.
Суть процесу випаровування полягає в тому, що окремі молекули рідини, що знаходяться у її поверхні і володіють більшою в порівнянні з іншими молекулами кінетичної енергією, долаючи силову дію сусідніх молекул, що створює поверхневий натяг, вилітають з рідини в навколишній простір. Зі збільшенням температури інтенсивність випаровування зростає, так як збільшуються швидкість і енергія молекул і зменшуються сили їх взаємодії. При випаровуванні температура рідини знижується, так як з неї вилітають молекули, які мають порівняно великими швидкостями, внаслідок чого зменшується середня швидкість залишилися в ній молекул.
При повідомленні рідини теплоти підвищуються її температура і інтенсивність випаровування. При деякій цілком певній температурі, яка залежить від природи рідини і тиску, під яким вона перебуває, починається пароутворення у всій її масі. При цьому устенок судини і всередині рідини утворюються бульбашки пари. Це явище називається кипінням рідини. Тиск виходить при цьому пара таке ж, як і середовища, в якій відбувається кипіння.
Процес, зворотний пароутворенню називається до онденсаціе й. Цей процес перетворення пари в рідину так само відбувається при постійній температурі, якщо тиск залишається постійним. При конденсації хаотично рухаються молекули пара, стикаючись з поверхнею рідини потрапляють під вплив міжмолекулярних сил води, залишаються там, знову перетворюючись на рідину. Оскільки молекули пара мають велику в порівнянні з молекулами рідини швидкість, то при конденсації температура рідини збільшується. Рідина, що утворюється при конденсації пари, називається конденсатом .
Розглянемо процес пароутворення більш докладно.
Перехід рідини в пар має три стадії:
1. Нагрівання рідини до температури кипіння.
2. Випаровування.
3. Перегрів пара.
Зупинимося на кожній стадії більш докладно.
Візьмемо циліндр з поршнем, помістимо туди 1 кг води при температурі 0 ° С, умовно приймаючи, що питома обсяг води при цій температурі мінімальний 0.001 м 3 / кг. На поршень покладено вантаж, який разом з поршнем надає на рідину постійний тиск Р. Цьому стану відповідає точка 0. Почнемо підводити до цього циліндру тепло.
Мал. 28. Графік зміни питомої обсягу парожидкостной суміші при тиску насичення P s.
1. Процес підігріву рідини. У цьому процесі, що здійснюється при постійному тиску за рахунок теплоти, що повідомляється рідини, відбувається її нагрівання від 0 ° С до температури кипіння t s. Оскільки вода має порівняно невеликий коефіцієнт термічного розширення, то питомий об'єм рідини зміниться незначно і збільшиться від v 0 до v ¢. Цьому стану відповідає точка 1, а процесу - відрізок 0-1.
2. процес пароутворення . При подальшому підводі тепла вода буде кипіти і переходити в газоподібний стан, тобто водяна пара. Цьому процесу відповідає відрізок 1-2 і збільшення питомої обсягу від v ¢ до v ¢¢. Процес пароутворення відбувається не тільки при постійному тиску, але і при постійній температурі, рівній температурі кипіння. При цьому вода в циліндрі буде перебувати вже в двох фазах: пара і рідини. Вода присутня у вигляді рідини, зосередженої внизу циліндра і у вигляді дрібних крапельок, рівномірно розподіленим по всьому об'єму.
Процес пароутворення супроводжується і зворотним процесом, званим конденсацією. Якщо швидкість конденсації стане рівною швидкості випаровування, то в системі настає динамічна рівновага. Пар в цьому стані має максимальну щільність і називається насиченим. Отже, під насиченим розуміють пар, що знаходиться в стані рівноваги з рідиною, з якої він утворюється. Основна властивість цього пара полягає в тому, що він має температуру, яка є функцією його тиску, однакового з тиском того середовища, в якій відбувається кипіння. Тому температура кипіння інакше називається температурою насиченняі позначається t н.Давленіе, відповідне t н, називається тиском насичення (позначається р набо просто p. Пара утворюється до тих пір, поки не випарується остання крапля рідини. Цьому моменту буде відповідати стан сухого насиченого (або просто сухого) Пара. Пар, що отримується при неповному випаровуванні рідини, називається вологим насиченою парою або просто вологим. Він є сумішшю сухого пара з крапельками рідини, поширеними рівномірно у всій його масі і знаходяться в ньому в підвішеному стані. Масова частка сухого пара у вологому парі називається ступенем сухості або масовим паросодержания і позначається через х. Масова частка рідини у вологому парі називається ступенем вологості і позначається через у.Очевидно, що у= 1 - х.Ступінь сухості і ступінь вологості висловлюють або в частках одиниці, або в%: наприклад, якщо х = 0.95 і у = 1 - х = 0.05, то це означає, що в суміші знаходиться 95% сухого пара і 5% киплячій рідини.
3. Перегрів пара. При подальшому підводі тепла температура пара буде підвищуватися (відповідно збільшується питома обсяг від v ¢¢ до v ¢¢¢). Цьому стану відповідає відрізок 2-3 . Якщо температура пари вище температури насиченої пари того ж тиску, то така пара називається перегрітою. Різниця між температурою перегрітої пари і температурою насиченої пари того ж тиску називається ступенем перегрів а.
Оскільки питома обсяг перегрітої пари більше питомої обсягу насиченої пари (так як р = const, t пер> t н), то щільність перегрітої пари менше щільності насиченої пари. Тому перегрітий пар є ненасиченим. За своїми фізичними властивостями перегрітий пар наближається до газам і тим більше, чим вище ступінь його перегріву.
З досвіду знайдені положення точок 0 - 2 при інших, більш високих тисках насичення. Поєднавши відповідні точки при різних тисках, отримаємо діаграму стану водяної пари.
Мал. 29. pv - діаграма стану водяної пари.
З аналізу діаграми видно, що в міру збільшення тиску питомий об'єм рідини зменшується. На діаграмі цьому зменшення обсягу зі зростанням тиску відповідає лінія СД. Температура насичення, і, отже, питома обсяг збільшуються, що і продемонстровано лінією АК. Також швидше відбувається випаровування води, що ясно видно з лінії ВК. При збільшенні тиску зменшується різниця між v ¢ і v ¢¢, поступово зближуються лінії АК і ВК. При деякому цілком певному для кожного речовини тиску ці лінії сходяться в одній точці К, званої критичної. Точка К, одночасно належить лінії рідини при температурі кипіння АК і лінії сухого насиченої пари ВК, відповідає деякого граничного критичного стану речовини, при якому відсутня відмінність між парою і рідиною. Параметри стану називаються критичними і позначаються Т до, P до, v к. Для води критичні параметри мають значення: Т к = 647.266К, Р к = 22.1145МПа, v к = 0.003147 м 3 / кг.
Стан, в якому можуть перебувати в рівновазі всі три фази води, називається потрійною точкою води. Для води: Т 0 = 273.16К, Р 0 = 0.611 кПа, v 0 = 0.001 м 3 / кг. У термодинаміки питомі ентальпія, ентропія і внутрішня енергія в потрійній точці приймається рівною нулю, тобто i 0 = 0, s 0 = 0, u 0 = 0.
Визначимо основні параметри водяної пари
1. Підігрів рідини
Кількість теплоти, необхідне для нагрівання 1 кг рідини від 0 ° С до температури кипіння називається удельнойтеплотой рідини . Теплота рідини є функцією тиску, що приймає максимальне значення при критичному тиску.
Величина її визначається:
q = з р (t s -t 0),
де з р - середня масова ізобарна теплоємність води в інтервалі температур від t 0 = 0 ° С до t s, береться за довідковими даними
тобто q = з р t s
Питома теплота вимірюється в Дж / кг
Величина q виражається як
де i ¢ - ентальпія води при температурі кипіння;
i - ентальпія води при 0 ° С.
Відповідно до першого закону термодинаміки
i = u 0 + P s v 0,
де u 0 - внутрішня енергія при 0 ° С.
i ¢ = q + u 0 + P s v 0
Приймемо умовно, як і в разі ідеальних газів, що u 0 = 0. Тоді
i ¢ = q + P s v 0
Ця формула дозволяє обчислити величину i ¢ по знайденим з досвіду величинам Р s, v 0 і q.
При невисоких тисках Р s, коли для води величина Р s v 0 мала в порівнянні з теплотою рідини, можна приблизно прийняти
Теплота рідини зі збільшенням тиску насичення збільшується і в критичній точці досягає максимальної величини. З огляду на, що i = u + Pv (1), можна написати такий вираз для внутрішньої енергії води при температурі кипіння:
u ¢ = i ¢ + P s v ¢
Зміна ентропії в процесі підігріву рідини
Допускаючи, що ентропія води при 0
Ця формула дозволяє обчислити ентальпію рідини при температурі кипіння.
2. випаровування
Кількість теплоти, необхідне для перекладу 1 кг рідини, нагрітої до температури кипіння, в суху насичену пару в изобарном процесі називається питомою теплотою пароутворення (r) .
Теплота пароутворення визначається:
i ¢¢ = r + i ¢ по знайденої з досвіду теплоті пароутворення і ентальпії води при температурі кипіння i ¢. З огляду на (1), можна записати:
r = (u ¢¢ -u ¢) + P s (v ¢¢ -v ¢),
де u ¢ і u ¢¢ - внутрішня енергія води при температурі кипіння і сухого насиченої пари. Це рівняння показує, що теплота пароутворення складається з двох частин. Одна частина (u ¢¢ -u ¢) витрачається на збільшення внутрішньої енергії утворюється з води пара. Вона називається внутрішньої теплотою пароутворення і позначається буквою r. Інша частина P s (v ¢¢ -v ¢) витрачається на зовнішню роботу, що здійснюються парою в изобарном процесі кипіння води, і називається зовнішньої теплотою пароутворення (y).
Теплота пароутворення зменшується зі збільшенням тиску насичення і в критичній точці дорівнює нулю. Теплота рідини і теплота пароутворення утворюють повну теплоту сухого насиченої пари l ¢¢.
Внутрішня енергія сухого насиченої пари u ¢¢ дорівнює
u ¢¢ = i ¢¢ -P s v ¢¢
Зміна ентропії пара в процесі пароутворення визначається виразом
Цей вислів дозволяє визначити ентропію сухого насиченої пари s ¢¢.
Вологий насичений пар між граничними величинами питомих обсягів v ¢ і v ¢¢ складається з сухого насиченої пари і води. Кількість сухого насиченої пари в 1 кг вологого насиченого пара називається ступенем сухості , або паросодержания . Ця величина називається буквою x. величина (1-x)називається ступенем вологості пара .
Якщо врахувати ступінь сухості, то питомий об'єм вологого насиченої пари v x
v x = v ¢¢ x + v ¢ (1-x)
теплота пароутворення r x, ентальпія i x, Повна теплота l x, внутрішня енергія u xі ентропія s xдля вологого насиченого пара має такі величини:
r x = rx; i x = i ¢ + rx; l x = q + rx; u x = i ¢ + rx - p s v s; s x = s ¢ + rx / T s
3. Процес перегріву пара
Сухий насичений пар перегрівається при постійному тиску від температури кипіння t sдо заданої температури t; при цьому питома обсяг пара збільшується від v ¢до v. Кількість теплоти, який витрачається на перегрів 1 кг сухого насиченої пари від температури кипіння до заданої температури, називається теплотою пароперегрева. Теплоту пароперегрева можна визначити:
де - з p середня масова теплоємність пара в інтервалі температур t s - t (визначається за довідковими даними).
Для величини q п можна записати
q п = i - i ¢,
де I - ентальпія перегрітої пари.
Для навколишнього нас природи водяна пара має величезне значення. Він присутній в атмосфері, використовується в техніці, служить невід'ємною складовою частиною процесу походження і розвитку життя на Землі.
У підручниках фізики говориться, що водяна пара - це Його може спостерігати кожен, поставивши чайник на вогонь. Через деякий час з його носика починає вириватися струмінь пара. Обумовлено таке явище тим, що вода може знаходитися в різних, як визначають фізики, агрегатних станах - газоподібному, твердому, рідкому. Такі властивості води і пояснюють її всеосяжне присутність на Землі. На поверхні - в рідкому і твердому стані, в атмосфері - в газоподібному.
Така властивість води і послідовний перехід її в різні стани створюють в природі. Рідина випаровується з поверхні, піднімається в атмосферу, переноситься в інше місце в вигляді водяної пари і там випадає у вигляді дощу, забезпечуючи необхідною вологою нові місця.
По суті справи, працює своєрідна парова машина, джерелом енергії для якої є Сонце. При розглянутих процесах водяна пара додатково обігріває планету завдяки відображенню їм теплового випромінювання Землі назад до поверхні, викликаючи парниковий ефект. Якби не було такої своєрідної «подушки», то температура на поверхні планети була б на 20 ° С нижче.
В якості підтвердження викладеного можна згадати про сонячні дні взимку і влітку. У теплу пору року висока, і атмосфера, як у парнику, зігріває Землю, взимку ж в сонячну погоду бувають часом найзначніші холоду.
Як і всі гази, водяна пара має певні властивості. Одним з параметрів, що визначає такі, буде щільність водяної пари. За визначенням, це кількість водяної пари, що міститься в одному кубічному метрі повітря. По суті, так визначається останнього.
Кількість в повітрі води постійно змінюється. Воно залежить від температури, від тиску, місцевості. Зміст вологи в атмосфері - надзвичайно важливий для життя параметр, і за ним постійно спостерігають, для чого користуються спеціальними приладами - гигрометром і психрометром.
Зміна вологості викликано тим, що вміст води в навколишньому просторі змінюється через процеси випаровування і конденсації. Конденсація - це явище, зворотне випаровуванню, в даному випадку пар починає перетворюватися в рідину, і вона випадає на поверхню.
При цьому в залежності від навколишньої температури може утворитися туман, роса, іній, ожеледь.
Коли тепле повітря, води, стикається з холодною землею, утворюється роса. У зимовий час, при негативних температурах, буде утворюватися іній.
Трохи інший ефект відбувається, коли приходить холодний, або починає охолоджуватися нагрітий за день повітря. В цьому випадку утворюється туман.
Якщо температура поверхні, на яку вони вбирають пар, негативна, то виникає ожеледь.
Таким чином, численні природні явища, такі, як туман, роса, іній, ожеледь, зобов'язані своєю освітою водяній парі, що міститься в атмосфері.
У зв'язку з цим варто згадати про освіту хмар, які теж найбезпосереднішим чином беруть участь у формуванні погоди. Вода, випаровуючись з поверхні і перетворюючись на водяну пару, піднімається вгору. При досягненні висоти, де починається конденсація, вона перетворюється в рідину, і відбувається утворення хмар. Вони можуть бути декількох типів, але в світлі розглянутого питання важливо, що вони беруть участь в створенні парникового ефекту і перенесення вологи в нові місця.
У викладеному матеріалі показано, що собою являє водяна пара, описано його вплив на життєві процеси, що відбуваються на Землі.
Ти, звичайно, помічав, якщо вийти з річки і не обтиратися рушником, то через деякий час твоя шкіра стане сухою.
Це говорить про те, що вода з поверхні твого тіла випарувалася. Процес випаровування є перехід рідкого стану води в пароподібний. Ти можеш спостерігати це явище в природі повсюдно.
Випаровування постійно відбувається з поверхневого шару морів і океанів, вологих предметів (наприклад, коли ти протираєш шкільну дошку мокрою ганчіркою).
Для всіх живих істот і рослин теж властивий процес випаровування. Завдяки цьому явищу живі організми здатні регулювати температуру свого тіла. Ти, напевно, помічав, що вода з поверхні тіла випаровується швидше, якщо на вулиці вітряно або яскраво світить сонечко.
Дійсно, при підвищенні температури і наявності вітру випаровування відбувається інтенсивніше, тому влітку калюжі висихають швидше, ніж восени. Взимку цей процес і зовсім сповільнюється, але не зупиняється. Навіть мокру білизну, вивішене на вулицю і покрите кіркою льоду, все одно стане сухим. Процес випаровування навіть при таких умовах все одно триває. При температурі + 100 ° С рідкий стан води завдяки кипіння переходить в пароподібний. У цей момент спостерігається найактивніший процес випаровування.
Пара, що утворилася з поверхні землі починає підніматися. Ти ж знаєш, що тепле повітря набагато легше холодного, тому він і починає підніматися, прямуючи вгору. Але зі збільшенням висоти температура повітря різко починає знижуватися, і водяний охолоджується, утворюючи дрібні крапельки води. Так виникають хмари, які ти можеш щодня спостерігати на небі. До їх складу можуть входити численні крапельки води. Це водяні хмари. У деяких з них можуть бути присутніми дрібні кристали. Такі хмари називають крижаними. А якщо в складі спостерігаються і крапельки води і кристали, то вони є змішаними. Крижані хмари утворюються на найбільших висотах.
Процес утворення крапель води з пара є зворотним процесу випаровування, він отримав назву - конденсація (від латинського - "згущення"). У природі цей процес ти можеш спостерігати при випаданні роси і виникненні туманів.
Явище конденсації активно застосовують і в фармакології. Таким чином очищають воду, яка використовується при лабораторних дослідженнях і в виготовленні ліків. Процес складається з трьох етапів: воду перетворюють на пару, пар знову переходить в рідкий стан, а що утворилися краплі збирають шляхом стікання (дистиляцією). Вийшла дистильована вода. Але вона не є абсолютно чистою, тому що до неї приєднуються частинки атмосферного повітря. Майже аналогічний склад спостерігається у очищеної сніговою або дощовою води.
Поєднати корисне з приємним !
Звідки береться вода?
мета
Ознайомити з процесом конденсації.
матеріали
- ємність з гарячою водою
- Дзеркало.
Я потримала охолоджене дзеркало над парою. Я розглянула крапельки води, які з'явилися на ньому. Звідки взялася ця вода?
Це пар осів на дзеркалі і охолов, перетворившись в воду. Теж повторили, але з теплим дзеркалом - крапель води дуже мало.
Чому?
Процес перетворення пара в воду відбувається при охолодженні пара.
Куди зникає вода?
мета
Виявити процес випаровування води, залежність швидкості випаровування від умов (температура повітря, наявність вітру).
матеріали
- Три однакові ємності з однаковою кількістю води.
Потрібно налити однакову кількість води в ємності, зробити позначку рівня і помістити в різні умови: на батарею, біля вікна і в прохолодне місце (тумба).
Тепер спостерігаємо за процесом випаровування води, фіксують в щоденнику спостережень.
Чому?
Вода швидше випаровується в теплі (у батареї), потім біля вікна (вітер - протяг), в останню чергу в тумбі (там прохолодно, немає протягу).
Водяна пара, перетворюється в водяні краплі?
знадобиться: 
- .Чайник
- .Горелка
- .Вода
- .Металліческая гуртка
- Кілька куликів льоду і крижана вода
Технологічний процес:
- Наповніть чайник водою.
- Дайте воді закипіти.
- Покладіть кілька кубиків льоду і крижану воду в металевий кухоль.
- Коли чайник закипить, зробіть так, щоб потік пара був спрямований на металевий кухоль.
Який результат?
Водяні краплі з'являються на зовнішній поверхні металевої кружки.
Чому?
Водяна пара перетворюється в краплі води при зіткненні з холодною поверхнею. Цей процес, під час якого вода змінює свій газоподібний стан на рідке, називається "конденсацією". Через те що металевий кухоль набагато холодніше, ніж кипляча вода в чайнику, потік пара, що виходить з нього, перетворювався в краплі води, як тільки торкався поверхні гуртки.
Тема 2. Основи теплотехніки.
теплотехніка- це наука, що вивчає методи отримання, перетворення, передачі і використання теплоти. Теплова енергія виходить при спалюванні органічних речовин, званих паливом.
Основи теплотехніки складають:
1. Термодинаміка - наука, що вивчає перетворення енергії тепла в інші види енергії (наприклад: теплова енергія в механічну, хімічну і т. Д.)
2. Теплопередача - вивчає теплообмін між двома теплоносіями через поверхню нагріву.
Робочим тілом є теплоносій (водяну пару або гаряча вода), який здатний передавати теплоту.
В котельні теплоносієм (робочим тілом) є гаряча вода і водяна пара з температурою 150 ° С або водяна пара зтемпературою до 250 ° С. Для опалення житлових та громадських будівель використовується гаряча вода, це пов'язано, з санітарно-гігієнічними умовами, можливістю легкого зміни її температури в залежності від температури зовнішнього повітря. Вода володіє значною щільністю в порівнянні з парою, що дозволяє передавати на великі відстані значна кількість тепла при невеликому обсязі теплоносія. У систему опалення будівель вода подається з температурою не вище 95 ° С щоб уникнути пригорання пилу на приладах опалення іожогов від систем опалення. Пара використовується для опалення промислових будівель і в виробничо-технологічних системах.
Параметри робочого тіла
Теплоносій, отримуючи або віддаючи теплову енергію, змінює свій стан.
наприклад:Вода в паровому котлі нагрівається, перетворюється в пар, який має певну температуру і тиск. Пара поступає в пароводяної підігрівач, сам охолоджується, перетворюється в конденсат. Температура води, що нагрівається збільшується, температура пара і конденсату знижується.
Основними параметрами робочого тіла є температура, тиск, питомий об'єм, щільність.
t, P- визначається приладами: манометрами, термометрами.
Питома обсяг і щільність є розрахунковою величиною.
1. Питома обсяг- обсяг займаний едініцеймасси речовини при
0 ° С і атмосферному тиску 760 мм.рт.ст. (При нормальних умовах)
де: V- об'єм (м 3); m- маса речовини (кг); стандартну умову: Р = 760мм р.ст. t = 20 о С
2. Щільність- відношення маси речовини до його об'єму. 
кожна речовина має свою щільність:
У практиці застосовується відносна щільність - відношення щільності даного газу до щільності стандартного речовини (повітря) при нормальних умовах (t ° = 0 ° С: 760 мм. Рт.ст.)
Порівнюючи щільність повітря з щільністю метану, ми можемо визначити з яких місць брати пробу на наявність метану.
отримуємо,
газ легший за повітря, значить, він заповнює верхню частину будь-якого обсягу, проба береться з верхньої частини топки котла, колодязя, камер, приміщення. Газоаналізатори встановлюються у верхній частині приміщень.
(Мазут легше, займає верхню частину)
Щільність чадного газу майже, така як у повітря, тому проба на чадний газ береться в 1.5 метрів від статі.
3. тиск- ця сила, що діє на одиницю площі поверхні.
Тиск сили, рівної 1 Н,рівномірно розподілене на поверхні 1м 2 прийнято за одиницю тиску і так само 1Па (Н / м 2)в системі СІ (зараз в школах, в книгах все йде в Па, прилади теж стали в Па).
Величина Па мала за значенням, приклад: якщо взяти 1 кг води розлити на 1 метр отримуємо 1 мм.в.ст. , Тому вводяться множники і пріставкі- МПа, кПа ...
У техніці застосовуються більші одиниці вимірювання
1кПа = 10 3 Па; 1МПа = 10 б Па; 1ГПа = 10 9 Па.
Поза системні одиниці виміру тиску кгс / м 2; кгс / см 2; мм.в.ст; мм.р.ст.
1 кгс / м 2 = 1 мм.Уст = 9,8 Па
1 кгс / см 2 = 9,8. 10 4 Па ~ 10 5 Па = 10 4 кгс / м 2
Тиск нерідко вимірюють в фізичних і технічних атмосферах.
фізична атмосфера- середній тиск атмосферного повітря на рівні моря при н.у.
1атм = 1,01325. 10 5 Па = 760 мм рт.ст. = 10,33 м вод. ст = 1,0330 мм в. ст. = 1,033 кгс / см 2.
Технічна атмосфера-тиск викликається силою в 1кгс рівномірно розподілене по нормальної до неї поверхні площею в 1 см 2.
1АТ = 735 мм рт. ст. = 10 м. В. ст. = 10.000 мм в. ст. = = 0,1 МПа = 1 кгс / см 2
1 ммв. ст. - сила, рівна гідростатичного тиску водяного стовпа висотою в 1 ммна плоску підставу 1 ммв. ст = 9,8 Па.
1 мм.рт. ст - сила, рівна гідростатичного тиску стовпа ртуті висотою 1 ммна плоску підставу. 1 ммрт. ст. = 13,6 мм.в. ст.
У технічних характеристиках насосів замість тиску вживається термін натиск. Одиницею вимірювання напору є м. Вод. ст. наприклад:Напір створюваний насосом дорівнює 50 мвод. ст. це означає, він може підняти воду на висоту 50 м.
види тиску: надлишкове, вакуум (розрідження, тяга), абсолютне, атмосферний .
Якщо стрілка відхиляється в бік велику нуля то це надлишковий тиск, в меншу - розрядження.
Абсолютний тиск:
Р абс = Р хат + Р атм
Р абс = Р вак + Р атм
Р абс = Р атм Р розр
де: Р атм = 1 кгс / см 2
Атмосферний тиск- середній тиск атмосферного повітря на рівні моря при t ° = 0 ° С і нормальному атмосферному Р=760 мм.рт. ст.
Надлишковий тиск- тиск вище атмосферного (в замкнутому обсязі). У котельних під надлишковим тиском знаходяться вода, пар в котлах і трубопроводах. Р хат. вимірюється приладами манометрами.
Вакуум (розрідження)- тиск в замкнутих обсягах менше атмосферного (вакуум). Топки і димоходи котлів знаходяться під розрідженням. Розрідження вимірюється приладами тягоміри.
абсолютний тиск- надлишковий тиск або розрідження з урахуванням атмосферного тиску.
За призначенням тиск буває:
1). Русловное - найбільший тиск при t = 20 o С
2). РРабочие - максимально надлишковий тиск в котлі, при якому забезпечується тривала робота котла при нормальних умовах експлуатації (вказується у виробничій інструкції).
3). Рразрешенное - максимально допустимий тиск, встановлений за результатами технічного опосвідчення або контрольного розрахунку на міцність.
4). Ррасчетное - максимально надлишковий тиск, на якому проводиться розрахунок міцність елементів котла.
5). Рпробное - надлишковий тиск, при якому проводять гідравлічні випробування елементів котла на міцність і щільність (один з видів технічного огляду).
4. Температура- це ступінь нагретости тіла, вимірюється в градусах. Визначає напрямок мимовільної передачі тепла від більш нагрітого до менш нагрітого тіла.
Передача тепла буде мати місце до того моменту поки температури не стануть рівними, т. Е. Настане температурну рівновагу.
Використовуються дві шкали: міжнародна - Кельвіна і практична Цельсія t ° С.
За нуль в цій шкалі прийнята температура плавлення льоду, за сто градусів - температура кипіння води при атм. тиску (760 ммрт. ст.).
За початок відліку в термодинамічної шкалою температур Кельвіна застосують абсолютний нуль (нижча теоретично можлива температура, при якій відсутній рух молекул). позначається Т.
1 Кельвін за величиною дорівнює 1 ° шкали Цельсія
Температура танення льоду дорівнює 273К. Температура кипіння води дорівнює 373К
Т = t + 273; t = T-273
Температура кипіння залежить від тиску.
наприклад,при Р аб c = 1,7 кгс / см 2.Вода кипить при t = 115 ° С.
5. Теплота -енергія, яка може передаватися від більш нагрітого тіла до менш нагрітого.
В системі СІ одиницею вимірювання теплоти і енергії є Джоуль (Дж). Позасистемна одиниця вимірювання теплоти - калорія ( кал.).
1 кал.- кількість теплоти необхідна для нагрівання 1 г Н 2 О на 1 ° С при
Р = 760 мм.рт.ст.
1 кал.= 4,19Дж
6.Теплоемкость – здатність тіла поглинати теплоту . Для того щоб два різних речовини з однаковою масою нагріти до однакової температури, потрібно затратити різну кількість теплоти.
Питома теплоємність води - кількість тепла яке необхідно повідомити одиницею речовини щоб підвищити його t на 1 ° С, дорівнює 1 ккал / кг град.
Способи передачі теплоти.
Розрізняють, три способи перенесення теплоти:
1.теплопроводность;
2.ізлученіе (радіація);
3.конвекція.
Теплопроводность-
Перенесення теплоти внаслідок теплового руху молекул, атомів і вільних електронів.
Кожна речовина має свою теплопровідність, вона залежить від хімічного складу, структури, вологості матеріалу.
Кількісною характеристикою теплопровідності є коефіцієнт теплопровідності етоколічество теплоти, що передаються через одиницю поверхні нагрівання в одиницю часу при різниці tв о С і товщині стінки в 1 метр.
Коефіцієнт теплопровідності ( ):
Мідь = 330 ккал . м / м 2. ч . град
Чавун = 5 4 ккал . м / м 2. ч . град
Сталь = 39 ккал . м / м 2. ч . град
Видно що: гарну теплопровідність мають метали, найкраще мідь.
Азбест = 0,15 ккал . м / м 2. ч . град
Сажа = 0,05-0, ккал . м / м 2. ч . град
Накип = 0,07-2 ккал . м / м 2. ч . град
Повітря = 0,02 ккал . м / м 2. ч . град
Слабо проводять теплоту пористі тіла (азбест, сажа, накип).
сажаускладнює передачу тепла від топкових газів до стінки котла (проводить тепло гірше стали в 100 разів), що призводить до перевитрати палива, зниження вироблення пари або гарячої води. При наявності сажі підвищується температура відхідних газів. Все це веде і зменшення ККД котла. При роботі котлів щогодиниза приладами (логометр) контролюється t ух.газов, значення яких вказані в режимній картікотла. Якщо t ух.газов підвищилася то проводиться обдування поверхні нагрівання.
накипутворюється всередині труб (в 30-50 разів гірше проводить тепло, ніж сталь), тим самим зменшує теплопередачу від стінки котла до води, в результаті стінки перегріваються, деформуються, розриваються (розрив труб котла). Накип в 30-50 разів гірше проводить тепло, ніж сталь
Конвекція -
Перенесення теплоти перемішуванням або переміщенням частинок між собою (характерна тільки для рідин і газів). Розрізняють конвекцию природну і примусову.
природна конвекція- вільний рух рідини або газів за рахунок різниці щільності нерівномірно нагрітих шарів.
примусова конвекція- вимушене рух рідини або газів за рахунок тиску або розрідження, створюваних насосами, димосмоками і вентиляторами.
Способи збільшення конвективного теплообміну:
§ Збільшення швидкості потоку;
§ Турбулізація (завихрення);
§ Збільшення поверхні нагріву (за рахунок установки ребер);
§ Збільшення різниці температур між гріючої і нагрівається середовищами;
§ Протиточний рух середовищ (протитечія).
Випромінювання (радіація) -
Теплообмін між тілами знаходяться на відстані один від одного за рахунок променевої енергії, носіями якої є електромагнітні коливання: відбувається перетворення теплової енергії в променисту і навпаки, з променистою в теплову.
Випромінювання найбільш ефективний спосіб передачі теплоти, особливо якщо вивчає тіло має високу температуру, а промені спрямовані перпендикулярно до поверхні, що нагрівається.
Для поліпшення теплообміну випромінюванням в топках котлів викладаються з вогнетривких матеріалів спеціальні щілини, які одночасно є випромінювачами теплоти і стабілізаторами горіння.
Поверхня нагріву котла - поверхня, з якої з одного боку омивається газами з іншого боку водою.
розглянуті вище 3 види теплообмінув чистому вигляді зустрічаються рідко. Практично один вид теплообміну супроводжується іншим. В котлі присутні всі три види теплообміну, який називається складним теплообміном.
У топці котла:
А) від факела пальника до зовнішньої поверхні труб котла- випромінюванням.
Б) від утворюються димових газів до стінки -конвекціей
В) від зовнішньої поверхні стінки труби до внутренней- теплопровідністю.
Г) від внутрішньої поверхні стінки труби до води, циркуляцією вздовж поверхні - конвекцією.
Перенесення теплоти від одного середовища до іншого через роздільну стінку називається теплопередачей.
Вода, водяна пара і його властивості
Вода найпростіша стійка в звичайних умовах хімічна сполука водню з киснем, найбільша щільність води 1000кг / м 3 при t = 4 о С.
Вода, як і будь-яка рідина, підпорядковується гідравлічним законам. Вона майже не стискається, тому має здатність передавати тиск, який чиниться на неї в різні боки з однаковою сили. Якщо кілька судин різної форми з'єднати між собою, то рівень води буде однаковий скрізь (закон сполучених посудин).
ВОДЯНА ПАРА. Пором називається газоподібне тіло, що виходить з рідини при відповідних температурі і тиску. Всі гази м. Б. звернені в рідкий стан, і тому важко провести межу між газами і парами. У техніці паром вважають газоподібне тіло, стан якого недалеко від звернення в рідину. Т. к. У властивостях газів і парів є значні відмінності, то ця різниця термінів цілком доцільно. Водяна пара є найважливішими з парів, що застосовуються в техніці. Вони вживаються, як робоче тіло, в парових двигунах (парових машинах і парових турбінах) і для цілей нагрівання і опалення. Властивості пара надзвичайно різні, залежно від того, чи перебуває пар в суміші з тієї рідиною, з якої виходить, або він відділений від неї. У першому випадку пар називається насиченим, у другому випадку - перегрітою. У техніці спочатку застосовувався майже виключно насичений пар, в даний час в парових двигунах знаходить найширше застосування перегрітий пар, властивості якого тому ретельно вивчаються.
I. Насичений пар. Процес випаровування краще усвідомлюється графічними зображеннями, наприклад, діаграмою в координатах р, v (питомий тиск в кг / см 2 і питомий об'єм в м3 / кг). На фіг. 1 зображений схематично процес випаровування для 1 кг води. Точка а 2 зображує стан 1 кг води при 0 ° і тиску р 2, причому абсциса цієї точки зображує обсяг цієї кількості, ордината - тиск, під яким знаходиться вода.
Крива а 2 аа 1 показує зміну обсягу 1 кг води при підвищенні тиску. Тиску в точках а 2, а, а 1 відповідно рівні р 2, р, р 1 кг 1см 2. Фактично це зміна надзвичайно мало, і в технічних питаннях можна вважати питомий об'єм води не залежних від тиску (т. Е. Лінію а 2 аа 1 можна приймати за пряму, паралельну осі ординат). Якщо нагрівати узяте кількість води, зберігаючи тиск постійним, то температура води підвищується, і при деякій величині її починається випаровування води. При нагріванні води питома обсяг її, теоретично кажучи, дещо збільшується (по крайней мере, починаючи з 4 °, т. Е. Від температури найбільшої щільності води). Тому точки початку випаровування при різних тисках (р 2, р, р 1) будуть лежати на деякій іншій кривої b 2 bb 1. Фактично це збільшення обсягу води при підвищенні температури незначно, і тому при невисоких тисках і температурах можна приймати питомий об'єм води за постійну величину. Питомі обсяги води в точках b 2, b, b 1 позначаються відповідно через v "2, v", v "1; крива b 2 bb 1 називається нижньої граничної кривої. Температура, при якій починається випаровування, визначається тим тиском, під яким знаходиться нагрівається вода. За весь час випаровування ця температура не змінюється, якщо тиск залишається постійним. звідси випливає, що температура насиченої пари є функція тільки тиску р. Розглядаючи будь-яку лінію, яка зображує процес випаровування, наприклад bcd, бачимо, що обсяг суміші пари і рідини в процесі випаровування зростає в міру збільшення кількості води, що випарувалася. в деякій точці d вся вода зникає, і виходить чистий пар; точки d для різних тисків утворюють деяку криву d 1 dd 2, яка називається верхньої граничної кривої, або кривої сухого насиченої пари; пар в цьому стані (коли тільки що закінчилося випаровування води) називається сухим насиченим паром. Якщо продовжувати нагрівання після точки d (у напрямку до деякої точці е), залишаючи тиск постійним, то температура пара починає підвищуватися. У цьому стані пар називається перегрітою. Таким чином виходять три області: правіше лінії d 1 dd 2 - область перегрітої пари, між лініями b 1 bb 2 і d 1 dd 2 - область насиченої пари і лівіше лінії b 1 bb 2 - область води в рідкому стані. У будь-якої проміжної точці з мається суміш пари і води.
Для характеристики стану цієї суміші служить кількість х міститься в ній пара; при вазі суміші в 1 кг (що дорівнює вазі взятої води) ця величина х називається пропорцією пара в суміші, або паросодержания суміші; кількість води в суміші дорівнюватиме (1-x) кг. Якщо v "м 3 / кг - питома обсяг сухого насиченої пари при температурі t і тиску р кг / см 2, а обсяг води при тих же умовах v", то об'єм суміші v знайдеться за формулою:
Обсяги v "і v", а отже, і їх різниця v "-v" суть функції тиску р (або температури t). Вид функції, що визначає залежність р від t для водяної пари, дуже складний; існує багато емпіричних виразів для цієї залежності, які все, однак, годяться лише для деяких обмежених інтервалів незалежної змінної t. Реньо для температур від 20 до 230 ° дає формулу:
В даний час часто користуються формулою Дюпре-Герца (Dupre-Hertz):
де k, m і n - постійні.
Шюле дає цю формулу в наступному вигляді:
причому для температури:
а) між 20 і 100 °
(Р - в кг / см 2, Т - абсолютна температура пара);
б) між 100 і 200 °
в) між 200 і 350 °
Характер кривої тиску р пара як функції температури видно на фіг. 2.
У практиці користуються безпосередньо таблицями, що дають зв'язок між р і t. Таблиці ці складаються на підставі точних дослідів. Для знаходження питомих обсягів сухого насиченої пари є теоретично виведена формула Клапейрон-Клаузіуса. Можна користуватися також емпіричної формулою Молье:
Кількість тепла q, необхідне для нагрівання 1 кг води від 0 до t ° (початку випаровування), виражається так:
де с - теплоємність води, в широких межах мало відрізняється від одиниці; тому користуються наближеною формулою:
Однак уже Реньо переконався в помітному зростанні с при високих температурах і дав для q вираз:
У новітній час для с даються такі дані (формула Дітерічі):
Для середньої теплоємності з m в інтервалі від 0 до t ° дано вираз:
Кілька відхиляються від цієї формули дані дослідів німецького фізико-технічного інституту, спостереження якого дають наступні значення з:
Для звернення до пар води, нагрітої до температури, потрібно ще витратити деяку кількість тепла r, яке називається прихованої теплотою випаровування.
В даний час цю витрату теплоти поділяють на 2 частини: 1) теплоту Ψ, що йде на зовнішню роботу збільшення обсягу при переході води в пару (зовнішню приховану теплоту випаровування), і 2) теплоту ρ, що йде на внутрішню роботу роз'єднання молекул, що відбувається при випаровуванні води (внутрішню приховану теплоту випаровування). Зовнішня прихована теплота випаровування
де А = 1/427 - теплової еквівалент механічної роботи.
Таким чином
Для r дається наступна формула (заснована на дослідах німецького фізико-технічного інституту):
Повна теплота випаровування λ, т. Е. Кількість тепла, необхідне для звернення води, взятої при 0 °, в пар при температурі t, дорівнює, очевидно, q + r. Реньо дав для λ наступну формулу:
ця формула дає результати, близькі до новітніх досвідченим даними. Шюле дає:
Внутрішня енергія u води при 0 ° приймається рівною нулю. Для знаходження збільшення її при нагріванні води потрібно з'ясувати характер зміни питомої обсягу води при зміні тиску і температури, т. Е. Вид кривих а 2 аа 1 і b 2 bb 1 (фіг. 1). Найпростішим припущенням буде прийняття цих ліній за прямі, і до того ж збігаються один з одним, т. Е. Прийняття питомої обсягу води v "за постійну величину, незалежну ні від тиску, ні від температури (v" = 0,001 м 3 / кг). При цьому припущенні вся теплота, що йде на нагрівання рідини, т. Е. Q, йде на підвищення внутрішньої енергії (так як зовнішньої роботи при цьому нагріванні не відбувається). Це припущення годиться, проте, тільки для порівняно невисоких тисків (таблиці Цейнера дані до тисків в 20 кг / см 2). Сучасні таблиці (Молье і ін.), Які доходять до критичного тиску (225 кг / см 2) і температури (374 °) не можуть, звичайно, ігнорувати зміни обсягу води (питома обсяг води при критичному тиску і критичної температури дорівнює 0,0031 м 2 / кг, т. е. в три з гаком рази більше, ніж при 0 °). Але Стодола і Кноблаух показали, що наведена у нас вище формула Дітерічі для величини q дає саме величини зміни внутрішньої енергії (а не величини q); втім, різниця між цими величинами до тиску в 80 кг / см 2 незначна. Тому вважаємо для води внутрішню енергію рівної теплоті рідини: u "= q. За період випаровування внутрішня енергія підвищується на величину внутрішньої прихованої теплоти випаровування ρ, т. Е. Енергія сухого насиченої пари буде: 
(Фіг. 3).
Для суміші з пропорцією пара х отримаємо такий вираз:
Залежність теплоти випаровування і тиску від температури графічно дана на фіг. 3.
Молье ввів в технічну термодинаміку термодинамічну функцію i, яка визначається рівнянням і звану теплосодержанием. Для суміші з пропорцією пара х це дасть:
або, після приведення:
для води (x = 0) виходить:
для сухого насиченої пари:
Величина твори APv "дуже мала в порівнянні навіть з величиною q (і тим більше в порівнянні з величиною q + r = λ); тому можна прийняти
У таблицях Молье даються тому не величини q і λ, а величини i "і i" в функції р або t °. Ентропія насиченого пара знаходиться за своїм диференціалу вираз dQ для всіх тіл має вигляд:
Для насиченої водяної пари
Перший член являє собою приріст ентропії води при її нагріванні, другий член - приріст ентропії суміші під час випаровування. вважаючи
отримаємо 
або, інтегруючи:
Зауважимо, що при обчисленні s "зміною питомої обсягу v" звичайно теж нехтують і вважають Для вирішення всіх питань, що стосуються насичених парів, користуються таблицями. За старих часів в техніці знаходили застосування таблиці Цейнера, в даний час вони є застарілими; можна користуватися таблицями Шюле, Кноблаух або Молье.
У всіх цих таблицях тиску і температури доведені до критичного стану. У таблиці включені наступні дані: температура і тиск насиченої пари, питомий об'єм води і пара і питома вага пара, ентропія рідини і пара, теплосодержание води і пара, повна прихована теплота випаровування, внутрішня енергія, внутрішня і зовнішня прихована теплота. Для деяких питань (що стосуються, наприклад, конденсаторів) складаються спеціальні таблиці з малими інтервалами тисків або температури.
З усіх змін пара особливий інтерес представляє адіабатичне зміна; воно м. б. вивчено по точкам. Нехай дана (фіг. 4) початкова точка 1 адіабати, яка визначається тиском р 1 і пропорцією пара x 1; потрібно визначити стан пара в точці 2, що лежить на адіабаті, що проходить через точку 1 і визначається тиском р 2. Для знаходження х 2 висловлюють умова рівності ентропій в точках 1 і 2:
У цьому рівнянні величини s "1, r 1 / T 1, s" 2 і r 2 / T 2 знаходяться за даними тискам р 1 і р 2, пропорція пара х 1 задана, і невідомий тільки х 2. Питома обсяг v -2 в точці 2 визначиться за формулою:
Величини v "" 2 і v "2 знаходяться з таблиць. Зовнішня робота розглянутого адіабатичного зміни знаходиться по різниці внутрішніх енергій спочатку і наприкінці зміни:
Для спрощення обчислень часто користуються при вивченні адіабатичного зміни емпіричним рівнянням Цейнера, який висловлює АДІАБАТА як політропи:
Показник ступеня μ виражається через початкову пропорцію пара х 1 так:
Формула ця може бути застосована в межах від x 1 = 0,7 до x 1 = 1. Адіабатичне розширення при початковій високої пропорції пара, вище 0,5, супроводжується зверненням частини пара в воду (зменшенням x); при початкових пропорціях пара, менших 0,5, адіабатичне розширення супроводжується, навпаки, випаровуванням частини води. Формули для інших випадків зміни насиченої пари знаходяться у всіх підручниках технічної термодинаміки.
II. Перегріта пара. Увага до перегрітого пару залучено було ще в 60-х роках минулого століття в результаті дослідів Гірна, які показали значну вигоду при застосуванні перегрітої пари в парових машинах. Але особливого поширення перегрітий пар досяг після створення В. Шміта особливих конструкцій перегрівачів спеціально для отримання пари високого перегріву (300-350 °). Ці пароперегрівники знайшли широке застосування спочатку (1894-95 рр.) В стаціонарних парових машинах, потім в паровозних машинах і в 20 столітті - в парових турбінах. В даний час майже жодна установка не обходиться без застосування перегрітої пари, причому перегрів доводиться до 400-420 °. Для можливості раціонального застосування такого високого перегріву самі властивості перегрітої пари були ретельно вивчені. Первісна теорія перегрітої пари дана була Цейнера; вона спиралася на нечисленні досліди Реньо. Її основні положення: 1) особливий вид рівняння стану, що відрізняється від рівняння для ідеальних газів додатковим членом, який є функцією тільки тиску; 2) прийняття для теплоємності з р при постійному тиску постійного значення: з р = 0,48. Обидва ці припущення не підтвердилися в дослідах над властивостями перегрітої пари, вироблених в більш широких межах. Особливе значення отримали великі досліди Мюнхенській лабораторії технічної фізики, розпочаті близько 1900 року і продовжуються і в даний час. Нова теорія перегрітої пари була дана в 1900-1903 рр. Каллендер в Англії і Молье в Німеччині, але і вона не з'явилася остаточної, так як вираз для теплоємності при постійному тиску, що отримується з цієї теорії, не цілком узгоджується з новітніми досвідченими даними. Тому з'явився цілий ряд нових спроб побудови рівняння стану для перегрітої пари, яке б більш узгоджувалося з результатами дослідів.
З цих спроб популярність здобуло рівняння Ейхельберга. Остаточне завершення ці спроби знайшли в новій теорії Молье (1925-1927 рр.), Повівши до складання його останніх таблиць. Молье приймає дуже витриману систему позначень, якої ми частково користувалися вище. Позначення Молье: Р - тиск в кг / м 2 абс., Р - тиск в кг / см 2 абс., V - питомий об'єм в м3 / кг, γ = 1 / v питома вага в кг / м 3, t - температура від 0 °, Т = t ° + 273 ° - абсолютна температура, А = 1/427 - теплової еквівалент механічної роботи, R = 47,1 - газова постійна (для водяної пари), s - ентропія, i - теплосодержание в Cal / кг, u = i-APv - внутрішня енергія в Cal / кг, φ = s - i / T, з р - теплоємність при постійному тиску, c ii p = 0,47 - гранична величина cp при p = 0.
Значки "і" відносяться власне до води і до сухого насиченого пару. З рівняння Молье
за допомогою формул, що випливають з I і II закону термодинаміки, виходять всі найважливіші величини, що характеризують перегрітий пар, т. е, s, i, u і з р. Молье вводить такі допоміжні функції температури:
За допомогою цих функцій виходять такі вирази:
Формули для знаходження питомої обсягу та інших величин для перегрітої пари досить складні і незручні для обчислень. Тому новітні таблиці Молье містять в собі обчислені значення найважливіших величин, що характеризують перегрітий пар в функції від тиску і температури. За допомогою таблиць Молье досить просто і з достатньою точністю вирішуються всі завдання, що стосуються перегрітої пари. Треба ще зауважити, що для адіабатичного зміни перегрітої пари в певних межах (до 20-25 кг / см 3) зберігає своє значення рівняння политропического виду: pv 1,3 = Const. Нарешті, багато питань, що стосуються перегрітої пари, м. Б. вирішені за допомогою графічних прийомів, особливо за допомогою діаграми IS Молье. На цій діаграмі поміщені криві постійних тисків, постійних температур і постійних обсягів. Т. о. можна прямо з діаграми отримувати значення v, s, i в функції тиску та температури. Адіабати зображуються на цій діаграмі прямими лініями, паралельними осі ординат. Особливо просто знаходяться різниці величин теплосодержания, що відповідають початку і кінця адіабатичного розширення; ці різниці необхідні для знаходження швидкостей витікання пари.