Краткое определение понятий

Водяной пар – газообразное вещество над поверхностью жидкости. Парообразование происходит при испарении, кипении, конденсации и сублимации.

В естественных условиях пар смешивается с воздухом, в условиях кипения в закрытой емкости он приобретает такое свойство как насыщенность.

Насыщенный пар – это газообразное состояние воды, полученное активным испарением путем нагревания. Количество его молекул аналогично количеству молекул в жидкости. Вещество обладает максимальной плотностью и давлением.

Отличия

У них 2 отличия:

  1. foto47401-2Два вида пара отличаются условиями образования.

    Насыщенный вид пара характеризуется термодинамическим равновесием, то есть обладает тем же давлением и плотностью, что и жидкость в закрытом сосуде.

    Водяной пар образуется путем испарения и свободно перемещается в открытом пространстве.

  2. Водяной — не насыщенный пар имеет низкое давление, не достигает равновесия с жидкостью, фаза характеризуется низкой плотностью газообразного вещества, образуется при испарении. Насыщенный – достигший равновесия и имеющий высокую плотность, образуется при кипении.

Насыщенность по своим физическим показателям наиболее близка к свойствам «идеального газа».

Таблица отличий насыщенного и водяного пара:

Свойства Водяной Насыщенный
Равновесие с жидкостью Нет Есть
Количество жидкости в сосуде Становится меньше до полного испарения Количество жидкости остается неизменным
Плотность Низкая Высокая
Изменение давления при повышении температуры Не происходит Повышается

Различия между перегретым и насыщенным

Список основных отличий:

  1. Перегретый отличается от насыщенного большей температурой. В процессе его образования давление и температура не зависят друг от друга, что позволяет изменять эти значения для достижения большей эффективности для работы оборудования с паром 100% сухости.
  2. Вторая отличительная особенность – у перегретого больший удельный объем. Увеличенный объем газообразного вещества позволяет более эффективно его использовать и увеличивать производительность.
  3. Третье отличие характеризуется отсутствием конденсации. Постоянное подогревание создает условие, при котором к молекулам пара не присоединяются частицы воды. Процесс конденсации образуется после снижения температуры до значений характерных для образования насыщенного вещества.
Объединив отличия, характеризующие оба состояния паров, можно заключить, что в перегретом состоянии вещество способно повысить КПД вырабатываемого циклами различных тепловых машин. Для получения перегретого состояния используют дополнительные устройства.

Как происходит переход из одного состояния в другое?

Переход из состояния насыщенности в перегретый пар происходит путем поднятия температуры в закрытом пространстве выше, чем температура кипения. Важно отметить, что давление при переходе остается неизменным.

Процесс перехода водяного пара из одного состояния в другое хорошо виден на примере работы парового котла. Оборудование работает при постоянном поддержании теплой температуры за счет сгорания топлива.

foto47401-3Внутри его конструкции проходят основные стадии парообразования:

  • нагревание жидкости в котле до момента образования насыщения;
  • образование газообразного соединения;
  • подогрев до момента перехода из насыщенного состояния к перегретому.

В закрытой емкости находится очищенная вода, при включении работы котла внутри жидкость начинает нагреваться. Тепло влияет на активность молекул, которые начинают активно двигаться из-за увеличения кинетической энергии.

Молекулы движутся быстро, начинают вырываться с поверхности воды в воздух, образуется пар, постепенно объем закрытого сосуда заполняется все большим количеством молекул, все также активно движущихся. Пока объем сосуда полностью не заполнится, его называют ненасыщенным.

Когда свободного пространства для движения становится недостаточно, нарастает давление и плотность частиц, происходит процесс конденсации. Отяжелевшие молекулы начинают возвращаться обратно к жидкости.

Их количество равно количеству, вырывающемуся из нее, давление приобретает постоянный характер. В этот момент происходит достижение равновесия с жидкостью, и пар становится насыщенным.

После процесса насыщения вещество может перейти на новую стадию – перегрев. Насыщенный газ пропускают через специальное оборудование, пароперегреватель, в котором поддерживается температура выше, чем температура кипения.

Перегреватель запускает процесс выпаривания влаги, насыщенный пар становится перегретым. Состояние газа характеризуется большим объемом и меньшей плотностью.

Заключение

Процесс парообразования и перехода пара из одного состояния дает возможность получить из небольшого количества воды энергию.

Предприятия применяют насыщенный и перегретый пар как универсальное вещество для:

  • работы турбин,
  • увлажнения материалов,
  • очистки систем.

Использует его пищевая и химическая промышленности, как средство для:

  • стерилизации,
  • дезинфекции,
  • очистки.