Вода - техническо приложение

[dedenze]

Земният и биологичен живот е немислим без това уникално съединение - Н₂О и неговите свойства. Тук ще опиша само някои технически приложения, дали силен тласък в развитието на човешката цивилизация. На Земята се среща едновременно в трите си агрегатни състояния (фази).

<a name="_Hlk266712423"> <a href="#_top">

Фазова диаграма на водата

Линия АТ – отразява условията, при които са в равновесие твърда фаза (лед) и водни пари (нарича се сублимационна крива).

Линия ТС – равновесна крива на системата течност- пари, или крива на изпарение.

ТД – отразява условията на равновесие между лед и течна вода – тя е равновесна крива на системата течна/твърда фаза и се нарича крива на топене.

Продължението на ТС в обратна посока – съответдтвува на матастабилно равновесие между преохладена течност и водни пари. Кривата на топене на водата е с отрицателен наклон и това отразява една от особеностите на водата – с повишаване на налягането, водата замръзва при по- ниска температура.

Точка Т се нарича тройна точка. В тази точка в равновесие се намират трите фази на водата.

Точка С – критична точка. В тази точка физичните свойства на течността и парите стават еднакви.

Точка F - съответствува на температурата на замръзване при атмосферно налягане, а точка В на температурата на кипене при атмосферно налягане.

С помощта на правилото на фазите, могат да се определят точно условията на съществване на фазите на водата т.е. степените на свобода.

В т. 1 - С= 1-1+2= 2 системата е бивариантна ( в определени граници може да се менят температура и налягане , без това да наруши равновесието.

В т.2 - С= 1-2+2= 1 системата е моновариантна , свободно може да се променя само един параметър – температура или налягане.

В т. Т - С = 1-3 +2= 0 Системата е авариантна – температурата и налягането са точно фиксирани.

Описаните свойства в т.1 стоят в основата на системи за отопление с прегрята пара, както и производството на ел. енергия. Високото налягане на парите при температури над 100 ⁰С задвижва турбини и генератори. Първите механични двигатели също са задвижвани с прегрята пара. При тях, парата под налягане се подава последователно в двата края на цилиндри с бутала . Получената линейна, възвранто- постъпателна механична сила е пропорционална на диаметъра на цилиндрите и налягането на парите. После се преобразува във въртяща сила, чрез механични приспособления. Типични представители са парните локомотиви и параходи, извършили революция в транспорта.

Течната фаза при нормална температура и различно налягане се използува за пренасяне на водата и множество хидравлични съоръжения. Използува се и за акумулиране на топлина и кинетична енергия. В последните години с налягане над 2000 атм. за точно рязане на различни материали като гума и пластмаси без прегряване . Т.н. "пароструйки" за измиване на коли, използуват вода с нормална температура и високо налягане, механично отмиват налепите без използуване на препарати. Същия принцип се използува при гасене на пожари, целта е да се отнеме пламъка и прекрати горенето с ограничено количество вода.

Чрез електролиза се получава най- чистото и обратимо, екологическо гориво – водород и кислород, при големи неизчерпаеми запаси.

Водата е една от малкото течности при които фазовия преход от течно в твърдо състояние е свързано с увеличаване на обема до 10 % и намалява относителното си тегло. Това свойство предпазва живота в големите водни басейни от замръзване. В затворен обем, при замръзване, водата създава налягане до 2000 атм. дължащо се на разширението. От кривата ТD се вижда бързото нарастване на налягането при сравнително малка, отрицателна, температурна промяна . Затова в охлаждащите течности се добавят антифризи, пречещи на замръзването и разрушаване на двигатели и съоръжения.

Това свойство на водата има и добро техническо приложение- създаване на голямо налягане в големи обеми и повърхности. Основно се използува при изработка на метални параболични "чинии" за антени и излъчватели и други детайли изискващи голяма точност и размер.

Леда е едно просто средство за плавно спускане на особено тежки конструкции под земната повърхност. Изкопа се пълни с лед, тежкото съоръжение се поставя върху него и естественото топене на леда върши останалата работа.

В хранително- вкусовата промишленост се използува за извличане водата на клетъчно ниво. При замразяване мембраната на клетките се разрушава и при следващо загряване се извлича лесно с пресоване. По- тази технология се получават сухи продукти от картофи, лук и пр….

Това е една основна, но малка част от водното приложение. Надали има по- изследвано химично съедиение от водата, даже и в изотопните и форми. Работата продължава, почти всеки ден се ражда нещо ново и интересно .

ГРАФИКА:

Doc1.doc

[Малоум 2]

"Гола вода" сме.

нещо, не се показва картинка.