Изотермы реального газа (схематично)

Синие — изотермы при температуре ниже критической. Зелёные участки на них — метастабильные состояния.

Участок левее точки F — нормальная жидкость.
Точка F — точка кипения.
Прямая FG — коннода, то есть изотерма равновесия жидкой и газовой фаз внутри двухфазной области.
Участок FA — перегретая жидкость.
Участок F′A — растянутая жидкость (p<0).
Участок AC — аналитическое продолжение изотермы, физически невозможен.
Участок CG — переохлаждённый пар.
Точка G — точка росы.
Участок правее точки G — нормальный газ.
Площади фигуры FAB и GCB равны.

Красная — критическая изотерма.
K — критическая точка.

Голубые — сверхкритические изотермы

Перегре́тая (метастаби́льная) жи́дкость — жидкость, нагретая выше температуры кипения. Перегретая жидкость является примером метастабильного состояния, в ряде энергетических и технологических режимов вызывает такие специфические динамические явления, как взрывообразное вскипание за счёт запасённого тепла, неустойчивость поверхности раздела жидкость-пар, формирование фронта фазового перехода.

Существование перегретых (метастабильных) состояний связано с затруднённостью начальной стадии фазового перехода первого рода. Прерывистый характер перехода (, ; здесь  — удельная энтропия,  — удельный объём) исключает возможность превращения одновременно во всей массе вещества вблизи равновесия. Фазовый переход начинается в отдельных «точках» однородной системы, эти точки должны удовлетворять условию ( — радиус зародыша,  — радиус критического зародыша) — тогда рост новой фазы сопровождается убылью термодинамического потенциала.

Характеристикой потенциального барьера, который нужно преодолеть зародышу для достижения критического размера, есть работа образования критического зародыша:

где

также можно записать через равновесные свойства:

где  — коэффициент поверхностного натяжения.

Примеры

Аргон, атмосферное давление:

  • Тнасыщения = −186 °C
  • Тдостижимого перегрева = −142 °C.

Как видно, на опыте достигается перегрев в 44 градуса.

Вода позволяет устойчивый перегрев до 200 °C. Нагретая до 300 °C вода может существовать в жидком состоянии при атмосферном давлении на протяжении времени порядка микросекунд.

Перегретую жидкость можно получить, нагревая воду в СВЧ-печи. Это очень частая причина ожогов, когда вода кажется некипящей, но после легкого толчка вода начинает быстро кипеть.[ источник не указан 350 дней ]

Литература

В. Е. Виноградов. Исследование вскипания перегретых и растянутых жидкостей (Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук) (недоступная ссылка) 43. Институт теплофизики Уральского отделения РАН (2006). Дата обращения 28 июля 2011. Архивировано 22 августа 2011 года.


Эта статья использует материал из статьи Wikipedia Перегретая жидкость, которая выпущена под Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0.