问答题 何谓饱和水线及干饱和蒸汽线?为什么这两条饱和曲线必定能相交于临界点C?
【正确答案】在不同的压力下进行水蒸气的定压产生过程,都会出现三个阶段和经历五种状态。如果把代表不同压力下饱和水的点连接起来,就能形成一条饱和水线(又称下界线)AC;把代表不同压力下干饱和蒸汽的点连接起来,就可得出一条干饱和蒸汽线(又称上界线)BC;这两条饱和曲线必定能相交于一点C,称为临界点。
   液态水几乎是不可压缩的。因此,在温度不变时,不论压力怎样变化,未饱和水的比容不发生变化。液态水的热胀系数较小,它的比容随温度的升高而略有增大。随着压力的升高,相应的饱和温度也愈高,饱和水的比容也因饱和温度的升高而增大。所以p-v图上的饱和水线AC,随压力升高而向比容增大的方向略为倾斜。干饱和蒸汽是可压缩的。随着压力的升高,干饱和蒸汽的比容有明显的减小。因而,在p-v图上的干饱和蒸汽线BC,向比容减小的方向倾斜。由于上述原因,代表汽化过程的线段,随压力升高而缩短。当压力增加到某一确定值时,饱和水线与干饱和蒸汽线相交。这时,水与汽处在相同的状态,即水与汽的差别消失,没有汽化阶段,汽化潜热为零。因而临界点可看作是纯物质发生相变的极限状态,超过临界点就不存在明显的相变现象了。
   水的比热容较大,等压加热时,温差越大所需的热量越多。随着压力的升高,相应的饱和温度也越高,从相同的初温达到饱和温度所需的热量也越多。所以在T-s图中的液体热q1随压力增大而增加,使饱和水线AC向比熵增大的方向倾斜。同时,随着饱和温度的升高,汽化过程所需的热量也逐渐减小,两相区的线段缩短,使干饱和蒸汽线BC向比熵减小的方向倾斜,最终与饱和水线相交于临界点。
【答案解析】