Як обчислити зміну тиску зі зміни стану LN2 (постійний об'єм)

1

Я намагаюсь обчислити підвищення тиску, що викликається рідким азотом у той момент, коли він змінюється від рідкого до пари в межах закритого постійного об'єму при атмосферному тиску. Чи потрібно включати тепло випаровування? Як це можна зробити?

pressure liquid vaporization

— астробол
джерело

2

Які саме початкові умови? Чи є об'єм на 100% повним рідини N2 або є якась рідина N2 і деякий газ і чи все це газ N2 або суміш N2 і щось інше? Як би там не було, нічого не зміниться, якщо ви не подасте трохи тепла для випаровування більшої частини N2.

— алефзеро

Обсяг на 100% заповнений. Газ - це все LN2. Тепло подається для випаровування LN2.

— астробол

Ласкаво просимо до обміну стеками інженерних робіт Тут невідповідність - або ви перебуваєте в закритому обсязі, або у вас атмосферний тиск. Зауважте, це непроста ситуація.

— Марк

0

$T_o, V_o$ $\Delta n$ $\Delta p = \Delta n R T_o / V_o$

— Джефрі Дж Ваймер
джерело

Для дельти n я б використовував щільність LN2 як рідину для початкового стану, а щільність LN2 як газ для остаточного?

— астробол

Ні. Ви б використовували кількість випаровуваного газу. Чи знаєте ви, як отримати цю суму, чи це теж невідомо?

— Джеффрі Дж. Веймер,

0

У вас є деякі припущення, тому важливо уточнити механізм, який ви описуєте. Я буду припускати, що ви описуєте ємність, наповнену LN2, в точці кипіння LN2 при 1 атмосфері тиску. Потім цей контейнер залишають у кімнатній температурі, не закриваючи його. Кінцевий результат - ваш контейнер вибухає. Довести це складно, але ти закінчуєш тиск, що значно перевищує тиск утримання більшості контейнерів. Хоча я знаю деяку термодинаміку, це не моя найсильніша область, тому це може бути не технічно правильно, але це дає хорошу оцінку.

Почнемо з розгляду фазової діаграми азоту:

Посилання тут і тут, оскільки зображення порушуються, коли я це пишу.

Ми розпочнемо свою подорож у точці "g" на діаграмі ST. Дві фази можна розглядати, розглядаючи дріб x в точці "h" на діаграмі, на газовій фазі. Ми ставимо проникний бар'єр між двома фазами і починаємо задану кількість теплового потоку в систему.

Зі збільшенням внутрішньої енергії деяка частина у "g" переходить бар'єр у "h". В результаті збільшується тиск і ентропія. Таким чином, ми рухаємось далі вгору по темно-червоних лініях, оскільки кожна фаза може перетнути бар’єр. Після достатньої кількості енергії система досягає критичної точки, на вершині темно-червоного піку. Я не впевнений, як написати рівняння для обчислення кількості енергії чи часу, який би знадобився, але як тільки ми досягнемо цієї точки, ми досягли надкритичного азоту між 20-50 бар. Ця складність вирішується легко в практичній інженерії за допомогою використання парового барабана , обладнання технологічного обладнання, яке безпечно відокремлює фази, запобігаючи ударам . Однак,

З цього моменту процес пішов би за ізохорний процес. Хоча важко описати за допомогою діаграми TS, подібна діаграма для пари підтвердить, що ізохорні процеси отримують порівняно мало ентропії порівняно з тиском, який вони отримують при підвищенні температури. Подвоєння температури майже має 10-кратне підвищення тиску. При такому значному зростанні єдиним висновком, до якого я можу прийти, є те, що ти опинишся під тиском, який найкраще виміряти в одиницях GigaPascals (GPa) . Коротше кажучи, це, швидше за все, знищить ваш контейнер.

— Позначити
джерело