Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Фізичні принципи одержання низьких температур

Для одержання низьких температур використовують фізичні процеси, які супроводжуються поглинанням теплоти. До таких проце­сів належить фазовий перехід речовини, що супроводжується поглинанням теплоти ззовні: плавлення, кипіння (випаровування), сублімація; адіабатичне дроселювання газу з початковою температу­рою, меншою за температуру верхньої точки інверсії (ефект Джоуля-Томсона); адіабатичне розширення газу з віддачею корисної зовніш­ньої роботи; вихровий ефект (ефект Ранка); термоелектричний ефект (ефект Пельтьє).

Діапазон низьких температур, які отримуються для задоволення
потреб різних галузей народного господарства, дуже широкий – від температур навколишнього середовища до температур, близьких до абсолютного нуля.

Фазовий перехід речовини. Фазовий перехід ряду речовин при
плавленні, кипінні (випаровуванні), сублімації відбувається при низьких температурах і з поглинанням значної кількості теплоти.

Найбільш доступною речовиною, що застосовується для одер­жання низьких температур, є водяний лід, який при атмосферному тиску плавиться при 0°С і має відносно велику величину питомої теплоти плавлення 335 кДж/кг. Більш низьку температуру плавлення можна одержати, змішуючи лід з деякими солями. Таким шляхом можна знизити температуру суміші до так званої кріогідратної (евтектичної) температури – найнижчої температури плавлення певної суміші.

У кріогідратній точці при масовій концентрації хлориду кальцію 29,9% суміш плавиться при -55 °С.

Отримання низьких температур у результаті використання процесу кипіння знайшло найбільш широке поширення. Температура кипіння речовини залежить від тиску: зі зменшенням тиску темпера­тура кипіння знижується і навпаки.

Отже, за допомогою однієї речовини можна одержати інтервал
низьких температур, а вибираючи речовини з потрібними власти­востями – кожну з низьких температур.

Процеси випаровування використовують переважно для зни­ження температури води чи вологих поверхонь.

Джерелом низької температури може бути тверда вуглекислота (сухий лід), що при атмосферному тиску має температуру сублімації
-78,5°С, питому теплоту 574 кДж/кг. Сублімація водяного льоду при тиску, нижчому за атмосферний, відбувається при температурі нижче 0°С. Цей процес використовують при сублімаційному сушінні харчових продуктів.

Адіабатичне дроселювання. Адіабатичним дроселюванням назива­ється необоротне розширення газу (рідини) при його проходженні через пристрій з малим прохідним перетином (дросель, пориста перегородка). Процес протікає швидко, тому теплообмін із навколишнім середовищем практично не відбувається і ентальпія речовини не змінюється. Корисна зовнішня робота не відбувається, тому що робота проштовхування переходить у теплоту тертя.

При адіабатичному дроселюванні реального газу (на відміну від
ідеального) внаслідок зміни внутрішньої енергії здійснюється робота проти сил взаємодії молекул. Це веде до зміни температури газу (ефект Джоуля-Томсона), її підвищення чи зниження залежно від його первісного стану.

Для всіх газоподібних речовин в області, близькій до критичної,
адіабатичне дроселювання призводить до зниження температури. Процес адіабатичного дроселювання використовують для одержання помірно низьких і кріогенних температур.

Адіабатичне розширення газу. Одержання низьких температур у результаті адіабатичного розширення газу з віддачею корисної зовніш­ньої роботи можливе при будь-якому стані газу, оскільки температура змінюється у бік зниження.

Адіабатичне розширення газу в детандері (розширникові) застосо­вують для одержання кріогенних температур.

Вихровий ефект. При подачі стиснутого повітря, що має темпе­ратуру навколишнього середовища, по тангенціальному введенню в трубу швидкість обертання повітря буде обернено пропорційна радіусу. Центральна частина потоку буде мати більшу швидкість, ніж периферійна. У зв’язку з цим температура повітря біля стінки труби буде вища, а в центрі – нижча за температуру повітря, що подається в трубу.

Розділяючи периферійну і центральну частини потоку, можна одержати потоки повітря з низькою і високою температурами. Це явище називається ефектом Ранка.

Термоелектричний ефект. Термоелектричний ефект (ефект Пельтьє) полягає у тому, що під час проходження постійного електричного струму через ланцюг, що складається з двох різно­рідних металів, один із спаїв має низьку температуру, а інший – високу.

Основний показник якості термоелемента - коефіцієнт доброт­ності, що визначає максимальну різницю температур гарячого і холодного спаїв. Холодний спай є джерелом низької температури.

Отже, здійснюючи певний фізичний процес, можна одержати джерело потрібної низької температури, яке необхідне для того, щоб з його допомогою знизити температуру тіла, тобто остудити його відповідно до вимог технології виробництва. Наприклад, для збере­ження якості харчових продуктів, що швидко псуються, їх необхідно остудити до певної температури (припустимо, 0°С) і підтримувати цю температуру упродовж терміну зберігання.

Для охолодження продуктів можна використовувати будь-яке джерело, але з температурою більш низькою, ніж та, яку повинен мати продукт, щоб теплота природним шляхом переходила від продукту до джерела.

Безмашинні способи одержання холоду ґрунтуються на плав­ленні, випаровуванні, сублімації, а в термоелектричних охолоджу­вальних пристроях - на ефекті Пельтьє.

 


Читайте також:

  1. Y. Температура тіла та її регуляція.
  2. А/. Фізичні особи як суб’єкти цивільного права.
  3. Абразивність гірських порід і геостатична температура
  4. Аграрна політика як складова економічної політики держави. Сут­ність і принципи аграрної політики
  5. Алгоритм розрахунку температури поверхні чипу ІМС процесора
  6. Антикорупційні принципи
  7. Антикорупційні принципи
  8. Антимонопольний комітет України здійснює контроль за додержанням суб'єктами зовнішньоекономічної діяльності законодавства про захист економічної конкуренції.
  9. АРХІВНЕ ОПИСУВАННЯ: ПОНЯТТЯ, ВИДИ, ПРИНЦИПИ І МЕТОДИ
  10. АРХІВНЕ ОПИСУВАННЯ: ПОНЯТТЯ, ВИДИ, ПРИНЦИПИ І МЕТОДИ
  11. Б/. Принципи виборчого права.
  12. Базові принципи обліку виробничих витрат і калькулювання собівартості продукції




Переглядів: 1784

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
ФІЗИЧНІ ОСНОВИ І ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ ОДЕРЖАННЯ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР | Охолодження водяним льодом

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

  

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.003 сек.