同一条件下,水在高压和低压状态下,哪个更保温? 常压气体与高压气体

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同一条件下,水在高压和低压状态下,哪个更保温?常压气体与高压气体

高压水和低压水的区别

为了提高电厂的热经济性,回热系统被广泛采用,即最大限度地将可利用的热能用到极致,这样才符合节能减排的思路,也是利益最大化的必然措施。所以才有电厂中经常说到的“三高四低一除氧”,其实就是8个加热器。 自然循环锅炉的汽水系统是循环往复的,所以凝汽器排出的疏水,会经过凝结水泵变成凝结水,送回各受热面继续循环吸热,构成汽水循环。首先凝结水经过4个加热器,通过汽机抽汽和轴封漏汽进行初级加热,因为凝结水压力很低,顾名思义叫低加;除氧器相当于第五个低加,目的就是除氧;之后才经过给水泵增压,依次经过3个加热器再次加热,因给水泵出口为全厂最高压力点,一般20Mpa+,所以泵后的这三个加热器叫高加。综上所述,凝结水共经过8个加热器才进入省煤器。 以上是汽机给水加热系统简述,你把这个搞懂就很容易回答自己的问题了:所谓高低压都是指水的压力,准确来讲,高加的水来自除氧给水系统的给水泵出口;低加的水源来自凝结水,他两的源头是一致的。 至于给水源头的问题,你首先得搞清给水的定义:除氧器出口进入给水泵的水。除氧器有一个除氧水箱,这个水箱一开始就应该满水,否则不能启动,而除氧器的上游源头则应该是“凝结水和少量补给水”。

水在高压下变成的固体是不是和低温下的冰一样?还是有所区别?

理论上是可以被压缩的,但是实际操作是很困难的,原因是这样的:

要想压缩物体就必须克服物体分子间的分子力.

分子力是组成物体的分子间的作用力,它只有当物体分子间的距离小于10的负9次方的时候才存在(或者说表现出来,大于这个距离接近于0).

一般的气体很容易就可以别压缩,是因为气体分子的距离大约在10的负9次方左右,他们之间的分子力几乎等于0,所以压缩气体比较容易.

而通常状态下的固体和液体,它们分子间的平均距离在10的负10次米方左右,这时的分子力处于另一种平衡状态下(分子力实际上分为引力和斥力,这两种力同时共存,并且随着分子间的距离减小而增大,当分子间的平均距离等于10的负10次方米的时候引力等于斥力,分子力为0,大于这个距离而小于10的负9次方时引力大于斥力,大于10的负9次方米二力都接近于0,小于10的负10次方米的时候斥力大雨引力),如果我们压缩液体,这时由于液体分子间的斥力增长的很快,所以很难被压缩.(这部分内容在高中物理中有更详细的介绍)

举个例子,用油桶装满油,在外力的作用下,油桶的体积会变小(但不油桶的铁被压缩了),那是不是里面的油就会被压缩呢?实际上是不会的,因为在压缩油桶 的时候会发现,油桶里的油会不断的从油桶中渗出.

同样的气体在高压下要比常压下温度低吗

从理论上讲:

在与外界隔绝的情况下,即与外界不存在热能交换时,想获得高压气体,你就需要对其做功,做的功就转换为热能(密度增大后,分子撞击增加),这时,温度是高于常规压力下温度的。

同等条件下,温度高的水和温度低的水,哪个先结冰?

我也看过这样的现象

姆潘巴的问题——开水比凉水先结冰的奥秘

如果向你提问:“同样多的开水和冷水一同放进冰箱里,哪个先结冰?”,你很可能带着讥笑回答:“当然是冷水了!”错啦!

1. 姆潘巴的物理问题

坦桑尼亚的马干巴中学三年级曾有一位名叫姆潘巴的学生,在学校他经常与同学一起做冰淇淋吃。他们的做法是这样的:先把生牛奶煮沸,加入糖,等冷却后再倒入冰格中,然后放进冰箱的冷冻室内冷冻。因为学校里的同学很多,所以冷冻室放冰格的位置一直供不应求。

一九六三年的一天,当姆潘巴来做冰淇淋时,冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几了。一位同学为了抢在他前面,竟把生牛奶加糖后立即抢先放在冰格中送进了冰箱的冷冻室。而姆潘巴只好急急忙忙把牛奶煮沸,放入糖,等不得冷却,立即把滚烫的牛奶倒入冰格,送入冰箱的冷冻室里。奇迹发生了,过了一个半小时后,姆潘巴发现他的热牛奶已经冻结了,而其他同的冷牛奶却还是粘稠的液,并没有结冰,这个现象使姆潘巴惊愕不已!

2. 嘲笑和回答

姆潘巴百思不得其解,就去请教物理老师:为什么热牛奶反而比冷牛奶先冻结?老师的回答是:“你一定弄错了,这样的事是不可能发生的。”姆潘巴并没有就此罢休,他牢牢地记下了这个不同寻常

的现象,常陷入深思之中……

姆潘巴后来升入了伊林加的姆克瓦高中,他并没有忘记这个问题,又向高中的物理老师请教:“为什么热牛奶和冷牛奶同时放进冰箱,热牛奶先冻结?”他没想到老师却这样嘲笑说:“我所能给你的回

答是:你肯定错了。”当他继续提出疑问与老师辩论时,老师又讥讽他:“这是姆潘巴的物理问。”姆潘巴想不通,不满意,但又不敢顶撞教师。

3. 博士的答卷

终于,一个极好的机会来到了,达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯玻恩博士访问姆克瓦高中。奥斯玻恩博士给学生作完了学术报告,接下去是回答同学的问题。姆潘巴经过充分的酝酿,鼓足勇气向他

提出了那个多年思虑的问题:

如果你取两个相似的容器,放入等容积的水,一个处于35℃,另一个处于100℃,把它们同时放进冰箱,100℃的水先结冰,为什么?

奥斯玻恩博士在小姆潘巴面前接到了一份严肃认真的“考卷”,他还是第一次听说到这个不同寻常的现象。感到为难和迷惑的博士并不掩饰什么,而是实事求是地回答道:“这个,我不知道,不过我

保证在我回到达累斯萨拉姆之后亲自做这个实验。”回去后,他立即和他的助手做了这个实验。结果证明,姆潘巴说的那个现象是一个实实在在的事实!这究竟是怎么一回事?为什么会这样呢?

一九六九年,由姆潘巴和奥斯玻恩两人撰写的一篇文章发表在英国《物理教师》杂志上,文章对“姆潘巴的物理问题”做了详细的实验记录,并对问题的原因作了第一次尝试性的解释。

他们做了一系列的实验。实验用品是直径4.5厘米,容积100毫升的硼硅酸玻璃烧杯,内放70毫升沸腾过的各种不同温度的水。通过对实验结果的定量分析得出了这样的结论:

冷却主要取决于液体表面;

冷却速率决定于液体表面的温度而不是它整体的平均温度;

液体内部的对流使液面温度维持得比体内温度高(假定温度高于4℃);

即使两杯液体冷却到相同的平均温度,原来热的系统其热量仍要比原来冷的系统损失得多;

液体在冻结之前必然经过一系列的过渡温度,所以用单一的温度来描述系统的状态显然是不够的,还要取决于初始条件的温度梯度。

奥斯玻恩博士虽然没有最终解决姆潘巴的物理问题,但面对科学和事实,他给了小姆潘巴和我们一份科学求实的答卷。

4. 问题远比想象的要复杂

后来许多人也在这方面做了大量的实验和研究,人们发现,这个看来似乎简单的问题实际上要比我们的设想复杂得多,它不但涉及到物理上的原因,而且还涉及到作为结晶中心的微生物的作用,是一

个地地道道的“多变量问题”。

?(1). 物理原因

从物理方面来说,致冷有四种并存的机制:辐射、传导、汽化、对流。通过实验观察并对结果进行比较,发现引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果。如果把热水和冷水结冰的过程叙述出来并分析其原因就更能说明问题了:

盛有初温4℃冷水的杯,结冰要很长时间,因为水和玻璃都是热传导不良的材料,液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到表面。杯子里的水由于温度下降,体积膨胀,密度变小,集结在表面。所

以水在表面处最先结冰,其次是向底部和四周延伸,进而形成了一个密闭的“冰壳”。这时,内层的水与外界的空气隔绝,只能依靠传导和辐射来散热,所以冷却的速率很小,阻止或延缓了内层水温

继续下降的正常进行。另外由于水结冰时体积要膨胀,已经形成的“冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或抑制作用。

盛有初温100℃热水的杯,冷冻的时间相对来说要少得多,看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖,看不到“冰壳”形成的现象,只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶(在初温低于12℃时,看不到这种现象)。随着时间的流逝,冰晶由细变粗,这是因为初温高的热水,上层水冷却后密度变大向下流动,形成了液体内部的对流,使水分子围绕着各自的“结晶中心”结成冰。初温越高,这种对流越剧烈,能量的损耗也越大,正是这种对流,使上层的水不易结成冰盖。由于热传递和相变潜热,在单位时间内的内能损耗较大,冷却速率较大。当水面温度降到0℃以下并有足够的低温时,

水面就开始出现冰晶。初温较高的水,生长冰晶的速度较大,这是由于冰盖未形成和对流剧烈的缘故,最后可以观察到冰盖还是形成了,冷却速率变小了一些,但由于水内部冰晶已经生长而且粗大,

具有较大的表面能,冰晶的生长速率与单位表面能成正比,所以生长速度仍然要比初温低的水快得多。

(2). 生物原因

同雨滴的形成需要“凝结核”一样,水要结成冰,需要水中有许许多多的“结晶中心”。生物实验发现,水中的微生物往往是结晶中心。某些微生物在热水(水温在100℃以下一点)中繁殖比冷水中快,这样一来,热水中的“结晶中心”就要比冷水中的“结晶中心”多得多,加速了热水结冰的协同作用:

围绕“结晶中心”生长出子晶,子晶是外延结晶的晶核。对流又使各种取向的分子流过子晶,依靠晶体表面的分子力,抓住合适取向的水分子,外延生长出分子作有序排列的许多晶粒,悬浮在水中。结晶释放的能量则通过对流放出,而各相邻的冰粒又连结成冰,直到水全部冻结为止。

以上是科学家对观察到的现象进行综合分析所得出的一些结论和提出的一些解释。但要真正解开“姆潘巴问题”的谜,对其做出全面定量而令人满意的结论,还有待于进一步的探索。现在有的学者提

出用高锰酸钾作液体示踪剂,用双层通电玻璃观察窗来进一步观察,有兴趣的读者不妨一试,或许揭开这个历时二十多年奥秘的人将是你。

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