Liquido saturo vs liquido sottoraffreddato: 3 fatti critici

by

Liquido saturo VS Liquido sottoraffreddato: è necessario conoscere i fatti critici

Liquido saturo e liquido sottoraffreddato sono le diverse fasi durante il processo di cambiamento di fase di un liquido puro. Le fasi principali di una sostanza pura sono Solido, Liquido e Gas.

Liquido sottoraffreddato si riferisce a quella fase di una sostanza in cui esiste in forma liquida a una temperatura inferiore al suo punto di ebollizione alla pressione del sistema. Il liquido saturo è un liquido che sta per vaporizzare, il che significa che qualsiasi diminuzione di pressione senza modificarne la temperatura ne provoca l'ebollizione.

Liquido saturo vs liquido sottoraffreddato

Credito immagine: liquido saturo Vs liquido sottoraffreddato https://s3.studentvip.com.au/notes/11438-

Qualsiasi liquido, sia nella sua forma pura che in una miscela, esercita una pressione specifica sulla superficie del liquido a una particolare temperatura, che è chiamata tensione di vapore della sostanza a quella temperatura. Se la temperatura del liquido aumenta, aumenta anche la sua tensione di vapore. Poiché questa pressione di vapore è uguale alla pressione dell'atmosfera circostante, il liquido inizia a bollire. Il liquido al suo punto di ebollizione è chiamato a liquido saturo.

Ad esempio, l'acqua è un liquido saturo punto di ebollizione di 100°C in condizioni atmosferiche al livello del mare o a una pressione atmosferica. Quando l'acqua viene raffreddata al di sotto di 1°C, diventa sottoraffreddata. Quando la pressione viene aumentata oltre 100 atmosfera, il punto di ebollizione dell'acqua aumenta o diventa un liquido sottoraffreddato a 1 ° C.

Esempio di liquido sottoraffreddato

Qualsiasi liquido al di sotto della sua temperatura di ebollizione ad una data pressione può essere considerato un liquido sottoraffreddato.

L'acqua bolle a 373 °K (100 °C). Ora l'acqua a temperatura ambiente 293°K(25°C) ea pressione atmosferica normale è un esempio di a Liquido sottoraffreddato.

Alcune condizioni che causano il sottoraffreddamento di un liquido sono:

Ad una data pressione del sistema quando il liquido raggiunge una temperatura inferiore alla sua temperatura di saturazione. Quando il liquido è ad una pressione superiore alla sua pressione di saturazione alla data temperatura. Termodinamicamente il liquido ha entalpia e volume specifico inferiori a quello di a liquido saturo.

Articolo 3 immagine 1

Credito immagine: diagramma TV che rappresenta il cambiamento di fase per l'acqua a pressione costante https://engineering.purdue.edu/CFDLAB/class/me200/filesFall2010/me200_notes_f10_week3.pdf

Alcuni altri esempi di liquido sottoraffreddato sono:

  • Ammoniaca liquida a temperatura inferiore a -33.3°C e pressione pari o superiore a 1 bar.
  • Ammoniaca liquida a temperatura inferiore a -50°C e pressione pari o superiore a 0.41 bar.
  • Glicole etilenico a una temperatura inferiore a 197 C e pressione 1 bar o superiore
  • Alcool etilico a una temperatura inferiore a 77.8 C e pressione 1 bar o superiore.

Come si può vedere sopra, nell'esempio dell'ammoniaca liquida, può uscire in condizioni di sottoraffreddamento a diverse condizioni di pressione e temperatura. -33.3°C è la temperatura di saturazione dell'ammoniaca alla pressione di 1 bar. Analogamente, per una temperatura di -50°C, la pressione di saturazione corrispondente per l'ammoniaca è di 0.41 bar (circa).

Pressione del liquido sottoraffreddato

Un liquido con una pressione superiore alla sua pressione di saturazione alla data temperatura è detto liquido sottoraffreddato o compresso.

Liquido sottoraffreddato significa che la temperatura del liquido è inferiore alla temperatura di saturazione per quella particolare pressione e un liquido compresso significa che la pressione del liquido è superiore alla pressione di saturazione per quella data temperatura. Entrambi i termini possono essere usati alternativamente.

Poiché i liquidi sono di natura incomprimibile, le loro proprietà sono relativamente indipendenti dalla pressione. I liquidi sottoraffreddati sono definiti da:

  • Pressione maggiore di un liquido saturo (P>Psatad un dato T)
  • Temperatura inferiore a quella di un liquido saturo (T<Tsat ad un dato P)
  • Entalpia inferiore a quella di un liquido saturo (h<hfad un dato T o P)
  • Energia interna inferiore a un liquido saturo (u<ufad un dato T o P)
  • Volume specifico inferiore a un liquido saturo (v<vf ad un dato T o P)

L'entalpia è principalmente influenzata dalla pressione, una relazione più accurata per h

hf~hf@T+vf(PPsat)

pv

Credito immagine: diagramma PV di una sostanza pura http://processandinstrumentation.blogspot.com/

Domande frequenti

D. Qual è la differenza tra liquido saturo e sottoraffreddato?

Ans:anche se entrambi Liquido saturo ed Liquido sottoraffreddato sono le due fasi dello stesso liquido, sono abbastanza diversi tra loro.

Il sottoraffreddamento è la condizione in cui il liquido è più freddo della temperatura minima (temperatura di saturazione), necessaria per tenerlo lontano dall'ebollizione. Il liquido saturo è invece la condizione in cui il liquido è quasi al punto di ebollizione.

Nel caso di liquido saturo, se la pressione viene ulteriormente abbassata e mantenendo la temperatura costante, il liquido saturo inizierà a bollire. D'altra parte, il liquido sarà sottoraffreddato se la pressione viene aumentata oltre la sua pressione satura al suo punto di ebollizione.

D. Perché il sottoraffreddamento è desiderabile in un sistema di refrigerazione?

Ans:A liquido sottoraffreddato aumenta l'efficienza energetica di un sistema di refrigerazione in quanto ha un volume specifico inferiore

Il refrigerante viene sottoraffreddato nel condensatore per evitare la vaporizzazione anticipata del refrigerante prima di dirigersi verso il dispositivo di espansione.

Se non viene fornita una superficie adeguata del condensatore per garantire un sottoraffreddamento adeguato, il refrigerante può evaporare parzialmente nelle tubazioni mentre si sposta verso il dispositivo di espansione. Se il refrigerante evapora parzialmente prima di entrare nel dispositivo di espansione, sarà necessario pompare un volume di refrigerante maggiore per ottenere lo stesso raffreddamento. Ciò aumenta il costo di pompaggio e quindi il consumo di energia.