Давление и теплота парообразования | Почему хладагент кипит на морозе

Вода кипит при 60 °C — и как на этом работает холодильник Кипение на морозе: что на самом деле происходит в испарителе 00:00 Жидкость кипит на морозе 00:42 Сто градусов — только при атмосферном давлении 01:06 Испарение и кипение — не одно и то же 01:30 Пузырёк под давлением 01:57 Температура насыщения 02:24 Одна вода, три давления 02:47 Абсолютное и избыточное давление 03:12 Вода кипит без нагревателя 03:37 Что такое хладагент 04:01 Низкая температура кипения — не малая энергия 04:26 Условия расчёта 05:05 Энергия нагрева: Q = m·c·ΔT 05:58 Энергия парообразования: Q = m·r 06:26 Испарить почти в семь раз дороже, чем нагреть 06:51 График нагрева и кипения 07:18 Куда уходит энергия при кипении 07:44 Конденсация возвращает теплоту 08:10 Испаритель холодильника 08:35 Массовый расход и мощность 09:05 Почему одной формулы мало 09:32 Перегрев: компрессору нужен пар 09:58 Три участка конденсатора 10:34 Что делает дроссель 10:59 Почему смесь после дросселя холоднее 11:24 Термометр стоит — тепло поступает? 11:53 Ответ и итог 12:17 Дальше — компрессор Каждая глава длиннее 10 с, первая с 00:00 — YouTube примет. Начала сцен округлены вниз, глава встаёт не позже своей реплики. Минус пятнадцать градусов — а жидкость в трубке холодильника кипит. Никакого фокуса: температура кипения не свойство вещества «вообще», а свойство вещества при данном давлении. В ролике разбираем, почему вода кипит при 100 °C только при атмосферном давлении, что дороже по энергии — нагреть воду или выпарить её, куда уходит тепло, когда термометр стоит на месте, и что происходит с хладагентом от испарителя до дросселя. pабс = pизб + B — абсолютное давление Q = m·c·ΔT — теплота нагрева Q = m·r — теплота парообразования Q̇ = ṁ·r — тепловая мощность испарения при массовом расходе ṁ i₁ ≈ i₂ — энтальпия потока до и после дросселя Одна вода, три давления: при 101,3 кПа она кипит около 100 °C, при 50 кПа абсолютного давления — около 81 °C, при 20 кПа — около 60 °C. Вещество то же, изменились условия равновесия жидкости и пара. Учебный расчёт: 100 г воды при 20 °C и атмосферном давлении. Нагреть до кипения: 0,100 кг · 4,18 кДж/(кг·К) · 80 К = 33,44 кДж. Выпарить всю массу: 0,100 кг · 2257 кДж/кг = 225,7 кДж — примерно в 6,75 раза больше. Пока вода кипит, термометр почти не движется, а счётчик энергии идёт: температура не показывает, сколько теплоты передано. В холодильнике кипит хладагент при своём низком рабочем давлении. В испарителе он забирает тепло у продуктов и превращается в пар, на выходе пар немного перегрет — компрессору нужен пар, а не жидкость. В конденсаторе три участка: охлаждение пара, конденсация, переохлаждение жидкости. Дроссель переводит жидкость на низкое давление: часть её вскипает сразу, смесь становится холоднее, а энтальпия потока остаётся почти той же. Следующий ролик — компрессор: кто держит в одном контуре два разных давления и сколько работы на это уходит. Обозначения: p — давление, B — атмосферное (барометрическое) давление, Q — теплота, m — масса, c — удельная теплоёмкость, ΔT — изменение температуры, r — удельная теплота парообразования, ṁ — массовый расход, i — удельная энтальпия. Температуры кипения воды посчитаны по IAPWS-IF97; все числа в ролике — учебный пример, а не паспорт прибора.