ПЕРЕГРЕ́В И ПЕРЕОХЛАЖДЕ́НИЕ

ПЕРЕГРЕ́В И ПЕРЕОХЛАЖДЕ́НИЕ, про­цес­сы пе­ре­во­да тер­мо­ди­на­мич. фа­зы из рав­но­вес­но­го со­стоя­ния в ме­та­ста­биль­ное, темп-ра ко­то­ро­го вы­ше или со­от­вет­ствен­но ни­же темп-ры рав­но­ве­сия фаз при том же дав­ле­нии p. Со­от­вет­ст­вую­щие ме­та­ста­биль­ные со­стоя­ния на­зы­ва­ют пе­ре­гре­ты­ми (пе­ре­гре­той фа­зой) и пе­ре­ох­ла­ж­дён­ны­ми (пе­ре­ох­ла­ж­дён­ной фа­зой). При фа­зо­вых пе­ре­хо­дах 1-го ро­да об­ра­зо­ва­ние ме­та­ста­биль­но­го со­стоя­ния не­об­хо­ди­мо для то­го, что­бы про­цесс шёл с ко­неч­ной ско­ро­стью. Об­ласть су­ще­ст­во­ва­ния ме­та­ста­биль­ной фа­зы ог­ра­ни­че­на ус­ло­ви­ем тер­мо­ди­на­мич. ус­той­чи­во­сти: (∂p/∂V)_T<0, где V – удель­ный объ­ём, T – аб­со­лют­ная темп-ра.

При­мер пе­ре­гре­то­го со­стоя­ния – жид­кость, не ки­пя­щая при темп-ре, пре­вы­шаю­щей темп-ру ки­пе­ния при дан­ном дав­ле­нии. Та­кое яв­ле­ние на­блю­да­ет­ся при от­сут­ст­вии кон­так­та жид­ко­сти с па­ром (жид­кость за­ни­ма­ет весь объ­ём со­су­да и в ней нет пу­зырь­ков га­за). Ки­пе­ние на­чи­на­ет­ся по­сле об­ра­зо­ва­ния за­ро­ды­шей па­ра (пу­зырь­ков). Об­ра­зо­ва­ние пу­зырь­ков в пе­ре­гре­той жид­ко­сти ис­поль­зу­ет­ся, напр., в пу­зырь­ко­вых ка­ме­рах для ре­ги­ст­ра­ции час­тиц. Пе­ре­гре­ва кри­стал­лич. ве­ществ при плав­ле­нии не про­ис­хо­дит, т. к. по­гло­щае­мая те­п­ло­та рас­хо­ду­ет­ся на раз­рыв свя­зей ме­ж­ду уз­ла­ми кри­стал­лич. ре­шёт­ки. При­мер пе­ре­ох­ла­ж­дён­но­го со­стоя­ния – жид­кость, су­ще­ст­вую­щая при темп-ре ни­же темп-ры за­мер­за­ния. Пе­ре­ох­ла­ж­дён­ную жид­кость мож­но по­лу­чить, ес­ли уда­лить из неё цен­тры кри­стал­ли­за­ции (напр., ки­пя­че­ни­ем) и за­тем мед­лен­но ох­ла­дить. Кри­стал­ли­за­ция в та­ких ус­ло­ви­ях на­чи­на­ет­ся по­сле об­ра­зо­ва­ния за­ро­ды­шей но­вой фа­зы. Так­же мо­жет су­ще­ст­во­вать и пе­ре­ох­ла­ж­дён­ный (пе­ре­сы­щен­ный) пар, ес­ли в нём от­сут­ст­ву­ют цен­тры кон­ден­са­ции (твёр­дые час­ти­цы, ио­ны). Эф­фект воз­ник­но­ве­ния ка­пе­лек в пе­ре­сы­щен­ном па­ре ис­поль­зу­ет­ся, напр., в Виль­со­на ка­ме­ре для ре­ги­ст­ра­ции час­тиц.

Пе­ре­гре­вом на­зы­ва­ют так­же про­цесс по­лу­че­ния па­ра с темп-рой вы­ше темп-ры, со­от­вет­ст­вую­щей на­сы­щен­но­му па­ру при дан­ном дав­ле­нии. Та­кой пар (т. н. пе­ре­гре­тый пар) ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся в тех­нич. при­ло­же­ни­ях: в ста­цио­нар­ных па­ро­вых кот­лах, па­ро­ге­не­ра­то­рах, па­ро­си­ло­вых ус­та­нов­ках, па­ро­тур­бин­ных элек­тро­стан­ци­ях и др.