Перегре́тая (метастаби́льная) жи́дкость — жидкость, нагретая выше температуры кипения. Перегретая жидкость является примером метастабильного состояния, в ряде энергетических и технологических режимов вызывает такие специфические динамические явления, как взрывообразное вскипание за счёт запасённого тепла, неустойчивость поверхности раздела жидкость-пар, формирование фронта фазового перехода.
Существование перегретых (метастабильных) состояний связано с затруднённостью начальной стадии фазового перехода первого рода. Прерывистый характер перехода (
d
S
≠
0
{\displaystyle dS\neq 0}
,
d
v
≠
0
{\displaystyle dv\neq 0}
; здесь
S
{\displaystyle S}
— удельная энтропия,
v
{\displaystyle v}
— удельный объём) исключает возможность превращения одновременно во всей массе вещества вблизи равновесия. Фазовый переход начинается в отдельных «точках» однородной системы, эти точки должны удовлетворять условию
R
>
R
r
{\displaystyle R>R_{r}}
(
R
{\displaystyle R}
— радиус зародыша,
R
r
{\displaystyle R_{r}}
— радиус критического зародыша) — тогда рост новой фазы сопровождается убылью термодинамического потенциала.
Характеристикой потенциального барьера, который нужно преодолеть зародышу для достижения критического размера, есть работа образования критического зародыша:
W
=
1
2
V
(
P
s
−
P
)
(
1
−
v
1
v
2
)
,
{\displaystyle W={\frac {1}{2}}V(P_{s}-P)\left(1-{\frac {v_{1}}{v_{2}}}\right),}
V
=
4
3
π
R
k
3
,
{\displaystyle V={\frac {4}{3}}\pi R_{k}^{3},}
где
V
{\displaystyle V}
— объём критического пузырька,
R
k
{\displaystyle R_{k}}
— радиус критического пузырька,
P
s
{\displaystyle P_{s}}
— давление пара на линии насыщения (при данной
T
{\displaystyle T}
),
P
{\displaystyle P}
— давление в жидкости,
v
1
{\displaystyle v_{1}}
— удельный объём жидкости,
v
2
{\displaystyle v_{2}}
— удельный объём пара.
W
{\displaystyle W}
также можно записать через равновесные свойства:
W
=
16
π
D
3
3
(
P
s
−
P
)
Существование перегретых (метастабильных) состояний связано с затруднённостью начальной стадии фазового перехода первого рода. Прерывистый характер перехода (
d
S
≠
0
{\displaystyle dS\neq 0}
,
d
v
≠
0
{\displaystyle dv\neq 0}
; здесь
S
{\displaystyle S}
— удельная энтропия,
v
{\displaystyle v}
— удельный объём) исключает возможность превращения одновременно во всей массе вещества вблизи равновесия. Фазовый переход начинается в отдельных «точках» однородной системы, эти точки должны удовлетворять условию
R
>
R
r
{\displaystyle R>R_{r}}
(
R
{\displaystyle R}
— радиус зародыша,
R
r
{\displaystyle R_{r}}
— радиус критического зародыша) — тогда рост новой фазы сопровождается убылью термодинамического потенциала.
Характеристикой потенциального барьера, который нужно преодолеть зародышу для достижения критического размера, есть работа образования критического зародыша:
W
=
1
2
V
(
P
s
−
P
)
(
1
−
v
1
v
2
)
,
{\displaystyle W={\frac {1}{2}}V(P_{s}-P)\left(1-{\frac {v_{1}}{v_{2}}}\right),}
V
=
4
3
π
R
k
3
,
{\displaystyle V={\frac {4}{3}}\pi R_{k}^{3},}
где
V
{\displaystyle V}
— объём критического пузырька,
R
k
{\displaystyle R_{k}}
— радиус критического пузырька,
P
s
{\displaystyle P_{s}}
— давление пара на линии насыщения (при данной
T
{\displaystyle T}
),
P
{\displaystyle P}
— давление в жидкости,
v
1
{\displaystyle v_{1}}
— удельный объём жидкости,
v
2
{\displaystyle v_{2}}
— удельный объём пара.
W
{\displaystyle W}
также можно записать через равновесные свойства:
W
=
16
π
D
3
3
(
P
s
−
P
)
Источник: Wipedia.org