ฉันจะกำหนดความดันภายในถังบรรจุเมื่อมีการเพิ่มความร้อนได้อย่างไร

ฉันมีทรงกระบอกรัศมีและฉนวนความร้อน r ภายในกระบอกสูบนี้มีน้ำที่สูงถึงระดับหนึ่งภายในกระบอกสูบ (hw) มีเครื่องทำความร้อนใต้น้ำที่จะจ่ายพลังงานความร้อนให้กับน้ำในระดับหนึ่ง ส่วนที่เหลือของพื้นที่จะเต็มไปด้วยอากาศที่ความดันบรรยากาศ (ฮาคือความสูงของอากาศที่มีอยู่เพื่อที่ + hw = htotal) ฉันเริ่มจัดหาพลังงานความร้อนที่กำลังไฟที่กำหนดให้กับน้ำ เป้าหมายของฉันคือการทำให้น้ำเดือดในอัตราคงที่ตราบเท่าที่ฉันสามารถควบคุมแรงดันภายในภาชนะ ฉันต้องการทราบ: ฉันจะทราบได้อย่างไรว่าความดันเพิ่มขึ้นหรือไม่ ฉันจะกำหนดจุดเดือดของน้ำที่เพิ่มขึ้นได้อย่างไร ฉันจะเชื่อมโยงความร้อนอินพุตในวัตต์กับอัตราการเดือดเป็นฟองได้อย่างไร? (อัตราการระเหย?) ฉันต้องการให้น้ำเดือดในอัตราคงที่ ฉันจะทราบได้อย่างไรว่าวัตต์ของฮีตเตอร์ควรเพิ่มขึ้นอย่างไรเพื่อให้ตรงกับจุดเดือดที่เพิ่มขึ้นเมื่อความดันเพิ่มขึ้น อัตราอ้างอิงของอัตราการระเหยเป็นอย่างไรมีการอ้างอิงหรือไม่

นูกิยามะมีการตั้งค่าที่คล้ายกันในการทดลองของเขาซึ่งไม่สามารถอธิบายถึงผลกระทบของ leidenfrost ผลลัพธ์สุทธิคือเขาทอดเครื่องทำความร้อน นี่คือสาเหตุที่การต้มด้วยสายไฟเป็นเรื่องที่ยุ่งยาก

อย่างไรก็ตามมีหลายสมการที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนกับน้ำ คำถามหลักที่คุณถามคือวิธีที่เรือปิดล้อมจะตอบสนองอย่างไร นี่เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นเมื่อคุณดูแผนภาพ Pv สำหรับน้ำ:

อากาศเหนือภาชนะไม่ได้เป็นแค่อากาศ แต่เป็นส่วนผสมของอากาศและไอน้ำหรือไอน้ำ ดังนั้นเราจะขยับขึ้นแรงดันเมื่อเราร้อนจนถึงอุณหภูมิคงที่ที่ใหม่กว่าและใหม่กว่า อุณหภูมิทั่วทั้งห้องสามารถประมาณได้ว่าเป็นค่าคงที่ในทั้งสองขั้นตอนตลอดเวลาหากคุณกำลังร้อนเร็วสมมติฐานนี้ไม่ถูกต้องผล Lidenfrost จะบ่งบอกว่าความร้อนส่วนใหญ่จะถูกถ่ายโอนผ่านทางรังสีและคุณอาจ การหลอมตัวทำความร้อนด้วยวัสดุส่วนใหญ่

ปริมาตรที่เฉพาะเจาะจงของการเปลี่ยนแปลงเฟสทั้งสอง (เมื่อของเหลวลดลงหรือมีมวลมากขึ้นย้ายไปที่เฟสไอ) แต่ปริมาตรเฉพาะทั้งหมดของน้ำทั้งหมดจะต้องคงเดิม กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อได้รับอุณหภูมิใด ๆ ในขณะที่เราปีนขึ้นไปมีความดันอิ่มตัวเฉพาะที่เรือยังคงอยู่และ:

$v_a = \frac{RT}{MP}$$m_g + m_l = m_w$

การค้นหาเวลาที่คุณจะไปถึงอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงดังนั้นความดันมีความซับซ้อนมากขึ้น แต่ไม่น่ากลัว สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการค้นหาเอนทาลปีของแต่ละเฟสลบเอนทาลปีเริ่มต้นและหารด้วยวัตต์

โปรดสังเกตว่าเหนือจุดวิกฤติของเหลวทำหน้าที่เหมือนก๊าซและก๊าซทำหน้าที่เหมือนของเหลวและคุณไม่สามารถหาเส้นอีกต่อไป จากนั้นเส้นตรงขึ้นไป คุณอาจไม่ถึงจุดวิกฤติ - หากปริมาตรจำเพาะของคุณไม่เหมือนกับปริมาตรเฉพาะของจุดวิกฤติเกินกว่าเส้นทางก็จะพุ่งขึ้นจากตรงนั้นจนกว่าคุณจะได้รับแรงดันสูงสุด