Тепловые процессы (часть 3)

В зависимости от условий в газовой фазе можно выделить три области — равновесную (Рк≈Рs), кинетическую (Рк=0) и переходную. В равновесной области результирующая скорость сублимации близка к скорости диффузионного (или конвективного) переноса и практически не зависит от коэффициента сублимации. В кинетической области она определяется кинетикой сублимации и не зависит от окружающей среды. В переходной области на результирующую скорость сублимации оказывает влияние газообразная фаза.
Интенсивность испарения увеличивается с повышением температуры. Температура жидкости при испарении понижается. Для ее поддержания к жидкости необходимо подвести теплоту (общая теплота испарения), равную сумме внутренней и внешней теплоты испарения. Скорость испарения, т. е. количество жидкости, переходящей в пар за 1 с, зависит от внешнего давления и движения газообразной фазы над свободной поверхностью жидкости.
Зависимость температуры кипения от давления определяется из уравнения Клайперона—Клаузиса. Кривая АК на фазовой диаграмме (см. рис. 3.4) называется кривой кипения. Процесс кипения заканчивается в критической точке К, где различие между жидкой и газовой фазами исчезает. В этой точке скрытая теплота кипения равна нулю. Точка А пересечения кривых фазового равновесия на фазовой диаграмме вещества называется тройной точкой и соответствует устойчивому равновесию трех фаз. У химически однородных веществ, не имеющих модификаций, существует одна тройная точка. У веществ с аллотропными модификациями их число соответственно увеличивается (например, сера).
Тройная точка воды — пара — льда принята как основная реперная точка абсолютной термодинамической шкалы температур, для нее принята температура 273,16 К.
Воздействие теплоты на горные породы при геотехнологических методах помимо перечисленных выше фазовых превращений сопровождается различными явлениями тепло- и массопереноса, особый характер которых обусловлен тем, что горные породы представляют собой сложные конгломераты различных минералов, их пустоты, каверны, трещины заполнены жидкостью или газом, текстурные и структурные свойства обладают значительной анизотропностью, имеют место интенсивный теплообмен между твердой и газожидкостной фазами из-за большой площади контакта, конвективный перенос тепла при использовании в качестве теплоносителя различных флюидов, поверхностно-капиллярные и термохимические явления и др. Поэтому при изучении процессов тепло- и массопереноса в горных породах отвлекаются от микроскопического строения веществ и характера движения отдельных частиц, а рассматривают макроскопические характеристики объектов, основываясь на экспериментально установленных закономерностях. Такой феноменологический подход обладает большой общностью и широко используется при анализе явлений тепло- и массопереноса.
Безусловно, реальной является перспектива непосредственной добычи полезных ископаемых из магмы. Генетическая связь эндогенного оруденения с магматизмом очевидна: видимо, в результате магматической дифференциации происходит концентрация рудного вещества. К сожалению, сегодня мы чрезвычайно мало знаем о внутренней структуре и свойствах магматических расплавов и возможных путях и способах их добычи. Наибольший объем исследований, как чисто теоретических так и экспериментальных, проводят геологи и, в частности занимающиеся проблемой ликвации (несмесимости) в магме. Кроме того, процессы, подобные ликвации, служат технологической основой стекольного производства, каменного литья, шлаковой металлургии промышленного синтеза минералов.