Hơi nước là nước ở đâu
Skip to main content
Show
Official websites use .gov
Secure .gov websites use HTTPS
Nước là gì và từ đâu mà có? Hẳn là bạn đã nghe nói về nguyên tử, tức là thành phần bé nhất của tất cả mọi vật chất trong vũ trụ. Tất cả chúng ta đều cấu tạo từ những nguyên tử bé tí tẹo ghép lại với nhau. Các nguyên tử kết hợp với nhau tạo thành các phân tử. Một phân tử nước tinh khiết được tạo thành bởi hai nguyên tử hydro kết hợp với một nguyên tử ô-xi. Các nhà khoa học cho rằng nước trên Trái Đất sinh ra do các chất khoáng chứa nhiều nước bị tan chảy trong quá trình hình thành nên hành tinh của chúng ta và các sao chổi băng giá đã va vào Trái Đất hàng tỉ năm trước đây và tan ra. Tại sao chúng ta không thể tạo ra nhiều nước hơn? Các nhà khoa học có thể tạo ra một ít nước trong phòng thì nghiệm nhưng để tạo ra lượng nước đủ lớn để dùng trong đời sống hàng ngày thì không thể làm được, vì chi phí cực kì cao, quá trình sản xuất tạo ra rất nhiều năng lượng và có thể gây ra những vụ nổ nguy hiểm. Tổng lượng nước trên toàn Trái Đất không hề thay đổi nhưng địa điểm có nước và tình trạng của nước thì luôn luôn thay đổi, tức là nước có thể ở thể lỏng (như là nước chúng ta uống hàng ngày chẳng hạn), hoặc ở thể rắn (băng) hoặc thể khí (hơi nước). Các nhà khoa học gọi quá trình nước thay đổi trạng thái là vòng tuần hoàn của nước, đó là khi nước liên tục chuyển động quanh thế giới bằng cách đi qua không khí, xuống đất và ra biển. Quay vòng và lại quay vòng Vòng tuần hoàn của nước bắt đầu khi nước ở biển (hoặc hồ, sông và đầm lầy) bay hơi vào khí quyển (tức là vào không khí xung quang chúng ta) dưới dạng hơi nước (thể khí). Không khí nóng chứa hơi nước bốc lên cao nhiều dần tụ thành các đám mây. Ở trên cao lạnh nên không khí không có khả năng giữ được hơi nước nữa, vì thế nước lại trở lại trạng thái lỏng và rơi xuống Trái Đất thành mưa. Một phần mưa bay hơi ngay và trở lại khí quyển, phần còn lại rơi xuống biển trở thành nước mặt hoặc ngấm vào đất thành nước ngầm. Cây cối có thể hút nước ngầm bằng rễ và đưa nước lên lá. Các mạch nước ngầm chảy chầm chậm từ đất rồi ra biển và vòng tuần hoàn lại bắt đầu. Vòng tuần hoàn của nước rất dễ bị thay đổi do tác động của nhiệt độ và áp suất, ví dụ: trong điều kiện nóng và gió thì nước bay hơi nhiều hơn. Vì vậy biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến vòng tuần hoàn của nước. Ở những vùng trước đây ẩm ướt thì trở nên khô hanh và ngược lại, bởi vì mưa rơi xuống biển chứ không rơi xuống vùng đất liền để cho các sinh vật trên đất liền hấp thụ và sử dụng nước. Hai giọt nước uống nhỏ bé Chúng ta uống nước ngọt, nhưng hầu hết nước trên Trái Đất lại là nước mặn, và phần lớn nguồn nước ngọt sẵn có trên Trái Đất lại nằm sâu dưới đất hay chính là nước ngầm. Trên thực tế, bạn có thể tưởng tượng thế này: tất cả lượng nước trên Trái Đất bằng một hộp sữa 1 lít thì chỉ có 2 thìa là nước ngọt, còn lại là nước mặn ở biển. Trong hai thìa nước ngọt đó, gần ¾ là nước đóng thành băng, còn lại mới là nước ngầm. Nước ngọt chúng ta nhìn thấy và sử dụng từ các sông, hồ, ao chỉ chưa bằng hai giọt nước so với toàn bộ hộp 1 lít tương đương toàn bộ nước trên Trái Đất. Vì thế, việc bảo vệ các nguồn nước ngọt là vô cùng quan trọng bởi vì để tách muối ra khỏi nước biển để con người có thể sử dụng được là tốn kém rất nhiều tiền và công sức. Khí quyển, Trái Đất và biển có mối liên hệ chặt chẽ với nhau và những việc chúng ta làm ở nơi này có thể tác động đến chất lượng nước ở những nơi khác. Hóa chất bị đổ xuống các nguồn nước như ao, hồ, sông, suối, biển hoặc bay hơi vào khí quyển cuối cùng sẽ ngấm vào nước ngầm làm ô nhiễm nước và chúng ta sẽ không có đủ nước sạch để dùng nữa. Cho dù chúng ta không thể tạo ra nhiều nước hơn, nhưng chúng ta vẫn có thể giữ được nước nếu chúng ta biết bảo tồn và bảo vệ nước. Phạm Hường (Theo The Conversation)
Theo định nghĩa của Wikipedia thì:
Hơi nước (Steam) được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp kỹ thuật vì hơi nước có những tính chất ưu việt nổi bật so với những khí và môi chất khác. Hơi nước có ở khắp mọi nơi, rẻ tiền, không độc và có đầy đủ mọi tính chất nhiệt động cần thiết đối với vai trò của một môi chất trong thiết bị nhiệt. Trong các thiết bị nhiệt, hơi nước thường được sử dụng ở điều kiện áp suất cao, nhiệt độ tương đối thấp nên tính chất của nó khác hẳn với tính chất của khí lý tưởng. Có nghĩa hơi nước được coi như là khí thực. 2. Ưu điểm của hơi nướcDo chuyển hoá từ trạng thái nước sang trạng thái hơi bằng hình thức bay hơi, khi mất nhiệt thì hơi ngưng tụ lại và chuyển thành trạng thái nước như ban đầu. Nên hơi bão hòa có nhiều ưu điểm vượt trội so với các môi chất khác như: - Dễ phân phối, dễ kiểm soát - Nước dồi dào, rẻ tiền và nơi nào cũng có - Sạch, an toàn - Hơi chứa nhiệt lượng lớn - Hơi sẽ ngưng tụ tại nhiệt độ cố định - Hệ số trao đổi nhiệt lớn. II. Phân loại hơi nướcHơi nước được chia thành 02 loại: hơi bão hòa và hơi quá nhiệt. 1. Hơi nước bão hòaa. Hơi bão hòa là gì?Hơi bão hòa (Saturated Steam) hay còn được gọi là hơi nước bão hòa. Khi nước lạnh được đun sôi bằng một nguyên liệu đốt bất kỳ, thì nước lạnh được nóng dần lên và khi đạt được điểm sôi, nhiệt độ của nước không còn tăng được nữa. Khi đó nước sẽ chuyển hoá từ trạng thái nước nóng sang trạng thái hơi bằng hình thức bay hơi. Người ta gọi đó là hơi bão hoà. Hơi bão hòa là trạng thái nhiệt độ và áp suất mà trong đó cả hơi nước và nước có thể cùng tồn tại, đó là khi tốc độ hóa hơi nước bằng với tốc độ ngưng tụ, người ta gọi đó là hơi nước bão hòa. b. Sự phụ thuộc giữa áp suất và nhiệt độ của hơi bão hòaĐối với hơi bão hòa, áp suất và nhiệt độ tỷ lệ thuận với nhau. Khi hơi bão hòa ở áp suất nào sẽ tương ứng với nhiệt độ đó và ngược lại. Biều đồ mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ của hơi bão hòaDưới đây là bảng thông số về sự phụ thuộc lẫn nhau của áp suất và nhiệt độ của hơi bão hòa. Ngoài ra để tiện lợi, chúng ta có thể tải và cài các ứng dụng để tra thông số hơi bão hòa trên điện thoại như: Steampro hoặc Spirax Sarco... Bảng tra áp suất hơi nước bão hòa theo nhiệt độ Bảng tra nhiệt độ hơi nước bão hòa theo áp suất c. Phân loại hơi nước bão hòaHơi bão hòa khô: là hơi nước ở trạng thái hóa hơi hoàn toàn mà chỉ cần giảm nhiệt độ hoặc tăng áp suất thì hiện tượng ngưng tụ hơi nước xảy ra. Hơi bão hòa ẩm: là hơi mà trong thể tích của nó còn chứa những giọt nước nhỏ. Khi đó hơi nước ở trạng thái hỗn hợp 2 pha: hơi và lỏng (nước). d. Ứng dụng của hơi bão hòaVới chi phí đầu tư hợp lý, giá rẻ. Hơi được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp như nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuốc lá, dệt, giấy, chế biến thực phẩm,… hơi nước phục vụ cho các quá trình công nghệ như đun nấu, chưng cất các dung dịch, cô đặc và sấy sản phẩm,… 2. Hơi quá nhiệta. Hơi quá nhiệt là gì?Hơi quá nhiệt (Superheated Steam) hay còn gọi là hơi nước quá nhiệt là hơi nước có cùng áp suất với hơi bão hòa nhưng có nhiệt độ lớn hơn hoặc là hơi nước có cùng nhiệt độ với hơi bão hòa những có áp suất nhỏ hơn. Hơi quá nhiệt được tạo ra bằng cách gia nhiệt cho hơi bão hòa để hơi này vượt ra khỏi điểm bão hòa khô. Việc này khiến hơi nước có nhiệt độ cao hơn, mật độ hơi thấp hơn so với điểm bão hòa trong cùng môi trường áp suất. Hơi nước quá nhiệt thường sử dụng trong các ứng dụng truyền động như tuabine. b. Ứng dụng của hơi quá nhiệtHơi quá nhiệt đắt tiền hơi so với hơi bão hòa do phải dùng nguồn nhiệt ngoài để gia nhiệt. Hơi hoàn toàn khô, nhiệt độ cao nên hao mòn thiết bị, ống dẫn cao hơn. Hơi quá nhiệt thường được dùng trong hệ thống vân hành tuabin hơi trong các nhà máy nhiệt điện, nhà máy đồng phát (vừa phát hơi, vừa phát điện) như nhà máy đường, giấy,... Vì tuabin hơi chạy ở tốc độ quay cao, nên chỉ cần có một lượng nước nhỏ có thể làm mất cân bằng các cánh ly tâm và khiến chúng hư hỏng. Nên tuabin hơi yêu cầu hơi phải hoàn toàn khô. III. Những đại lượng đặc trưng của hơi nước1. Độ khôĐộ khô (x) là tỷ số giữa lượng hơi nước bão hòa khô trong hơi bão hòa ẩm x = mk/ma = mk/(mk + mn) - mk là lượng hơi bão hòa khô trong hơi bão hòa ẩm - ma là lượng hơi bão hòa ẩm - mn là lượng nước có trong hơi bão hòa ẩm Như vậy, với hơi nước bão hòa khô và hơi quá nhiệt có độ khô x=1, nước và nước sôi có độ khô x=0, còn hơi bão hòa ẩm có độ khô trong khoảng 0 Ngược với khái niệm độ khô là khái niệm độ ẩm (y): y = mn/ma = mn/(mk + mn) Như vậy: x+y = 1 Nhiệt ẩn hóa hơi (r) là lượng nhiệt cung cấp để đưa 1 kg nước sôi hoàn toàn thành hơi bão hòa khô. Qua bài viết này, chúng tôi hy vọng rằng với những kiến thức mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp được quý độc giả giải quyết các vấn đề đang gặp phải. Trân trọng cảm ơn! Thông tin liên hệ: CÔNG TY TNHH GEETECH Địa chỉ: Số 11A Ngách 28 Ngõ 207 Bùi Xương Trạch, P. Khương Đình, Q. Thanh Xuân, TP. Hà Nội, Việt Nam. Xưởng sản xuất: Phố Thịnh Liệt, Q. Hoàng Mai, TP. Hà Nội.Điện thoại: 088 65 99989 – 091 146 3383. Email: |