KWALIFIKACJA MEC3 + MEC5 + MEC8 + MEC9 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 35.
Dla którego pola wykresu pary wodnej w układzie p-v, przedstawionego na rysunku, przemiana izobaryczna jest jednocześnie przemianą izotermiczną?
Ilustracja przedstawia wykres p-v (ciśnienie-objętość) pary wodnej, który jest używany w kontekście egzaminu zawodowego dla
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W obszarze mieszaniny ciecz–para (para nasycona mokra) ciśnienie i temperatura są ze sobą powiązane: dla danego ciśnienia istnieje jedna temperatura nasycenia.
Dlatego przemiana przy stałym ciśnieniu w tej strefie zachodzi także przy stałej temperaturze, czyli izobaryczna jest jednocześnie izotermiczną.

Pełne wyjaśnienie:

Na wykresie pary wodnej w układzie p–v (ciśnienie–objętość właściwa) zwykle wyróżnia się "kopułę nasycenia", czyli obszar współistnienia dwóch faz: cieczy i pary. Granice kopuły tworzą linie nasycenia: po jednej stronie stan cieczy nasyconej, po drugiej stan pary nasyconej suchej. Punkt wierzchołkowy (często oznaczany jako punkt krytyczny) zamyka ten obszar.

Kluczowa własność obszaru dwufazowego: w stanie nasycenia temperatura nie jest dowolna przy zadanym ciśnieniu. Dla każdego ciśnienia nasycenia istnieje odpowiadająca mu jedna temperatura nasycenia. Oznacza to, że gdy proces przebiega w obrębie kopuły nasycenia i utrzymujemy stałe ciśnienie, to jednocześnie utrzymuje się stała temperatura. W praktyce zmienia się wtedy przede wszystkim udział faz (suchość/jakość pary) oraz objętość właściwa.

Stąd poprawne jest wskazanie obszaru pomiędzy krzywymi nasycenia (opisanymi w pytaniu jako "pomiędzy krzywymi AK i KB"), bo to właśnie odpowiada mieszaninie ciecz–para. W tym polu izobara i izoterma "pokrywają się" w sensie warunków procesu: stałe p oznacza stałe T.

  • Odpowiedź "Na lewo od krzywej AK" jest błędna, bo odpowiada stanom jednofazowym (ciecz sprężona lub ciecz w innych warunkach), gdzie przy stałym ciśnieniu temperatura może się zmieniać.
  • Odpowiedź "Na prawo od krzywej KB" jest błędna, bo dotyczy pary przegrzanej (jedna faza). W parze przegrzanej izobara nie jest izotermą: przy stałym ciśnieniu można ogrzewać lub chłodzić parę, zmieniając temperaturę.
  • Odpowiedź "Powyżej punktu K" jest błędna, bo w pobliżu i powyżej stanu krytycznego nie występuje klasyczny obszar dwufazowy, a własności nie dają warunku jednoczesnej stałości p i T dla typowej przemiany izobarycznej.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w pytaniu pada warunek "izobaryczna i jednocześnie izotermiczna" dla pary wodnej, najczęściej chodzi o przemianę fazową (wrzenie/skraplanie) w obszarze nasycenia.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wykres p–v przedstawia zależność między ciśnieniem a objętością właściwą pary/wody. Pozwala rozróżnić stany cieczy, pary nasyconej (mieszanina) i pary przegrzanej oraz śledzić przemiany, np. izobaryczne lub izotermiczne.
W obszarze współistnienia cieczy i pary (stan nasycenia) temperatura jest jednoznacznie związana z ciśnieniem. Jeśli proces zachodzi przy stałym ciśnieniu nasycenia, to temperatura nasycenia też pozostaje stała, więc izobara spełnia jednocześnie warunek izotermy.
Para nasycona mokra to stan, w którym jednocześnie występują dwie fazy: ciecz i para. Zmienia się wtedy "jakość" (udział pary w mieszaninie), a dla danego ciśnienia panuje temperatura nasycenia charakterystyczna dla tego ciśnienia.
Obszar dwufazowy leży pomiędzy dwiema krzywymi nasycenia (tworzącymi kopułę). Wewnątrz kopuły są mieszaniny ciecz–para, a na jej granicach: ciecz nasycona oraz para nasycona sucha.
Nie. W parze przegrzanej (jedna faza) można przy stałym ciśnieniu zwiększać lub zmniejszać temperaturę, np. ogrzewając lub chłodząc parę. Dlatego izobara i izoterma to różne przemiany i na wykresie nie oznaczają tego samego przebiegu.
Wrzenie przy stałym ciśnieniu to typowa przemiana w obszarze nasycenia: zmienia się udział faz (rośnie ilość pary), rośnie objętość właściwa, a ciśnienie i temperatura pozostają stałe na poziomie nasycenia dla tego ciśnienia.
Krzywe nasycenia wyznaczają granice, przy których zaczyna się lub kończy współistnienie cieczy i pary. Po jednej stronie jest ciecz (poza obszarem mieszaniny), po drugiej para (np. przegrzana). Pomiędzy krzywymi występuje mieszanina ciecz–para.
Punkt krytyczny występuje na szczycie kopuły nasycenia i wyznacza warunki, powyżej których nie ma wyraźnej granicy między cieczą a parą. W pytaniach egzaminacyjnych ważne jest, że powyżej tego punktu nie zachodzi klasyczna przemiana fazowa ciecz–para.
Najczęściej myli się obszar nasycenia z parą przegrzaną, zakłada się zachowanie jak dla gazu doskonałego oraz pomija fakt, że w stanie nasycenia temperatura zależy od ciśnienia. Pomaga zapamiętać: "kopuła" = dwie fazy i stała T przy stałym p.
Ćwicz rozpoznawanie obszarów na wykresach p–v i T–s: ciecz, mieszanina, para przegrzana. Naucz się definicji izobary i izotermy oraz zasady, że w obszarze nasycenia p i T są powiązane. Rozwiązuj krótkie testy z interpretacją wykresów.
info

Około 65% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Źródła:

  • Wikipedia: "Przemiana izobaryczna" – definicja procesu izobarycznego, https://pl.wikipedia.org/wiki/Przemiana_izobaryczna (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: "Przemiana izotermiczna" – definicja procesu izotermicznego, https://pl.wikipedia.org/wiki/Przemiana_izotermiczna (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: "Para wodna" – informacje o stanach pary i nasyceniu, https://pl.wikipedia.org/wiki/Para_wodna (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z termodynamiki technicznej (wykresy pary wodnej p–v, T–s)
  • Tablice pary wodnej i opis stanu nasycenia (zależność T–p)
  • Ćwiczenia z interpretacji przemian na wykresach termodynamicznych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego