Как обозначается на схеме фаза: Обозначение фазы и нуля в электрике: цвета проводов, маркировки

Содержание

Как обозначается ноль и фаза в электричестве

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т.п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
2. Возникновение пожаров.
3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

На фото ниже хороший пример как обозначаются L и N в электрике на оборудовании. В частности на фото промаркированы клеммы УЗМ (устройства защиты многофункциональное) для правильного подключения проводов.

Для того чтобы самостоятельно выполнить установку и подключение различных видов электрооборудования: светильников, розеток, автоматов, электроплит, бойлеров и других, нужно понимать обозначение фазы и нуля для коммутации: L (фаза), N (ноль), PE (заземление). Государственными стандартами и нормами электрической безопасности установлены правила обозначения, что упрощает определение функционального назначения жил при монтаже, чтобы подключаемое устройство смогло правильно функционировать.

Обозначение фазы и ноля

Для безопасной организации электроснабжения в жилищном и промышленном секторах соединение электросхем выполняется изолированными кабелями с внутренними жилами, различающимися между собой буквенной и цветовой маркировкой изоляционного покрытия. Маркировка L в электрике помогает монтажникам быстрее и без ошибок выполнить ремонтно-сборочные операции. Электроустановки напряжением до 1000 В относятся к бытовой сфере эксплуатации, правила обозначения электропроводов регламентируются ГОСТ Р 50462/2009. Перед проведением любых работ на электрооборудовании надо знать, как обозначается фаза и ноль на схеме.

Обозначение фазы (L) определяет жилу переменной сети под напряжением. Английское слово «фаза» — переводится как «активный провод». Фазные линии обладают повышенной опасностью для людей и домашнего имущества, поэтому, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электрооборудования, их закрывают изоляцией разного цвета. Обозначаться провода должны для правильного коммутирования с требуемыми зажимами/клеммами. В случае подключения трехфазных сетей предусмотрена цифровая маркировка L1/ L2/ L3.

N обозначение получено от сокращения английского слова «neutral» — нейтральный. Именно так в мире маркируют ноль-провод. Хотя многие мастера считают, что буквенное обозначение его взято от английского «Null» — нуль.

Цветовое и буквенное обозначение

Перед началом монтажных работ электрик должен уточнить обозначения L и N в электрических схемах и обязательно их придерживаться. Государственными нормами в электротехнике установлены обозначения фаза/ноль по ГОСТу Р 50462/2009, обязывающему производителей помещать L-жилы в изоляцию, окрашенную в коричневый или черный цвет, PE-жилы в желто-зеленый. Для N-провода применяют стандартный цвет — сине-голубой либо синее основание с белой полоской.

Электрическая маркировка наносится независимо от числа жил в пучке. PE- и L-жила могут также отличаться толщиной, первая тоньше, особенно в кабелях, используемых для питания переносного электрооборудования. Специалисты рекомендуют применять одинаковый цвет жил, когда нужно выполнить ответвление одной фазы от 3-фазной. Производители могут применять разнообразную цветную маркировку жил для фазной коммутации по схеме, при этом существует запрет на смежные цвета синему, зеленому и желтому.

Обозначение фазы и нуля на английском было принято стандартами ЕС и присутствует на всех европейских электроприборах. В 2004 году были внесены изменения в цветовую идентификации проводников как часть поправки стандартов ЕС No 2: 2004 к BS 7671: 2001. В однофазных установках используются традиционные цвета красного и черного для фазы, а нейтральные проводники заменяются цветами коричневого и синего (Правило 514-03-01). Защитные проводники остаются зелеными и желтыми.

Важно! Все устройства после 31 марта 2004 года и до 1 апреля 2006 года могут быть установлены в соответствии с Поправкой No 2: 2004 или Поправкой No 1: 2002, другими словами, они могут использовать гармонизированные цвета или старые цвета, но не оба.

Обозначение плюса и минуса

Используемые стандарты будут различаться в зависимости от того, в какой стране выполняется проводка, типа электричества и других факторов. Изучение различных вариантов, которые могут использоваться в данной ситуации, имеет важное значение для безопасности на рабочем месте.

При подключении к источнику постоянного тока обычно используются 2 либо 3 провода. Окраска выглядит следующим образом:

Красный — «+» плюс провод;
Черный — «-» минус провод;
Белый или серый — заземляющий провод.

Обратите внимание! Надежная и разборчивая маркировка должна быть обеспечена на границе раздела, где существуют новые и старые версии цветового кода для фиксированной электропроводки. Предупреждающее уведомление также должно быть заметно на соответствующем распределительном щите, управляющем цепью.

Проверка фазы ноля

Не все производители выполняют требования по маркировке сетей, кроме того, в старых кабелях «советских времен» она вообще отсутствует, что не позволяет предварительно уточнить назначение жил. Для того чтобы в этом случает правильно установить электрооборудование, например, розетку, обозначение уточняют приборным методом и в местах соединения маркируют ручным способом термоусадочной трубкой.

При выполнении работ по проверке фаза/нуль нужно принять меры безопасности, не рекомендуется проводить эти работы персоналу, не обученному правилам безопасной эксплуатации электроустановок, поскольку при несоблюдении их человек может быть смертельно травмирован электротоком, в этом случае лучше пригласить квалифицированного электрика. Мультиметр может проверять напряжение, сопротивление и ток. Это омметр, вольтметр и амперметр в одном приборе.

Подготовка электрического мультиметра к измерениям:

Устанавливают True RMS на значение «AC» или «V» с волнистой линией, выбирают приблизительное напряжение, которое нужно проверить.
Вставляют черный зонд в общий (COM) порт измерителя, а красный — в тестовый порт.
При проведении испытаний убеждаются, что руки не будут соприкасаться с электрической цепью под напряжением или металлическим датчиком. Нужно прикасаться только к пластиковым или изолированным ручкам зонда.

Шаблон тестирования 3-х фазной сети:

Помещают черный зонд в фазу 1, а красный зонд в фазу 2. Считывают и записывают напряжение между фазами 1 и 2.
Затем оставляют черный зонд на фазе 1 и перемещают красный на фазу 3, также фиксируют напряжение между фазами 1 и 3.
Помещают черный зонд на фазу 2, а красный зонд на фазу 3, контролируют напряжение между фазами 2 и 3.
Усредняют все три ветви, сложив общее суммарное напряжение и разделив на три, находят рабочее напряжение.
Убеждаются, что все трехфазные напряжения находятся в пределах 3%.

Дополнительная информация. С помощью мультиметра возможно определить фазу в домашней однофазной сети. Диапазон измерения — выше 220 В. Щуп нужно подключить к гнезду «V», им поочерёдно прикасаются к проводам. Когда на приборе появится 8-15 В — это будет означать, что есть фаза, а ноль на шкале это нулевой провод, поскольку в нем отсутствует нагрузка.

Можно отметить, что в современных сложных схемах электроснабжения невозможно обеспечить надежность и безопасность энергосистемы в целом без применения стандартизации цветового и буквенного обозначения кабелей, которая служит единственным источником для идентификации в распределительных цепях постоянного и переменного тока.

Цвета проводов: заземление, фаза, ноль

Для облегчения выполнения монтирования электропроводки, кабели изготавливаются с разноцветной маркировкой проводов. Монтаж сети освещения и подвод питания на розетки предполагает применение кабеля с тремя проводами.

Использование данной цветовой системы в разы уменьшает время ремонта, подключения розеток и выключателей. Так же данная схема минимизирует требования к квалификации монтажника. Это значит, что почти любой взрослый мужчина в состоянии сам выполнить, к примеру, установку лампы.

В данной статье мы рассмотрим как обозначается заземление, ноль и фаза. А так же другие цветовые маркировки проводов.

Цвет заземления

Цвет провода заземления, «земли» — почти всегда обозначен желто-зеленым цветом. реже встречаются обмотки как полностью желтого цвета, таки и светло-зеленого. На проводе может присутствовать маркировка «РЕ». Так же можно встретить провода зелено-желтого цвета с маркировкой «PEN» и с синей оплеткой на концах провода в местах крепления — это заземление, совмещенное с нейтралью.

В распределительном щитке (РЩ) стоит подключать к шине заземления, к корпусу и металлической дверке щитка. Что касается распределительной коробки, то там подключение идёт к заземлительным проводам от светильников и от контактов заземления розеток. Провод «земли» не надо подключать к УЗО (устройство защитного отключения), в связи с этим УЗО устанавливают в домах и квартирах, так как обычно электропроводка выполняется только двумя проводами

Обозначение заземления на схемах:

Обычное заземление(1) Чистое заземление(2) защитное заземление(3) заземление к корпусу(4) заземление для постоянного тока (5)

Чем отличается заземление

Цвет нуля, нейтрали

Провод «ноля» — должен быть синего цвета. В РЩ надо подключать к нулевой шине, которая обозначается латинской буквой N. К ней же нужно подключить все провода синего цвета. Шина подсоединена к вводу посредством счетчика или же напрямую, без дополнительной установки автомата. В коробке распределения, все провода (за исключением провода с выключателя) синего цвета (нейтрали) соединяются и не участвуют в коммутации. К розеткам провода синего цвета «ноль» подключаются к контакту, который обозначается буквой N, которая маркируется на обратной стороне розеток.

Обозначение провода фазы не столь однозначно. Он может быть, либо коричневым, либо черным, либо красным, или же другими цветами кроме синего, зеленого и желтого. В квартирном РЩ фазовый провод, идущий от потребителя нагрузки, соединяется с нижним контактом автоматического выключателя либо к УЗО. В выключателях осуществляется коммутация фазового провода, во время выключения, контакт замыкается и напряжение подаётся к потребителям. В фазных розетках черный провод нужно подключить к контакту, который маркируется буквой L.

Как найти заземление, нейтраль и фазу при отсутствии обозначения

Если отсутствует цветовая маркировка проводов, то можно воспользоваться индикаторной отверткой для определения фазы, при контакте с ней индикатор отвертки загорится, а на проводах нейтрали и заземления — нет.

Можно воспользоваться мультиметром для поиска заземления и нейтрали. Находим отверткой фазу, закрепляем один контакт мультиметра на ней и «прощупываем» другим контактом провода, если мультиметр показал 220 вольт это — нейтраль, если значения ниже 220, то заземление.

Буквенные и цифровые маркировки проводов

Первой буквой «А» обозначается алюминий как материал сердечника, в случае отсутствия этой буквы сердечник — медный.

Буквами «АА» обозначается многожильный кабель с алюминиевым сердечником и дополнительной оплеткой из него же.

«АС» обозначается в случае дополнительной оплетки из свинца.

Буква «Б» присутствует в случае если кабель влагозащищенный и у него присутствует дополнительная оплетка из двухслойной стали.

«Бн» оплетка кабеля не поддерживает горение.

«В» поливинилхлоридная оболочка.

«Г» не имеет защитной оболочки.

«г»(строчная) голый влагозащищенный.

«К» контрольный кабель, обмотанный проволокой под верхней оболочкой.

«Р» резиновая оболочка.

«НР» негорящая резиновая оболочка.

Цвета проводов за рубежом

Цветовая маркировка проводов в Украине, России, Белорусии, Сингапуре, Казахстане, Китае, Гонконге и в странах европейского союза одинаковая: Провод заземления — Зелено-желтый

Провод нейтрали — голубой

фазы маркируется другими цветами

Обозначение нейтрали имеет черный цвет в ЮАР, Индии, Пакистане, Англии, однако это в случае со старой проводкой.

в настоящее время нейтраль синяя.

В австралии может быть синий и черный.

В США и Канаде обозначается белым. Так же в США можно найти серую маркировку.

Провод заземления везде имеет желтую, зеленую, желто-зеленую окраску, так же в некоторых странах может быть без изоляции.

Другие цвета проводов применяются для фаз и могут быть различными, кроме цветов означающих другие провода.

13 способов как сэкономить электричество

Цвет проводов фаза, ноль, земля

Заземляющий провод
Нулевой проводник (нейтраль)
Цвет фазного провода
Определение проводов
Маркировка

Для того чтобы облегчить монтаж электропроводки, вся кабельно-проводниковая продукция имеет соответствующую разноцветную маркировку. Как правило в домах или квартирах устройство освещения, подключение розеток выполняется с помощью трех проводов. Каждый из них имеет собственное предназначение в домашней электрической сети. Поэтому обозначение цвета проводов земли, фазы и нуля имеет большое значение. За счет этого существенно снижается время монтажа и последующего ремонта. Благодаря цветной маркировке, любой вид подключения не представляет особой сложности.

Заземляющий провод

Для обозначения заземляющего провода в большинстве случаев используется желто-зеленый цвет. Иногда можно встретить проводники с изоляцией только желтого цвета. Еще реже используется светло-зеленый цвет. Обычно такие провода маркируются символами РЕ. Однако, если заземляющий провод совмещен с нейтралью, он обозначается как PEN. Он окрашивается в зелено-желтый цвет, а на концах имеется синяя оплетка.

В распределительном щитке провод заземления подключается к специальной шине, или к корпусу и металлической дверке. В распределительной коробке соединение выполняется с аналогичными проводами, предусмотренными в светильниках и розетках, оборудованных специальными контактами заземления. Заземляющий провод не нужно подключать к устройству защитного отключения ( УЗО ), поэтому такие защитные устройства используются там, где для электропроводки применяется лишь два провода.

Нулевой проводник (нейтраль)

Для нулевого проводника или нейтрали традиционно используется синий цвет. Подключение в распределительном щитке осуществляется через специальную нулевую шину, обозначаемую символом N. К этой шине подключаются все провода, имеющие синий цвет.

Сама шина соединяется с вводом через счетчик электроэнергии. В некоторых случаях соединение может осуществляться напрямую, без каких-либо дополнительных автоматических устройств.

В распределительной коробке все нейтральные провода синего цвета соединяются вместе и не принимают участия в коммутации. Исключение составляет провод, идущий от выключателя. Подключение синих проводов к розеткам выполняется с помощью специального нулевого контакта, обозначаемого буквой N. Данная маркировка проставляется на оборотной стороне каждой розетки.

Цвет фазного провода

Фаза не имеет какого-либо точного обозначения. Довольно часто встречаются черные, коричневые, красные и другие цвета, отличающиеся от зеленого, желтого и синего. В распределительном щитке, установленном в квартире, соединение фазного провода, идущего от потребителя, выполняется с контактом автоматического выключателя, расположенным снизу. На других схемах этот проводник может соединяться с устройством защитного отключения.

В выключателях фаза непосредственно участвует в коммутации. С его помощью происходит замыкание и размыкание контакта – включение и выключение. Таким образом осуществляется подача напряжения к потребителям, а в случае необходимости – прекращение этой подачи. В розетках проводник фазы подключается к контакту с маркировкой L.

Определение проводов

Иногда возникают ситуации, когда требуется определить назначение того или иного провода при отсутствии на нем маркировки. Наиболее простым и распространенным способом является использование индикаторной отвертки. С ее помощью можно точно установить, какой провод будет фазным, а какой – нулевым. В первую очередь нужно отключить подачу электроэнергии на щитке. После этого концы двух проводников зачищаются и разводятся в стороны подальше друг от друга. Затем необходимо включить подачу электричества и определить индикатором назначение каждого провода. Если лампочка загорелась при контакте с жилой – это фаза. Значит другая жила будет нейтралью.

При наличии в электропроводке заземляющего провода, рекомендуется воспользоваться мультиметром. Этот прибор оборудован двумя щупальцами. Вначале устанавливается измерение переменного тока в диапазоне более 220 вольт на соответствующей отметке. Один щупалец фиксируется на конце фазного провода, а вторым определяется заземление или ноль. В случае соприкосновения с нулем, на дисплее прибора отобразится напряжение 220 вольт. При касании заземляющего провода, напряжение будет заметно ниже.

Маркировка

Существует не только цвет проводов фаза, ноль, земля, но и другие виды маркировки, прежде всего буквенные и цифровые обозначения. Первая буква А указывает на материал провода – алюминий. При отсутствии этой буквы материалом сердечника будет медь.

Основная маркировка проводов в электрике:

АА – соответствует многожильному алюминиевому кабелю с дополнительной оплеткой из того же материала.
АС – дополнительная свинцовая оплетка.
Б – наличие защиты от влаги и дополнительной оплетки из двухслойной стали.
Бн – негорючая оплетка кабеля.
Г – отсутствие защитной оболочки.
Р – оболочка из резины.
НР – резиновая оболочка из негорючего материала.

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза («L», «Line»)

Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным. Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)

Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».

Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)

Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т». Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.

Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно.

Обозначение фазы нуля и заземления

Цвет заземления

Цвет провода заземления, «земли» — почти всегда обозначен желто-зеленым цветом, реже встречаются обмотки как полностью желтого цвета, таки и светло-зеленого. На проводе может присутствовать маркировка «РЕ». Так же можно встретить провода зелено-желтого цвета с маркировкой «PEN» и с синей оплеткой на концах провода в местах крепления – это заземление, совмещенное с нейтралью.

Обозначение заземления на схемах:

Цвет нуля, нейтрали

Цвет фазы

Как найти заземление, нейтраль и фазу при отсутствии обозначения

Можно воспользоваться мультиметром для поиска заземления и нейтрали. Находим отверткой фазу, закрепляем один контакт мультиметра на ней и «прощупываем» другим контактом провода, если мультиметр показал 220 вольт это – нейтраль, если значения ниже 220, то заземление.

Буквенные и цифровые маркировки проводов

Первой буквой «А» обозначается алюминий как материал сердечника, в случае отсутствия этой буквы сердечник – медный.

«АС» обозначается в случае дополнительной оплетки из свинца.

«Бн» оплетка кабеля не поддерживает горение.

«В» поливинилхлоридная оболочка.

«Г» не имеет защитной оболочки.

«г»(строчная) голый влагозащищенный.

«К» контрольный кабель, обмотанный проволокой под верхней оболочкой.

«Р» резиновая оболочка.

«НР» негорящая резиновая оболочка.

Цвета проводов за рубежом

Цветовая маркировка проводов в Украине, России, Белорусии, Сингапуре, Казахстане, Китае, Гонконге и в странах европейского союза одинаковая: Провод заземления – Зелено-желтый

Провод нейтрали – голубой

фазы маркируется другими цветами

в настоящее время нейтраль синяя.

В австралии может быть синий и черный.

В США и Канаде обозначается белым. Так же в США можно найти серую маркировку.

Другие цвета проводов применяются для фаз и могут быть различными, кроме цветов означающих другие провода.

Начинающие и опытные электрики до начала работ готовят необходимые материалы, в том числе определяют метраж расходных материалов. Обозначенный цвет подбираемого провода для подключения фазы, заземления и нуля поможет не растеряться при подготовке к мероприятиям тем, кто собирает схему впервые.

Заводские стандарты

Традиционно при создании трехфазных сетей все кабели имели раскрас согласно нормативной документации прошлых лет. В проводке, которой более 7 лет, согласно ПУЭ строго соблюдалась следующая маркировка:

Фаза А — желтая, возможна зеленоватая продольная прожилка.
Фаза В — выраженного зеленого колера, иногда неонового оттенка.
Фаза С — красная.
Ноль — допускался сизого или нейтрального серого тона.

Распространенная трехфазная проводка обозначалась аббревиатурой Ж-З-К.

Если вы имеете дело со старой разводкой времен СССР, то колер проводников будет только монохромным: черным или белым. Электромонтеры рекомендуют не рисковать — нужно при расключении дать питание и определить вид жил электрического провода при помощи контрольки.

С 2011 года на территории РФ стал функционировать ГОСТ РФ 50462-2009. В нем предусмотрены новые цвета для промышленных проводников. Для фаз допустимы оттенки: А — классический коричневатый, В — насыщенный черный, С — серый, приближенный к «металлик». Но контрастность таких материалов оказалась неудобной, и электрики при монтаже стандартных систем по-прежнему предпочитают формуле К-Ч-С старую Ж-З-К гамму. Яркие жилы лучше видны при любом освещении, контрастность оформления дает быстрое понимание ситуации.

Буквенное обозначение упрощает распознавание нюансов схем: A — это L или L1, B — только L2. C — L3, а ноль —N. Поэтому сведущему умельцу сразу будет понятно какого цвета провод фаза при составлении цепи.

Согласно общепринятым стандартам при создании электрических цепей переменного либо постоянного тока с применением проводников с защитой допустимы все вышеназванные оттенки.

Множество колеров проводников может применяться при подключении промышленных усложненных объектов. Для бытового использования монтируется стандартный трехфазный вариант.

Комплектация евророзетки подразумевает наличие трех составляющих: яркого фазного (он может быть красным, лиловым, коричневым или другого сочного тона), безопасного для человека нуля сине-голубого оттенка, защиты в желтом или зеленом колере. Маркировка проводов признается только общепринятая.

Цветовая маркировка проводов

Цвет фазного провода

При монтаже проводки или проверке старых схем цветовая идентификация ускорит процесс. Для правильного подключения оборудования применяют соответствующий вариант тона согласно нормативным документам.

При наличии одной фазы и нуля фазная часть определяется по коричневому кожуху. По ПУЭ можно применять: бирюзу, оттенки красного, лиловый, серый, апельсиновый, розовый и монохром (черный земля и остальные варианты белого цвета). Зато нуль — синий, а защита с чередующимися полосами желтого и зеленого.

Буквенные обозначения можно уточнять при помощи специальных полимерных маркеров. Для фазы используются все разновидности, кроме двухцветной комбинации зелено желтого цвета. Такие аксессуары популярны в быту, когда умельцы выполняют несложную работу для себя, а самым бюджетным является кабель с белой изоляцией. На производстве, подключении агрегатов, которые используют пользователи, требуется строгое следование ГОСТу и международных стандартам: только так можно избежать нештатных ситуаций.

Если работаете с сетью постоянного тока, то шины две: + и -. Синяя — минусовая, красного цвета — это +, средний М — голубой. Если сначала идут 3 провода, а два ответвляются от этой цепи, то + будет того же колера, что и в предшествующей постоянной сети.

В старых розетках советских времен нет заземления, поэтому вскрыв подобное устройство умелец увидит голубоватый рабочую нулевую шину и любой другой проводник. Устаревшая система заземления PEN — риск поражения электротоком.

Евростандарт уже предусматривает защиту — здесь идут 3 провода в желто-зеленом окрасе. В розетках по правилам он находится слева, а в конструкции выключателя — снизу.

Цвет нулевого провода

Установленные цвета заземляющего провода определены нормативом: обязателен желтый или желто-зеленый кожух. Зеленые полосы тянутся вдоль по шву или быть поперечными. Поскольку при начальной работе могли руководствоваться нормативами прошлых лет, то допустима только желтая или только зеленая маркировка проводов.

Таким же образом земля помечается на чертеже, обозначаются контакты подключения. Подобные жилы — нулевая земляная защитная — призваны снижать вероятность удара током.

Настояний «нуль», второе название — нейтраль, только синий, реже — голубой, иногда с чередующимися сине-голубыми полосками. Преимущество разметки: на чертеже нейтральный вариант может быть только такого оттенка! На схеме — он синий с пометкой N. Нулевой рабочий контакт в составе гибких многожильных сплетений имеет светлый тон, в других случаях приемлем яркий оттенок. Он нужен для выравнивания напряжения разных фаз.

Зачем нужна маркировка проводов

Маркировка наносимая изоляцией или контролькой— это удобство для электрика, оперативный монтаж и ремонт, а также абсолютная безопасность работника и простого обывателя. У них разное предназначение:

Фаза — это подвод тока к оборудованию, розетке.
Нуль — отведение к источнику.
Защитный нуль подключают, чтобы «оттянуть» ток во время короткого замыкания и направил его «в землю». Человек окажется вне опасности.

При наличии сомнений в правильности обозначений, работе с монохромными шинами, других нестандартных ситуациях в быту и на производстве необходимо при помощи аппаратуры отыскать нужный жильный провод, прозвонить сеть.

Подойдет пробник, индикаторная отвертка. Рукоять инструмента изготовлена из диэлектрического материала, а внутри расположен диод. Прибор определяет наличие напряжения и его отсутствие. Для серьезных мероприятий нужна иная аппаратура с расширенными возможностями. После точного определения используйте ПВХ-кембрики для приведения к ГОСТу. Такое изоляционное нововведение — это термоусадочная трубка, которую можно заменить изолентой.

При выполнении подобных мероприятий обязательно нужно обесточить систему, а концы зачистить. Только после принятых мер можно снова включить ток и приступать к проверке. Посредством цвета новыми ПВХ-маркерами устанавливается назначение компонентов схемы. Пластиковые маркеры с разметкой — указатели, приводящие разводку в соответствие с принятыми нормами.

Для уточнения и обозначения посредством цвета «земли» и «нуля» кембриков используют Омметр на «защите» значение не превысит 4 Ом.

Цветовая маркировка проводов нужна, чтобы каждый пользователь мог безошибочно определить вид сети, ее уровень безопасности. Профессионалы в экстренных ситуациях благодаря цветовому обозначению справятся с аварийными ситуациями.

Маркировка кабельных линий, проводов

Цвета проводов: заземление, фаза, ноль

Цвет заземления

Цвет провода заземления, «земли» — почти всегда обозначен желто-зеленым цветом. реже встречаются обмотки как полностью желтого цвета, таки и светло-зеленого. На проводе может присутствовать маркировка “РЕ”. Так же можно встретить провода зелено-желтого цвета с маркировкой “PEN” и с синей оплеткой на концах провода в местах крепления – это заземление, совмещенное с нейтралью.

Обозначение заземления на схемах:

Чем отличается заземление

Цвет нуля, нейтрали

Как найти заземление, нейтраль и фазу при отсутствии обозначения

Можно воспользоваться мультиметром для поиска заземления и нейтрали. Находим отверткой фазу, закрепляем один контакт мультиметра на ней и “прощупываем” другим контактом провода, если мультиметр показал 220 вольт это – нейтраль, если значения ниже 220, то заземление.

Буквенные и цифровые маркировки проводов

Первой буквой “А” обозначается алюминий как материал сердечника, в случае отсутствия этой буквы сердечник – медный.

Буквами “АА” обозначается многожильный кабель с алюминиевым сердечником и дополнительной оплеткой из него же.

“АС” обозначается в случае дополнительной оплетки из свинца.

Буква “Б” присутствует в случае если кабель влагозащищенный и у него присутствует дополнительная оплетка из двухслойной стали.

“Бн” оплетка кабеля не поддерживает горение.

“В” поливинилхлоридная оболочка.

“Г” не имеет защитной оболочки.

“г”(строчная) голый влагозащищенный.

“К” контрольный кабель, обмотанный проволокой под верхней оболочкой.

“Р” резиновая оболочка.

“НР” негорящая резиновая оболочка.

Цвета проводов за рубежом

Провод нейтрали – голубой

фазы маркируется другими цветами

в настоящее время нейтраль синяя.

В австралии может быть синий и черный.

В США и Канаде обозначается белым. Так же в США можно найти серую маркировку.

Другие цвета проводов применяются для фаз и могут быть различными, кроме цветов означающих другие провода.

13 способов как сэкономить электричество

Цвет проводов фаза, ноль, земля

Заземляющий провод
Нулевой проводник (нейтраль)
Цвет фазного провода
Определение проводов
Маркировка

Заземляющий провод

Нулевой проводник (нейтраль)

Цвет фазного провода

Определение проводов

Маркировка

Основная маркировка проводов в электрике:

АА – соответствует многожильному алюминиевому кабелю с дополнительной оплеткой из того же материала.
АС – дополнительная свинцовая оплетка.
Б – наличие защиты от влаги и дополнительной оплетки из двухслойной стали.
Бн – негорючая оплетка кабеля.
Г – отсутствие защитной оболочки.
Р – оболочка из резины.
НР – резиновая оболочка из негорючего материала.

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Фаза (“L”, “Line”)

Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово “фаза” означает “провод под напряжением”, “активный провод” и “линия”. Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще – запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом “L”, а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным. Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать – фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль (“N”, “Neutre”, “Neutral”, “Нейтраль” “Нуль”)

Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как “провод без тока”, “пассивный провод” и “нейтраль”. Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом “N”. К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком “N”.

Заземление (“G”, “T”, “Terre” “Ground”, “gnd” и “Земля”)

Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом “G” или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой “Т”. Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.

Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю – то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно.

подключение плюс минус, расшифровка L и N на схеме в электричестве, цвета и маркировка проводов сети 220В, синий по английски

Автор Александр Гагын На чтение 6 мин.

Для создания электрических сетей — независимо от того, бытовые они или промышленные — используются изолированные кабели, внутри которых находится несколько токопроводящих жил.

Все они разного цвета, который соответствует назначению провода. Принятое обозначение L и N в электрике помогает упростить, ускорить монтаж и ремонт электросетей.

Маркировка проводов с помощью букв

Существует международная аббревиатура, которая используется в любой стране мира. Фазный провод обозначают буквой «L», нулевой — «N», заземление — сочетанием «PE».

Обозначение L в электрике

«L» — начало слова Line, такой буквой помечают фазу. Отсюда пошел термин «линейное напряжение». В цепях с переменным током фазы находятся под нагрузкой и обязательно покрыты цветной изоляцией.

При неосторожном прикосновении к таким оголенным жилам можно получить ожог, травму, а при их замыкании — повреждение или возгорание оборудования.

Обозначение N

Буквой «N» (Neutral) обозначают нейтральный провод. Его подключают к общей точке соединения обмоток, которые включены по типу звезды (на электростанции — к генератору, на подстанции — к трансформатору).

В странах, ранее входивших в состав СССР, его еще называют нулевой провод, или просто нуль.

Обозначение PE

Жила, соединенная с заземлением, имеет обозначение «PE». Такую аббревиатуру данный провод получил от английского словосочетания protective earthing.

Его применение позволяет защитить персонал предприятия или пользователей электросетей от удара током при неисправном электрооборудовании.

Цвета изоляционного покрытия проводников

В принятых ПУЭ указано, что надо обязательно обозначать разными цветами нуль, фазу и заземление. Здесь для каждого вида провода предусмотрены свои цвета изоляции. Знание того, как обозначают проводники разного назначения, помогает обойтись без расшифровки буквенных символов.

Жила заземления

С 2011 г. в РФ принят единый стандарт, который полностью соответствует европейским нормам. В нем указано, что заземление, которое обозначают РЕ, только желто-зеленого цвета.

В электропроводке старых домов заземление и нуль совмещены.

Защита должна быть организована как на промышленных, так и на жилых объектах.

Нулевые рабочие контакты

По существующим стандартам, изоляция нуля синяя или сине-белая. На электросхеме нейтральный провод читается как минус (это связано с тем, что он обеспечивает замыкание цепи).

Фазный провод

Фаза является той жилой, по которой непосредственно протекает электрический ток. Неопытным электрикам часто бывает сложно определить, где она находится.

Это связано с тем, что основными цветами ее изоляции являются черный и коричневый, но нередко это также может быть красный, оранжевый или другой цвет. Чтобы проще было ориентироваться, надо запомнить, что фаза не бывает синей, зеленой или желтой.

Если подключается одновременно несколько фаз, то на оборудовании рядом с буквой L пишут номер или указывают буквы А, В, С. На электросхемах эту жилу часто обозначают как плюс.

Особенности цветовой разметки вручную

Иногда при прокладке электрических сетей применяют проводники одинакового цвета. В проводке, которую делали давно, цвет жил часто не соответствует существующим стандартам. В таких ситуациях проводится ручная разметка.

Чтобы при ремонте и обслуживании электроцепей не возникало проблем, для маркировки фаз электрики применяют специальные наборы.

Существующие правила позволяют делать такую маркировку при использовании кабелей без цвето-буквенного обозначения. Согласно ГОСТ и ПУЭ, ручная разметка выполняется на концах проводников или там, где они соединяются.

Разметка двухжильного провода

Чтобы найти фазу на подключенном двужильном проводе, пользуются индикатором. Когда его жало коснется провода, пребывающего под напряжением, на тестере засветится имеющийся в его корпусе светодиод.

На протяжении всей длины разметку не наносят, достаточно сделать ее только в местах соединений.

Маркировку выполняют термоусадочными трубками или используют изоленту соответствующего цвета. В однофазных сетях фаза часто имеет красный цвет (главное, чтобы она не была синей, желтой или зеленой).

Трехжильного провода

Для определения того, где и какая жила находится в трехпроводниковом кабеле, понадобится мультиметр. Его надо поставить в режим, позволяющий измерять переменное напряжение.

Сначала с помощью индикатора находят фазу. Затем одним щупом прибора касаются фазы, а вторым по очереди нуля и заземления. В последнем варианте напряжение будет меньше.

После определения назначения проводов на них наносят маркировку. Нуль отмечают синей изоляционной лентой, заземление — желто-зеленым цветом, а фазу — любым другим.

Пятипроводной системы

При прокладке трехфазных сетей допускается использование только пятижильных кабелей. Это связано с тем, что 3 проводами подключают фазы, а 2 другими — нейтраль и заземление. Маркировку выполняют по принятым правилам.

Совмещенных проводов

Сравнительно часто, чтобы упростить монтаж электрической проводки, используют двух- или четырехжильные провода. Их обозначают как PEN (т.е. здесь совмещены заземление и нуль).

Жила будет синего цвета, а кембрики, устанавливаемые на соединениях и концах, — желто-зеленого. Существует и обратная маркировка: жила желто-зеленая, а кембрики синие.

Как обозначаются плюс и минус

Иногда требуется прокладка цепи постоянного тока:

в электротранспорте;
на подстанциях, для питания автоматики и цепей защиты;
в разных отраслях промышленности, строительства, народного хозяйства и т.д.

При создании таких цепей используют провод с 2 или 3 жилами, в нем:

плюс — красный;
минус — черный;
заземление — серый или белый.

При создании цепи постоянного тока от трехпроводной сети цвет плюсовой жилы должен быть аналогичным цвету фазы в трехжильном кабеле.

Для чего нужна цветовая маркировка

Фазу и нейтраль в рабочей цепи определяют индикатором или мультиметром, но эти приборы не всегда есть рядом. Если электроцепь выполнена в соответствии с существующими стандартами, то по цвету изоляции жил можно без дополнительного оборудования определить их назначение.

Это позволяет быстро найти нужный провод, поэтому эффективность работы электрика будет намного выше.

Буквенная маркировка на проводниках аналогична надписям на клеммах и контактах электрооборудования. Достаточно завести и зафиксировать нужный провод в клемме, которая соответствует его маркировке. Чтобы перестраховаться, лучше дополнительно проверять тестером, где находится фаза.

Расцветка проводки как вариант ускорения монтажа

До принятия в 2009 г. ГОСТ Р 50462 маркировка кабелей выполнялась черным и белым цветами. После подачи питания фазу и нейтраль определяли контрольной лампой или индикатором.

Разноцветное обозначение проводников позволяет удобнее и быстрее выполнять монтаж и ремонт электросетей, а также повышает безопасность, т.к. всегда видна фаза.

Основные требования к расцветке

Если монтаж электропроводки выполнял квалифицированный электрик, соблюдавший существующие стандарты, то во время проведения профилактических или ремонтных работ индикатор или мультиметр не понадобится. Выбор регламентированного цвета проводников зависит от их назначения.

При подсоединении выключателя провод протягивают от распредкоробки. На разрыв устанавливают фазу, а не нуль. Можно выполнять запитку кабелем белого цвета на 220В, но на схеме обязательно делают соответствующую пометку.

При подключении розеток соблюдают полярность. Фазу фиксируют справа, нуль — слева, а заземление — посредине. Если 2 проводника одинаковой расцветки, то, чтобы найти фазу и нейтраль, используют мультиметр, контрольную лампу и индикатор.

Если цепь однолинейная, отображается силовая часть — тип питания и число фаз. Для пометки однофазной цепи делают 1 засечку, для трехфазной — 3 и указывают цвет проводов. При отметке коммуникационного и защитного оборудования используют специальные обозначения.

Правильно выполненная цветовая разметка электропроводки и ее буквенная маркировка — основные признаки качественного и профессионального монтажа.

Соблюдение принятых правил помогает ускорить и упростить монтаж и последующий ремонт, обслуживание электросети. Стандартизация цвето-буквенной маркировки позволяет любому электрику без проблем разобраться в существующей проводке даже в другой стране.

Буквенно-цифровые обозначения зажимов и проводов

Согласно ГОСТ 2.709-89 (СТ СЭВ 3754-82, СТ СЭВ 6308-88) обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах.

Обозначение зажимов

Для обозначения зажимов электрических элементов используют условный цвет, соответствующие графические или буквенно-цифровые символы (табл. 1).

Таблица 1. Обозначения зажимов электрических устройств

Присоединительный зажим электрического устройства	Обозначение
Присоединительный зажим электрического устройства	буквенно-цифровое	графическое
Для переменного тока:
1-я фаза	U
2-я фаза	V
3-я фаза	W
нейтральный провод	N
Защитный провод	PE	По ГОСТ 2.721
Заземляющий провод	E	«
Провод бесшумового заземления	TE	«
Провод соединения с корпусом	MM	«
Провод эквипотенциальный	CC	«

Зажимы электрических устройств, предназначенные для прямого или непрямого соединения с питающими проводами трехфазной системы, предпочтительно обозначать буквами U, V, W, если необходимо соблюдение последовательности фаз.

Зажим, соединенный с корпусом, обозначают буквами ММ, зажим эквипотенциальный — СС. Этим обозначением пользуются только в том случае, когда соединения данного зажима с защитным проводом или землей не видно. Обозначения проводов специального вида приведены в табл. 2.

Таблица 2. Обозначения проводов специального вида

Наименование	Обозначение
Наименование	буквенно-цифровое	графическое
Система питания переменного тока:
фазный провод	L
1-я фаза	L1
2-я фаза	L2
3-я фаза	L3
нейтральный провод	N
Система питания постоянного тока:
положительный полюс	L+	+
отрицательный полюс	L-	—
средний провод	M
Защитный провод с заземлением	PE	По ГОСТ 2.721
Защитный провод незаземленный	PU
Соединенный защитный и средний провод	PEN
Заземляющий провод	E
Провод бесшумового заземления	TE
Провод соединения с корпусом	MM
Провод эквипотенциальный	CC

Пример буквенно-цифровых обозначений проводов и зажимов трехфазной системы приведен на рис. 1.

Рис. 1. Пример буквенно-цифрового обозначения

Обозначение участков цепей

Обозначение участков цепей служит для их опознавания, может отражать их функциональное назначение и создает связь между схемой и устройством.

При обозначении используют прописные буквы латинского алфавита и арабские цифры, выполненные одним размером шрифта.

Участки цепи, разделенные контактами аппаратов, обмотками машин, резисторами и другими элементами, должны иметь разное обозначение.

Соединения, проходящие через неразборные, разборные и разъемные контактные соединения, обозначают одинаково. Допускаются в обоснованных случаях разные обозначения.

Обозначение цепи переменного тока состоит из обозначения участков цепей фазы и последовательного номера:

• участки цепи 1-й фазы — L1, L11, L12, L13 и т. д.;

• 2-й фазы — L2, L21, L22, L23 и т. д.;

• 3-й фазы — L3, L31, L32, L33 и т. д.

Пример обозначения приведен на рис. 2. Допускается, если это не вызовет ошибочного подключения, обозначать фазы соответственно буквами А, В, С.

Рис. 2. Пример обозначения цепи переменного тока

Цепи постоянного тока обозначают нечетными числами на участках положительной полярности и четными числами на участках отрицательной полярности. Входные и выходные участки цепи обозначают с указанием полярности «L+» и «L-«; допускается применять только знаки «+» и «-» (рис. 3).

Рис. 3. Пример обозначения цепи постоянного тока

Конденсаторы. кодовая маркировка

Цветовая маркировка фазы, нуля и земли

Для разводки и монтажа электросетей на бытовых и на промышленных объектах, используют многожильные кабели, каждый провод внутри которых окрашен в отличительный цвет. Это необходимо, как уже было сказано, для упрощения монтажа и обслуживания сети.

Так, к примеру, если ремонт сети будет проводить человек, который не занимался её прокладкой, по цвету провода, подключенного к приборам и источникам питания, он сразу поймёт рабочую схему. В противном случае возникнет необходимость пробивать ноль и фазу вручную, используя пробник. Этот процесс непрост даже при проверке новых проводов, а при необходимости ремонта старой проводки и вовсе превратится в испытание, поскольку раньше, в советское время, маркировка проводов не осуществлялась, и все они были покрыты черной или белой изоляционной оболочкой.

Согласно разработанным стандартам (ГОСТ Р 50462) и правилам электротехнического монтажа, каждый провод, находящийся в кабеле, будь то ноль, фаза или земля, должен иметь свой цвет, который говорит о его назначении. Одним из главных требований электротехнических установок является возможность быстро и точно определить функцию провода на любом его участке. Лучше всего для решения этой задачи подходит именно цветовая маркировка.

Представленная ниже маркировка проводов разработана для сетей и электроустановок переменного тока (трансформаторы, подстанции и т.п.) с глухозаземлённой нейтралью и номинальным напряжением не более 1 кВ. Этим условиям соответствует большая часть жилых и административных зданий.

Защитный и рабочий нулевой проводник

Ноль или нейтраль на электротехнических схемах обозначается буквой N и окрашивается на всем протяжении в голубой или синий цвет без дополнительных цветовых обозначений.

PE – защитный нулевой контакт или просто «земля», имеет характерную окраску из чередующихся вдоль провода линий зеленого и желтого цвета. Некоторые производители окрашивают ее в однородный желто-зеленый оттенок по всей длине, но принятый в 2011 году ГОСТ Р 50462-2009 запрещает обозначать заземление желтым или зеленым цветом по отдельности. В сочетании зеленый/желтый эти цвета могут использоваться только в ситуации, когда обозначают заземление.

У PEN-проводов, используемых в устаревших на сегодня системах TN-C, где «земля» и ноль совмещены, более сложная маркировка. Согласно последним утвержденным стандартам, основная часть провода на всем протяжении должна быть окрашена в синий цвет, а концы и места соединения – желто-зелеными полосками. Возможно также применение проводов с противоположной маркировкой – провод желто-зеленого цвета с синими концами. Встретить такой провод в зданиях современной постройки можно редко, так как от использования TN-C отказались ввиду риска поражения людей током.

ноль (нулевой рабочий контакт) (N) – провод синего или голубого цвета;
земля (нулевой заземляющий) (PE) – желто-зеленый;
совмещенный провод (PEN) – желто-зеленый с синими метками по концам.

Фазные провода

В конструкции кабелей может встречаться несколько токоведущих фазных проводов. Правилами электротехнических установок требуется, чтобы каждая фаза была обозначена отдельно, поэтому для них принято использовать черный, красный, серый, белый, коричневый, оранжевый, фиолетовый, розовый и бирюзовый цвета.

Когда проводится монтаж однофазной цепи, подключенной к трехфазной электросети, необходимо чтобы цвет фазы ответвления точно соответствовал цвету фазного контакта питающей сети, к которому она подсоединена.

Кроме того, стандартом предписывается соблюдать цветовую уникальность всех используемых проводов, поэтому фаза не может иметь такой же цвет, как ноль или земля. Для кабелей без цветовой идентификации маркировка должна быть проставлена вручную — цветной изоляционной лентой или кембриками.

Чтобы не столкнуться с необходимостью покупки термоусадочных трубок или изоленты уже во время монтажа (и не усложнить схемы лишними обозначениями), следует определиться с тем, какая комбинация цветов будет использована во всех электрических цепях дома, и закупить нужное количество кабелей каждого цвета до начала работ.

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

Беларуси,
Гонконге,
Казахстане,
Сингапуре,
Украине.

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

В занулении N, заземлении PE и совмещенном проводнике PEN используются желтый, зеленый и синий цвета.

На постоянном токе для проводников и шин применяются красный и синий цвета.

Цвета шин и проводов на постоянном токе

Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

Библия электрика ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гласит: электропроводка по всей длине должна обеспечить возможность легко распознавать изоляцию по ее расцветке.

В домашней электросети, как правило, прокладывают трехжильный проводник, каждая жила имеет неповторимую расцветку.

Рабочий нуль (N) – синего цвета, иногда красный.
Нулевой защитный проводник (PE) – желто-зеленого цвета.
Фаза (L) – может быть белой, черной, коричневой.

В некоторых европейских странах существуют неизменные стандарты в расцветке проводов по фазе. Силовой для розеток – коричневая, для освещения — красный.

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Фаза («L», «Line»)Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы

Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным. Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы

Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».

Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т»

Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара

Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно

Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно.

В сетях постоянного тока

Несмотря на то что в большинстве случаев мы имеем дело с переменным током, электросети постоянного тока тоже имеют широкую сферу применения:

В промышленной и строительной сфере – для работы электрических кранов, тележек и складского погрузочного оборудования.
Для питания электротранспорта: троллейбусов, трамваев, электровозов, теплоходов, и т.д.).
Для подачи нагрузки на оперативные защитные цепи и автоматическое оборудование электрических подстанций.

Как нам известно, кабель для проводки постоянного тока состоит из двух проводов, в отношении которых не используются такие понятия, как нулевая и фазная жила. В конструкцию кабеля входят лишь две шины с противоположным зарядом, которые иногда называют просто «плюсом» и «минусом».

Принятая маркировка проводов требует, чтобы плюсовой полюс в такой сети был обозначен красным, а минусовой – синим цветом. Нулевой контакт, обозначаемый на схемах М, окрашивается в голубой цвет.

Когда двухпроводная сеть подключается к трехпроводной, необходимо, чтобы цвета ее проводов или шин точно соответствовали цвету контактов питающей электросети, к которым они подсоединены.

Ручная цветовая разметка

Применяется в тех случаях, когда при монтаже приходится использовать провода с жилами одинаковой расцветки. Также часто это происходит при работе в домах старой постройки, в которых монтаж электропроводки производился задолго до появления стандартов.

Опытные электрики, чтобы не было путаницы при дальнейшем обслуживании электроцепи использовали наборы, позволяющие промаркировать фазные провода. Это допускается и современными правилами, ведь некоторые кабели изготавливаются без цветобуквенных обозначений. Место использования ручной маркировки регламентировано нормами ПУЭ, ГОСТа и общепринятыми рекомендациями. Она крепится на концы проводника, там, где он соединяется с шиной.

Разметка двужильных проводов

Если кабель уже подключен к сети, то для поиска фазных проводов в электрике используют специальную индикаторную отвертку – в ее корпусе есть светодиод, который светится, когда жало устройства касается фазы.

Правда эффективной она будет только для двухжильных проводов, ведь если фаз несколько, то определить где какая индикатор не сможет. В таком случае придется отключать провода и использовать прозвонку.

Далее понадобится набор специальных трубок с термоусадочным эффектом или ленты для изоляции, чтобы разметить фазу и ноль.

Стандарты не обязывают делать такую разметку на электропроводниках по всей их длине. Допускается отметить её лишь в местах стыков и соединения нужных контактов. Поэтому, при возникновении необходимости нанести метки на электрокабели без обозначений, нужно заранее приобрести материалы, для их разметки вручную.

Число используемых расцветок зависит от применяемой схемы, но главная рекомендация все же есть – желательно использовать цвета, исключающие возможность путаницы. Т.е. не применять для фазных проводов синие, желтые или зеленые метки. В однофазной сети, к примеру, фазу обычно обозначают красным цветом.

Разметка трехжильных проводов

Если надо определить фазу, ноль и заземление в трехжильных проводах, то можно попробовать сделать это мультиметром. Прибор устанавливается на измерение переменного напряжения, а затем щупами аккуратно коснуться фазы (его можно найти и индикаторной отверткой) и последовательно двух оставшихся проводов. Далее следует запомнить показатели и сравнить их между собой – комбинация «фаза-ноль» обычно показывает большее напряжение, нежели «фаза-земля».

Когда фаза, ноль и земля определены, то можно наносить маркировку. По правилам, для заземления применяется провод цветной желто зеленый, а точнее жила с такой расцветкой, поэтому его маркируют изолентой подходящих цветов. Ноль, отмечается, соответственно, синей изолентой, а фаза любой другой.

Если же при профилактических работах выяснилось, что маркировка устарела, менять кабеля не обязательно. Замене, в соответствии с современными стандартами, подлежит только электрооборудование, вышедшее из строя.

Правильная разметка проводов это обязательное условие качественного монтажа электропроводки при проведении работ любой сложности. Она значительно облегчает как сам монтаж, так и последующее обслуживание электросети. Чтобы электрики «разговаривали на одном языке», созданы обязательные стандарты цветобуквенной маркировки, которые схожи между собой даже в разных странах. В соответствии с ними L – это обозначение фазы, а N – ноля.

Видео по схеме установки двойного выключателя

Для более подробного ознакомления о том, как подключить двухклавишный выключатель, рекомендуем просмотреть видео:

Как видите, выключатель ставиться в разрыв фазного провода, идущего к светильнику. Поэтому в подрозетнике с электропроводкой под одноклавишный выключатель, располагается два провода.

Первый, назовем его «А», идёт к выключателю из электрощита и всегда находится поднапряжением.Второй, назовем его «B», идёт от выключателя к светильнику.

Когда вы нажимаете клавишу выключателя – проводники «А» и «B» соединяются, напряжение беспрепятственно идёт к светильнику и лампы в нем загораются. Соответственно при опускании клавиши, контакт разрывается и свет гаснет.

Теперь, если вспомнить основные обозначения в электрике, которые мы рассматривали ЗДЕСЬ (их не так много, советую ознакомится на будущее), становится понятным, что значит маркировка «L» на контакте выключателя.

Обозначение «L», на выключателе, указывает на контакт для подключения фазного провода. Того самого провода «А» в нашей схеме, который идёт от электрощита и всегда находится под напряжением.

Определить, какой из проводов в подрозетнике необходимо поместить в клемму L выключателя света довольно просто — достаточно проверить, например, индикаторной отверткой, на каком из проводников есть напряжение – тот и будет искомым фазным проводом «А».

В оставшийся, свободный, контакт одноклавишного выключателя, который может быть маркирован по-разному: L1, L`, стрелочкой, «1» или вообще никак, подключается провод «B» из нашей схемы, который идёт непосредственно к выключателю.

Довольно подробно о том, как правильно подключить одноклавишный выключатель, с описанием не только его контактов и порядка соединения проводов, а всего процесса монтажа, вы можете ознакомиться ЗДЕСЬ.

Если же вам при осмотре клемм выключателя света, кроме обозначения L и L1 встретились еще контакты, имеющие какие-то маркировки, то скорее всего вы имеете дело двух- или трех-клавишным выключателем.

При определении назначения контактов, например, двухклавишного выключателя работает та же логика, давайте рассмотрим его схему.

При подключении двухклавишного выключателя используется три провода, которые доступны при монтаже в подрозетнике, это:

«А» — фазный провод, идущий от электрощита и находящийся всегда под напряжением. Подключается к контакту L двухклавишного выключателя.

«B» — проводник,идущий к первому светильнику, либо же включающий первый режим работы люстры. Подключается к клемме L1, L` или просто «1» выключателя света.

«C» — провод, идущий ко второму светильнику или включающий второй режим работы той же люстры. Подключается к клемме L2, L« или просто «2» выключателя света.

Думаю, теперь общий принцип маркировки всех выключателей света вам понятен. Подробнее о том, как подключить двухклавишный выключатель, какие и куда провода следует подсоединить, описано ЗДЕСЬ.

Контакт L – это всегда место для подключения фазного провода.

Остальные же контакты (L1, L2, L3), чаще всего пронумерованные по порядку, относятся к соответствующим клавишам выключателя, нажатие которых зажжёт светильник, подключенный к клемме этой клавиши.

Определить, какой из проводов отвечает за включение какого из светильников, без специального оборудования, довольно сложно. Поэтому обычно их связь выявляется экспериментально.

Поочередно соединяя свободные проводники с фазным проводом в подрозетнике, вы сможете заметить какие светильники зажигаются. Другими словами, вы можете подключить выключатель проихвольно (кроме клеммы «L») и, если клавиши перепутаны, просто переставить местами провода в клеммах L2 и L3, если выключатель двухклавишный.

Если же контактов для подключения три или четыре, а выключатель света одноклавишный, или же контактов шесть, а выключатель двухклавишный, то тогда, вы скорее всего держите в руках один из видов переключателей.

Схему подключения проходного переключателя — три контакта для подключения проводов у одноклавишного устройства вы можете посмотреть ЗДЕСЬ. Двухклавишного переключателя — шесть клемм для подключения проводов ТУТ.

Схему подключения перекрестного переключателя – четыре контакта для подключения проводов у одноклавишной модели – ЗДЕСЬ.

Как определить L, N и PE?

Итак, представим такую ситуацию: в процессе ремонта бытовой электрической сети случилось так, что каждый из проводников обладает одним и тем же цветом. Как же определить, какой провод L, какой N, а какой PE?

Если однофазная сеть имеет всего 2 жилы, то проблему можно разрешить специальной индикаторной отверткой. С её помощью проще простого определить, где именно ноль, а где фаза. О том, как использовать индикаторную отвертку мы уже рассказывали. Для начала необходимо отключить подачу электричества на щитке.

После нужно зачистить два проводника и развести их в противоположные стороны. Теперь можно включить подачу электричества и посредством индикатора определить L и N. Если при контакте с жилой загорится лампочка, значит это фаза, в то время как не загоревшаяся лампочка будет подразумевать ноль.

В случае, если в электропроводке присутствует заземляющий провод, нужно будет прибегнуть к такому электроизмерительному оборудованию, как мультиметр. Он оснащается двумя щупальцами. Для начала необходимо установить показатель измерения переменного тока на показатель более 220 Вольт. Одна из щупалец фиксируется на фазном контакте. При помощи другого щупальца определяется заземление и ноль.

При соприкосновении с нулем на электроизмерительном приборе отобразится значение напряжения в районе 220 Вольт. Если же вы прикоснетесь к «земле» – данный показатель будет ниже. Более детальная инструкция по эксплуатации данного прибора была предоставлена в отдельной статье, с которой мы советуем ознакомиться!

Существует альтернативный метод определения. В случае отсутствия индикаторной отвертки и мультиметра под рукой, можно постараться вычислить цвет проводов по их изоляции

В этом случае важно помнить, что синяя оболочка в любом случае всегда будет нулём. В случае даже самой нестандартной маркировки, окрас нуля не меняется

В случае определения остальных двух жил всё будет несколько сложнее.

В первом возможном варианте вы видите оставшийся цветной, а также черный или белый контакт. Раньше землю обозначали изоляцией черного, либо белого цвета. Вполне вероятно, что это именно она, а оставшийся цветной – фаза (L).

Во втором возможном варианте также откидываем ноль, концентрируясь на красном и черном (или белом) проводе. Если изоляция имеет белый цвет, то по ПУЭ – это фаза. Тогда, оставшийся красный является землей.

Обратите внимание на то, что последний метод крайне опасен. Если Вы решили прибегнуть к нему, обязательно сделайте для себя пометки, чтобы в процессе ремонта розетки либо люстры не получить электрический удар!. В цепи постоянного тока, маркировка представлена черным (минус), а также красным (плюс) окрасом изоляции

В случае трехфазной сети для каждой фазы имеется свой индивидуальный окрас: фаза A — желтая, B — зеленая, а C — красная. Ноль также синим, а заземление будет иметь желто-зеленый окрас

В цепи постоянного тока, маркировка представлена черным (минус), а также красным (плюс) окрасом изоляции. В случае трехфазной сети для каждой фазы имеется свой индивидуальный окрас: фаза A — желтая, B — зеленая, а C — красная. Ноль также синим, а заземление будет иметь желто-зеленый окрас.

В случае кабеля на 380 В провод A будет белым, B черным, а C красным. Нулевой защитный и рабочий проводники имеют аналогичные с последним случаем маркировки.

Список источников

guru220v.ru
remontkvartiri.me
electricremont.ru

Поделитесь с друзьями!

Цветовая маркировка электрических проводов. Какого цвета и как обозначаются провода ноля, фазы и земли в электрике

Существует, по сути, не так много всяческих видов проводников и их подключений. В электроэнергетике различают питающие и защитные проводники. Некоторые слышали такие слова как «нулевой» и «фазный» провод. Однако тут и возникают вопросы. Как определить ноль и фазу в реальной сети?

Какие существуют проводники в розетке?

Можно разобраться с вопросом «что такое фаза и ноль», не углубляясь в дебри выяснения строения, преимуществ и негативных моментов в трехфазных или пятифазных цепях. Все разобрать можно фактически на пальцах, раскрыв самую обычную домашнюю розетку, которая поставлена в квартиру или частный дом лет десять — пятнадцать назад. Как видно, эта розетка подключается к двум проводкам. Как определить ноль и фазу?

Как работают провода в розетке и зачем они нужны?

Как видно, есть определенные различия между рабочими и нулевыми. Какое обозначение фазы и нуля? Голубоватая или синяя окраска — это цвет провода фаза, ноль же обозначается любыми другими цветами, за исключением, естественно, голубых цветов. Он может быть желтым, зеленым, черным и в полоску. По ток не идет. Если взяться за него и не касаться рабочего, то ничего не случится — на нем нет разницы потенциалов (в сущности, сеть не идеальна, и небольшое напряжение все-таки может быть, но измеряться оно будет в лучшем случае в милливольтах). А вот с фазным проводником так не пройдет. Прикосновение к нему может повлечь за собой электрический удар, даже со смертельным исходом. Этот провод всегда находится под напряжением, к нему идет ток от генераторов и трансформаторов и станций. Необходимо всегда помнить о том, что касаться рабочего проводника ни в коем случае нельзя, так как напряжение даже в сотню вольт может быть смертельным. А в розетке составляет двести двадцать.

Как определить ноль и фазу в таком случае? В розетке, разработанной с учетом европейских стандартов, находится сразу три проводника. Первый — фазный, который находится под напряжением и окрашен в самые разные цвета (за исключением голубых оттенков). Второй — ноль, который абсолютно безопасен для прикосновения и окрашен в А вот третий провод называют нулевым защитным. Он обычно окрашен в желтые или зеленые цвета. Раположен он в розетках слева, в выключателях — снизу. Фазный провод находится справа и сверху соответственно. Учитывая такие окраски и особенности, легко определить, где фаза, а где ноль, а где защитный нулевой провод. Но для чего он?

Зачем нужен защитный проводник в евророзетках?

Если фазный предназначен для подвода тока к розетке, нулевой — для отведения к источнику, то зачем европейские стандарты регламентируют еще один провод? Если оборудование, которое подключено, работает исправно, и вся проводка находится в работоспособном состоянии, то защитный нулевой не будет принимать участие, он бездействует. Но если вдруг где-то произойдет или же перенапряжение, или замыкание на какие-то части приборов, то ток попадает в места, находящиеся обычно без его влияние, то есть не соединенные ни с фазой, ни с нулем. Человек просто сможет ощутить электрический удар на себе. В самой худшей ситуации можно даже погибнуть от этого, так как сердечная мышца может остановиться. Именно тут и нужен защитный нулевой провод. Он «забирает» ток короткого замыкания и направляет его в землю или к источнику. Такие тонкости зависят от конструкции проводки и характеристик помещения. Поэтому можно спокойно прикасаться к оборудованию — не будет никакого электрического удара. Все дело в том, что ток всегда протекает по пути наименьшего сопротивления. У тела человека величина этого параметра составляет более одного килоОма. У защитного проводника сопротивление не превышает нескольких десятых долей одного Ома.

Определение назначения проводников

Как определить ноль и фазу? Любой человек так или иначе сталкивался с этими понятиями. Особенно, когда необходимо починить розетку или заняться монтажом проводки. Поэтому необходимо точно понимать, где какой проводник. Но как определить ноль и фазу? Необходимо помнить, что все манипуляции подобного рода с электричеством опасны. Поэтому в случае неуверенности в своих действиях лучше обратитесь к специалисту. Если уже и подходить к розетке и проводам в ней, то необходимо для начала полностью обесточить всю квартиру. Как минимум, это может сохранить здоровье и жизнь. Как уже говорилось ранее, обычно обозначение фазы и нуля делают с помощью окраски. При правильной маркировке отличить их не составит никакого труда. Черный (либо коричневый) — цвет провода фаза, ноль обычно имеет голубоватый или синеватый оттенок. Если же установлена розетка европейского стандарта, то третий (защитный нулевой) выполнен зеленым или желтым цветом. Что делать, если проводка одноцветная? Как правило, в таком случае на концах проводов обычно находятся специальные изоляционные трубочки, имеющие необходимую цветовую маркировку. Их называют «кембрики».

Определение проводников с помощью специальной отвертки

Как определить ноль и фазу? Для этого удобнее всего купить специальную индикаторную отвертку. Рукоятка такого прибора изготавливается из полупрозрачного или прозрачного пластика. Внутри встроен диод — светящаяся лампочка. Верхняя часть у такой отвертки металлическая. Как определить ноль и фазу этим методом?

Порядок выполнения работ при измерении с помощью индикаторной отвертки:

обесточиваем квартиру;
зачищаем слегка концы проводов;
разводим их в стороны, для того чтобы случайно не вызвать короткое замыкание путем соприкосновения фазы и нуля;
включаем рубильник и подаем ток в квартиру;
берем отвертку за ручку, которая имеет диэлектрическое покрытие;
кладем палец (большой или указательный) на контакт, который расположен на тыльной части розетки;
прикасаемся рабочим концом индикатора к одному оголенному проводнику;
внимательно наблюдаем за реакцией отвертки;
если диод загорелся, то можно с уверенностью констатировать, что ;
методом исключения понимаем, что оставшийся проводник — это ноль.

Индикаторная отвертка реагирует на наличие напряжения. Естественно, что в нулевом проводе его нет. Однако имеется существенный недостаток такого метода. С помощью индикаторной отвертки нельзя понять, как определить: фаза, ноль, земля — где что в случае с европейской розеткой.

Метод определения фазы и нуля с помощью вольтметра

Если провода не окрашены в соответствующие цвета, и под рукой нет индикаторной отвертки, то можно пойти другим путем. Нам необходим вольтметр (мультиметр, тестер). Необходимо выставить его на необходимый диапазон — свыше двух сотен вольт переменного тока. Как тестером определить фазу? Берем один проводник, который отходит от прибора (обозначенный V). Прикрепляем его на предварительно обесточенный проводник (любой). Затем подаем ток (включаем рубильник). И просто фиксируем, что показывает дисплей прибора. После всего вышеуказанного снова выключаем питание и перебрасываем зажим тестера уже на другой проводник. Если на дисплее ничего нет, то это означает, что перед нами находится либо ноль, либо заземляющий защитный нулевой провод. Однако можно использовать и другой метод, который отвечает на вопрос: «Как определить ноль и фазу, а также заземление». Для этого снова обесточиваем квартиру, фиксируем зажим V на одном их проводов. Второй также бросаем на любой из трех проводников. Включается напряжение. Если стрелка не двигается, то вы выбрали нулевой и защитный. Соответственно, напряжение снова необходимо выключить и поменять положение клемы V (закинуть ее на другой неиспользуемый ранее проводник). Снова включаем ток и делаем соответствующие замеры. Затем проводим ту же самую операцию, но снова меняем проводник. Теперь необходимо сверить результаты. Если первая цифра оказалась больше, то значит что мы измеряли напряжением между фазным проводником (на котором висела клема V) и нулевым. Соответственно, второй провод будет является защитным заземляющим. Этот метод основан на измерении разности потенциалов.

Экзотические способы определения фазы и нуля в проводке

Существуют и «народные методы», которые не подразумевают наличие каких-либо специальных приспособлений. Использовать их можно разве что в самых крайних случаях, так как они сопряжены с повышенной опасностью для здоровья и жизни. Например, метод картошки. Для этого на предварительно обесточенные проводники надевают свежесрезанный кусок картошки. Необходимо не допустить прикосновение проводов друг к другу, чтобы не было короткого замыкания между ними. Затем буквально на пару секунд подают напряжение и смотрят на картошку. Если один участок возле провода посинел, значит к нему подведена фаза.

Практически каждый, кто имел дело с электрической проводкой, замечал, что провода в изоляции могут иметь различную окраску. Но мало кто знает, что это действие облегчает работы при монтаже электропроводки, и даже существуют специальные правила устройства электроустановок, следуя которым можно существенно снизить риск трагических последствий при работе с электричеством. Так в чем же суть цветовых обозначений и что они обозначают, — ответы на эти вопросы будут приведены ниже.

Основная задача маркировки изоляции проводов

В первую очередь провода обозначают определенными цветами для обеспечения безопасности при проведении работ. В назначении цвета для каждого провода применяются стандарты ПУЭ (правила устройства электроустановок) и международные евростандарты. Каждый электромонтер может без особых усилий отличить, какое напряжение несет
(или нет) каждый провод, а также определить, где находится фаза, ноль и заземление.

Конечно, если в пример взять подключение к сети одноклавишного выключателя, определить назначение каждого провода без цветовой маркировки не составит особого труда. Но если рассмотреть подключение распределительного щитка, то здесь уже без специальных обозначений не обойтись. Ведь в случае неправильного соединения токоведущих частей может произойти короткое замыкание, проводка начнет нагреваться (и, как следствие, произойдет возгорание), а в худшем случае произойдет поражение электрическим током человека
, проводящего монтаж, или людей, находящихся вблизи.

В современной редакции ПУЭ предлагается вести не только цветовое обозначение, но и буквенное, что значительно облегчает работы в электроустановках.

Понятие фазы и ноля в электрике

Прежде чем приступить к рассмотрению цветовой маркировки
, необходимо сначала разобраться с понятиями фазы и ноля в электропроводках.

Буквенные обозначения применяются на схемах в электрике
.

Для правильного проведения электромонтажных работ необходимо безукоризненно следовать правилам соединения токоведущих частей, соответственно, все провода цепи должны заметно различаться между собой. Становится резонным вопрос о том, каким цветом обозначаются фаза и ноль в электричестве. Ниже приведены описания каждого случая в отдельности
.

Цвета проводов фаза, ноль, земля

Как уже говорилось ранее, расцветка проводов в электрике на заводах-изготовителях проводится согласно ПУЭ.

Обозначение заземляющего провода

Провод заземления
обычно обозначают желтым, зеленым и желто-зелеными цветами. Производители могут наносить полосы желто-зеленого цвета — как в продольном, так и в поперечном направлении. Кроме того, рекомендуется наносить буквенную маркировку. Однако нанесенная буквенная маркировка не исключает цветовой маркировки. Обозначение цветом, согласно ПУЭ, является обязательным. На примере распределительного щитка, этот провод подключают к шине заземления, корпусу или металлической дверце.

Нулевой провод

Говоря о нуле, не следует его путать с заземлением. Обозначается синим или бело-голубым цветом. Но в некоторых случаях провод заземления совмещается с нулем. Тогда его окрашивают в зелено-желтый цвет, а на концах обязательно имеется синяя оплетка. Как в однофазной, так и в трехфазной цепи используется всего один нулевой провод. Это происходит вследствие того, что в трехфазной цепи максимальный сдвиг одной фазы может быть равным 120°, что позволяет пользоваться одним нулевым проводом.

Обозначение фазного провода

В зависимости от типа проводки электрическая цепь с переменным током может быть как однофазной, так и иметь три фазы. Рассмотрим оба этих случая отдельно.

Однофазная проводка

Используется в сетях с напряжением 220 W. Чаще всего фазный провод окрашивается в черный, коричневый или белый цвет, однако можно встретить и другую маркировку провода: коричневый, серый, фиолетовый, розовый, оранжевый или бирюзовый. Также принято буквенно обозначать L. Это необходимо не только на схемах, но и в условиях плохой освещенности или если провода были покрыты пылью.

В связи с тем, что именно фаза представляет наибольшую опасность при проведении работ, именно эти части имеют наиболее яркую окраску для быстрой идентификации и впоследствии проведения более аккуратных действий с ними.

Трехфазная проводка

Используется в сетях с напряжением 380 W. Ранее все провода и шины в трехфазной сети окрашивались в желтый, зеленый и красный цвета (Ж-З-К), которыми соответственно обозначали фазы A, B, C. Эти обозначения представляли трудности в связи со схожестью желто-зеленой маркировки проводов заземления. Поэтому, согласно ПУЭ, с 1 января 2011 года введены новые нормативы, где фазы имеют обозначение L 1, L 2 и L 3, при этом каждая имеет коричневый, черный и серый цвета (К-Ч-С).

На примере трехжильного провода. Цвета проводов трехжильного кабеля: синий, коричневый и желто-зеленый. Коричневый — это фаза, синий — ноль, а желто-зеленым обозначают заземление.

Это были приведены варианты расцветки в сетях с переменным током.

Расцветка проводов в сетях постоянного напряжения

В сетях с постоянным током применяется иная цветовая и буквенная маркировки проводов и шин. Принципиальным отличием здесь считается отсутствие ноля и фазы в привычном понимании. В этой проводке используется положительный проводник, обозначаемый красным цветом и знаком «+», и отрицательный проводник синего цвета со знаком «-«, а также нулевая шина голубого цвета, которая обозначается латинской буквой M .

Не все люди, проводящие работы по монтажу электрических сетей, следуют установленным правилам маркировки. Поэтому, прежде чем приступать к монтажу, следует сначала проверить наличие тока в проводах при помощи мультиметра или обычной отвертки-индикатора. В дальнейшем обозначить провода необходимым цветом при помощи цветной изоленты или специальных термообжимов. Также есть специальные приборы, позволяющие наносить буквенную маркировку.

Практичность и безопасность монтажа электропроводки во многом достигается за счет цветовой маркировки проводов
. Каждая жила покрывается защитной оболочкой определенного цвета. При монтаже в электрощите, распределительных коробках, или при подключении розеток и выключателей такая цветовая систематизация позволяет безошибочно и быстро выполнить все работы.

Для более четкого понимания маркировки, перейдем от общих фраз к более детальному анализу, рассмотрим конкретные примеры и выделим главные правила безопасной работы с электропроводкой.

Первым делом, стоит ознакомится с видами электрических цепей:

Цепь переменного тока однофазной сети 220 В применяется в домах и квартирах.
Трехфазная сеть 380 В переменного тока применяется как на производстве, так и в частных домах (при необходимости).
Сеть постоянного тока находит свое применение в промышленности, транспорте, высоковольтных электрических подстанциях.

В каждом из рассмотренных случаев используется единый стандарт соединения электрических проводов.

Маркировка проводов в однофазной сети 220 В

Рассматривая данный тип сети, можно выделить две вариации. Первая состоит из двух жил, вторая – из трех. Как можно понять, основное отличие между ними – в наличии или отсутствии проводника заземления (PE).

Двухпроводная проводка
относится к устаревшему типу и встречается все реже. Такое проектирование разрешено ГОСТом и подходит для помещений с невысокими требованиями к безопасности. Используемая в старых домах двухжильная проводка TN-C имела совмещенную нейтраль и землю (PEN). С учетом современных требований, такая схема считается не безопасной.

Как и какими цветами маркируются жилы в двухпроводной однофазной проводке? Рассмотрим несколько вариантов:

(L)	(N)			Если использовать цельный провод с коричневой и синей жилой, то первая должна идти на фазу, а вторая на нулевой рабочий проводник. Данный порядок не стоит изменять. Единственное исключение — в качестве маркировки фазного проводника можно использовать черный, красный, серый, фиолетовый, розовый, белый, оранжевый, бирюзовый цвет. Для подстраховки, соответствующие жилы с обоих концов рекомендуется пометить бирками с подписью L (фаза) и N (ноль).
(L)		(PEN)		Данная схема в качестве фазного проводника (L) имеет традиционную коричневую жилу. Как и в предыдущем случае, коричневое покрытие может быть заменено на один из допустимых цветов. Трехцветный (желтый, зеленый, синий) проводник (PEN) используется одновременно как нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE). Несмотря на объединение N и PE, фактически, у конечного потребителя заземление отсутствует.

Начиная с седьмой редакции ПУЭ (правила устройства электроустановок), электропроводка в квартире или доме должна осуществляться трехжильным кабелем с медными жилами (трехпроводная схема
).

Рассмотрим, какие проводники входят в трехпроводную схему, и как они маркируются:

Фаза L (от английского Live — живой) — рабочий провод под высоким напряжением.	Основной цвет жилы – коричневый (возможно, коричневая полоса на белом фоне)
	Допустимый цвет жилы: черный, красный, серый, фиолетовый, розовый, белый, оранжевый, бирюзовый цвет.

Нейтраль (рабочий ноль) N (от английского Neutral ) – вспомогательная жила без напряжения, по которой в рабочем состоянии протекает нагрузочный ток.	Основной цвет жилы – синий, голубой (возможно, голубая полоса на белом фоне)
Земля (защитный ноль) PE (от английского Protective Earth -защитная земля) – отдельная ненагруженная жила для заземления. При нормальных условиях по защитному нулю ток не протекает.	Основной цвет жилы – желтые и зеленые полосы (возможно, зеленая полоса на желтом фоне).

Маркировка проводов в трехфазной сети 380 В

Как и в однофазном варианте, трехфазная сеть может быть с заземлением или без него. Исходя из этого, выделяют трехфазную сеть с четырьмя и пятью жилами. Четырех проводная система 380 В включает три фазных (L) и одну жилу рабочего зануления (N). В пяти проводной системе добавляется жила защитного зануления (PE).

Цветовая маркировка жил в трехфазной сети следующая:

Фаза A (L1) – провод в коричневой оболочке.
Фаза B (L2) – провод в черной оболочке.
Фаза C (L3) – провод в серой оболочке.
Рабочее зануление (N) – провод в синей (голубой) оболочке.
Защитное зануление (PE) – провод в желто-зеленой оболочке.

Фазные жилы в определенных случаях могут иметь другие цвета. Во избежание путаницы, применение синего и желто-зеленого цвета для их маркировки недопустимо.

Маркировка проводов в сети постоянного тока

Сеть постоянного тока включает в себя только положительную (+) и отрицательную (-) шину. По нормативам провода (шины) с положительным зарядом окрашиваются в красный цвет. Провода (шины) с отрицательным зарядом окрашиваются в синий цвет. Средний проводник, если таковой имеется, имеет голубой цвет.

В случае, когда двухпроводная электрическая сеть постоянного тока выполнена путем ответвления от трехпроводной сети, положительный провод двухпроводной сети маркируется так же, как и положительная жила трехпроводной цепи, с которой он соединен.

Как определить L, N, PE

Если возникают сомнения по поводу цветовой маркировки проводов в конкретной цепи, необходимо обезопасить электромонтажные работы и провести предварительное определением фазы, нейтрали и земли. Следующие приемы помогут безошибочно проверить
L
,
N
и
PE
:

Самый простой вариант, когда имеется двухпроводная однофазная сеть. В этом случае потребуется лишь индикаторная отвертка. При контакте с фазной жилой лампочка в индикаторе должна загореться. Определив L, в цепи остается лишь провод рабочего зануления, при контакте с которым индикатор в отвертке не светится.
Более сложная ситуация – когда в кабеле проводки три жилы. Если фазу, как и в предыдущем случае, можно определить с помощью индикаторной отвертки, то для поиска рабочего и защитного зануления потребуется мультиметр (тестер). После того, как фазная жила (L) найдена, на ACV (может обозначаться V~ измерение переменного напряжения) на отметке выше 220 В, фазный щуп красного цвета фиксируется на фазной жиле, а черным щупом определяется ноль и земля. При контакте с рабочим занулением (N) прибор будет отображать напряжение в пределах 220 Вольт. При касании щупом защитного зануления (PE) – показания будут ниже 220 Вольт.

Если приобретенный кабель имеет жилы не соответствующего нормам цвета, или проводка уже проложена и имеет неверную маркировку, нужно провести дополнительную идентификацию.

Дополнительная маркировка проводов

В процессе электромонтажа концы жил помечаются при помощи термоусадочных трубок или цветной изоляционной ленты. Дополнительно, на провод или прикрепленную к проводу бирку можно нанести буквенное обозначение жил:

L – фаза.
N – нейтраль (рабочее зануление).
PE – земля (защитное зануление).

Цветовая маркировка электрических проводов в разных странах

Страна (регион)	Цвет наружной изоляции проводника или жилы
Страна (регион)	Фазный проводник L1	Фазный проводник L2	Фазный проводник L3	Рабочее зануление N (нейтраль)	Защитное зануление PE (земля)
США . Общепринятые цвета (120/208/240 В).	черный	красный	синий	серебристый	зеленый
США . Альтернативная цветовая маркировка (277/480 В).	коричневый	оранжевый или фиолетовый	желтый	серый	зеленый
Канада . Обязательные цвета.	красный	черный	синий	белый	зеленый или без изоляции
Канада . Трехфазные установки с изолированной нейтралью.	оранжевый	коричневый	желтый	белый	зеленый
Индия и Пакистан. Великобритания до 31 марта 2004 года. Гонконг до апреля 2009 года. Малайзия, ЮАР и Сингапур до февраля 2011 года.	красный	желтый или белый (ЮАР)	синий	черный	желто-зеленый или зеленый
Европа и все страны, пользующиеся стандартом CENELEC (IEC 60446) с апреля 2004 года. Великобритания с 31 марта 2004 года. Гонконг с июля 2007 года. Сингапур с марта 2009 года.	коричневый	черный	серый	синий	желто-зеленый
Европа . Обозначение шин.	желтый	коричневый	красный
СССР . Обозначение шин.	желтый	зеленый	красный	синий	желто-зеленый, встречается черный
Россия, Украина, Беларусь . Обозначение шин.	желтый	зеленый	красный	голубой	желто-зеленый

Ознакомившись с основой цветовой маркировкой проводов, при проектировании проводки и иных электромонтажных работах не должно возникнуть трудностей. Четко соблюдайте все унифицированные правила. А в случаях малейшего сомнения, обязательно проверяйте кабель при помощи индикаторной отвертки и мультиметра.

Переход на привычное напряжение 220 В проводился еще в годы существования Советского Союза и закончился в конце 70-х, начале 80-х. Электрические сети того времени выполнялись по двухпроводной схеме, а изоляция проводов использовалась однотонная, преимущественно белого цвета. В дальнейшем, появилась бытовая техника повышенной мощности, требующая заземления.

Схема подключения постепенно изменялась на трёхпроводную. ГОСТ 7396.1–89 стандартизировал типы силовых вилок приблизив их европейским. После распада СССР были приняты новые стандарты, основанные на требованиях Международной электротехнической комиссии. В частности, для повышения безопасности при работе в электрических сетях и упрощения монтажа, вводилась цветовая градация проводов.

Нормативная база

Основным документом, описывающим требования к монтажу электросетей, является ГОСТ Р 50462–2009, в основе которого лежит стандарт МЭК 60446:2007. В нем изложены правила, которым должна соответствовать цветовая маркировка проводов. Касаются они производителей кабельной продукции, строительных и эксплуатирующих организаций, деятельность которых связана с монтажом электрических сетей.

Расширенные требования к монтажу содержатся в Правилах устройства электрических установок. В них приведен рекомендуемый порядок подключения, с отсылкой к ГОСТ-Р в пунктах касающихся цветовых градаций.

Необходимость разделения по цвету

Двухпроводная система подразумевает наличие в сети фазы и нуля. Вилка для таких розеток используется плоская. Оборудование устроено таким образом, что правильность подключения роли не играет. Не важно на какой контакт будет подана фаза, аппаратура разберется самостоятельно.

При трехпроводной системе, дополнительно предусмотрено наличие заземляющей жилы. В лучшем случае, неправильное подключение проводов, приведет к постоянному срабатыванию защитного автомата, в худшем — к повреждению оборудования и пожару. Использование цветной градации для жил, позволяет исключить ошибки при монтаже и избавляет от необходимости использования специальных приборов, предназначенных для измерения получаемого напряжения.

Трехпроводная система

Посмотрим на разрез трехжильного провода, который применяется для прокладки бытовых электросетей.

Цвет проводов указывает, где находятся фаза, ноль и земля. Дополнительно, на рисунке приведены типовые буквенные обозначения, применяемые в электрических схемах. Взяв в руки такой чертеж, можно визуально определить правильность выполненного подключения.

Давайте заглянем в ГОСТ и посмотрим, насколько приведенная на рисунке цветовая маркировка проводов соответствует требованиям. Пункт 5.1 общих положений содержит описание двенадцати цветов, которые должны использоваться для маркировки.

Девять цветов выделяется для обозначения фазных проводов, один для нулевого и два для заземления. Стандартом предусматривается выполнение заземляющего провода в комбинированном желто-зеленом исполнении. Разрешается продольное и поперечное нанесение полос, при это преимущественный цвет не должен занимать более 70 % площади оплетки. Отдельное использование желтого или зеленого цвета в защитном покрытии прямо запрещается пунктом 5.2.1.

Указанная схема применяется при однофазном подключении, подходящем для большинства электрических приборов. Запутаться в ней, при правильно маркированном проводе, практически невозможно.

Пятипроводная система

Для трехфазного подключения используются пятижильные провода. Соответственно три провода выделяются под фазы, один под нейтральный или нулевой и один под защитный, заземляющий. Цветовая маркировка, как в любой сети переменного тока применяется аналогичная, в соответствии с требованиями ГОСТ.

В этом случае важным моментом будет правильное подключение фазных проводников. Как видно на рисунке, защитный провод выполнен в желто-зеленой оплетке, а нулевой — в синей. Для фаз использованы разрешенные оттенки.

С помощью пятижильных проводов можно выполнять подключение сети 380 В с правильно выполненным расключением.

Совмещенные провода

В целях удешевления производства и упрощения подключений применяются также провода двух или четырехжильные, в которых защитная жила совмещена с нейтральной. В документации они обозначаются аббревиатурой PEN. Как вы догадались, складывается она из буквенных обозначений нулевого (N) и заземляющего (PE) проводов.

ГОСТом предусмотрена для них специальная цветовая маркировка. По длине они окрашиваются в цвета заземляющей жилы, то есть в желто-зеленый. Концы должны быть в обязательном порядке окрашены в синий цвет, им же дополнительно обозначаются все места соединений.

Поскольку места, в которых выполняется подключение заранее определить невозможно, в этих точках провода PEN выделяют с помощью изолирующей ленты или кембриков синего цвета.

Нестандартные провода и маркировка

Приобретая новый провод, вы разумеется обратите внимание на цветовую маркировку жил и выберете тот вариант, где она нанесена правильно. Что делать в том случае, когда проводка уже выполнена, а цвета проводов не соответствуют требованиям ГОСТа? Выход в этом случае такой же, как и с проводами PEN. Придется выполнить ручную маркировку, после того, как вы определитесь с ролью, выполняемой подходящими к оборудованию жилами. Простым вариантом будет использование цветной изоленты соответствующих оттенков. Как минимум, стоит обозначить защитный и нейтральный провода.

При профессиональном монтаже возможно применение специальных кембриков, представляющих собой полые отрезки изоляционного материала. Делятся они на обычные и термоусадочные. Вторые не требуют подбора по диаметру, но не имеют возможности повторного использования.

Встречаются также специально изготовленные маркеры, с международным буквенно-цифровым обозначением. Их применяют на вводных и распределительных щитах, к примеру, в многоквартирных домах или административных зданиях.

Цифровые метки, совместно с цветом провода, позволяют определить к какому потребителю подается питание.

Дополнительные требования

Поскольку линии, как и разводка, могут выполнятся с применением различной кабельной продукции, существует ряд правил по их взаимному подключению. Подключение трехпроводного кабеля к пятипроводному должно выполняться с соблюдением цветовой маркировки от ведущего к ведомому. Соответственно заземляющий и нейтральный цвета должны совпадать.

Фазное подключение, в данном случае выполняется с использованием объединяющей шины. С одной стороны, к ней присоединяются три жилы, с другой стороны — одна, которая и будет фазой в новом ответвлении.

При монтаже бытовых электросетей, по требованиям безопасности, запрещается использовать проводку с алюминиевыми, а также многопроводными жилами. Должен использоваться только кабель с цельной медной жилой.

Трехпроводная система постоянного тока

В системах постоянного тока, также используется трехпроводная система, но назначение проводов другое. Разделение выполняется на плюсовой, минусовой и защитный. Согласно ГОСТ в таких сетях применяется следующая цветовая маркировка:

Плюсовой — коричневый;
Минусовой — серый;
Нулевой — синий.

Поскольку отдельно провода под системы постоянного тока выпускать нерационально, указанная цветовая градация применяется в основном для окраски токопроводящих шин.

В заключение

Как видите, цвета проводов в электрике не прихоть производителя, а мера, направленная на обеспечение требований безопасности. При соблюдении правил монтажа обслуживать такие сети намного проще, а разобраться в подключении может не только специалист электрик, но и мы с вами.

Видео по теме

Те, кто хоть раз в жизни имели дело с электропроводами, не могли не обращать внимания, что кабели всегда имеют разный цвет изоляции. Придумано это не для красоты и яркой окраски. Именно благодаря цветовой гамме в одежде провода легче распознавать фазы, заземление и нулевой провод. Все они имеют свойственную им окраску, что во много раз делает удобной и безопасной работу с электропроводкой. Самое главное для мастера – это знать, какой провод каким цветом должен обозначаться.

Цветовая маркировка проводов

При работе с электропроводкой максимальную опасность представляют провода, к которым подключена фаза. Соприкосновение с фазой может привести к летальному исходу, поэтому для этих электропроводов выбраны самые яркие, например, красный, предупреждающие цвета.

Кроме того, если провода маркированы разными цветами, то при ремонте той или иной детали можно быстрее определить какие именно из пучка проводов необходимо проверить в первую очередь, и которые из них наиболее опасны.

Чаще всего для фазных проводов используется следующая расцветка:

Красные;
Черный;
Коричневый;
Оранжевые;
Сиреневые,
Розовые;
Фиолетовые;
Белый;
Серые.

Именно в эти цвета могут быть окрашены фазные провода. Вы сможете проще разобраться с ними, если исключите нулевой провод и землю. Для удобства, на схеме изображение фазного провода принято обозначать латинской литерой L. При наличии не одной фазы, а нескольких, к букве должно быть добавлено численное обозначение, которое выглядит так: L1, L2 и L3, для трехфазных в 380 В сетях. В некоторых исполнениях первая фаза (масса), может быть обозначена буквой A, вторая – B, а уже третья – C.

Какого цвета провод заземления

В соответствии с современными стандартами, проводник заземления должен иметь желто-зеленый цвет. С виду он похож на желтую изоляцию, на которой имеются две продольные ярко-зеленые полосы. Но встречается иногда и окраска из поперечных зелено-желтых полос.

Иногда, в кабеле могут иметься только ярко-зеленые или желтые проводники. В данном случае «земля» будет обозначаться именно таким цветом. Соответствующими цветами она же будет отображаться и на схемах. Чаще всего инженеры рисуют из ярко зелеными, но иногда можно заметить и желтые проводники. Обозначают на схемах или приборах «землю» латинскими (на английском) буквами PE. Соответственно этому маркируются и контакты, куда «земляной» провод нужно подключать.

Иногда специалисты называют заземляющий провод «нулевым и защитным», но не стоит путать. Если вы увидите такое обозначение, то знайте, что это именно земляной провод, а защитным его называют потому, что он что снижает риск удара током.

Ноль или нейтральный провод имеет следующий цвет маркировки:

Синий;
Голубой;
Синий с белой полоской.

Никакие цвета в электрике для маркировки нулевого провода не используются. Таким вы его найдете в любом, будь то трехжильном, пятижильном, а может и с еще большим количеством проводников. Синим и его оттенками обычно рисуют «ноль» на различных схемах. Профессионалы называют его рабочим нулем, потому, что (чего нельзя сказать о заземлении), участвует в электропроводке с питанием. Некоторые, при прочтении схемы называют его минус, в то время как фазу все считают «плюс».

Как проверить подключение проводов по цветам

Цвета проводов в электричестве придуманы для того, чтобы ускорить идентификацию проводников. Однако, полагаться лишь только на цвет опасною, ведь какой-либо новичок, или безответственный работник из ЖЗК-а, мог подключить их неправильно. В связи с этим, перед тем, как приступить к работам, необходимо удостовериться правильности их маркировки или подключения.

Для того, чтобы выполнить проверку проводов на полярность, берем индикаторную отвертку или мультиметр. Стоит заметить, что с отверткой на много проще работать: когда вы прикасаетесь к фазе загорается вмонтированный в корпус светодиод.

Если кабель двухжильный, тогда проблем практически нет- вы исключили фазу, значит второй проводник, который остался, это ноль. Однако часто встречаются и трехжильные провода. Здесь уже для определения вам понадобиться тестер, или мультиметр. При их помощи так же не сложно определить, какой проводов фазный (плюсовой), а какой – нулевой.

Делается это следующим образом:

На приборе выставляется переключатель таким образом, чтобы выбрать шакалу более 220 В.
Затем нужно взять в руки два щупа, и держа их за пластиковые ручки, очень аккуратно дотрагиваемся стержнем одного из щупов к найденному проводу-фазе, а второй прислоняем к предполагаемому нулю.
После этого на экране должно будет высветиться 220 В, или то напряжение, которое есть по факту в сети. Сегодня оно может быть ниже.

Если на дисплее появилось значение 220 В или что-то в этом пределе, то другой провод – это ноль, а оставшийся – предположительно «земля». В случае, если значение, появившееся на дисплее меньше, стоит продолжить проверку. Одним щупом опять прикасаемся к фазе, другим к предполагаемому заземлению. Если показания прибора будут ниже, чем в случае с первым измерением, то перед вами «земля». По стандартам она должна быть зеленого или желтого цвета. Если вдруг показания получились выше, это означает, что где-то напутали, и перед вами «нулевой» провод. Выходом из этой ситуации будет либо искать, где именно подключили провода неправильно, или оставив все как есть, запомнив, что провода перепутаны.

Обозначения проводов в электрических схемах: особенности подключения

Начиная любые электромонтажные работы на линиях, где уже проложена сеть, необходимо убедиться в правильности подключения проводов. Делается это с помощью специальных тестирующих приборов.

Необходимо запомнить, что при проверке соединения «фаза-ноль» показания индикаторного мультиметра всегда будут выше, чем в случае прозвонки пары «фаза-земля».

Провода в электрических цепях по нормам имеют цветную маркировку. Данный факт позволяет электрику в короткий промежуток времени найти ноль, заземление и фазу. В случае, если эти провода подсоединить неправильно между собой, то возникнет короткое замыкание. Иногда такая оплошность приводит к тому, что человек получает удар электрическим током. Поэтому, нельзя пренебрегать правилам (ПУЭ) подключения, и необходимо знать, что специальная цветовая маркировка проводов предназначена для обеспечения безопасности при работе с электропроводкой. Кроме того, данное систематизирование значительно сокращает время работы электрика, так, как он имеет возможность быстро найти нужные ему контакты.

Особенности работы с электропроводами разного цвета:

Если вам нужно установить новую, или заменить старую розетку, то определять фазу вовсе необязательно. Вилке вовсе неважно, с какой стороны вы ее подключите.
В случае, когда вы подключаете выключатель от люстры, то нужно знать, что нему необходимо подавать конкретно фазу, а к лампочкам только ноль.
Если цвет контактов и фазы и нуля совершенно одинаковый, то значение проводников определяется с помощью индикаторной отвертки, где рукоятка изготовлена из прозрачного пластика с диодом внутри.
Перед тем, как определить проводник, электрическую цепь в доме или другом помещение нужно обесточить, а проводки на концах зачистить и развести в стороны. Если этого не сделать, то они могут нечаянно соприкоснуться и получится короткое замыкание.

Использование цветной маркировки в электрике намного облегчило жизнь людей. Кроме того, благодаря цветовым обозначениям, на высокий уровень поднялась безопасность при работе с проводами, которые находятся под напряжением.

Обозначения и цвета проводов в электрике (видео)

Рейтинг 4.50
(1
Голос)

Цвета проводов в электрике, земля, ноль, фаза и нейтраль

Заводская окраска изоляции кабельных жил и токопроводов не является элементом декора, хотя разноцветные пучки электропроводки выглядят довольно нарядно. Цвет является одним из видов маркировки проводов, необходимой для облегчения монтажа электрического оборудования и обеспечения его безопасной эксплуатации.

Нормы применения цветовой маркировки предназначенной для идентификации проводниковых материалов в электроустановках регламентируются ГОСТ Р 50462-2009. Стандарт относится к жилам кабелей, отдельным изолированным и неизолированным проводникам, включая токоведущие шины электроустановок различного напряжения.

Ниже рассмотрено подробно, что и каким цветом обозначается, а что не маркируется вовсе.

В соответствии с ГОСТ Р 50462-2009 идентификация проводников обязательна, в качестве её способов могут применяться:

окраска изоляции или непосредственно проводника определённым цветом;
нанесение на изоляционный слой проводникового материала буквенно-цифровых символов;
совместное применение обоих методов.

Цветовая маркировка проводниковых материалов должна обязательно производиться как минимум, на концах токопроводящих жил, а лучше по всей их длине. Маркировка изолированных проводников может производиться путём придания сплошной окраски изоляции либо путём нанесения отдельных цветовых меток. Цветовая идентификация неизолированных проводов производится на их концах и в местах соединений.

Когда маркировка не нужна?

Маркировка проводников цветом не требуется в следующих случаях:

для обозначения концентрических кабельных жил;
для маркировки кабельной брони или токопроводящей оболочки, когда они используются как защитный проводник;
для неизолированных проводов при невозможности постоянной идентификации;
для сторонних и открытых токопроводящих частей, которые используются как защитный проводник.

Зелёный и жёлтый

Зелёный и жёлтый цвета не допускается применять в чистом виде. Данные цвета могут использоваться только в комбинации друг с другом (жёлто-зелёная окраска). Применять для окраски проводниковой изоляции комбинирование, по-отдельности, жёлтого или зелёного цвета с любым другим цветом считается недопустимым.

У некоторых производителей принято различать, если провод желтый с зеленой полосой (она тоньше), то он гибкий, если зеленый с желтой полосой то — жесткий. В данном случае это правило не работает, медь относится к жестким проводникам.

Цвет провода заземления составляет комбинацию желтого и зеленого.

Читайте еще: что такое контур заземления и как работает УЗИП при ударе молнии?

Цвет нулевого провода / нейтрали

Для идентификации токопроводов данного назначения должен применяться синий цвет. Запрещается использование синего цвета для идентификации других проводниковых изделий, кроме линейного провода, подключенного к заземлению.

Если роль нейтрали или среднего провода играют неизолированные проводниковые материалы, на них должна наноситься полоса синего цвета, имеющая ширину от 15 до 100 мм. Полоса должна быть по всей длине проводов или в доступных местах и отдельных устройствах.

В соответствии со стандартами, регламентирующими маркировку электрических цепей взрывозащищённого оборудования, синим цветом маркируются штепсельные разъёмы, зажимы и соединительные коробки, служащие для монтажа взрывобезопасных цепей.

Цвет фазы

Маркировка фаз в цепях переменного тока. Гамма предпочтительных цветов для обозначения этих проводников в соответствии с ГОСТ содержит чёрный, коричневый и серый цвета. Данные цвета не имеют отношения к фазировке или порядку чередования фаз. СтабЭксперт.ру напоминает, что в однофазной электрической цепи предпочтительным цветом окраски фазного провода является коричневый.

В тех схемах, когда однофазная электрическая цепь образуется путём ответвления от трёхфазной системы, цвет изоляции фазного провода однофазной цепи должен совпадать с цветом соответствующей фазы в трёхфазной цепи.

Читайте еще: нужно или нет применять автоматический выключатель АВДТ?

Провода полюсов постоянного тока

В цепях постоянного тока проводники положительного полюса предпочтительно использовать с изоляцией коричневого цвета. Для проводов отрицательного полюса ГОСТ рекомендует отдавать предпочтение серому цвету.

Полюса двухпроводных сетей постоянного тока, сформированных как ответвления от трёхпроводных (имеющих среднюю точку), должны иметь цвета, совпадающие с цветами одноимённых полюсов сетей со средним проводом.

В случае, если один из полюсных проводников заземлён, для его идентификации предпочтительным является синий цвет. Во избежание путаницы в случае, если рядом проходят проводники разного назначения, окрашенные в синий цвет (нейтральный, средний и т. д.), дополнительно к цветовой маркировке следует применить буквенно-цифровые обозначения.

Способы маркировки защитных проводников. Проводниковые материалы, выполняющие функцию защиты, согласно ГОСТ подлежат идентификации посредством применения двухцветной комбинацией жёлтого и зелёного цветов. Такая расцветка не должна применяться для обозначения проводников другого назначения.

Существуют требования к выполнению самой цветовой комбинации. Любой отрезок проводника длиной 15 мм должен обладать сочетанием жёлтого и зелёного цветов 30% к 70%.

PEN-проводники

Проводники данного назначения, в случае если они изолированы, должны быть маркированы посредством одного из следующих способов:

желто-зеленой окраской по всей их длине, плюс к этому, синими метками, на концах и в точках выполнения соединений;
сплошной окраской синим цветом и, кроме этого, желто-зелёными метками на их концах и в соединительных точках.

Фазовые диаграммы — Химия LibreTexts

Фазовая диаграмма — это графическое представление физических состояний вещества при различных условиях температуры и давления. Типичная фазовая диаграмма показывает давление по оси y и температуру по оси x. Когда мы пересекаем линии или кривые на фазовой диаграмме, происходит фазовый переход. Кроме того, два состояния вещества сосуществуют в равновесии на линиях или кривых.

Введение

Фазовый переход — это переход вещества из одного состояния в другое.Существует три состояния вещества: л жидкое, твердое и газ .

Жидкость: Состояние вещества, которое состоит из рыхлых, свободно движущихся частиц, которые образуют форму, заданную границами контейнера, в котором находится жидкость. Это происходит потому, что движение отдельных частиц в жидкости очень велико. менее ограничен, чем в твердом. Можно заметить, что некоторые жидкости текут легко, тогда как некоторые жидкости текут медленно. Относительное сопротивление жидкости течению составляет , вязкость .
Твердое тело: Состояние вещества с плотно упакованными частицами, которые не изменяют форму или объем контейнера, в котором оно находится. Однако это не означает, что объем твердого вещества является постоянным. При изменении температуры твердые тела могут расширяться и сжиматься. Вот почему, когда вы посмотрите плотность твердого тела, она укажет температуру, при которой указано значение плотности. Твердые тела обладают сильными межмолекулярными силами, которые удерживают частицы в непосредственной близости друг от друга.Еще одна интересная вещь, о которой стоит подумать, — это то, что все истинные твердые тела имеют кристаллическую структуру. Это означает, что их частицы расположены в трехмерной упорядоченной структуре. Твердые тела претерпевают фазовые изменения, когда сталкиваются с изменениями энергии.
Газ: Состояние вещества, при котором частицы не имеют определенной формы или объема. Частицы газа будут принимать форму и заполнять объем контейнера, в который он помещен. В газе нет межмолекулярных сил, удерживающих частицы газа вместе, поскольку каждая частица движется со своей скоростью в своем собственном направлении. .Частицы газа часто разделены большими расстояниями.

Фазовые диаграммы иллюстрируют различия между состояниями материи элементов или соединений, поскольку они связаны с давлением и температурой. Ниже приведен пример фазовой диаграммы для типовой однокомпонентной системы:

Рисунок 1. Общая фазовая диаграмма

Тройная точка — точка на фазовой диаграмме, в которой сосуществуют три состояния вещества: газ, жидкость и твердое тело
Критическая точка — точка на фазовой диаграмме, в которой вещество неразличимо между жидким и газообразным состояниями
Кривая плавления (плавления) (или замерзания) — кривая на фазовой диаграмме, которая представляет переход между жидким и твердым состояниями
Кривая испарения (или конденсации) — кривая на фазовой диаграмме, которая представляет переход между газообразным и жидким состояниями
Кривая сублимации (или осаждения) — кривая на фазовой диаграмме, которая представляет переход между газообразным и твердым состояниями

Фазовые диаграммы показывают зависимость давления (обычно в атмосферах) от температуры (обычно в градусах Цельсия или Кельвина).Метки на графике представляют устойчивые состояния системы в равновесии. Линии представляют собой комбинации давлений и температур, при которых две фазы могут существовать в равновесии. Другими словами, эти линии определяют точки изменения фазы. Красная линия разделяет твердую и газовую фазы, представляет сублимацию (твердое тело в газ) и осаждение (газ в твердое тело). Зеленая линия разделяет твердую и жидкую фазы и представляет плавление (твердое тело в жидкость) и замерзание (жидкость в твердое тело). Синий цвет разделяет жидкую и газовую фазы, представляет испарение (жидкость в газ) и конденсацию (газ в жидкость).На диаграмме также есть две важные точки: тройная точка и критическая точка. Тройная точка представляет собой комбинацию давления и температуры, которая способствует достижению равновесия всех фаз вещества. Критическая точка заканчивается фазой жидкость / газ и относится к критическому давлению, давлению, выше которого образуется сверхкритическая жидкость.

Для большинства веществ температура и давление, относящиеся к тройной точке, ниже стандартной температуры и давления, а давление для критической точки выше стандартного давления.Поэтому при стандартном давлении с повышением температуры большинство веществ превращаются из твердого в жидкое и в газообразное, а при стандартной температуре с повышением давления большинство веществ из газа в жидкость превращается в твердое.

Исключение: вода

Обычно линия твердой / жидкой фазы имеет положительный наклон вправо (как на диаграмме для диоксида углерода ниже). Однако для других веществ, особенно для воды, линия имеет наклон влево, как показывает диаграмма для воды. Это указывает на то, что жидкая фаза более плотная, чем твердая фаза.Это явление вызвано кристаллической структурой твердой фазы. В твердых формах воды и некоторых других веществ молекулы кристаллизуются в решетке с большим средним пространством между молекулами, что приводит к твердому телу с более низкой плотностью, чем жидкость. Из-за этого явления можно растопить лед, просто приложив давление, а не добавив тепла.

Рис. 2. Фазовые диаграммы для CO ₂ (слева) и для H ₂ O (справа)

Перемещение по диаграмме

Перемещение по фазовой диаграмме показывает информацию о фазах материи.Двигаясь по линии постоянной температуры, выявляются относительные плотности фаз. При движении снизу диаграммы вверх относительная плотность увеличивается. При движении по линии постоянного давления обнаруживаются относительные энергии фаз. При переходе от левого края диаграммы к правому относительные энергии возрастают.

Важные определения

Сублимация — это когда вещество переходит непосредственно из твердого состояния в газообразное.
Осаждение происходит, когда вещество переходит из газового состояния в твердое; это обратный процесс сублимации.
Плавление происходит, когда вещество переходит из твердого состояния в жидкое.
Fusion — это когда вещество переходит из жидкого в твердое состояние, что происходит в обратном направлении.
Испарение (или испарение ) — это когда вещество переходит из жидкого в газообразное состояние.
Конденсация происходит, когда вещество переходит из газообразного в жидкое состояние, в обратном направлении испарении.
Критическая точка — точка температуры и давления на фазовой диаграмме, где жидкая и газовая фазы вещества сливаются в одну фазу.За пределами температуры критической точки объединенная однофазная фаза известна как сверхкритическая жидкость .
Тройная точка возникает, когда температура и давление трех фаз вещества сосуществуют в равновесии.

Список литературы

Коц, Джон К. и Пол Трейхель младший. Химия и химическая реакционная способность . N.p .: Saunders College Publishing, 1999.

Окстоби, Дэвид У., Х. П. Гиллис и Алан Кэмпион. Основы современной химии . Бельмонт, Калифорния: Томсон Брукс /? Коул, 2008.
Петруччи, Ральф и Уильям Харвуд. Ф. Джеффри Херринг. Джеффри Мадура. Общая химия: принципы и современные приложения. 9 изд. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон, 2007.
Фоллмер, Джон Дж. «Из« воздуха »: изучение фазовых изменений». J. Chem. Educ. 2000 : 77, 488A.

Проблемы

Представьте себе вещество со следующими точками на фазовой диаграмме: тройная точка в.5 атм и -5 ° С; нормальная температура плавления при 20 ° C; нормальная температура кипения 150 ° C; и критическая точка при 5 атм и 1000 ° C. Линия сплошной жидкости является «нормальной» (что означает положительный наклон). Для этого заполните следующее:

1. Нарисуйте в общих чертах фазовую диаграмму, используя единицы атмосферы и Кельвин.

Ответ: 1-твердое тело, 2-жидкость, 3-газ, 4-сверхкритическая жидкость, точка O-тройная точка, C-критическая точка -78,5 ° C (Фаза сухого льда изменяется с твердого на газ при -78.5 ° С)

2. Расположите состояния по возрастанию плотности и энергии.

3. Опишите, что можно увидеть при давлениях и температурах выше 5 атм и 1000 ° C.

Ответ: Можно было бы увидеть сверхкритическую жидкость, приближаясь к точке, можно было бы увидеть, как исчезает мениск между жидкостью и газом.

4. Опишите, что произойдет с веществом, когда оно начнется в вакууме при -15 ° C и будет медленно повышаться под давлением.

Ответ: Вещество началось бы как газ, и по мере увеличения давления оно сжималось бы и в конечном итоге затвердело бы без сжижения, поскольку температура ниже температуры тройной точки.

5. Опишите фазовые переходы от -80 ° C до 500 ° C при 2 атм.

Ответ: Вещество плавилось бы где-то около, но выше 20 ° C, а затем закипало бы где-то около, но выше 150 ° C.Он не будет образовывать сверхкритическую жидкость, поскольку ни давление, ни температура не достигают критического давления или температуры.

6. Что существует в системе с давлением 1 атм и 150 °?

Ответ: В зависимости от того, сколько энергии находится в системе, в равновесии будут разные количества жидкости и газа. Если добавить достаточно энергии, чтобы поднять температуру жидкости до 150 ° C, жидкость просто останется.Если было добавлено больше, будет немного жидкости и немного газа. Если добавить достаточно энергии, чтобы изменить состояние всей жидкости без повышения температуры газа, останется только газ.

7. Обозначьте области 1, 2, 3 и 4 и точки O и C на диаграмме.

8. Образец сухого льда (твердый CO ₂) охлаждают до -100 ° C и помещают на стол при комнатной температуре (25 ° C). При какой температуре скорость сублимации и осаждения одинакова? (Предположим, что давление поддерживается постоянным на уровне 1 атм).

Авторы и авторство

Мэтью Маккиннелл (UCD), Джесси Верхейн (UCD), Пей Ю (UCD), Лок Ка Чан (UCD), Джессика Даливал (UCD), Шялл Бхела (UCD), Кэндис Вонг-Синг (UCD)

10.4 Фазовые диаграммы — Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Объясните устройство и использование типовой фазовой диаграммы
Используйте фазовые диаграммы для определения стабильных фаз при заданных температурах и давлениях и для описания фазовых переходов, возникающих в результате изменения этих свойств
Опишите сверхкритическую жидкую фазу вещества

В предыдущем модуле было описано изменение равновесного давления пара жидкости в зависимости от температуры.Учитывая определение точки кипения, графики зависимости давления пара от температуры показывают, как точка кипения жидкости изменяется с давлением. Также было описано использование кривых нагрева и охлаждения для определения точки плавления (или замерзания) вещества. Выполнение таких измерений в широком диапазоне давлений дает данные, которые могут быть представлены графически в виде фазовой диаграммы. Фазовая диаграмма объединяет графики зависимости давления от температуры для равновесия фазового перехода жидкость-газ, твердое тело-жидкость и твердое тело-газ в веществе.Эти диаграммы показывают физические состояния, которые существуют при определенных условиях давления и температуры, а также обеспечивают зависимость от давления температур фазовых переходов (точки плавления, точки сублимации, точки кипения). Типичная фазовая диаграмма чистого вещества показана на рисунке 1.

Рис. 1. Физическое состояние вещества и температуры его фазовых переходов графически представлены на фазовой диаграмме.

Чтобы проиллюстрировать полезность этих графиков, рассмотрим фазовую диаграмму для воды, показанную на рисунке 2.

Рис. 2. Оси давления и температуры на этой фазовой диаграмме воды нанесены не в постоянном масштабе, чтобы проиллюстрировать несколько важных свойств.

Мы можем использовать фазовую диаграмму для определения физического состояния образца воды при определенных условиях давления и температуры. Например, давление 50 кПа и температура -10 ° C соответствуют области диаграммы, обозначенной «лед». В этих условиях вода существует только в твердом виде (лед).Области «вода» соответствуют давление 50 кПа и температура 50 ° C — здесь вода существует только в виде жидкости. При 25 кПа и 200 ° C вода существует только в газообразном состоянии. Обратите внимание, что на фазовой диаграмме H ₂ O оси давления и температуры не приведены в постоянном масштабе, чтобы можно было проиллюстрировать некоторые важные особенности, как описано здесь.

Кривая BC на рисунке 2 представляет собой график зависимости давления пара от температуры, как описано в предыдущем модуле этой главы.Эта кривая «жидкость-пар» разделяет жидкую и газообразную области на фазовой диаграмме и обеспечивает точку кипения воды при любом давлении. Например, при 1 атм температура кипения составляет 100 ° C. Обратите внимание, что кривая жидкость-пар заканчивается при температуре 374 ° C и давлении 218 атм, что указывает на то, что вода не может существовать в виде жидкости выше этой температуры, независимо от давления. По физическим свойствам вода в этих условиях занимает промежуточное положение между ее жидкой и газообразной фазами.Это уникальное состояние вещества называется сверхкритической жидкостью, и эта тема будет описана в следующем разделе этого модуля.

Кривая твердое тело-пар, обозначенная AB на рисунке 2, показывает температуры и давления, при которых лед и водяной пар находятся в равновесии. Эти пары данных температуры и давления соответствуют точкам сублимации или осаждения воды. Если бы мы могли увеличить масштаб линии твердое тело — газ на рисунке 2, мы бы увидели, что лед имеет давление пара около 0,20 кПа при -10 ° C.Таким образом, если мы поместим замороженный образец в вакуум с давлением менее 0,20 кПа, лед возгонится. Это основа для процесса «сублимационной сушки», часто используемого для консервирования пищевых продуктов, таких как мороженое, показанное на Рисунке 3.

Рисунок 3. Лиофилизированные продукты, такие как это мороженое, обезвоживаются путем сублимации при давлениях ниже тройной точки для воды. (кредит: ʺlwaoʺ / Flickr)

Кривая твердого тела-жидкости, обозначенная BD, показывает температуру и давление, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии, представляя точки плавления / замерзания воды.Обратите внимание, что эта кривая имеет небольшой отрицательный наклон (сильно преувеличенный для ясности), что указывает на то, что температура плавления воды немного снижается с увеличением давления. Вода — необычное вещество в этом отношении, так как большинство веществ демонстрируют повышение температуры плавления с увеличением давления. Такое поведение частично отвечает за движение ледников, как показано на рисунке 4. Дно ледника испытывает огромное давление из-за своего веса, который может растопить часть льда, образуя слой жидкой воды, на котором ледник может легче скользить.

Рис. 4. Огромное давление под ледниками приводит к частичному таянию с образованием слоя воды, обеспечивающей смазку, способствующую движению ледников. На этом спутниковом снимке показан приближающийся край ледника Перито-Морено в Аргентине. (предоставлено NASA)

Точка пересечения всех трех кривых обозначена буквой B на рисунке 2. При давлении и температуре, представленных этой точкой, все три фазы воды сосуществуют в равновесии. Эта пара данных температура-давление называется тройной точкой .При давлениях ниже тройной точки вода не может существовать в виде жидкости независимо от температуры.

Пример 1

Определение состояния воды
Используя фазовую диаграмму для воды, приведенную на рисунке 2, определите состояние воды при следующих температурах и давлениях:

(а) −10 ° C и 50 кПа

(б) 25 ° C и 90 кПа

(d) 80 ° C и 5 кПа

(e) −10 ° C и 0,3 кПа

(f) 50 ° C и 0.3 кПа

Раствор
Используя фазовую диаграмму для воды, мы можем определить, что состояние воды при каждой заданной температуре и давлении следующее: (а) твердое; (б) жидкость; (c) жидкость; (г) газ; (д) твердые; (е) газ.

Проверьте свои знания
Какие фазовые изменения могут претерпевать вода при изменении температуры, если давление поддерживается на уровне 0,3 кПа? Если давление удерживается на уровне 50 кПа?

Ответ:

При 0,3 кПа: [латекс] \ text {s} \; {\ longrightarrow} \; \ text {g} [/ latex] при –58 ° C.При 50 кПа: [латекс] \ text {s} \; {\ longrightarrow} \; \ text {l} [/ latex] при 0 ° C, [латекс] \ text {l} \; {\ longrightarrow} \; \ text {g} [/ latex] при 78 ° C

Рассмотрим фазовую диаграмму для диоксида углерода, показанную на рисунке 5, в качестве другого примера. Кривая твердое тело-жидкость имеет положительный наклон, что указывает на то, что температура плавления CO ₂ увеличивается с давлением, как и для большинства веществ (вода является заметным исключением, как описано ранее). Обратите внимание, что тройная точка намного выше 1 атм, что указывает на то, что диоксид углерода не может существовать в виде жидкости в условиях атмосферного давления.Вместо этого охлаждение газообразного диоксида углерода до 1 атм приводит к его осаждению в твердом состоянии. Точно так же твердый диоксид углерода не плавится при давлении 1 атм, а вместо этого сублимируется с образованием газообразного CO ₂. Наконец, обратите внимание, что критическая точка для углекислого газа наблюдается при относительно умеренных температуре и давлении по сравнению с водой.

Рисунок 5. Оси давления и температуры на этой фазовой диаграмме диоксида углерода не приведены в постоянном масштабе, чтобы проиллюстрировать несколько важных свойств.

Пример 2

Определение состояния диоксида углерода
Используя фазовую диаграмму для диоксида углерода, показанную на рисунке 5, определите состояние CO ₂ при следующих температурах и давлениях:

(а) −30 ° C и 2000 кПа

(б) −60 ° C и 1000 кПа

(d) 20 ° C и 1500 кПа

(e) 0 ° C и 100 кПа

(f) 20 ° C и 100 кПа

Раствор
Используя приведенную фазовую диаграмму для диоксида углерода, мы можем определить, что состояние CO ₂ при каждой заданной температуре и давлении следующее: (a) жидкость; (б) твердые; (c) газ; (г) жидкость; е) газ; (е) газ.

Проверьте свои знания
Определите фазовые изменения, которым углекислый газ претерпевает при изменении его температуры, таким образом поддерживая постоянное давление на уровне 1500 кПа? При 500 кПа? При каких примерных температурах происходят эти фазовые переходы?

Ответ:

при 1500 кПа: [латекс] \ text {s} \; {\ longrightarrow} \; \ text {l} [/ latex] при -45 ° C, [латекс] \ text {l} \; {\ longrightarrow} \; \ text {g} [/ latex] при –10 ° C;

при 500 кПа: [латекс] \ text {s} \; {\ longrightarrow} \; \ text {g} [/ latex] при –58 ° C

Если мы поместим образец воды в герметичный контейнер при температуре 25 ° C, удалим воздух и позволим установиться равновесию испарения и конденсации, у нас останется смесь жидкой воды и водяного пара с давлением 0.03 атм. Четко прослеживается четкая граница между более плотной жидкостью и менее плотным газом. По мере увеличения температуры давление водяного пара увеличивается, как описано кривой жидкость-газ на фазовой диаграмме для воды (рис. 2), и сохраняется двухфазное равновесие жидкой и газообразной фаз. При температуре 374 ° C давление пара повысилось до 218 атм, и любое дальнейшее повышение температуры приводит к исчезновению границы между жидкой и паровой фазами.Вся вода в контейнере теперь находится в одной фазе, физические свойства которой являются промежуточными между газообразным и жидким состояниями. Эта фаза вещества называется сверхкритической жидкостью , а температура и давление, выше которых существует эта фаза, составляют критическую точку (рис. 6). Выше критической температуры газ не может быть сжижен независимо от того, какое давление приложено. Давление, необходимое для сжижения газа при его критической температуре, называется критическим давлением.Критические температуры и критические давления некоторых распространенных веществ приведены в таблице 6.

Вещество	Критическая температура (К)	Критическое давление (атм.)
водород	33,2	12,8
азот	126,0	33,5
кислород	154,3	49,7
диоксид углерода	304.2	73,0
аммиак	405,5	111,5
диоксид серы	430,3	77,7
вода	647,1	217,7
Таблица 6.

Рис. 6. (a) Герметичный контейнер с жидким диоксидом углерода немного ниже его критической точки нагревается, что приводит к (b) образованию сверхкритической жидкой фазы.Охлаждение сверхкритической жидкости снижает ее температуру и давление ниже критической точки, что приводит к восстановлению отдельных жидких и газовых фаз (c и d). Цветные поплавки показывают разницу в плотности между жидким, газообразным и сверхкритическим состояниями текучей среды. (кредит: модификация работы «mrmrobin» / YouTube)

Наблюдайте за переходом из жидкости в сверхкритическую жидкость для диоксида углерода.

Подобно газу, сверхкритическая жидкость будет расширяться и заполнять контейнер, но ее плотность намного больше, чем типичная плотность газа, обычно близкая к плотности жидкости.Подобно жидкостям, эти жидкости способны растворять нелетучие растворенные вещества. Однако они практически не проявляют поверхностного натяжения и обладают очень низкой вязкостью, поэтому они могут более эффективно проникать в очень маленькие отверстия в твердой смеси и удалять растворимые компоненты. Эти свойства делают сверхкритические жидкости чрезвычайно полезными растворителями для широкого спектра применений. Например, сверхкритический диоксид углерода стал очень популярным растворителем в пищевой промышленности, который используется для удаления кофеина из кофе, удаления жиров из картофельных чипсов и экстракции вкусовых и ароматических соединений из цитрусовых масел.Это нетоксично, относительно недорого и не считается загрязняющим веществом. После использования CO ₂ можно легко восстановить, снизив давление и собрав образовавшийся газ.

Пример 3

Критическая температура углекислого газа
Если встряхнуть углекислый огнетушитель в прохладный день (18 ° C), мы услышим, как внутри цилиндра плещется жидкий CO ₂. Однако в жаркий летний день (35 ° C) в этом же цилиндре нет жидкости.Объясните эти наблюдения.

Раствор
В прохладный день температура CO ₂ ниже критической температуры CO ₂, 304 K или 31 ° C (Таблица 6), поэтому жидкий CO ₂ присутствует в цилиндр. В жаркий день температура CO ₂ превышает его критическую температуру 31 ° C. Выше этой температуры никакое давление не может привести к сжижению CO ₂, поэтому в огнетушителе нет жидкого CO ₂.

Проверьте свои знания
Аммиак можно сжижить путем сжатия при комнатной температуре; кислород не может быть сжижен в этих условиях. Почему два газа ведут себя по-разному?

Ответ:

Критическая температура аммиака составляет 405,5 К, что выше комнатной температуры. Критическая температура кислорода ниже комнатной; таким образом кислород нельзя сжижать при комнатной температуре.

Кофе без кофеина с использованием сверхкритического CO

₂

Кофе — второй по популярности товар в мире после нефти.Во всем мире люди любят кофе за аромат и вкус. Многие из нас также зависят от одного компонента кофе — кофеина — который помогает нам двигаться утром или оставаться бодрым днем. Но в конце дня стимулирующий эффект кофе может помешать вам уснуть, поэтому вы можете пить кофе без кофеина вечером.

С начала 1900-х годов для обеззараживания кофе использовалось множество методов. У всех есть свои преимущества и недостатки, и все они зависят от физических и химических свойств кофеина.Поскольку кофеин представляет собой несколько полярную молекулу, он хорошо растворяется в воде, полярной жидкости. Однако, поскольку многие из более чем 400 соединений, которые влияют на вкус и аромат кофе, также растворяются в H ₂ O, процессы декофеинизации горячей водой также могут удалять некоторые из этих соединений, что отрицательно сказывается на запахе и вкусе кофе без кофеина. Дихлорметан (CH ₂ Cl ₂) и этилацетат (CH ₃ CO ₂ C ₂ H ₅) имеют сходную полярность с кофеином и поэтому являются очень эффективными растворителями для экстракции кофеина, но оба также удаляют некоторые компоненты вкуса и аромата, а их использование требует длительного времени экстракции и очистки.Поскольку оба эти растворителя токсичны, высказывались опасения по поводу воздействия остаточного растворителя, остающегося в кофе без кофеина.

Сверхкритическая флюидная экстракция с использованием диоксида углерода в настоящее время широко используется как более эффективный и экологически безопасный метод удаления кофеина (рис. 7). При температурах выше 304,2 К и давлениях выше 7376 кПа CO ₂ представляет собой сверхкритическую жидкость со свойствами как газа, так и жидкости. Как газ, он проникает глубоко в кофейные зерна; как жидкость, он эффективно растворяет определенные вещества.Сверхкритическая экстракция углекислым газом из пропаренных кофейных зерен удаляет 97-99% кофеина, оставляя неизменными вкусовые и ароматические соединения кофе. Поскольку CO ₂ представляет собой газ при стандартных условиях, его удаление из экстрагированных кофейных зерен легко осуществляется, как и извлечение кофеина из экстракта. Кофеин, полученный из кофейных зерен с помощью этого процесса, является ценным продуктом, который впоследствии можно использовать в качестве добавки к другим продуктам питания или лекарствам.

Рисунок 7. (a) Молекулы кофеина имеют как полярные, так и неполярные области, что делает его растворимым в растворителях различной полярности. (b) На схеме показан типичный процесс удаления кофеина с участием сверхкритического диоксида углерода.

Условия температуры и давления, при которых вещество находится в твердом, жидком и газообразном состояниях, суммированы на фазовой диаграмме для этого вещества. Фазовые диаграммы представляют собой комбинированные графики трех кривых равновесия давления-температуры: твердое тело-жидкость, жидкость-газ и твердое тело-газ.Эти кривые представляют отношения между температурами фазовых переходов и давлениями. Точка пересечения всех трех кривых представляет тройную точку вещества — температуру и давление, при которых все три фазы находятся в равновесии. При давлениях ниже тройной точки вещество не может существовать в жидком состоянии независимо от его температуры. Конец кривой жидкость-газ представляет собой критическую точку вещества, давление и температуру, выше которых жидкая фаза не может существовать.

Химия: упражнения в конце главы

По фазовой диаграмме воды (Рисунок 2) определите состояние воды при:
(а) 35 ° C и 85 кПа
(б) −15 ° C и 40 кПа
(c) −15 ° C и 0,1 кПа
(d) 75 ° C и 3 кПа
(e) 40 ° C и 0,1 кПа
(f) 60 ° C и 50 кПа
Какие фазовые изменения произойдут, когда вода подвергнется изменяющемуся давлению при постоянной температуре 0,005 ° C? При 40 ° C? При -40 ° С?
Скороварки позволяют еде готовиться быстрее, поскольку более высокое давление внутри скороварки увеличивает температуру кипения воды.В конкретной скороварке есть предохранительный клапан, который настроен на выпуск пара, если давление превышает 3,4 атм. Какая приблизительная максимальная температура может быть достигнута внутри этой скороварки? Объясните свои рассуждения.
По фазовой диаграмме диоксида углерода на Рисунке 5 определите состояние CO ₂ при:
(a) 20 ° C и 1000 кПа
(б) 10 ° C и 2000 кПа
(c) 10 ° C и 100 кПа
(г) −40 ° C и 500 кПа
(e) −80 ° C и 1500 кПа
(f) −80 ° C и 10 кПа
Определить фазовые изменения, которым подвергается углекислый газ при изменении давления, если температура поддерживается на уровне –50 ° C? Если поддерживать температуру -40 ° C? При 20 ° C? (См. Фазовую диаграмму на рисунке 5.)
Рассмотрим баллон, содержащий смесь жидкой двуокиси углерода в равновесии с газообразной двуокисью углерода при начальном давлении 65 атм и температуре 20 ° C. Нарисуйте график, изображающий изменение давления в цилиндре со временем, когда газообразный диоксид углерода выделяется при постоянной температуре.
Сухой лед, CO ₂ ( s ), не тает при атмосферном давлении. Он возгоняется при температуре −78 ° C. При каком минимальном давлении CO ₂ ( s ) расплавится с образованием CO ₂ ( l )? Примерно при какой температуре это произойдет? (См. Диаграмму фазы на рисунке 5.)
Если сильный шторм приводит к отключению электричества, возможно, потребуется использовать веревку для белья для сушки белья. Во многих частях страны в разгар зимы одежда быстро замерзает, если ее повесить на веревке. Если не пойдет снег, они все равно высохнут? Поясните свой ответ.
Можно ли сжижать азот при комнатной температуре (около 25 ° C)? Можно ли сжижать диоксид серы при комнатной температуре? Объясни свои ответы.
Элементарный углерод состоит из одной газовой фазы, одной жидкой фазы и двух различных твердых фаз, как показано на фазовой диаграмме:
(a) На фазовой диаграмме отметьте газовую и жидкую области.
(б) Графит — наиболее стабильная фаза углерода при нормальных условиях. На фазовой диаграмме обозначьте графитовую фазу.
(c) Если графит при нормальных условиях нагревается до 2500 К, а давление повышается до 10 ¹⁰ Па, он превращается в алмаз. Обозначьте алмазную фазу.
(d) Обведите каждую тройную точку на фазовой диаграмме.
(e) В какой фазе находится углерод при 5000 К и 10 ⁸ Па?
(f) Если температура образца углерода повышается с 3000 K до 5000 K при постоянном давлении 10 ⁶ Па, какой фазовый переход происходит, если он есть?

Глоссарий

критическая точка: температура и давление, выше которых газ не может конденсироваться в жидкость

фазовая диаграмма: График давление-температура, обобщающий условия, при которых могут существовать фазы вещества

сверхкритическая жидкость: вещество при температуре и давлении выше его критической точки; обладает промежуточными свойствами между газообразным и жидким состояниями

тройная точка: температура и давление, при которых паровая, жидкая и твердая фазы вещества находятся в равновесии

Решения

Ответы на упражнения по химии в конце главы

2.При низком давлении и 0,005 ° C вода представляет собой газ. Когда давление увеличивается до 4,6 торр, вода становится твердой; по мере увеличения давления он становится жидкостью. При 40 ° C вода при низком давлении представляет собой пар; при давлении выше примерно 75 торр он превращается в жидкость. При -40 ° C вода переходит из газа в твердое тело, когда давление увеличивается выше очень низких значений.

4. (а) жидкость; (б) твердые; (c) газ; (г) газ; е) газ; (е) газ

8.Да, лед будет возвышенным, хотя на это может потребоваться несколько дней. Лед имеет небольшое давление пара, и некоторые молекулы льда образуют газ и выходят из кристаллов льда. Со временем все больше и больше твердого вещества превращается в газ, пока в конечном итоге одежда не высохнет.

10. (а)

(б)

(в)

(г)

(д) жидкая фаза (е) сублимация

Фазовые диаграммы

| Безграничная химия

Основные характеристики фазовой диаграммы

Фазовые диаграммы полезны, потому что они позволяют нам понять, в каком состоянии материя существует при определенных условиях.

Цели обучения

Опишите основные особенности фазовой диаграммы.

Основные выводы

Ключевые моменты

Основными особенностями фазовой диаграммы являются фазовые границы и тройная точка.
Фазовые диаграммы демонстрируют влияние изменений давления и температуры на состояние вещества.
На границах фаз сосуществуют две фазы вещества (две из которых зависят от происходящего фазового перехода).
Тройная точка — это точка на фазовой диаграмме, в которой три различные фазы материи сосуществуют в равновесии.

Ключевые термины

Тройная точка : Уникальная температура и давление, при которых твердая, жидкая и газовая фазы вещества находятся в равновесии друг с другом.
граница фаз : линия на фазовой диаграмме, которая указывает условия, при которых существуют два (переходных) состояния вещества в состоянии равновесия.

Фазовая диаграмма — это график, который показывает, при каких условиях температуры и давления возникают различные фазы вещества.Простейшие фазовые диаграммы относятся к чистым веществам. На этих диаграммах по оси ординат показано давление, а по оси абсцисс — температура.

Хотя фазы концептуально просты, их трудно определить точно. Фазу системы обычно определяют как область в пространстве параметров термодинамических переменных системы (для непосредственных целей в пространстве параметров давления-температуры), в которой свободная энергия системы является аналитической (то есть ее можно точно рассчитать из известных параметры системы).

Основными особенностями фазовой диаграммы являются фазовые границы и тройная точка.

Границы фаз или линии равновесия — это границы, которые указывают условия, при которых две фазы вещества могут сосуществовать в равновесии.
Тройная точка — это точка на фазовой диаграмме, где пересекаются линии равновесия — точка, в которой сосуществуют все три отдельные фазы вещества (твердое, жидкое, газовое).

Фазовая диаграмма : На этой фазовой диаграмме, которая типична для большинства веществ, сплошные линии представляют границы фаз.Зеленая линия отмечает точку замерзания (или переход от жидкости к твердому телу), синяя линия отмечает точку кипения (или переход от жидкости к газу), а красная линия показывает условия, при которых твердое вещество может быть преобразовано непосредственно в газ. (наоборот). Пунктирная зеленая линия заменяет сплошную зеленую линию на соответствующей фазовой диаграмме воды. Он показывает аномальное поведение воды.

Фазовая диаграмма для воды полезна, чтобы научиться анализировать эти диаграммы.Вдоль голубой границы раздела фаз вода существует как в виде пара, так и в виде жидкости. Вдоль пунктирной зеленой границы раздела фаз мы видим аномальное поведение воды: она существует как твердое тело при достаточно низких температурах и достаточно высоких давлениях. В тройной точке сосуществуют вода в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Интерпретация фазовых диаграмм

Фазовые диаграммы иллюстрируют влияние выбранных переменных системы на состояние вещества.

Цели обучения

Расшифровка фазовой диаграммы и объяснение ее назначения

Основные выводы

Ключевые моменты

Фазовые диаграммы можно использовать для понимания диапазона термодинамических переменных, в котором чистый образец вещества существует как определенное состояние / фаза.
Фазовые диаграммы разделены на три однофазных области, которые охватывают пространство давления и температуры, в котором существует оцениваемое вещество: жидкое, газообразное и твердое состояние.
Фазовые диаграммы можно использовать, чтобы понять, при каких условиях чистый образец вещества существует в двух или трех состояниях равновесия, путем изучения фазовых границ и тройной точки.

Ключевые термины

критическая точка : Температура и давление, при которых плотность пара в газовой и жидкой фазах жидкости одинакова, и в этой точке нет разницы между газом и жидкостью.
сверхкритическая жидкость : Вещество с температурой и давлением выше его собственной термодинамической критической точки, которое может диффундировать через твердые тела, как газ, и растворять материалы, как жидкость.

Фазовые диаграммы иллюстрируют влияние выбранных переменных системы на состояние вещества. Фазовые диаграммы разделены на три однофазных области, которые охватывают пространство давление-температура, в котором существует оцениваемое вещество: жидкое, газообразное и твердое состояние.Линии, разделяющие эти однофазные области, называются фазовыми границами. Вдоль фазовых границ оцениваемое вещество одновременно находится в равновесии между двумя состояниями, граничащими с фазовой границей.

Сосредоточив внимание на отдельных однофазных областях, фазовые диаграммы помогают нам понять диапазон, в котором конкретный чистый образец вещества существует как конкретная фаза. Изучая фазовые границы и тройную точку, исследователи могут использовать фазовые диаграммы, чтобы понять, при каких условиях чистый образец вещества существует в двух или трех состояниях равновесия.Фазовые диаграммы также можно использовать для объяснения поведения чистого образца вещества в критической точке.

A Типовая фазовая диаграмма : Типовая фазовая диаграмма, иллюстрирующая основные компоненты фазовой диаграммы, а также критическую точку. Пунктирная зеленая линия обозначает границу твердой и жидкой фаз для воды.

Общие наблюдения на диаграмме показывают, что определенные условия температуры и давления благоприятствуют определенным фазам вещества. Обычно:

Условия низкой температуры / высокого давления благоприятствуют твердому состоянию.
Условия умеренной температуры / умеренного давления благоприятствуют жидкому состоянию.
Условия высокой температуры / низкого давления благоприятствуют газообразному состоянию.

Критическая точка, которая возникает при критическом давлении (P _cr) и критической температуре (T _cr), представляет собой особенность, которая указывает точку в пространстве термодинамических параметров, в которой оцениваются жидкое и газообразное состояния вещества. неотличимы. В этот момент и за его пределами оцениваемое вещество существует как «сверхкритическая жидкость».При температурах выше критической кинетическая энергия молекул достаточно высока, так что даже при высоких давлениях образец не может конденсироваться в жидкую фазу.

При оценке фазовой диаграммы стоит отметить, что граница раздела твердое и жидкое фазы на фазовой диаграмме большинства веществ имеет положительный наклон. Это связано с тем, что твердая фаза имеет более высокую плотность, чем жидкость, поэтому увеличение давления увеличивает температуру плавления. Однако фазовая граница твердое тело-жидкость для воды является аномальной, поскольку она имеет отрицательный наклон.Это отражает тот факт, что лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода (хорошо известный факт: лед плавает), в отличие от большинства других веществ, которые обычно имеют более плотные твердые фазы.

Нафталиновые шарики — применение фазовых переходов : Термодинамические свойства нафталиновых шариков, изготовленных из 1,4-дихлорбензола, используются для отпугивания насекомых. 1,4-Дихлорбензол возгоняется (переходит из твердого состояния в газообразное) при комнатной температуре. Выделяемый газ токсичен для насекомых.

Зная основные компоненты фазовых диаграмм и особенности фазовых диаграмм, фазовую диаграмму можно использовать, чтобы понять, как изменение термодинамических параметров влияет на состояния / фазы вещества, в котором находится образец вещества.

10.4 Фазовые диаграммы — Химия 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Объяснять построение и использование типовой фазовой диаграммы
Используйте фазовые диаграммы для определения стабильных фаз при заданных температурах и давлениях и для описания фазовых переходов, возникающих в результате изменения этих свойств
Опишите сверхкритическую жидкую фазу вещества

В предыдущем модуле было описано изменение равновесного давления пара жидкости в зависимости от температуры.Учитывая определение точки кипения, графики зависимости давления пара от температуры показывают, как точка кипения жидкости изменяется с давлением. Также было описано использование кривых нагрева и охлаждения для определения точки плавления (или замерзания) вещества. Выполнение таких измерений в широком диапазоне давлений дает данные, которые могут быть представлены графически в виде фазовой диаграммы. Фазовая диаграмма объединяет графики зависимости давления от температуры для равновесий фазового перехода жидкость-газ, твердое тело-жидкость и твердое тело-газ в веществе.Эти диаграммы показывают физические состояния, которые существуют при определенных условиях давления и температуры, а также обеспечивают зависимость от давления температур фазовых переходов (точки плавления, точки сублимации, точки кипения). Типичная фазовая диаграмма чистого вещества показана на рисунке 10.30.

Рис. 10.30 Физическое состояние вещества и температуры его фазовых переходов графически представлены на фазовой диаграмме.

Чтобы проиллюстрировать полезность этих графиков, рассмотрим фазовую диаграмму для воды, показанную на рисунке 10.31.

Рис. 10.31 Оси давления и температуры на этой фазовой диаграмме воды нанесены не в постоянном масштабе, чтобы проиллюстрировать несколько важных свойств.

Кривая BC на рисунке 10.31 представляет собой график зависимости давления пара от температуры, как описано в предыдущем модуле этой главы.Эта кривая «жидкость-пар» разделяет жидкую и газообразную области на фазовой диаграмме и обеспечивает точку кипения воды при любом давлении. Например, при 1 атм температура кипения составляет 100 ° C. Обратите внимание, что кривая жидкость-пар заканчивается при температуре 374 ° C и давлении 218 атм, что указывает на то, что вода не может существовать в виде жидкости выше этой температуры, независимо от давления. По физическим свойствам вода в этих условиях занимает промежуточное положение между ее жидкой и газообразной фазами.Это уникальное состояние вещества называется сверхкритической жидкостью, и эта тема будет описана в следующем разделе этого модуля.

Кривая твердое тело-пар, обозначенная AB на рисунке 10.31, показывает температуры и давления, при которых лед и водяной пар находятся в равновесии. Эти пары данных температуры и давления соответствуют точкам сублимации или осаждения воды. Если бы мы могли увеличить масштаб линии твердое тело — газ на рис. 10.31, мы бы увидели, что давление пара льда составляет около 0,20 кПа при -10 ° C.Таким образом, если мы поместим замороженный образец в вакуум с давлением менее 0,20 кПа, лед возгонится. Это основа для процесса «сублимационной сушки», часто используемого для консервирования продуктов, таких как мороженое, показанное на рис. 10.32.

Рис. 10.32 Лиофилизированные продукты, такие как это мороженое, обезвоживаются путем сублимации при давлениях ниже тройной точки для воды. (кредит: ʺlwaoʺ / Flickr)

Кривая твердое тело-жидкость, обозначенная BD, показывает температуру и давление, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии, представляя точки плавления / замерзания воды.Обратите внимание, что эта кривая имеет небольшой отрицательный наклон (сильно преувеличенный для ясности), что указывает на то, что температура плавления воды немного снижается с увеличением давления. Вода — необычное вещество в этом отношении, так как большинство веществ демонстрируют повышение температуры плавления с увеличением давления. Такое поведение частично отвечает за движение ледников, подобных показанному на рис. 10.33. Дно ледника испытывает огромное давление из-за своего веса, которое может растопить часть льда, образуя слой жидкой воды, по которому ледник может легче скользить.

Рис. 10.33 Огромное давление под ледниками приводит к частичному таянию с образованием слоя воды, обеспечивающей смазку, способствующую движению ледников. На этом спутниковом снимке показан приближающийся край ледника Перито-Морено в Аргентине. (кредит: НАСА)

Точка пересечения всех трех кривых обозначена буквой B на рисунке 10.31. При давлении и температуре, представленных этой точкой, все три фазы воды сосуществуют в равновесии. Эта пара данных температура-давление называется тройной точкой.При давлениях ниже тройной точки вода не может существовать в виде жидкости независимо от температуры.

Пример 10.11

Определение состояния воды

Используя фазовую диаграмму для воды, приведенную на рисунке 10.31, определите состояние воды при следующих температурах и давлениях:

(а) −10 ° C и 50 кПа

(б) 25 ° C и 90 кПа

(d) 80 ° C и 5 кПа

(e) −10 ° C и 0,3 кПа

(f) 50 ° C и 0.3 кПа

Решение

Используя фазовую диаграмму для воды, мы можем определить, что состояние воды при каждой заданной температуре и давлении следующее: (а) твердое; (б) жидкость; (c) жидкость; (г) газ; (д) твердые; (е) газ.

Проверьте свои знания

Какие фазовые изменения могут претерпеть вода при изменении температуры, если давление поддерживается на уровне 0,3 кПа? Если давление удерживается на уровне 50 кПа?

Ответ:

При 0,3 кПа: уд. При 50 кПа: sls⟶l при 0 ° C, л г при 78 ° C

Рассмотрим фазовую диаграмму диоксида углерода, показанную на рисунке 10.34 в качестве другого примера. Кривая твердое тело-жидкость имеет положительный наклон, что указывает на то, что температура плавления CO ₂ увеличивается с давлением, как и для большинства веществ (вода является заметным исключением, как описано ранее). Обратите внимание, что тройная точка намного выше 1 атм, что указывает на то, что диоксид углерода не может существовать в виде жидкости в условиях атмосферного давления. Вместо этого охлаждение газообразного диоксида углерода до 1 атм приводит к его осаждению в твердом состоянии. Точно так же твердый диоксид углерода не плавится при давлении 1 атм, а вместо этого сублимируется с образованием газообразного CO ₂.Наконец, обратите внимание, что критическая точка для углекислого газа наблюдается при относительно умеренных температуре и давлении по сравнению с водой.

Рисунок 10.34 Показана фазовая диаграмма для диоксида углерода. Ось давления нанесена в логарифмическом масштабе, чтобы учесть широкий диапазон значений.

Пример 10.12

Определение состояния диоксида углерода

Используя фазовую диаграмму для диоксида углерода, показанную на рисунке 10.34, определите состояние CO ₂ при следующих температурах и давлениях:

(а) −30 ° C и 2000 кПа

(б) −90 ° C и 1000 кПа

(в) −60 ° C и 100 кПа

(г) −40 ° C и 1500 кПа

(e) 0 ° C и 100 кПа

(f) 20 ° C и 100 кПа

Решение

Используя приведенную фазовую диаграмму для диоксида углерода, мы можем определить, что состояние CO ₂ при каждой заданной температуре и давлении является следующим: (a) жидкий; (б) твердые; (c) газ; (г) жидкость; е) газ; (е) газ.

Проверьте свои знания

Определите фазовые изменения, которым подвергнется углекислый газ при повышении его температуры с −100 ° C, при сохранении постоянного давления на уровне 1500 кПа. При 50 кПа. При каких примерных температурах происходят эти фазовые переходы?

Ответ:

при 1500 кПа: s⟶lsl при -55 ° C, l⟶gl⟶g при -10 ° C;

при 50 кПа: уд. / Изб. При −60 ° C

Сверхкритические жидкости

Если мы поместим образец воды в герметичный контейнер при температуре 25 ° C, удалим воздух и позволим установиться равновесию испарения и конденсации, у нас останется смесь жидкой воды и водяного пара с давлением 0.03 атм. Четко прослеживается четкая граница между более плотной жидкостью и менее плотным газом. По мере увеличения температуры давление водяного пара увеличивается, как это описано кривой жидкость-газ на фазовой диаграмме для воды (рис. 10.31), и сохраняется двухфазное равновесие жидкой и газовой фаз. При температуре 374 ° C давление пара повысилось до 218 атм, и любое дальнейшее повышение температуры приводит к исчезновению границы между жидкой и паровой фазами.Вся вода в контейнере теперь находится в одной фазе, физические свойства которой являются промежуточными между газообразным и жидким состояниями. Эта фаза вещества называется сверхкритической жидкостью, а температура и давление, выше которых эта фаза существует, являются критической точкой (рис. 10.35). Выше критической температуры газ не может быть сжижен независимо от того, какое давление приложено. Давление, необходимое для сжижения газа при его критической температуре, называется критическим давлением.Критические температуры и критические давления некоторых распространенных веществ приведены в следующей таблице.

Вещество	Критическая температура (° C)	Критическое давление (кПа)
водород	-240,0	1300
азот	−147,2	3400
кислород	−118,9	5000
диоксид углерода	31.1	7400
аммиак	132,4	11300
диоксид серы	157,2	7800
вода	374,0	22 000

Рис. 10.35. (A) Герметичный контейнер с жидким диоксидом углерода немного ниже его критической точки нагревается, что приводит к (b) образованию сверхкритической жидкой фазы. Охлаждение сверхкритической жидкости снижает ее температуру и давление ниже критической точки, что приводит к восстановлению отдельных жидких и газовых фаз (c и d).Цветные поплавки показывают разницу в плотности между жидким, газообразным и сверхкритическим состояниями текучей среды. (кредит: модификация работы «mrmrobin» / YouTube)

Подобно газу, сверхкритическая жидкость будет расширяться и заполнять контейнер, но ее плотность намного больше, чем типичная плотность газа, обычно близкая к плотности жидкости. Подобно жидкостям, эти жидкости способны растворять нелетучие растворенные вещества. Однако они практически не проявляют поверхностного натяжения и обладают очень низкой вязкостью, поэтому они могут более эффективно проникать в очень маленькие отверстия в твердой смеси и удалять растворимые компоненты.Эти свойства делают сверхкритические жидкости чрезвычайно полезными растворителями для широкого спектра применений. Например, сверхкритический диоксид углерода стал очень популярным растворителем в пищевой промышленности, который используется для удаления кофеина из кофе, удаления жиров из картофельных чипсов и экстракции вкусовых и ароматических соединений из цитрусовых масел. Это нетоксично, относительно недорого и не считается загрязняющим веществом. После использования CO ₂ можно легко восстановить, снизив давление и собрав образовавшийся газ.

Пример 10.13

Критическая температура диоксида углерода

Если встряхнуть углекислый огнетушитель в прохладный день (18 ° C), мы услышим, как внутри цилиндра плещется жидкий CO ₂. Однако в жаркий летний день (35 ° C) в этом же цилиндре нет жидкости. Объясните эти наблюдения.

Раствор

В прохладный день температура CO ₂ ниже критической температуры CO ₂, 304 K или 31 ° C, поэтому в цилиндре присутствует жидкий CO ₂.В жаркий день температура CO ₂ превышает его критическую температуру 31 ° C. Выше этой температуры никакое давление не может привести к сжижению CO ₂, поэтому в огнетушителе нет жидкого CO ₂.

Проверьте свои знания

Аммиак можно сжижать путем сжатия при комнатной температуре; кислород не может быть сжижен в этих условиях. Почему два газа ведут себя по-разному?

Ответ:

Критическая температура аммиака 405.5 К, что выше комнатной температуры. Критическая температура кислорода ниже комнатной; таким образом кислород нельзя сжижать при комнатной температуре.

Химия в повседневной жизни

Кофе без кофеина с использованием сверхкритического CO

₂

Кофе является вторым самым продаваемым товаром в мире после нефти. Во всем мире люди любят кофе за аромат и вкус. Многие из нас также зависят от одного компонента кофе — кофеина — который помогает нам двигаться утром или оставаться бодрым днем.Но в конце дня стимулирующий эффект кофе может помешать вам уснуть, поэтому вы можете пить кофе без кофеина вечером.

С начала 1900-х годов для обеззараживания кофе использовалось множество методов. У всех есть свои преимущества и недостатки, и все они зависят от физических и химических свойств кофеина. Поскольку кофеин представляет собой несколько полярную молекулу, он хорошо растворяется в воде, полярной жидкости. Однако, поскольку многие из более чем 400 соединений, которые влияют на вкус и аромат кофе, также растворяются в H ₂ O, процессы декофеинизации горячей водой также могут удалять некоторые из этих соединений, что отрицательно сказывается на запахе и вкусе кофе без кофеина.Дихлорметан (CH ₂ Cl ₂) и этилацетат (CH ₃ CO ₂ C ₂ H ₅) имеют сходную полярность с кофеином и поэтому являются очень эффективными растворителями для экстракции кофеина, но оба также удаляют некоторые компоненты вкуса и аромата, а их использование требует длительного времени экстракции и очистки. Поскольку оба эти растворителя токсичны, высказывались опасения по поводу воздействия остаточного растворителя, остающегося в кофе без кофеина.

Сверхкритическая флюидная экстракция с использованием диоксида углерода в настоящее время широко используется как более эффективный и экологически безопасный метод удаления кофеина (рис. 10.36). При температурах выше 304,2 К и давлениях выше 7376 кПа CO ₂ представляет собой сверхкритическую жидкость со свойствами как газа, так и жидкости. Как газ, он проникает глубоко в кофейные зерна; как жидкость, он эффективно растворяет определенные вещества. Сверхкритическая экстракция углекислым газом из пропаренных кофейных зерен удаляет 97-99% кофеина, оставляя неизменными вкусовые и ароматические соединения кофе.Поскольку CO ₂ представляет собой газ при стандартных условиях, его удаление из экстрагированных кофейных зерен легко осуществляется, как и извлечение кофеина из экстракта. Кофеин, полученный из кофейных зерен с помощью этого процесса, является ценным продуктом, который впоследствии можно использовать в качестве добавки к другим продуктам питания или лекарствам.

Рис. 10.36 (a) Молекулы кофеина имеют как полярные, так и неполярные области, что делает его растворимым в растворителях различной полярности. (b) На схеме показан типичный процесс удаления кофеина с участием сверхкритического диоксида углерода.

6. Фазовые переходы — Введение в статистическую механику

По мере того, как вы меняете макроскопические переменные системы, иногда ее свойства резко меняются, часто драматически.
путь. Например, он может превратиться из твердого вещества в жидкость или из жидкости в газ. Это примеры фазы
переходы . Цель этой главы — понять, почему происходят фазовые переходы, и изучить их свойства.

6.1. Качественное описание фазовых переходов

В качестве знакомого примера рассмотрим поведение воды при изменении температуры.Может существовать в жидком, твердом
(ледяная) и газовая (паровая) фазы. На рис. 6-1 показано, как каждая из этих фаз выглядит на молекулярном уровне. Давайте
рассмотрим каждый из них по очереди.

Рисунок 6-1. Молекулы воды разделены на твердую, жидкую и газовую фазы

В твердой фазе молекулы образуют кристалл. Они расположены в правильном порядке, который повторяется снова и снова.
Каждая молекула прочно удерживается на месте водородными связями с соседними молекулами. Это делает его очень низким энергопотреблением.
государственный.Чтобы переместить молекулу с ее места в кристалле, вам нужно разорвать эти водородные связи. С другой стороны, это
также является состоянием с очень низкой энтропией. Молекулы практически неподвижны, они не могут делать ничего, кроме вибрации.
вокруг их фиксированных позиций.

В жидкой фазе молекулы больше не образуют повторяющийся узор. Они все еще плотно сбиты вместе, и
по-прежнему образуют много водородных связей (хотя и не так много, как в твердой фазе). Но они в постоянном движении, ломаются
связи и формирование новых по мере движения.Следовательно, жидкая фаза имеет более высокую энергию, чем твердая фаза,
но и более высокая энтропия.

В газовой фазе молекулы больше не упаковываются вместе. Они расходятся, чтобы заполнить все доступное пространство.
им. Это означает, что водородных связей очень мало, поэтому энергия намного выше. Но поскольку каждая молекула имеет
тем больше свободы передвижения, энтропия тоже намного выше.

(Это описание является небольшим упрощением. Например, вода на самом деле имеет не менее 15 (!) Различных твердых фаз,
каждый из них характеризуется различным расположением атомов в кристалле.Но для наших целей мы можем игнорировать эти
осложнений и просто думайте о «льде» как об одной фазе.)

Так в какой из этих фаз вы ожидаете его найти? Конечно, у того, у кого меньше всего свободной энергии! И это
зависит от температуры. При очень низкой температуре в \ (E-TS \) преобладает энергия, поэтому твердая фаза
стабильный. По мере увеличения температуры энтропия становится более важной, заставляя ее переходить в жидкость, а затем
газовая фаза.

Предположим, вы начали при очень низкой температуре, поэтому вода находится в твердой форме, а затем постепенно добавляете к ней тепла.Как ты делаешь
Итак, температура повышается. Молекулы остаются в своих фиксированных положениях в кристаллической решетке, но их
вибрации становятся более быстрыми и энергичными. При повышении температуры разница в свободной энергии между
твердой и жидкой фаз неуклонно становится меньше.

Это продолжается до тех пор, пока вода не достигнет температуры, при которой свободная энергия твердой и жидкой фаз точно равна
равный. В этот момент две фазы имеют равные вероятности равновесия.Но это не значит, что лед
сразу начинает таять! Для этого ему нужно больше энергии. Помните, что жидкая фаза имеет более высокую энергию, чем
твердая фаза. Итак, теперь вы должны добавить еще немного тепла. Но на этот раз температура не повышается. Вместо этого
тепло уходит на преобразование воды из твердой в жидкую форму, при этом температура остается постоянной.

(На самом деле температура, вероятно, действительно на мгновение повысится, по крайней мере, в части системы. Это приводит к тому, что жидкость
фаза должна иметь более низкую свободную энергию, чем твердая фаза, поэтому тает немного воды.Когда он тает, кинетическая энергия преобразуется
к потенциальной энергии, поскольку водородные связи разрываются, поэтому температура снова снижается. Как только вы позволите системе
полностью уравновешивается, в результате часть льда растает и температура осталась прежней.)

Это продолжается до тех пор, пока весь лед не растает. Теперь температура может снова начать повышаться. Разница в энергии
между двумя фазами называется скрытой теплотой перехода. Это количество «дополнительного тепла», которое вы должны добавить к
система для преобразования одной фазы в другую, тепла, которое не способствует изменению температуры.Каждый раз, когда ты
наблюдать скрытое тепло, это верный признак того, что фазовый переход произошел.

6.2. Фазовые диаграммы

В предыдущем разделе мы рассмотрели, как фаза системы может изменяться в зависимости от температуры. Конечно, то же самое
верно для любой другой макроскопической переменной. Стабильная фаза — это та, свободная энергия которой самая низкая, поэтому любая переменная
что влияет на свободную энергию, также может влиять на фазу.

Диаграмма, показывающая стабильную фазу системы для каждой комбинации макроскопических переменных, называется ее фазой
Диаграмма .На рисунке 6-2 показана схематическая фазовая диаграмма воды в зависимости от температуры.
и давление. Реальная фазовая диаграмма, конечно, намного сложнее; как я уже говорил ранее, вода на самом деле имеет огромное
количество разных фаз. Но эта упрощенная диаграмма дает основные характеристики для текущего обсуждения.

Рисунок 6-2. Принципиальная фазовая диаграмма для воды

Обратите внимание, что линия, разделяющая твердую и жидкую фазы, близка к прямой вертикальной линии; изменение давления
очень мало влияет на температуру перехода.И твердая, и жидкая фазы плотные и в основном
несжимаемые, поэтому перепады давления на них мало влияют. Напротив, газовая фаза очень сжимаема. Если
вы увеличиваете давление, его объем (и, следовательно, энтропия) уменьшается, поэтому это имеет большое влияние на переход
температура.

Мы можем говорить об этом более количественно. Для точки на кривой сосуществования фаз (линия, разделяющая две фазы),
фазы имеют равную свободную энергию. Рассмотрим две фазы, обозначенные 1 и 2, и предположим, что соответствующие макроскопические переменные
давление и температура.Для произвольной точки \ ((P, T) \) на кривой сосуществования можно записать:

(1) \ [E_1 + PV_1 — TS_1 = E_2 + PV_2 — TS_2 \]

Теперь предположим, что мы перемещаемся на бесконечно малое расстояние \ ((dP, dT) \) вдоль кривой. Поскольку новая точка также находится на
кривая сосуществования, свободные энергии и там должны быть равны:

(2) \ [E_1 + (P + dP) V_1 — (T + dT) S_1 = E_2 + (P + dP) V_2 — (T + dT) S_2 \]

Вычитание уравнения (1) из уравнения (2) дает

\ [dP \ cdot V_1 — dT \ cdot S_1 = dP \ cdot V_2 — dT \ cdot S_2 \]

Перестановка терминов дает:

(3) \ [\ frac {dP} {dT} = \ frac {S_1-S_2} {V_1-V_2} \]

Это называется уравнением Клаузиуса-Клапейрона .В нем говорится, что наклон кривой сосуществования в любой точке равен
просто определяется разницей в объеме и энтропии между двумя фазами.

Твердая и жидкая фазы воды имеют очень небольшую разницу в объеме, поэтому наклон большой по величине. Это также
отрицательный: кривая сосуществования наклонена влево. Вода довольно необычна тем, что ее объем действительно увеличивается.
немного, когда он замерзает, поэтому \ (S_1-S_2 \) и \ (V_1-V_2 \) имеют противоположные знаки. Напротив, газовая фаза имеет
намного больший объем, чем жидкая фаза, поэтому наклон кривой сосуществования жидкости и газа меньше по величине, и
положительный.

Поскольку две кривые имеют разные наклоны, они сближаются по мере уменьшения давления и в конечном итоге встречаются.
Точка пересечения называется тройной точкой . Это уникальное давление и температура, при которых твердое тело,
жидкая и газовая фазы имеют одинаковую свободную энергию, поэтому все три фазы могут существовать одновременно. Еще ниже
давления, жидкой фазы больше нет. Система переходит непосредственно от твердого тела к газу (процесс, называемый
сублимация ) без какой-либо промежуточной формы.Независимо от того, какую температуру вы выберете, твердая или газовая фаза будет
всегда имеют более низкую свободную энергию, чем жидкая фаза.

Уравнение Клаузиуса-Клапейрона также можно записать в другой форме. Предположим, что система находится на фазовом сосуществовании
кривой и полностью находится в фазе 1. Теперь рассмотрим термодинамический процесс, в котором мы добавляем тепло до тех пор, пока оно не исчезнет.
полностью перешел в фазу 2, но температура не изменилась. Напомним, что для бесконечно малого изменения энергии на ,
\ (dE = T dS \).{S_2} dS \] \ [E_2-E_1 = T (S_2-S_1) \]

Следовательно, уравнение (3) может быть записано

(4) \ [\ frac {dP} {dT} = \ frac {E_2-E_1} {T (V_1-V_2)} \]

Это говорит о том, что наклон кривой пропорционален скрытой теплоте перехода \ (E_2-E_1 \).

6.3. Критические точки

Еще раз посмотрите на Рисунок 6-2. Стрелка вверху сосуществования твердого и жидкого
кривая, чтобы указать, что это продолжается вечно. Независимо от того, насколько высоко вы оказываете давление, всегда будут два разных
фазы и переход между ними.Но переход жидкость-газ — другое дело. Кривая сосуществования идет только
пока что то подходит к концу. Точка, в которой он заканчивается, называется критической точкой . За пределами этой точки нет
более длинные отдельные жидкая и газовая фазы, всего одна фаза, называемая сверхкритической жидкостью .

Чтобы понять, почему это происходит, подумайте, как жидкая и газовая фазы изменяются при повышении давления. Жидкость
фазу трудно сжимать, поэтому перепады давления на нее мало влияют.С другой стороны, газовая фаза очень
сжимаемый. По мере увеличения давления его объем неуклонно уменьшается. Это, конечно, означает, что его энтропия
также уменьшается: меньший объем означает меньшее количество возможных положений для каждой молекулы. В то же время его энергия также
уменьшается. Поскольку молекулы прижимаются ближе друг к другу, им становится легче образовывать водородные связи, поэтому
среднее количество водородных связей неуклонно увеличивается.

В результате по мере увеличения давления разница в свободной энергии между двумя фазами уменьшается.В конце концов она достигает нуля, и разницы в свободной энергии больше нет. Вот что происходит в
критическая точка.

Чтобы было ясно, дело не только в том, что больше нет разницы в свободной энергии. Больше нет никакой разницы
между фазами . Существенную разницу между твердым телом и жидкостью можно описать двумя числами: среднее
расстояние между молекулами и среднее количество водородных связей на молекулу. В жидкой фазе молекулы
держаться близко друг к другу, удерживаясь вместе водородными связями.В газовой фазе они распределяются, чтобы заполнить все доступные
объем. Но что, если у них нет лишнего объема для заполнения? Если давление достаточно высокое, в системе больше нет
способность увеличивать свою энтропию за счет расширения. В этом случае больше нет различия между двумя
фазы. Это происходит в критический момент. За пределами этого фазового перехода больше нет, только одна фаза.

Почему кривая сосуществования твердой и жидкой фаз продолжается вечно, а кривая жидкость-газ заканчивается в критической точке? Что
отличается ли эти два перехода таким разным поведением? Ответ, оказывается, заключается в
симметрия.

В физике симметрия системы — это способ преобразования системы, который оставляет ее неизменной. Подумайте о квадрате,
Например. Если повернуть его на 90 градусов вокруг центра, он не изменится. То же самое верно, если вы повернете его на
180 или 270 градусов. В каждом случае вращение отображает квадрат обратно на себя, так что у вас остается идентичный
квадрат. Вы также можете отразить квадрат относительно горизонтальной, вертикальной или диагональной линии, проходящей через его центр. Каждый
из них симметрия квадрата.Совокупность всех симметрий системы называется ее группой симметрии .

Жидкая и газовая фазы воды не имеют симметрии. Они состоят из молекул, расположенных случайным образом, не следуя никаким
регулярный узор, поэтому нет трансформации, которая оставила бы их неизменными. С другой стороны, твердая фаза делает
имеют симметрии. Например, если вы переместите весь кристалл ровно на один шаг решетки, это отобразит решетку
обратно на себя. Также есть способы повернуть или отразить кристалл, оставив его неизменным.

Твердая фаза всегда обладает этой симметрией, независимо от давления и температуры. Нет смысла в фазе
диаграмма, на которой их нет. Точно так же на фазовой диаграмме нет точки, в которой жидкая фаза
имеет эти симметрии. Вот почему переход от одного к другому всегда должен включать резкий переход в
симметрия которой формируется или разрушается. Напротив, поскольку жидкая и газовая фазы имеют одинаковые группы симметрии,
вы можете проследить путь по фазовой диаграмме, который постоянно меняется одна на другую.

Эта идея называется принципом симметрии Ландау . В нем говорится, что если две фазы имеют разные группы симметрии, они
всегда должны разделяться фазовым переходом. Независимо от того, какой путь вы выберете между ними, должна быть какая-то точка
который система резко переходит от одной фазы к другой.

6.5. Модель Ising

Теперь, когда у вас есть качественное понимание того, как происходят фазовые переходы, я хочу взять один пример и поработать.
через это более подробно.Пример, получивший название модели Ising , является популярной моделью для магнитных твердых тел. Представьте себе
совокупность атомов, расположенных в прямоугольную сетку, как показано на рисунке 6-3. У каждого атома есть
Собственный магнитный момент назвал его спином . Спин атома может принимать два возможных значения: «вверх» и «вверх» и «вверх».
«Вниз», как показано стрелками на рисунке. N \ sigma_i — J \ sum _ {} \ sigma_i \ sigma_j \ end {split} \]

\ (\ sigma_i \) — спин i-го атома.Он равен либо 1 (вращение вверх), либо -1 (вращение вниз). Первая сумма описывает
взаимодействие спинов с внешним магнитным полем \ (H \). Энергия минимальна, когда вращение идет параллельно
к внешнему магнитному полю. Вторая сумма берется только по парам (i, j), которые являются ближайшими соседями в сетке,
и описывает взаимодействие спинов друг с другом. Энергия взаимодействия пары соседних спинов равна
минимум, когда они указывают в одном направлении, если \ (J> 0 \), или когда они указывают в противоположных направлениях, если \ (J <0 \).

На рис. 6-3 показана двухмерная сетка атомов, но вы можете так же легко определить одномерную или
трехмерные модели Изинга. Фактически, вы даже можете определять модели Изинга более чем в трех измерениях, хотя
конечно, это больше не соответствует никакому физическому расположению атомов. Размерность определяет, сколько терминов
входят во вторую сумму уравнения (5). В измерениях \ (d \) каждый спин имеет \ (2d \)
ближайшие соседи.

Важным макроскопическим свойством модели Изинга является намагниченность , определяемая

(6) \ [M \ Equiv \ langle \ sigma_i \ rangle = \ frac {\ sum_i \ sigma_i} {N} \]

Мы хотим понять, как меняется \ (M \), когда вы меняете другие макроскопические переменные, такие как \ (H \) и \ (T \), и
чтобы определить, претерпевает ли система когда-либо фазовый переход.Для этого нам необходимо рассмотреть баланс между
два конкурирующих фактора: энергия и энтропия.

С энтропией справиться легче. Фактически, мы уже решили эту проблему в разделе
3.1! В этом разделе мы рассмотрели набор из \ (N \) молекул кислорода, которые могут
каждый находится в левой или правой половине комнаты, тогда как теперь у нас есть набор из \ (N \) спинов, каждый из которых может быть запущен или
вниз. Физически это совершенно разные ситуации, но математически они идентичны: \ (N \)
независимые переменные, каждая из которых может принимать два возможных значения.Мы обнаружили, что плотность состояний равна

(7) \ [\ Omega (m) = \ frac {N!} {M! (N-m)!} \]

, где \ (m \) теперь количество вращений, направленных вверх. Энтропия тогда определяется как
\ (S = k \ mathrm {log} (\ Omega) \), а намагниченность равна

(8) \ [M = \ frac {(+ 1) (m) + (-1) (N-m)} {N} = \ frac {2m} {N} -1 \]

С энергией справиться сложнее. Модель Изинга может демонстрировать различное поведение в зависимости от значений.
из \ (H \) и \ (J \).Чтобы понять диапазон возможностей, давайте рассмотрим несколько конкретных случаев.

\ (H = 0, J> 0 \): в этом случае энергия минимизируется, когда каждый спин имеет одинаковое значение, поэтому \ (\ sigma_i \ sigma_j = 1 \) для
каждая пара взаимодействующих спинов. Поэтому наиболее вероятные микросостояния соответствуют \ (M = 1 \) и \ (M = -1 \).
Неважно, какое значение имеет значение . Все вращения вверх или все вращения вниз имеют
одинаковые энергии, поэтому их вероятности равновесия равны. С другой стороны, это может быть очень сложно для
система для перехода между ними.Первоначально каждое вращение, которое вы выполняете, увеличивает энергию системы. На низком
температура, преодоление барьера может занять слишком много времени, поэтому система эффективно замораживается в одном
государство или другое.

Это еще один вид нарушения эргодичности. Это более конкретно известно как спонтанное нарушение симметрии . В
Система обладает внутренней симметрией, так что изменение направления каждого вращения не влияет на энергию. Для каждого
Возможно микросостояние, есть другое микросостояние с такой же энергией и противоположным спином.По мнению ансамбля
в среднем, поэтому мы должны найти \ (\ langle M \ rangle = 0 \). Но на практике симметрия нарушается. Система
всегда находится около один из двух минимумов энергии в \ (\ langle M \ rangle = 1 \) или \ (\ langle M \ rangle = -1 \), но он
не может переключаться между ними. То, в каком мы его находим, полностью определяется начальными условиями. В
Усредненная по времени намагниченность отлична от нуля, в отличие от средней по ансамблю.

При высокой температуре дело совсем другое.Энтропия максимальна, когда половина спинов указывает вверх, а половина — вверх.
вниз: прямо на пике энергетического барьера! При достаточно высокой температуре энтропия будет преобладать над энергией,
количество вращений вверх и вниз будет примерно одинаковым, а средняя намагниченность будет равна 0.

Это определенно звучит так, как будто может быть двумя фазами: низкотемпературная фаза, где симметрия нарушена, и
\ (\ langle M \ rangle \ ne 0 \); и высокотемпературная фаза, где преобладает энтропия и \ (\ langle M \ rangle = 0 \).Но происходит ли это изменение постепенно с повышением температуры? Или есть температура, при которой фаза
происходит переход и намагниченность резко падает до 0? Это еще предстоит выяснить.

\ (H = 0, J <0 \): в этом случае энергия минимизируется, когда \ (\ sigma_i \ sigma_j = -1 \) для каждой пары взаимодействующих спинов. Каждое вращение должно указывать в противоположном направлении всем своим соседям. Представьте себе шахматную доску, где черный квадраты имеют вращение вверх, а белые квадраты - вниз.Это минимальная энергетическая конфигурация.

Этот случай также связан со спонтанным нарушением симметрии. Если вместо этого белые квадраты будут вращаться вверх, а черные квадраты
имеют замедленное вращение, энергия также низкая. И так же, как и в случае \ (J> 0 \), существует большой энергетический барьер между
это два состояния с минимальной энергией, поэтому при низкой температуре переход системы между ними будет невозможен.

Но есть важное отличие. В этом случае низкотемпературная фаза также имеет
\ (\ langle M \ rangle = 0 \), поэтому даже если произойдет фазовый переход, мы не сможем его обнаружить, отслеживая
намагниченность.Тем не менее, эти две фазы сильно отличаются друг от друга. Например, низкотемпературная фаза
еще есть дальний заказ . Если вы знаете ценность одного конкретного вращения, это дает информацию о вероятных
значение всех остальных спинов в системе, даже тех, которые находятся на произвольном удалении! Если вы наблюдаете за черным квадратом,
Вращение вверх, вы можете догадаться, что у каждого другого черного квадрата также есть вращение вверх, и у каждого белого квадрата есть вращение вниз. (Вы не
точно, , конечно, знают состояния других спинов.Возможно, тот, который вы измерили, был перевернут тепловым
колебание. Но у вас все равно больше, чем даже шансы сделать это правильно, и это верно независимо от того, насколько далеко друг от друга два
спины есть.) Высокотемпературная фаза не имеет дальнего порядка. Если вы знаете цену одного вращения, вы можете сделать
хорошее предположение о значениях его ближайших соседей (они, скорее всего, указывают в противоположном направлении), но
количество информации быстро уменьшается с увеличением расстояния.

\ (H \ ne 0, J = 0 \): в этом случае спины вообще не взаимодействуют друг с другом.Мы эффективно занимаемся
\ (N \) независимых спинов, и энергия минимизируется, когда все они указывают в том же направлении, что и внешний
магнитное поле. Трудно понять, как это могло вызвать фазовый переход. При низкой температуре все
спины будут стремиться выровняться с \ (H \). При высокой температуре энтропия будет преобладать, и мы ожидаем, что направления вращения
быть случайным. Но поскольку каждое вращение не зависит от других, коллективное поведение должно быть идентично
среднее поведение любого отдельного спина, взятого отдельно.Средняя намагниченность должна плавно изменяться с
температура, предсказываемая распределением Максвелла-Больцмана для изолированного спина.

У этого футляра есть одна очень странная особенность. Энергия минимальна, когда каждый спин параллелен \ (H \). Когда вы переворачиваете
вращается по одному, энергия и энтропия неуклонно возрастают. Это продолжается до тех пор, пока не выпадет половина спинов, а половина. {- H / kT}} \\
& = \ mathrm {tanh} (H / kT) \ end {split} \]

Обратите внимание, что намагниченность зависит только от \ (H \) и \ (T \) через их отношение \ (H / T \).{H / kT} \ to 0 \) и \ (\ langle \ sigma \ rangle \ to -1 \). Вращение просто выравнивается с магнитным полем.

В пределе высокой температуры (или слабого магнитного поля) обе экспоненты равны 1 и
\ (\ langle \ sigma \ rangle \ to 0 \). В этом случае спин с равной вероятностью может быть обнаружен в любом состоянии, поэтому
средняя намагниченность равна нулю.

Теперь рассмотрим полную модель Изинга. Поскольку спины не взаимодействуют друг с другом, каждый из них просто ведет себя как
описано выше. Среднее по спинам идентично среднему по ансамблю для одного спина, а намагниченность
дается

(11) \ [M = \ mathrm {tanh} (H / kT) \]

6.7. Теория среднего поля

Теперь рассмотрим случай, когда \ (J \ ne 0 \). В принципе, нам просто нужно записать свободную энергию и найти состояние
что минимизирует его для каждого значения \ (H \) и \ (T \). Легче сказать, чем сделать! В одном измерении
расчет достаточно прост. В двух измерениях это чрезвычайно сложно. В трех измерениях он имеет
никогда не было успешно решено. К сожалению, это типично для большинства реальных задач физики: они слишком сложны, чтобы
решить точно.Нам нужно использовать другой подход: либо сделать упрощающие предположения, которые позволят нам их решить.
приблизительно, или используйте компьютер для их численного решения.

Очень распространенная методика изучения фазовых переходов называется Теория среднего поля . Это не столько конкретный
приближение как общая идея, которая может быть применена разными способами к разного рода задачам. Это всегда вовлекает
усреднение по колебаниям, замена деталей более простым расчетом, который (надеюсь) соответствует им в среднем
смысл.N \ sigma_i \]

Но она имеет точно такую же форму, что и невзаимодействующая модель Изинга, которую мы изучали в предыдущем разделе! В
внешнее магнитное поле было заменено эффективным «средним полем» \ (H + 2dJM \), которое объединяет внешние
поле со средним полем, создаваемым ближайшими соседями каждого спина. Поэтому мы можем использовать уравнение
(11) написать

(14) \ [M = \ mathrm {tanh} \ left (\ frac {H + 2dJM} {kT} \ right) \]

Обратите внимание, что намагниченность \ (M \) появляется с обеих сторон этого уравнения.Нам нужно решить эту проблему, чтобы найти
значения \ (M \) дают самосогласованные решения в приближении среднего поля. Если их больше одного
Решение, мы можем оценить свободную энергию каждого из них, чтобы определить, какое из них наиболее стабильно.

Рисунок 6-4. \ (y = M \) и \ (y = \ mathrm {tanh} \ left (\ frac {H + 2dJM} {kT} \ right) \) построены
друг против друга для различных значений \ (H \) и \ (J \). Точки пересечения являются решениями
уравнению (14). (а) \ (H = 0 \), \ (\ frac {2dJ} {kT} = \ frac {1} {2} \).
(б) \ (H = \ frac {kT} {2} \), \ (\ frac {2dJ} {kT} = \ frac {1} {2} \).(c) \ (H = 0 \), \ (\ frac {2dJ} {kT} = 2 \).
(d) \ (H = kT \), \ (\ frac {2dJ} {kT} = 2 \).

Мы можем легко сделать это численно для любых значений \ (H \), \ (J \) и \ (T \). Рисунок 6-4
показывает левую и правую части уравнения (14), построенные друг против друга для различных
значения. Для простоты я буду рассматривать только случай \ (J> 0 \). Есть несколько основных возможностей:

Если \ (2dJ / kT \ le 1 \), существует ровно одно решение. Это соответствует \ (M = 0 \), если \ (H = 0 \)
(Рисунок 6-4 (а)). В противном случае \ (M \) имеет тот же знак, что и \ (H \).
(Рисунок 6-4 (б)).Система намагничивается приложенным полем.
Если \ (2dJ / kT> 1 \), может быть до трех решений (рисунок 6-4 (c)). Какой бы ни был
самая низкая свободная энергия будет стабильной. Пока температура достаточно низкая, чтобы энергия преобладала над
энтропия, которая всегда будет той, при которой система наиболее сильно намагничена в направлении \ (H \).
Если \ (H = 0 \), оба намагниченных раствора имеют одинаковую энергию и одинаково устойчивы. (Решение рядом с
\ (M = 0 \) все еще нестабильно, будучи состоянием высокой энергии.)
Если \ (H \) достаточно велико, есть только одно решение (рис. 6-4 (d)). Единственный
возможность состоит в том, что система намагничивается приложенным полем.

Рисунок 6-5. Фазовая диаграмма модели Изинга

Объединение этих наблюдений дает фазовую диаграмму, показанную на рисунке 6-5. При низкой температуре
фазовая диаграмма разделена на две фазы, соответствующие \ (M> 0 \) и \ (M <0 \). Стабильная фаза - это та для которых \ (M \) имеет тот же знак, что и \ (H \), но намагниченность остается ненулевой даже в пределе \ (Н \ к 0 \).Таким образом, система претерпевает фазовый переход, при котором \ (M \) изменяется скачком по мере того, как пересекает кривую сосуществования в точке \ (H = 0 \). Эти фазы называются ферромагнитными , что соответствует способу
железо ( ferrum на латыни) может быть намагничено внешним полем, а затем остается намагниченным, даже когда внешнее
поле удалено.

Размер несплошности уменьшается с ростом температуры и достигает нуля при критической температуре.
\ (Т_С = 2dJ / k \).То есть кривая сосуществования заканчивается в критической точке. За пределами \ (T_C \) есть только один
фаза, в которой \ (M \) непрерывно изменяется и всегда параллельна \ (H \). В отличие от ферромагнитных фаз,
\ (M = 0 \) всякий раз, когда \ (H = 0 \). Эта фаза считается парамагнитной .

Все это звучит разумно, но правильно ли это? Теория среднего поля — это приближение. Насколько хорошо приближение
Это? Насколько точны его результаты?

Наше упрощение заключалось в замене среднего значения по ближайшим соседям одного спина на среднее значение по всем спинам в
вся система.Интуитивно можно предположить, что чем больше соседей у каждого спина, тем лучше приближение к этому.
будет. Действительно, это ожидание оказалось правильным.

В одном измерении, где у каждого спина есть только два соседа, теория среднего поля терпит неудачу. Точный расчет
показывает, что ферромагнитная фаза устойчива только при \ (Т = 0 \). Для любой ненулевой температуры система
парамагнитный. Это качественно сильно отличается от предсказаний теории среднего поля.

В двух измерениях, где у каждого вращения есть четыре соседа, это намного лучше.Теория среднего поля дает качественно
правильное описание фазовой диаграммы. Его количественные прогнозы не совсем верны, но они все еще остаются в силе.
правильный общий диапазон. В трех измерениях, где у каждого вращения шесть соседей, они еще ближе.

Химия — ACT Science

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно
или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее
в
информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на
ан
Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент
средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как
в качестве
ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно
искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится
на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени;
Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены;
Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \
достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем
а
ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание
к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба;
Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и
Ваше заявление: (а) вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает
ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все
информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы
либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон
Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Фазовая диаграмма воды, ограниченной графеном

1.
Уорринер, Х. Э., Идзяк, С. Х. Дж., Слак, Н. Л., Дэвидсон, П. и Сафинья, С. Р. Ламеллярные биогели: гидрогели на основе жидких мембран, содержащие полимерные липиды. Наука 271 , 969–973 (1996).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

2.
Расайя, Дж. К., Гарде, С. и Хаммер, Г. Вода в неполярном ограничении: от нанотрубок до белков и не только. Annu. Rev. Phys. Chem. 59 , 713–740 (2008).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

3.
Левингер Н.Э. Вода в замкнутом пространстве. Наука 298 , 1722–1723 (2002).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

4.
Тайхоршид Э. и др. . Контроль селективности семейства водных каналов аквапоринов с помощью глобальной ориентационной настройки. Наука 296 , 525–530 (2002).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

5.
Agre, P. и др. . Аквапориновые водные каналы — от атомной структуры до клинической медицины. г. J. Physiol. 542 , 3–16 (2002).
CAS
Статья
Google ученый

6.
Люсент, Д., Вишал, В. и Панде, В. С. Сворачивание белка в ограниченном пространстве: роль растворителя. Proc. Natl. Акад. Sci. США 104 , 10430–10434 (2007).
ADS
CAS
Статья
PubMed
PubMed Central
Google ученый

7.
Чен, Х. и др. . Масштабирование наноразмерного преобразования энергии, приводимой в действие водой, в двигатели и генераторы, приводимые в действие испарением. Nat. Commun. 6 , 7346 (2015).
CAS
Статья
PubMed
PubMed Central
Google ученый

8.
Бекштейн, О. и Сансом, М.С.П. Колебания жидкости и пара воды в гидрофобных нанопорах. Proc. Natl. Акад. Sci. США 100 , 7063–7068 (2003).
ADS
CAS
Статья
PubMed
PubMed Central
Google ученый

9.
Мурата К., и др. . Структурные детерминанты проникновения воды через аквапорин-1. Природа 407 , 599–605 (2000).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

10.
Fu, D. et al. . Структура глицеринпроводящего канала и основы его селективности. Наука 290 , 481–486 (2000).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

11.
Хаммер, Дж., Расайя, Дж. К. и Новорита, Дж. П. Проводимость воды через гидрофобный канал углеродной нанотрубки. Природа 414 , 188–190 (2001).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

12.
Шеннон М.А. и др. . Наука и технологии очистки воды в ближайшие десятилетия. Природа 452 , 301–310 (2008).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

13.
Хилал, Н., Аль-Зуби, Х., Дарвиш, Н., Мохамма, А. и Араби, М. А. Комплексный обзор нанофильтрационных мембран: обработка, предварительная обработка, моделирование и атомно-силовая микроскопия. Опреснение 170 , 281–308 (2004).
CAS
Статья
Google ученый

14.
Берн, Б. Дж., Уикс, Дж. Д. и Чжоу, Р. Обезвоживание и гидрофобное взаимодействие в физических и биологических системах. Annu. Rev. Phys. Chem . 60 (2009).

15.
Чандлер Д. Интерфейсы и движущая сила гидрофобной сборки. Природа 437 , 640 (2005).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

16.
Borini, S. и др. . Сверхбыстрые датчики влажности из оксида графена. САУ Нано 7 , 11166–11173 (2013).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

17.
Сюэ, Г. и др. . Электричество, вызванное испарением воды, с наноструктурированными углеродными материалами. Nat. Nanotechnol. 12 , 317–321 (2017).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

18.
Джовамбаттиста, Н., Россски, П., Дебенедетти, П. Вычислительные исследования давления, температуры и влияния поверхности на структуру и термодинамику ограниченной воды. Annu. Rev. Phys. Chem. 63 , 179–200 (2012).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

19.
Мур, Э. Б. и др. . Замораживание, таяние и структура льда в гидрофильной нанопоре. Phys.Chem. Chem. Phys. 12 , 4124–4134 (2010).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

20.
Джовамбаттиста, Н., Стэнли, Х. Э. и Скиортино, Ф. Связь между фазой высокой плотности и фазой очень высокой плотности аморфной твердой воды. Phys. Rev. Lett. 94 , 107803 (2005).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

21.
Кога К., Гао Г. Т., Танака Х. и Зенг X. С. Формирование упорядоченных ледяных нанотрубок внутри углеродных нанотрубок. Природа 412 , 802–805 (2001).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

22.
Джовамбаттиста, Н., Россски, П. Дж. И Дебенедетти, П. Г. Влияние давления на фазовое поведение и структуру воды, заключенной между наноразмерными гидрофобными и гидрофильными пластинами. Phys.Ред. E 73 , 041604 (2006).
ADS
Статья
Google ученый

23.
Альгара-Силлер, Г. и др. . Квадратный лед в графеновых нанокапиллярах. Природа 519 , 443–445 (2015).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

24.
Бай, Дж., Ван, Дж. И Цзэн, X. С. Многослойные ледяные спирали и ледяные нанотрубки. Proc. Natl. Акад. Sci. США 103 , 19664–19667 (2006).
ADS
CAS
Статья
PubMed
PubMed Central
Google ученый

25.
Наир Р., Ву Х., Джаярам П., Григорьева И. и Гейм А. Беспрепятственное проникновение воды через герметичные гелиевые мембраны на основе графена. Наука 335 , 442–444 (2012).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

26.
Tunuguntla, R.H. et al. . Повышенная водопроницаемость и регулируемая ионная селективность в поринах из углеродных нанотрубок субнанометрового диапазона. Наука 357 , 792–796 (2017).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

27.
Хан, С. Х., Матей, Г., Патил, С. и Хоффманн, П. М. Динамическое затвердевание в наноконфликтных водных пленках. Phys. Rev. Lett. 105 , 106101 (2010).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

28.
Риедо, Э. и др. . Нелинейная вязкоупругая динамика наноразмерных смачивающих жидкостей. Phys. Rev. Lett. 100 , 106102 (2008).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

29.
Ортис-Янг, Д., Чиу, Х.-К., Ким, С., Вотчовски, К. и Риедо, Э. Взаимосвязь между кажущейся вязкостью и смачиваемостью в наноконфузированной воде. Nat. Commun. 4 , 2482 (2013).
Артикул
PubMed
Google ученый

30.
Цицерон, Г., Гроссман, Дж. К., Швеглер, Э., Гайджи, Ф. и Галли, Г. Вода, заключенная в нанотрубках и между листами графена: исследование из первых принципов. J. Am. Chem. Soc. 130 , 1871–1878 (2008).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

31.
Чен, Дж., Шустерич, Г., Пикард, К. Дж., Зальцманн, К. Г., Михаэлидес, А. Двумерный лед из первых принципов: структуры и фазовые переходы. Phys. Rev. Lett. 116 , 025501 (2016).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

32.
Хан, С., Чой, М., Кумар, П. и Стэнли, Х. Э. Фазовые переходы в нанопленках ограниченной воды. Nat. Phys. 6 , 685–689 (2010).
CAS
Статья
Google ученый

33.
Qiu, H., Zeng, X. C. & Guo, W. Вода в неоднородном наноконфайнменте: сосуществование многослойной жидкости и переход к ледяным нанолентам. ACS Nano 9 , 9877–9884 (2015).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

34.
Каликст, Э. И., Самойлова, О. Н., Шуффорд, К.L. Ограничение и поверхностные эффекты водных растворов внутри заряженных углеродных нанотрубок. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 12204–12212 (2016).
Артикул
PubMed
Google ученый

35.
Ван Г. Дж. И Хаджиконстантину Н. Г. Почему плотность жидкости в углеродных нанотрубках так мала? Phys. Жидкости 27 , 052006 (2015).
ADS
Статья
Google ученый

36.
Барати Фаримани, А. и Алуру, Н. Р. Существование нескольких фаз воды на границах раздела нанотрубок. J. Phys. Chem. C 120 , 23763–23771 (2016).
CAS
Статья
Google ученый

37.
Фороутан, М., Фатеми, С. М. и Шоку, Ф. Влияние удержания графена на температуру плавления / замерзания, а также структуру и динамическое поведение воды. J. Mol. Графическое моделирование. 66 , 85–90 (2016).
CAS
Статья
Google ученый

38.
Нек-Амаль М., Петерс Ф. М., Григорьева И. В. и Гейм А. К. Эффекты соизмеримости вязкости наноконфузированной воды. ACS Nano 10 , 3685–3692 (2016).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

39.
Фергюсон, А. Л., Джовамбаттиста, Н., Россски, П. Дж., Панагиотопулос, А.З. и Дебенедетти, П. Г. Вычислительное исследование фазового поведения и капиллярной сублимации воды, заключенной между наноразмерными гидрофобными пластинами. J. Chem. Phys. 137 , 144501 (2012).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

40.
Фаримани, А. Б., Мин, К. и Алуру, Н. Р. Обнаружение оснований ДНК с использованием однослойного mos2. ACS Nano 8 , 7914–7922 (2014).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

41.
Хейранян М., Фаримани А. Б. и Алуру Н. Р. Обессоливание воды с помощью однослойной нанопоры mos2. Nat. Коммуна . 6 (2015).

42.
Коэн-Тануги, Д. и Гроссман, Дж. К. Опреснение воды через нанопористый графен. Nano Lett. 12 , 3602–3608 (2012).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

43.
Кога К., Цзэн Х. и Танака Х. Замораживание замкнутой воды: двухслойная ледяная фаза в гидрофобных нанопорах. Phys. Rev. Lett. 79 , 5262 (1997).
ADS
CAS
Статья
Google ученый

44.
Zhao, W.-H. и др. . Сильно замкнутая вода: двумерный лед, аморфный лед и клатратные гидраты. В соотв. Chem. Res. 47 , 2505–2513 (2014).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

45.
Джовамбаттиста, Н., Дебенедетти, П. Г. и Россски, П. Дж. Поведение гидратации при ограничении наноразмерными поверхностями с узорчатой гидрофобностью и гидрофильностью. J. Phys. Chem. С 111 , 1323–1332 (2007).
CAS
Статья
Google ученый

46.
Хаджи-Акбари А. и Дебенедетти П. Г. Расчетное исследование замерзания поверхности в молекулярной модели воды. Proc. Natl. Акад.Sci. США 114 , 3316–3321 (2017).
ADS
CAS
Статья
PubMed
PubMed Central
Google ученый

47.
Ли, К., Вей, X., Кисар, Дж. У. и Хоун, Дж. Измерение упругих свойств и внутренней прочности однослойного графена. Наука 321 , 385–388 (2008).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

48.
Наир, Р. Р. и др. . Константа тонкой структуры определяет визуальную прозрачность графена. Наука 320 , 1308–1308 (2008).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

49.
Ким К.С. и др. . Крупномасштабный рост графеновых пленок для растягиваемых прозрачных электродов. Природа 457 , 706 (2009).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

50.
Колесников А.И. и др. . Квантовое туннелирование воды в берилле: новое состояние молекулы воды. Phys. Rev. Lett. 116 , 167802 (2016).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

51.
Мамонтов Э. и др. . Динамика воды, заключенной в одностенных и двустенных углеродных нанотрубках. J. Chem. Phys. 124 , 194703 (2006).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

52.
Занги, Р. и Марк, А. Э. Однослойный лед. Phys. Rev. Lett. 91 , 025502 (2003).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

53.
Zhu, Y., Wang, F. & Wu, H. Разрушение устойчивости квадратных массивов ледяных нанотрубок, заключенных в графеновые нанокапилляры. J. Chem. Phys. 145 , 054704 (2016).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

54.
Zhu, Y., Wang, F., Bai, J., Zeng, X. C. & Wu, H. Ab, сложенный квадратным двухслойным льдом в графеновых нанокапиллярах. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 22039–22046 (2016).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

55.
Коупен Ф. Граница раздела жидкость-пар, кавитация и фазовая диаграмма воды. Phys. Ред. E 71 , 051605 (2005).
ADS
Статья
Google ученый

56.
Дебенедетти, П. Г. Метастабильные жидкости: концепции и принципы (Princeton University Press 1996).

57.
Клапп С. и Шон М. Обзоры по вычислительной химии , том. 24 (2007).

58.
Трускетт Т.М., Дебенедетти П.Г. и Торквато С. Термодинамические последствия удержания водоподобной жидкости. J. Chem. Phys. 114 , 2401–2418 (2001).
ADS
CAS
Статья
Google ученый

59.
Джовамбаттиста Н., Россски П. Дж. И Дебенедетти П. Г. Фазовые переходы, вызванные наноконфайнментом в жидкой воде. Phys. Rev. Lett. 102 , 050603 (2009).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

60.
Hansen, J.-P. И Макдональд И. Р. Теория простых жидкостей (Elsevier 1990).

61.
Кумар, П., Булдырев, С.В., Старр, Ф.В., Джовамбаттиста, Н.И Стэнли, Х. Э. Термодинамика, структура и динамика воды, заключенной между гидрофобными пластинами. Phys. Ред. E 72 , 051503 (2005).
ADS
Статья
Google ученый

62.
Кога К., Танака Х. и Зенг X. Переход первого рода в ограниченной воде между жидкой и аморфной фазами с высокой плотностью. Природа 408 , 564–567 (2000).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

63.
Занги, Р. Вода, ограниченная геометрией плиты: обзор последних исследований компьютерного моделирования. J. Phys .: Condens. Дело 16 , S5371 (2004).
ADS
CAS
Google ученый

64.
Пул, П. Х., Шортино, Ф., Эссманн, У. и Стэнли, Х. Э. Фазовое поведение метастабильной воды. Природа 360 , 324–328 (1992).
ADS
CAS
Статья
Google ученый

65.
Satarifard, V. и др. . Обратимый структурный переход в наноразмерном льду. Phys. Ред. B 95 , 064105 (2017).
ADS
Статья
Google ученый

66.
Стэнли, Х. Э. Фазовые переходы и критические явления (1971).

67.
Болл П. Новые горизонты во внутреннем пространстве. Природа 361 , 297 (1993).
ADS
Статья
Google ученый

68.
Старр, Ф. В., Шортино, Ф. и Стэнли, Х. Э. Динамика моделируемой воды под давлением. Phys. Ред. E 60 , 6757 (1999).
ADS
CAS
Статья
Google ученый

69.
Чжу, Ю., Ван, Ф., Бай, Дж., Цзэн, X. С. и Ву, Х. Предел сжатия двумерной воды, ограниченной графеновыми нанокапиллярами. САУ Нано 9 , 12197–12204 (2015).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

70.
Кога К. и Танака Х. Фазовая диаграмма воды между гидрофобными поверхностями. J. Chem. Phys. 122 , 104711 (2005).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

71.
Джонстон Дж. К., Кастеловиц Н. и Молинеро В. Переход жидкости в квазикристаллы в двухслойной воде. J. Chem. Phys. 133 , 154516 (2010).
ADS
Статья
PubMed
Google ученый

72.
Берендсен, Х., Григера, Дж. И Страатсма, Т. Отсутствующий член в эффективных парных потенциалах. J. Phys. Chem. 91 , 6269–6271 (1987).
CAS
Статья
Google ученый

73.
Lorentz, H. Ueber die anwendung des satzes vom virial in der kinetischen theorie der gase. Annalen der Physik 248 , 127–136 (1881).
ADS
Статья
МАТЕМАТИКА
Google ученый

74.
Вердер Т., Вальтер Дж. Х., Яффе Р., Халичиоглу Т. и Кумутсакос П. О взаимодействии воды и углерода для использования в молекулярно-динамическом моделировании графита и углеродных нанотрубок. J. Phys. Chem. B 107 , 1345–1352 (2003).
CAS
Статья
Google ученый

75.
Ван Дж., Братко Д. и Лузар А. Зондирование аддитивности поверхностного натяжения на химически неоднородных поверхностях с помощью молекулярного подхода. Proc. Natl. Акад. Sci. США 108 , 6374–6379 (2011).
ADS
CAS
Статья
PubMed
PubMed Central
Google ученый

76.
Боян М. Дж. И Стил У. А. Взаимодействие двухатомных молекул с графитом. Langmuir 3 , 1123–1127 (1987).
CAS
Статья
Google ученый

77.
Шин Ю.J. и др. . Поверхностно-энергетическая инженерия графена. Langmuir 26 , 3798–3802 (2010).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

78.
Ван С., Чжан Ю., Абиди Н. и Кабралес Л. Смачиваемость и свободная поверхностная энергия пленок графена. Langmuir 25 , 11078–11081 (2009).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

79.
Тахериан Ф., Маркон В., ван дер Вегт Н. Ф. и Лерой Ф. Каков угол смачивания воды на графене? Langmuir 29 , 1457–1465 (2013).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

80.
Kozbial, A. et al. . Исследование поверхностной энергии графена путем измерения краевого угла. Langmuir 30 , 8598–8606 (2014).
CAS
Статья
PubMed
Google ученый

81.
Нишино, Т., Мегуро, М., Накамаэ, К., Мацусита, М. и Уэда, Ю. Самая низкая поверхностная свободная энергия, основанная на выравнивании cf3. Langmuir 15 , 4321–4323 (1999).
CAS
Статья
Google ученый

82.
Скокки Г., Серджи Д., Д’Анджело К. и Ортона А. Эффекты смачивания и контактной линии для сферических и цилиндрических капель на графеновых слоях: сравнительное молекулярно-динамическое исследование. Physical Review E 84 , 061602 (2011).
ADS
Статья
Google ученый

83.
Rafiee, J. et al. . Смачивающая прозрачность графена. Nat. Матер. 11 , 217–222 (2012).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google ученый