Насыщенный пар. Влажность воздуха

Агрегатные состояния вещества.

Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя не может превышать максимально возможного значения

где T₁ - абсолютная температура нагревателя, а Т₂ - абсолютная температура холодильника. Повышение КПД тепловых двигателей и приближение его к максимально возможному - важнейшая техническая задача.

Испарением называется переход из жидкого состояния в газообразное. С точки зрения молекулярно-кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, то есть к охлаждению жидкости. Скорость испарения зависит: от площади открытой поверхности, температуры, концентрации молекул вблизи жидкости, рода вещества.

Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения, сопровождается выделением энергии в окружающее пространство.

В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, то есть когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы.

Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа. Так, давление насыщенного пара не зависит от объема, но зависит от температуры.

Эта зависимость не может быть выражена простой формулой, поэтому на основе экспериментального изучения зависимости давления насыщенного пара от температуры составлены таблицы, по которым можно определить его давление при различных температурах(таблица 1)
Таблица 1. Давление насыщенного пара (в миллиметрах ртутного столба), для температуры 20°С

Вещество	Давление насыщенного пара
Ртуть	0,0013
Вода	17,36
Хлороформ	160,5
Сернистый углерод	198,5
Эфир	442,4
Сернистая кислота (H2SO3) жидкая	2162 (3,24 атм)
Хлор жидкий	5798 (7,63 атм)
Аммиак жидкий	6384 (8,4 атм)
Углекислота жидкая	44688 (58,8 атм

В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды при некотором парциальном давлении p, которое, как правило, меньше давления насыщенного пара p₀. Отношение p / p₀, выраженное в процентах, называется относительной влажностью воздуха.

Давление водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, называют абсолютной влажностью, которую можно определить как плотность водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, выраженную в килограммах на метр кубический (р).
Относительной влажностью называют отношение плотности водяного пара (или давления), находящегося в воздухе при данной температуре, к плотности (или давлению) водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах, т. е.
Большинство явлений, наблюдаемых в природе, например быстрота испарения, высыхание различных веществ, увядание растений, зависит не от количества водяного пара в воздухе, а от того, насколько это количество близко к насыщению, т. е. от относительной влажности.

. Наиболее благоприятной для человека в средних климатических широтах является относительная влажность 40—60%.

Понижая температуру воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыщения. Признаком того, что пар стал насыщенным, является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости – росы(рис3). Температура, при которой пар становится насыщенным, называется точкой росы. Например: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов
Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются гигрометрами и психрометрами(рис 2). Необходимо измерить температуру сухого и влажного термометров психрометра. Относительную влажность определяют с помощью психрометрической таблицы.

Испарение может происходить не только с поверхности, но и в объеме жидкости. В жидкости всегда имеются мельчайшие пузырьки газа. Если давление насыщенного пара жидкости равно внешнему давлению (то есть давлению газа в пузырьках) или превышает его, жидкость будет испаряться внутрь пузырьков. Пузырьки, наполненные паром, расширяются и всплывают на поверхность(рис.1). Этот процесс называется кипением. Кипение жидкости начинается при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению.

Рис.1 рис.2 рис 3

В частности, при нормальном атмосферном давлении вода кипит при температуре 100 °С. Это значит, что при такой температуре давление насыщенных паров воды равно 1 атм. При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, и поэтому температура кипения воды понижается (приблизительно на 1 °С на каждые 300 метров высоты). На высоте 7 км давление составляет примерно 0,4 атм, и температура кипения понижается до 70 °С.

Дата добавления: 2014-01-04