Насыщенные и ненасыщенные пары
Пар – совокупность молекул, вылетающих из жидкости при парообразовании.
Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. В приведённом определении динамическое равновесие наблюдается между процессами парообразования и конденсации. При динамическом равновесии количество пара и жидкости остаётся постоянным.
Насыщенные пары обладают рядом характерных только для них свойств.
1
.
Давление насыщенного пара не зависит
от его объёма, а определяется только
температурой пара. Например, при
уменьшении объёма сосуда возрастает
скорость конденсации пара, что приводит
к увеличению количества жидкости.
Динамическое равновесие восстанавливается
при достижении паром прежнего значения
концентрации. Зависимость давления
насыщенного пара воды от температуры
показана в школьном курсе физики в виде
справочной таблицы. Важно помнить, что
при 100 °C давление насыщенного водяного
пара равно нормальному атмосферному
давлению – давлению, равному
гидростатическому давлению на поверхности
земли столба ртути высотой 760 мм.
p0 = 760 мм рт. ст. ≈ 101 300 Па ≈ 105 Па.
2. Давление насыщенного пара увеличивается с ростом температуры быстрее, чем давление идеального газа.
Это объясняется дополнительным увеличением концентрации молекул насыщенного пара.
Ненасыщенный пар – пар, давление которого меньше давления насыщенного пара, взятого при той же температуре.
Влажность воздуха
Влажность воздуха – содержание водяного пара в атмосфере. Влажность влияет на многие явления природы. Для описания влажности используется несколько физических величин.
Абсолютная влажность воздуха – масса водяного пара, содержащегося в одном кубическом метре воздуха (плотность водяного пара).
Абсолютная влажность может быть найдена через парциальное давление водяного пара и уравнение Менделеева–Клапейрона.
Парциальное давление газа – давление этого газа, которое он оказывал бы, если бы другие газы рассматриваемой смеси отсутствовали.
Относительная влажность воздуха – отношение парциального давления водяного пара в атмосфере к давлению насыщенного водяного пара, взятого при той же температуре, выраженное в процентах.
Относительную влажность измеряют с помощь психрометра – прибора, работа которого основана на зависимости разности показаний сухого термометра и влажного термометра от влажности воздуха.
При понижении температуры водяной пар, содержащийся в воздухе, может достичь состояния насыщения.
Точка росы – температура, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным.
Изменение агрегатных состояний вещества, испарение и конденсация. Кипение жидкости
Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в газообразное.
Для парообразования жидкости при постоянной температуре к ней необходимо подводить тепло, определяемое по формуле:
Q = rm,
где m – масса жидкости, перешедшей в газообразное состояние; r – удельная теплота парообразования – постоянная величина, показывающая, какое количество теплоты потребуется для перевода в газообразное состояние 1 кг жидкости при постоянной температуре. Различают два вида парообразования.
Испарение – парообразование со свободной поверхности жидкости. Скорость испарения зависит:
1) от температуры жидкости (возрастает с ростом температуры);
2) от площади свободной поверхности жидкости (возрастает с увеличением площади);
3) от рода вещества;
4) от скорости движения воздушных масс (при ветре испарение протекает быстрее).
Испарение происходит при любой температуре. При отсутствии теплопередачи испарение сопровождается понижением температуры жидкости.
Кипение – парообразование по всему объёму жидкости. Кипение требует интенсивного подвода тепла и протекает при постоянной температуре – температуре кипения. Жидкость кипит при температуре, при которой давление её насыщенного пара равно внешнему давлению. Поэтому, температура кипения зависит от величины внешнего давления (чем выше давление, тем выше температура кипения).
Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое.
Для конденсации жидкости при постоянной температуре от неё необходимо отводить тепло, определяемое по формуле:
Q = –rm.
Конденсация происходит при любой температуре. При отсутствии теплопередачи конденсация сопровождается повышением температуры жидкости.