Физика_лек_pdf / Модуль 4. Основы термодинамики. Реальные газы, жидкости и твердые тела

Т т. p . При охлаждении воздуха ниже температуры точки росы пар в нем начинает конденсироваться, появляется туман и влажный воздух становится насыщенным. Состоянию насыщенного влажного воздуха соответствуют утренний туман и появление капель влаги на поверхности бутылки, вынутой из холодильника.

Температура точки росы может быть определена гигрометром. Более точно она определяется как температура насыщения при парциальном давлении водяного пара посредством психрометра. Ее можно также определить по таблицам водяного пара как температуру насыщения, соответствующую данному парциальному давлению водяного пара Р п .

Основными физическими характеристиками влажного воздуха являются: абсолютная и относительная влажность, влагосодержание и плотность.

Абсолютная влажность воздуха. Так как пар рассредоточен по всему объему воздуха и имеет определенное парциальное давление при данной температуре, то абсолютная влажность равна плотности водяного пара во влажном воздухе при его парциальном давлении и температуре воздуха ρп = т п /V в.в , кг/м3 . Абсолютная влажность насыщенного воздуха, равная плотности насыщенного водяного пара при температуре воздуха, есть r п s (состояние 2 на рис. 7.13) или r т.р (состояние 3).

Относительная влажность воздуха — отношение абсолютной влажности ненасыщенного влажного воздуха к максимально возможной при данной температуре (к абсолютной влажности насыщенного воздуха при той же температуре):

Для ненасыщенного воздуха θ < 1, для насыщенного θ = 1, Сделаем допущение о том, что перегретый и сухой насыщенный пар в воздухе при той же температуре подчиняются уравнению состояния идеального газа, то есть Р п v п = R п T и Р п v 1 = R п T

. Из сопоставления этих уравнений имеем v l /v = ρ п /ρ пл = P п /PS и, следовательно,

θ = R п /RS (7.16)

Влажность воздуха, определяющая содержание в воздухе водяного пара, является наиболее существенной характеристикой погоды и климата.

Принято удельные величины влажного воздуха относить к 1 кг сухого воздуха. Это обусловлено тем, что в процессах подогрева и охлаждения влажного воздуха количество сухого воздуха постоянно. Массу водяного пара, приходящуюся на 1 кг сухого воздуха, называют влагосодержанием

Для пара и сухого воздуха, как компонентов влажного воздуха, находящихся в одном объеме и при одинаковой температуре, можно соответственно написать P п V = т п

R п Т и Р с.в V = m с.в R с.в Т .

Следовательно,

Так как P с.в = P б – Р п и согласно (7.16) Р п = θР A , то получим

Плотность влажного воздуха складывается из плотностей сухого воздуха ρ с.в и водяного пара ρп или ρs . Принимая во внимание следующее соотношение между ними в виде ρп /ρ с.в = d , получим

ρ = ρс.в + ρп = ρс.в (1 + d ) = ρп (1 + d )/d , кг/м3 .

Цит. по: Физика: учебник / Демидченко В.И. — Ростов н/Д: Феникс, 2006. — С. 194–206.

Наряду с термином «газ» распространен также термин «пар». Эта двойственная терминология возникла в то время, когда считалось, что пар может быть превращен в жидкость, а газ нет. После того как все газы были сконденсированы, для такой двойственности не осталось оправдания. Газ и пар — это одно и то же. Когда говорят о паре какой-либо жидкости, то этим желают подчеркнуть, что речь идет о газе, получающемся испарением этой жидкости. Только по привычке мы говорим о водяном паре, а не о водяном газе, о насыщенном паре, а не о насыщенном газе и пр.