Пред да одговориме на прашањето поставено во насловот на статијата, ајде да откриеме што е steam. Сликите што ги имаат повеќето луѓе кога го слушаат овој збор се: котел или тава што врие, парна соба, топол пијалок и уште многу слични слики. На еден или друг начин, во нашите идеи има течна и гасовита супстанција што се издига над нејзината површина. Ако ве прашаат да дадете пример за пареа, веднаш ќе се сетите на водена пареа, алкохол, етер, бензин, ацетон.

Постои уште еден збор за гасовити состојби - гас. Овде обично се сеќаваме на кислород, водород, азот и други гасови, без да ги поврзуваме со соодветните течности. Згора на тоа, добро е познато дека тие постојат во течна состојба. На прв поглед, разликите се во тоа што пареата одговара на природните течности, а гасовите мора да бидат посебно течни. Сепак, ова не е сосема точно. Згора на тоа, сликите што произлегуваат од зборот пареа не се пареа. За да дадеме поточен одговор, ајде да погледнеме како се појавува пареа.

Како пареата се разликува од гасот?

Состојбата на агрегација на супстанцијата се определува со температурата, поточно од односот помеѓу енергијата со која нејзините молекули комуницираат и енергијата на нивното термичко хаотично движење. Приближно, можеме да претпоставиме дека ако енергијата на интеракцијата е многу поголема, тоа е цврста состојба; ако енергијата на топлинското движење е многу поголема, тоа е гасовита состојба; ако енергиите се споредливи, тоа е течна состојба.

Излегува дека за да може молекулата да се отцепи од течноста и да учествува во формирањето на пареа, количината на топлинска енергија мора да биде поголема од енергијата на интеракцијата. Како може да се случи ова? Просечната брзина на термичко движење на молекулите е еднаква на одредена вредност во зависност од температурата. Сепак, поединечните брзини на молекулите се различни: повеќето од нив имаат брзини блиску до просечната вредност, но некои имаат брзина поголема од просечната, некои помала.

Побрзите молекули можат да имаат топлинска енергија поголема од енергијата на интеракцијата, што значи дека, еднаш на површината на течноста, тие можат да се отцепат од неа, формирајќи пареа. Овој метод на испарување се нарекува испарување. Поради истата распределба на брзините, постои и спротивен процес - кондензација: молекулите од пареата преминуваат во течност. Патем, сликите што обично се појавуваат при слушањето на зборот пареа не се пареа, туку резултат на спротивниот процес - кондензација. Пареата не се гледа.

Под одредени услови, пареата може да стане течност, но за да се случи тоа нејзината температура не смее да надмине одредена вредност. Оваа вредност се нарекува критична температура. Пареата и гасот се гасовити состојби кои се разликуваат по температурата на која постојат. Ако температурата не ја надмине критичната температура, тоа е пареа, а ако ја надминува, тоа е гас. Ако ја одржувате температурата константна и ја намалите јачината на звукот, пареата се втечнува, но гасот не се втечнува.

Што е заситена и незаситена пареа

Самиот збор „заситен“ носи одредени информации; тешко е да се засити голема површина на просторот. Ова значи дека за да се добие заситена пареа, ви треба ограничете го просторот во кој се наоѓа течноста. Температурата мора да биде помала од критичната температура за дадена супстанција. Сега испарените молекули остануваат во просторот каде што се наоѓа течноста. Отпрвин, повеќето од молекуларните транзиции ќе се случат од течноста, а густината на пареата ќе се зголеми. Ова за возврат ќе предизвика поголем број на обратни премини на молекулите во течноста, што ќе ја зголеми брзината на процесот на кондензација.

Конечно, се воспоставува состојба за која просечниот број на молекули кои минуваат од една фаза во друга ќе биде еднаков. Оваа состојба се нарекува динамичка рамнотежа. Оваа состојба се карактеризира со иста промена во големината и насоката на стапките на испарување и кондензација. Оваа состојба одговара на заситената пареа. Ако состојбата на динамичка рамнотежа не се постигне, тоа одговара на незаситена пареа.

Тие го започнуваат проучувањето на објектот, секогаш со неговиот наједноставен модел. Во молекуларната кинетичка теорија, ова е идеален гас. Главните поедноставувања овде се занемарувањето на сопствениот волумен на молекулите и енергијата на нивната интеракција. Излегува дека таков модел сосема задоволително ја опишува незаситената пареа. Покрај тоа, колку е помалку заситен, толку е полегитимна неговата употреба. Идеален гас е гас; тој не може да стане ниту пареа ниту течност. Следствено, за заситена пареа таков модел не е соодветен.

Главните разлики помеѓу заситената и незаситената пареа

1. Заситено значи дека овој објект има најголема можна вредност на некои параметри. За пар ова е густина и притисок. Овие параметри за незаситена пареа имаат помали вредности. Колку е подалеку пареата од заситеност, толку се помали овие вредности. Едно појаснување: референтната температура мора да биде константна.
2. За незаситена пареа: Законот Бојл-Мариот: ако температурата и масата на гасот се константни, зголемувањето или намалувањето на волуменот предизвикува намалување или зголемување на притисокот за иста количина, притисокот и волуменот се обратно пропорционални. Од максималната густина и притисок на константна температура, произлегува дека тие се независни од волуменот на заситената пареа; излегува дека за заситена пареа, притисокот и волуменот се независни еден од друг.
3. За незаситена пареа густината не зависи од температурата, и ако јачината се одржува, вредноста на густината не се менува. За заситена пареа, додека се одржува волуменот, густината се менува ако се промени температурата. Зависноста во овој случај е директна. Ако температурата се зголеми, густината исто така се зголемува, ако температурата се намали, густината исто така се менува.
4. Ако волуменот е константен, незаситената пареа се однесува во согласност со законот на Чарлс: како што се зголемува температурата, притисокот исто така се зголемува за истиот фактор. Оваа зависност се нарекува линеарна. За заситената пареа, како што се зголемува температурата, притисокот се зголемува побрзо отколку за незаситената пареа. Зависноста е експоненцијална.

Да резимираме, можеме да забележиме значителни разлики во својствата на споредените објекти. Главната разлика е во тоа што пареата, во состојба на заситеност, не може да се разгледува изолирано од нејзината течност. Ова е систем од два дела на кој не може да се применат повеќето закони за гас.

Заситена пареа.

Ако сад со цврсто затворете ја течноста, количината на течност прво ќе се намали, а потоа ќе остане константна. Кога неМен На оваа температура, системот на течност-пареа ќе достигне состојба на топлинска рамнотежа и ќе остане во него онолку долго колку што сакате. Истовремено со процесот на испарување се јавува и кондензација, двата процеса во просек комп.се охрабруваат еден со друг. Во првиот момент, откако течноста ќе се истури во садот и ќе се затвори, течноста ќеиспарува и густината на пареата над неа ќе се зголеми. Меѓутоа, во исто време, бројот на молекули кои се враќаат во течноста ќе се зголеми. Колку е поголема густината на пареата, толку е поголем бројот на неговите молекули кои се враќаат во течноста. Како резултат на тоа, во затворен сад на константна температура, ќе се воспостави динамична (мобилна) рамнотежа помеѓу течноста и пареата, т.е. бројот на молекули што ја напуштаат површината на течноста по одреденоР временскиот период ќе биде во просек еднаков на бројот на молекули на пареа кои се враќаат во течноста во исто времеб. Пареа, не лебдењето во динамичка рамнотежа со својата течност се нарекува заситена пареа. Ова е дефиниција за подвлекувањеТоа значи дека во даден волумен на дадена температура не може да има поголема количина на пареа.

Притисок на заситена пареа .

Што ќе се случи со заситената пареа ако се намали волуменот што го зафаќа? На пример, ако ја компресирате пареата што е во рамнотежа со течноста во цилиндар под клипот, одржувајќи ја температурата на содржината на цилиндерот константна. Кога пареата е компресирана, рамнотежата ќе почне да се нарушува. Отпрвин, густината на пареата малку ќе се зголеми, а поголем број на молекули ќе почнат да се движат од гас во течност отколку од течност во гас. На крајот на краиштата, бројот на молекули што ја напуштаат течноста по единица време зависи само од температурата, а компресирањето на пареата не го менува овој број. Процесот продолжува сè додека повторно не се воспостави динамичка рамнотежа и густина на пареа, и затоа концентрацијата на неговите молекули ги добива своите претходни вредности. Следствено, концентрацијата на заситените молекули на пареа на константна температура не зависи од нејзиниот волумен. Бидејќи притисокот е пропорционален на концентрацијата на молекулите (p=nkT), од оваа дефиниција произлегува дека притисокот на заситената пареа не зависи од волуменот што го зафаќа. Притисок p n.p. притисокот на пареата при кој течноста е во рамнотежа со нејзината пареа се нарекува притисок на заситена пареа.

Зависност на притисокот на заситената пареа од температурата.

Состојбата на заситената пареа, како што покажува искуството, приближно се опишува со равенката на состојбата на идеален гас, а неговиот притисок се одредува со формулата P = nkT Како што се зголемува температурата, притисокот се зголемува. Бидејќи притисокот на заситената пареа не зависи од волуменот, затоа зависи само од температурата. Меѓутоа, зависноста на п.н. од T, пронајден експериментално, не е директно пропорционален, како во идеален гас со постојан волумен. Со зголемување на температурата, притисокот на вистинската заситена пареа се зголемува побрзо од притисокот на идеалниот гас (Сл.крива на одвод 12). Зошто се случува ова? Кога течноста се загрева во затворен сад, дел од течноста се претвора во пареа. Како резултат на тоа, според формулата P = nkT, притисокот на заситената пареа се зголемува не само поради зголемување на температурата на течноста, туку и поради зголемување на концентрацијата на молекулите (густината) на пареата. Во основа, зголемувањето на притисокот со зголемување на температурата се одредува токму со зголемувањето на концентрацијатацентрално ii. (Главната разлика во однесувањето иидеален гас и заситена пареа е дека кога температурата на пареата во затворен сад се менува (или кога волуменот се менува при константна температура), масата на пареата се менува. Течноста делумно се претвора во пареа, или, напротив, пареата делумно кондензираtsya. Ништо слично не се случува со идеален гас.) Кога целата течност ќе испари, пареата ќе престане да се заситува при дополнително загревање и нејзиниот притисок при постојан волумен ќе се зголеми.е директно пропорционална на апсолутната температура (види Сл., крива дел 23).

Врие.

Вриењето е интензивен премин на супстанцијата од течна во гасовита состојба, што се јавува низ целиот волумен на течноста (а не само од нејзината површина). (Кондензацијата е обратен процес.) Како што се зголемува температурата на течноста, брзината на испарување се зголемува. Конечно, течноста почнува да врие. При вриење, низ целиот волумен на течноста се формираат брзорастечки меурчиња од пареа, кои испливаат на површината. Точката на вриење на течноста останува константна. Ова се случува затоа што целата енергија што се доставува до течноста се троши за нејзино претворање во пареа. Под кои услови започнува вриењето?

Течноста секогаш содржи растворени гасови, ослободени на дното и ѕидовите на садот, како и на честички од прашина суспендирани во течноста, кои се центри на испарување. Течните пареи во меурчињата се заситени. Како што се зголемува температурата, притисокот на заситената пареа се зголемува и меурите се зголемуваат во големина. Под влијание на пловната сила тие лебдат нагоре. Ако горните слоеви на течноста имаат пониска температура, тогаш се јавува кондензација на пареа во меурчиња во овие слоеви. Притисокот брзо опаѓа и меурчињата пропаѓаат. Колапсот се случува толку брзо што ѕидовите на меурот се судираат и произведуваат нешто како експлозија. Многу такви микро-експлозии создаваат карактеристичен шум. Кога течноста ќе се загрее доволно, меурчињата ќе престанат да се распаѓаат и ќе испливаат на површината. Течноста ќе зоврие. Внимателно гледајте го котелот на шпоретот. Ќе откриете дека речиси престанува да прави бучава пред да зоврие. Зависноста на притисокот на заситената пареа од температурата објаснува зошто точката на вриење на течноста зависи од притисокот на нејзината површина. Меурот на пареа може да расте кога притисокот на заситената пареа во него малку го надминува притисокот во течноста, што е збир на воздушниот притисок на површината на течноста (надворешен притисок) и хидростатичкиот притисок на течната колона. Вриењето започнува на температура на која притисокот на заситената пареа во меурите е еднаков на притисокот во течноста. Колку е поголем надворешниот притисок, толку е поголема точката на вриење. И обратно, со намалување на надворешниот притисок, ја намалуваме точката на вриење. Со испумпување на воздух и водена пареа од колбата, можете да направите водата да врие на собна температура. Секоја течност има своја точка на вриење (која останува константна додека целата течност не зоврие), што зависи од нејзиниот притисок на заситена пареа. Колку е поголем притисокот на заситената пареа, толку е помала точката на вриење на течноста.

Влажност на воздухот и нејзино мерење.

Речиси секогаш има одредена количина на водена пареа во воздухот околу нас. Влажноста на воздухот зависи од количината на водена пареа содржана во него. Влажниот воздух содржи поголем процент на молекули на вода од сувиот воздух.Болка Од голема важност е релативната влажност на воздухот, пораки за кои секојдневно се слушаат во извештаите за временска прогноза.

Во врска соСилната влажност е односот на густината на водената пареа содржана во воздухот и густината на заситената пареа на дадена температура, изразена како процент (покажува колку е блиску водената пареа во воздухот до заситеноста).

Точка на роса

Сувоста или влажноста на воздухот зависи од тоа колку неговата водена пареа е блиску до заситеноста. Ако влажниот воздух се лади, пареата во него може да се доведе до заситување, а потоа ќе се кондензира. Знак дека пареата станала заситена е појавата на првите капки кондензирана течност - роса. Температурата на која пареата во воздухот станува заситена се нарекува точка на росење. Точката на роса ја карактеризира и влажноста на воздухот. Примери: роса што паѓа наутро, замаглување на ладно стакло ако дишете на него, формирање на капка вода на цевка за ладна вода, влага во подрумите на куќите. За мерење на влажноста на воздухот се користат мерни инструменти - хигрометри. Постојат неколку видови хигрометри, но главни се коса и психометриски.

Ако отворена чаша вода се остави долго време, водата на крајот целосно ќе испари. Поточно, ќе испари. Што е испарување и зошто се случува?

2.7.1 Испарување и кондензација

На дадена температура, течните молекули имаат различни брзини. Брзините на повеќето молекули се блиску до одредена просечна вредност (карактеристична за оваа температура). Но, постојат молекули чии брзини значително се разликуваат од просечната, и помали и поголеми.

На сл. Слика 2.16 покажува приближен график на дистрибуцијата на брзината на течните молекули. Сината позадина го прикажува мнозинството молекули чии брзини се групирани околу просечната вредност. Црвената „опашка“ на графиконот е мал број „брзи“ молекули, чии брзини значително ја надминуваат просечната брзина на најголемиот дел од течните молекули.

Број на молекули

Брзи молекули

Брзина на молекулите

Ориз. 2.16. Распределба на молекулите по брзина

Кога таква многу брза молекула ќе се најде на слободната површина на течноста (т.е. на интерфејсот помеѓу течноста и воздухот), кинетичката енергија на оваа молекула може да биде доволна да ги надмине привлечните сили на другите молекули и да лета надвор од течноста . Овој процес е испарување, а молекулите што ја напуштаат течноста формираат пареа.

Значи, испарувањето е процес на претворање на течност во пареа, што се јавува на слободната површина на течноста7.

Може да се случи по некое време молекулата на пареата да се врати назад во течноста.

Процесот на менување на молекулите на пареа во течност се нарекува кондензација. Кондензацијата на пареа е обратен процес на испарување на течноста.

2.7.2 Динамична рамнотежа

Што се случува ако садот со течност е херметички затворен? Густината на пареата над површината на течноста ќе почне да се зголемува; честичките на пареа сè повеќе ќе се мешаат со другите течни молекули кои летаат надвор, а стапката на испарување ќе почне да се намалува. Во исто време ќе започне

7 Под посебни услови, трансформацијата на течноста во пареа може да се случи низ целиот волумен на течноста. Овој процес ви е добро познат - вриење.

p n = n RT:

стапката на кондензација ќе се зголеми, бидејќи со зголемување на концентрацијата на пареа ќе се зголеми бројот на молекули кои се враќаат во течноста.

Конечно, во одреден момент стапката на кондензација ќе биде еднаква на стапката на испарување. Ќе се појави динамична рамнотежа помеѓу течноста и пареата: по единица време, ист број на молекули ќе излетаат од течноста како што се враќаат од пареата во неа. Од овој момент, количината на течност ќе престане да се намалува, а количината на пареа ќе престане да се зголемува; пареата ќе достигне ¾заситеност¿.

Заситената пареа е пареа која е во состојба на динамичка рамнотежа со својата течност. Пареата што не достигнала состојба на динамичка рамнотежа со течноста се нарекува незаситена.

Притисокот и густината на заситената пареа се означени pn in. Очигледно, pn in е максималниот притисок и густина што може да ги има пареата на дадена температура. Со други зборови, притисокот и густината на заситената пареа секогаш ги надминуваат притисокот и густината на незаситената пареа.

2.7.3 Својства на заситената пареа

Излегува дека состојбата на заситената пареа (а уште повеќе на незаситената пареа) може приближно да се опише со равенката на состојбата на идеален гас (равенка Менделеев-Клапејрон). Конкретно, имаме приближна врска помеѓу притисокот на заситената пареа и неговата густина:

Ова е многу изненадувачки факт, потврден со експеримент. Навистина, по своите својства, заситената пареа значително се разликува од идеалниот гас. Да ги наведеме најважните од овие разлики.

1. При константна температура, густината на заситената пареа не зависи од нејзиниот волумен.

Ако, на пример, заситената пареа се компресира изотермално, тогаш неговата густина ќе се зголеми во првиот момент, стапката на кондензација ќе ја надмине стапката на испарување, а дел од пареата ќе се кондензира во течност додека повторно не се појави динамичка рамнотежа, во која густината на пареата ќе се врати на претходната вредност.

Слично на тоа, при изотермално ширење на заситената пареа, неговата густина ќе се намали во првиот момент (пареата ќе стане незаситена), брзината на испарување ќе ја надмине стапката на кондензација, а течноста дополнително ќе испарува додека повторно не се воспостави динамичка рамнотежа, т.е. , додека пареата повторно не се засити со иста густина.

2. Притисокот на заситената пареа не зависи од нејзиниот волумен.

Ова произлегува од фактот дека густината на заситената пареа не зависи од волуменот, а притисокот е единствено поврзан со густината со равенката (2.6).

Како што гледаме, законот на Бојл-Мариот, кој важи за идеални гасови, не важи за заситената пареа. Ова не е изненадувачки, бидејќи е добиено од равенката Менделеев-Клапејрон под претпоставка дека масата на гасот останува константна.

3. При константен волумен, густината на заситената пареа се зголемува со зголемување на температурата и се намалува со намалување на температурата.

Навистина, како што се зголемува температурата, стапката на испарување на течноста се зголемува. Динамичната рамнотежа е нарушена во првиот момент, и дополнително

испарување на некоја течност. Парот ќе се додава додека повторно не се врати динамичката рамнотежа.

На ист начин, како што температурата се намалува, брзината на испарување на течноста станува побавна, а дел од пареата се кондензира додека не се врати динамичката рамнотежа, но со помалку пареа.

Така, кога заситената пареа се загрева или лади изохорично, нејзината маса се менува, така што законот на Чарлс не функционира во овој случај. Зависноста на притисокот на заситената пареа од температурата повеќе нема да биде линеарна функција.

4. Притисокот на заситената пареа се зголемува со температурата побрзо отколку според линеарен закон.

Всушност, со зголемување на температурата, густината на заситената пареа се зголемува, а според равенката (2.6), притисокот е пропорционален на производот на густината и температурата.

Зависноста на притисокот на заситената пареа од температурата е експоненцијална (сл. 2.17). Тој е претставен со делот 1-2 од графиконот. Оваа зависност не може да се изведе од идеалните закони за гас.

изохорен пар

Ориз. 2.17. Зависност на притисокот на пареата од температурата

Во точка 2 целата течност испарува; со дополнително зголемување на температурата, пареата станува незаситена, а нејзиниот притисок се зголемува линеарно во согласност со законот на Чарлс (дел 2-3).

Да потсетиме дека линеарното зголемување на притисокот на идеалниот гас е предизвикано од зголемување на интензитетот на влијанијата на молекулите на ѕидовите на садот. Кога се загрева заситената пареа, молекулите почнуваат да чукаат не само посилно, туку и почесто бидејќи пареата станува поголема. Истовременото дејство на овие два фактора предизвикува експоненцијално зголемување на притисокот на заситената пареа.

2.7.4 Влажност на воздухот

Апсолутна влажност е парцијалниот притисок на водената пареа во воздухот (т.е. притисокот што водената пареа би го извршила сама по себе, во отсуство на други гасови). Понекогаш апсолутната влажност се нарекува и густина на водена пареа во воздухот.

Релативна влажност на воздухот "е односот на парцијалниот притисок на водената пареа во него со притисокот на заситената водена пареа на иста температура. Како по правило, ова е

односот се изразува како процент:

" = стр 100%: pн

Од равенката Менделеев-Клапејрон (2.6) произлегува дека односот на парните притисоци е еднаков на односот на густините. Бидејќи самата равенка (2.6), да потсетиме, опишува заситена пареа само приближно, имаме приближна врска:

" = 100%:n

Еден од уредите што ја мери влажноста на воздухот е психрометар. Вклучува два термометри, од кои еден резервоар е завиткан во влажна крпа. Колку е помала влажноста, толку е поинтензивно испарувањето на водата од ткаенината, толку повеќе се лади резервоарот на влажниот термометар и толку е поголема разликата помеѓу неговите отчитувања и отчитувањата на сувиот термометар. Од оваа разлика, влажноста на воздухот се одредува со помош на специјална психометриска табела.

Секогаш има испарувања од оваа течност над слободната површина на течноста. Ако садот со течност не е затворен, тогаш секогаш ќе има молекули на пареа кои се оддалечуваат од површината на течноста и не можат да се вратат назад во течноста. Во затворен сад, кондензацијата на пареата се јавува истовремено со испарувањето на течноста. Прво, бројот на молекули кои излетуваат од течноста за 1 секунда е поголем од бројот на молекули кои се враќаат назад, а густината, а со тоа и притисокот на пареата, се зголемува. Бројот на молекули на пареа се зголемува додека бројот на молекули што ја напуштаат течноста (испаруваат) не стане еднаков на бројот на молекули кои се враќаат во течноста (кондензирани) во истиот временски период. Оваа состојба се нарекува динамична рамнотежа.

Пареата која е во состојба на динамичка рамнотежа со својата течност се нарекува заситена пареа. Следниве количини се користат за да се опише заситената пареа: притисок на заситена пареа стр n и густина на заситена пареаρ n. На дадена температура, заситената пареа има максимален можен притисок и густина на пареа.

Пареа чиј притисок е помал од притисокот на заситената пареа на дадена температура се нарекува незаситени. Слично на тоа, беше можно да се даде дефиниција во однос на густината на пареата.

Искуството покажува дека незаситените пареи ги почитуваат сите закони за гасови и колку се подалеку од заситеноста, толку попрецизно.

Својства на заситените пареи

Следниве својства се карактеристични за заситените пареи:

Оттука, заситената пареа не ги почитува законите за гас на идеалниот гас. Вредностите на притисокот и густината на заситената пареа на дадена температура се одредуваат од табелите (види табела).

Табела. Притисок ( Р) и густина (ρ) на заситената водена пареа на различни температури ( т).

Влажност на воздухот

Како резултат на испарувањето на водата од многубројните водни тела (мориња, езера, реки итн.), како и од вегетацијата, атмосферскиот воздух секогаш содржи водена пареа. Количината на водена пареа содржана во воздухот влијае на времето, благосостојбата на човекот, функционирањето на многу негови органи, растителниот свет, како и безбедноста на техничките предмети, архитектонските структури и уметничките дела. Затоа, многу е важно да се следи влажноста на воздухот и да може да се измери.

Водената пареа во воздухот обично е незаситена. Движењето на воздушните маси, во крајна линија предизвикано од зрачењето на Сонцето, доведува до фактот дека на некои места на нашата планета во моментот испарувањето на водата преовладува над кондензацијата, додека во други, напротив, доминира кондензацијата.

Апсолутна влажностρ на воздух е вредност нумерички еднаква на масата на водена пареа содржана во 1 m 3 воздух (т.е. густината на водената пареа во воздухот во дадени услови).

Единицата SI за апсолутна влажност е килограм на кубен метар (kg/m3). Понекогаш се користат несистемски единици грамови на кубен метар (g/m3).

Апсолутна влажност ρ и притисок стрводена пареа се меѓусебно поврзани со равенката на состојбата

\(~p \cdot V = \dfrac (m \cdot M) (R \cdot T) \Десна стрелка p = \dfrac(\rho)(M) \cdot R \cdot T\)

Ако се знае само апсолутната влажност, сè уште е невозможно да се процени колку е сув или влажен воздухот. За да го одредите степенот на влажност на воздухот, треба да знаете дали водената пареа е блиску или далеку од заситеноста.

Релативна влажноствоздухот φ е процентуален однос на апсолутната влажност до густината ρ 0 на заситената пареа на дадена температура (или однос на притисок стрводена пареа до притисок стр 0 заситена пареа на дадена температура):

\(~\varphi = \dfrac(\rho)(\rho_0) \cdot 100\;\%, \;\; ~\varphi = \dfrac(p)(p_0) \cdot 100\;\%.\)

Колку е помала релативната влажност, колку е подалеку пареата од заситеност, толку поинтензивно се испарува. Притисок на заситена пареа стр 0 на дадена температура е табеларна вредност. Притисок стрводената пареа (а со тоа и апсолутната влажност) се определува со точката на росење.

Оставете на температура т 1 притисок на водена пареа стр 1 . Статус на Steam на дијаграмот Р, тќе биде претставена со точка А(сл. 5).

Кога изобарично се лади до температура т p пареата станува заситена и нејзината состојба е претставена со точка ВО. Температура т p при што водената пареа станува заситена се вика точка на росење. Кога се лади под точката на росење, започнува кондензација на пареа: се појавува магла, роса паѓа и прозорците се замаглуваат. Точката на росење ви овозможува да го одредите притисокот на водена пареа стр 1 во воздух на температура т 1 .

Навистина, од Слика 5 гледаме дека притисокот стр 1 е еднаков на притисокот на заситената пареа во точката на росење стр 1 = стр 0 tp. Затоа, \(~\varphi = \dfrac(p_(0tp))(p_0) \cdot 100 \;\%\)

Психрометар. Хигрометар

Како што температурата се намалува, релативната влажност се зголемува. на одредена температура ( точка на росење) водената пареа станува заситена. Понатамошното намалување на температурата води до фактот дека добиената вишок водена пареа почнува да се кондензира во форма на капки роса или магла.

За да ја одредите релативната влажност на воздухот, можете вештачки да ја намалите температурата на воздухот во ограничена област до точката на росење. Апсолутната влажност и, соодветно, притисокот на водена пареа ќе останат непроменети. Со споредување на притисокот на водената пареа во точката на росење со притисокот на заситената пареа што би можел да биде на температурата за која сме заинтересирани, на тој начин ќе ја најдеме релативната влажност на воздухот. Брзо ладење може да се постигне со интензивно испарување на некоја испарлива течност. Овој метод се користи за мерење на влажноста со помош на хигрометар за кондензација.

Хигрометар за кондензацијасе состои од метална кутија со две отвори (сл. 6).

Етер се истура во кутијата. Со помош на гумена сијалица, воздухот се пумпа низ кутијата. Етерот многу брзо испарува, температурата на кутијата и воздухот во негова близина се намалуваат, а релативната влажност се зголемува. На одредена температура, која се мери со термометар вметнат во дупката на уредот, површината на кутијата е покриена со ситни капки роса. За попрецизно снимање на моментот кога се појавува роса на површината на кутијата со роса, оваа површина се полира до огледало, а до кутијата се поставува полиран метален прстен за контрола.

Во современите хигрометри за кондензација, за ладење на огледалото се користи полупроводнички елемент, чијшто принцип на работа се заснова на ефектот на Пелтиер, а температурата на огледалото се мери со отпор на жица или полупроводнички микротермометар вграден во него.

Акција хигрометар за косасе заснова на својството на обезмастена човечка коса да ја менува својата должина кога се менува влажноста на воздухот, што овозможува да се измери релативната влажност од 30 до 100%. Косата 1 (слика 7) се протега преку метална рамка 2. Промената на должината на косата се пренесува на стрелката 3, движејќи се по скалата.

Ориз. 7

Акција керамички хигрометарврз основа на зависноста на електричниот отпор на цврстата и порозна керамичка маса (мешавина од глина, силициум, каолин и некои метални оксиди) од влажноста на воздухот.

Процесите на испарување и кондензација се случуваат континуирано и паралелно еден со друг.

Во отворен сад со текот на времето се намалува количината на течност, бидејќи испарувањето преовладува над кондензацијата.

Пареата што постои над површината на течноста кога испарувањето преовладува над кондензацијата или пареата во отсуство на течност се нарекува незаситени.

Во херметички затворен сад, нивото на течноста не се менува со текот на времето, бидејќи испарувањето и кондензацијата се компензираат меѓусебно: колку молекули летаат надвор од течноста, ист број од нив се враќаат во исто време и се јавува динамична (мобилна) рамнотежа помеѓу пареата и нејзината течност.

Пареата која е во динамичка рамнотежа со својата течност се нарекува заситен.

На дадена температура, заситената пареа на која било течност има најголема густина ( ) и создава максимален притисок ( ) што може да го има пареата на оваа течност на оваа температура.

Притисокот и густината на заситената пареа на иста температура зависи од видот на супстанцијата: поголем притисок создава заситена пареа од течноста која побрзо испарува.На пример, и

Својства на незаситените пареи:Незаситените пареи ги почитуваат законите за гас на Бојл - Мариот, Геј-Лусак, Чарлс, и за нив може да се примени равенката на состојбата на идеален гас.

Својства на заситените пареи:1. При постојан волумен, со зголемување на температурата, притисокот на заситената пареа се зголемува, но не директно пропорционално (законот на Чарлс не е задоволен), притисокот се зголемува побрзо од оној на идеалниот гас. , со зголемување на температурата ( ) , масата на пареата се зголемува, и затоа се зголемува концентрацијата на молекулите на пареа () и притисокот на заситената пареа ќе се стопи поради две причини (

3 1 – незаситена пареа (идеален гас);

2 2 - заситена пареа; 3 - незаситена пареа,

1 добиени од заситена пареа во истата

Волумен кога се загрева.

2. Притисокот на заситената пареа при константна температура не зависи од волуменот што го зафаќа.

Како што се зголемува волуменот, масата на пареата се зголемува, а масата на течноста се намалува (дел од течноста се претвора во пареа); кога волуменот се намалува, пареата станува помала и течноста станува поголема (дел од пареата се претвора во течност), додека густината и концентрацијата на молекулите на заситената пареа остануваат константни, според тоа, притисокот останува константен ().

течност

(седеше. пареа + течност)

Незаситени пареа

Заситените пареи не ги почитуваат законите за гас на Бојл - Мариот, Геј-Лусак, Чарлс, бидејќи Масата на пареа во процесите не останува константна, а сите закони за гас се добиени за константна маса. Идеалната равенка на состојбата на гасот може да се примени на заситената пареа.

Значи, заситената пареа може да се претвори во незаситена пареа или со загревање на постојан волумен или со зголемување на нејзиниот волумен на константна температура. Незаситената пареа може да се претвори во заситена пареа или со ладење со постојан волумен или со компресирање на константна температура.

Критична состојба

Присуството на слободна површина на течност овозможува да се означи каде се наоѓа течната фаза на супстанцијата и каде е гасовитата фаза. Острата разлика помеѓу течноста и нејзината пареа се објаснува со фактот дека густината на течноста е многу пати поголема од густината на пареата. Ако загреете течност во херметички затворен сад, тогаш поради проширувањето нејзината густина ќе се намали, а густината на пареата над неа ќе се зголеми. Ова значи дека разликата помеѓу течноста и нејзината заситена пареа се измазнува и на доволно висока температура целосно исчезнува. Температурата при која исчезнуваат разликите во физичките својства помеѓу течноста и нејзината заситена пареа, а нивната густина станува иста, се нарекувакритична температура.

Критична точка

За да се формира течност од гас, просечната потенцијална енергија на привлекување на молекулите мора да ја надмине нивната просечна кинетичка енергија.

Критична температура – максималната температура при која пареата се претвора во течност.Критичната температура зависи од потенцијалната енергија на интеракцијата помеѓу молекулите и затоа е различна за различни гасови. Поради силната интеракција на молекулите на водата, водената пареа може да се претвори во вода дури и на температури од . Во исто време, втечнувањето на азот се случува само на температура пониска од = -147˚, бидејќи молекулите на азот слабо комуницираат едни со други.

Друг макроскопски параметар кој влијае на транзицијата на пареа-течност е притисокот. Со зголемување на надворешниот притисок за време на компресија на гас, просечното растојание помеѓу честичките се намалува, силата на привлекување меѓу нив се зголемува и, соодветно, се зголемува просечната потенцијална енергија на нивната интеракција.

Притисоксе нарекува заситена пареа на нејзината критична температура критички. Ова е највисокиот можен притисок на заситена пареа на дадена супстанција.

Состојба на материјата со критични параметри се нарекува критички(критична точка) . Секоја супстанција има своја критична температура и притисок.

Во критична состојба, специфичната топлина на испарување и коефициентот на површинскиот напон на течноста исчезнуваат. На температури над критичните, дури и при многу високи притисоци, трансформацијата на гасот во течност е невозможна, т.е. Течноста не може да постои над критичната температура. На суперкритични температури можна е само состојбата на пареа на супстанцијата.

Втечнувањето на гасовите е можно само на температури под критичната температура. За да се втечат, гасовите се ладат до критична температура, како што е преку адијабатско проширување, а потоа се компресираат изотермално.

Врие

Однадвор феноменот изгледа вака:Брзо растечките меурчиња се издигнуваат од целиот волумен на течноста до површината, пукаат на површината и пареата се ослободува во околината.

МКТ го објаснува вриењето на следниов начин:Во течноста секогаш има воздушни меури; во нив се јавува испарување. Затворениот волумен на меурите се испоставува дека е исполнет не само со воздух, туку и со заситена пареа. Кога течноста се загрева, притисокот на заситената пареа во нив се зголемува побрзо од притисокот на воздухот. Кога, во доволно загреана течност, притисокот на заситената пареа во меурите станува поголем од надворешниот притисок, тие се зголемуваат во волуменот, а пловната сила што ја надминува нивната гравитација ги подига меурчињата на површината. Пловечките меурчиња почнуваат да пукаат кога на одредена температура притисокот на заситената пареа во нив го надминува притисокот над течноста. Температурата на течноста на која притисокот на нејзината заситена пареа во меурите е еднаков или го надминува надворешниот притисок на течноста се нарекува точка на вриење.

Точката на вриење на различни течности е различна, бидејќи притисокот на заситената пареа во нивните меурчиња се споредува со истиот надворешен притисок на различни температури. На пример, притисокот на заситената пареа во меурите е еднаков на нормалниот атмосферски притисок за вода на 100˚C, за жива на 357˚C, за алкохол на 78˚C, за етер на 35˚C.

Точката на вриење останува константна за време на процесот на вриење,бидејќи целата топлина што се снабдува со загреаната течност се троши на испарување.

Точката на вриење зависи од надворешниот притисок на течноста: со зголемување на притисокот, температурата се зголемува; Како што се намалува притисокот, температурата се намалува.На пример, на надморска височина од 5 km надморска височина, каде што притисокот е 2 пати помал од атмосферскиот притисок, точката на вриење на водата е 83˚C, во котлите на парните машини, каде што притисокот на пареата е 15 atm. (), температурата на водата е околу 200˚С.

Влажност на воздухот

Во воздухот секогаш има водена пареа, така што можеме да зборуваме за влажност на воздухот, која се карактеризира со следните вредности:

1.Апсолутна влажносте густината на водената пареа во воздухот (или притисокот што оваа пареа го создава (.

Апсолутната влажност не дава идеја за степенот на заситеност на воздухот со водена пареа. Истата количина на водена пареа на различни температури создава различно чувство на влажност.

2.Релативна влажност- е односот на густината (притисок) на водената пареа содржана во воздухот на дадена температура до густината (притисокот) на заситената пареа на истата температура : или

– апсолутна влажност на одредена температура; - густина, притисок на заситена пареа на иста температура. Густината и притисокот на заситената водена пареа на која било температура може да се најдат во табелата. Табелата покажува дека колку е поголема температурата на воздухот, толку е поголема густината и притисокот на водената пареа во воздухот за таа да биде заситена.

Знаејќи ја релативната влажност, можете да разберете во колкав процент на водената пареа во воздухот на дадена температура е далеку од заситеност. Ако пареата во воздухот е заситена, тогаш . Ако , тогаш во воздухот нема доволно пареа за да се постигне состојба на заситеност.

Фактот дека пареата во воздухот станува заситен се оценува според појавата на влага во форма на магла или роса. Температурата на која водената пареа во воздухот станува заситена се нарекува точка на росење.

Пареата во воздухот може да се направи заситена со додавање на пареа преку дополнително испарување на течноста без промена на температурата на воздухот, или ако има количина на пареа во воздухот, намалете ја неговата температура.

Нормалната релативна влажност, најповолна за луѓето, е 40 - 60%. Познавањето на влажноста во метеорологијата е од големо значење за предвидувањето на времето. Во производството на ткаење и кондиторски производи потребна е одредена влажност за нормален тек на процесот. Чувањето на уметнички дела и книги бара одржување на влажноста на воздухот на потребното ниво.

Инструменти за одредување на влажноста:

1. Хигрометар за кондензација (ви овозможува да ја одредите точката на росење).

2. Хигрометар за коса (принципот на работа се заснова на зависноста на должината на косата без маснотии од влажноста) ја мери релативната влажност како процент.

3. Психрометарот се состои од два термометри, сув и навлажнет. Резервоарот на навлажнетиот термометар е завиткан во крпа натопена во вода. Поради испарувањето од ткаенината, температурата на навлажнетата е пониска од онаа на сувата. Разликата во отчитувањата на термометарот зависи од влажноста на околниот воздух: колку е посув воздухот, толку е поинтензивно испарувањето од ткаенината, толку е поголема разликата во отчитувањата на термометарот и обратно. Ако влажноста на воздухот е 100%, тогаш отчитувањата на термометарот се исти, т.е. разликата во отчитувањата е 0. За одредување на влажноста со помош на психрометар се користи психометриска табела.

Топење и кристализација

При топењецврсто тело, растојанието помеѓу честичките што ја формираат кристалната решетка се зголемува, а самата решетка е уништена. Процесот на топење бара енергија. Кога цврсто тело се загрева, кинетичката енергија на вибрирачките молекули се зголемува и, соодветно, амплитудата на нивните вибрации. На одредена температура, се нарекува точка на топење,редот во распоредот на честичките во кристалите е нарушен, кристалите ја губат својата форма. Супстанцијата се топи, преминувајќи од цврста во течна состојба.

При кристализацијаМолекулите се здружуваат за да формираат кристална решетка. Кристализацијата може да се случи само кога течноста ослободува енергија. Како што се лади стопената материја, просечната кинетичка енергија и брзината на молекулите се намалуваат. Атрактивните сили можат да ги задржат честичките во близина на нивната рамнотежна положба. На одредена температура, се нарекува температура на зацврстување (кристализација),сите молекули се наоѓаат во позиција на стабилна рамнотежа, нивниот распоред станува уреден - се формира кристал.

Топењето на цврсто тело се случува на истата температура на која супстанцијата се зацврстува

Секоја супстанција има своја точка на топење. На пример, точката на топење на хелиумот е -269,6˚C, живата е -38,9˚C, а бакарот е 1083˚C.

За време на процесот на топење температурата останува константна. Количината на топлина што се снабдува однадвор се користи за уништување на кристалната решетка.

За време на процесот на стврднување, иако топлината се отстранува, температурата не се менува. Енергијата ослободена за време на кристализацијата се троши на одржување на константна температура.

Се додека целата супстанција не се стопи или целата супстанција не се стврдне, т.е. Сè додека цврстата и течната фаза на супстанцијата постојат заедно, температурата не се менува.

ТВ + течност течност + ТВ

, каде е количината на топлина, - количината на топлина потребна за топење на супстанција ослободена при кристализација на супстанција по маса

- специфична топлина на фузија– количината на топлина потребна за топење на супстанција со тежина од 1 kg на нејзината точка на топење.

Колкаво количество топлина се троши при топење на одредена маса на супстанција, исто толку топлина се ослободува при кристализацијата на оваа маса.

Исто така се нарекува специфична топлина на кристализација.

На точката на топење, внатрешната енергија на супстанцијата во течна состојба е поголема од внатрешната енергија на иста маса супстанција во цврста состојба.

За голем број супстанции, при топење, волуменот се зголемува и густината се намалува. При стврднување, напротив, волуменот се намалува и густината се зголемува. На пример, кристалите на цврстиот нафталин потонуваат во течен нафталин.

Некои супстанции, на пример, бизмут, мраз, галиум, леано железо, итн., се компресираат кога се топат и се шират кога се зацврстуваат. Овие отстапувања од општото правило се објаснуваат со структурните карактеристики на кристалните решетки. Затоа, водата излегува дека е погуста од мразот, мразот плови во вода. Проширувањето на водата при замрзнување доведува до уништување на карпите.

Промената на волуменот на металите при топење и зацврстување е од значајна важност во леарницата.

Искуството го покажува тоа промената на надворешниот притисок на цврста супстанција се рефлектира во точката на топење на оваа супстанца. За оние супстанции кои се шират за време на топењето, зголемувањето на надворешниот притисок доведува до зголемување на температурата на топење, бидејќи го отежнува процесот на топење. Ако супстанциите се компресираат за време на топењето, тогаш за нив зголемувањето на надворешниот притисок доведува до намалување на температурата на топење, бидејќи помага во процесот на топење. Само многу големо зголемување на притисокот значително ја менува точката на топење. На пример, за да се намали температурата на топење на мразот за 1˚C, притисокот треба да се зголеми за 130 atm. Точката на топење на супстанцијата при нормален атмосферски притисок се нарекува точка на топење на супстанцијата.