Proprietățile termofizice ale vaporilor

Când o ceașcă de apă stă în picioare o perioadă lungă de timp, atunci în cele din urmă toată apa se va evapora în ea. În acest articol, vom vorbi doar de ce se întâmplă acest lucru și vor discuta proprietățile vaporilor.

Evaporare și condensare

Moleculele de apă se mișcă la diferite temperaturi la diferite temperaturi. Desigur, majoritatea aderă la o singură valoare a vitezei, dar în unele dintre ele indicatorii sunt semnificativ diferiți.

În aceste condiții, una dintre cele mai rapide molecule atinge suprafața liberă a apei.

Suprafața liberă a apei este limita în care lichidul este în contact cu aerul. După ce a lovit acolo, molecula poate depăși atracția altor molecule mai lente și poate lăsa apa în sine. Acest proces a fost numit evaporare. Moleculele care zboară din apă sunt transformate în abur. Acum, hai să mergem la terminologie.

Evaporarea - transformarea apei în abur. Acest proces poate avea loc doar la frontiera cu aerul.

proprietăţi vapori de apă ele înseamnă, de asemenea, că, după o anumită perioadă de timp, molecula se poate întoarce în apă. Aceasta se numește condensare.

Condensarea este un fenomen opus evaporării.

Dynamic balance

Proprietățile vaporilor sunt variate și acum vom vorbi despre unul dintre acestea.

Am discutat mai devreme ce se face atunci când molecula părăsește lichidul, dar exemplul a fost condus cu o cană deschisă de apă. Acum vom discuta ce se va întâmpla dacă paharul este bine închis. În acest caz, densitatea vaporilor peste apă va crește. Din acest motiv, particulele se vor împiedica să părăsească granița cu aerul, ca urmare a scăderii procesului de evaporare. În același timp, rata de condensare va crește, deoarece datorită acumulării aburului, numărul de molecule care sunt transformate înapoi în apă va fi mai mare.

Mai devreme sau mai târziu, în circumstanțele date, rata de condensare devine egală cu rata de evaporare. Aceste proprietati de apa si abur sunt numite - dinamică.

Dinamica echilibrată este atunci când, în același timp, numărul de molecule care s-au transformat în abur este egal cu numărul de molecule care au trecut înapoi în apă. De aici rezultă că volumul de apă nu va scădea, la fel ca și cantitatea de abur. Aceasta înseamnă că aburul a devenit "saturat".

Saturarea aburului este când se află într-un echilibru dinamic cu apa din care a ieșit. În mod similar, o vapori care nu se află într-o stare de echilibru dinamic se numește nesaturată.

Proprietățile vaporilor implică acest lucru abur saturat are întotdeauna o valoare mai mare de presiune și densitate decât cea nesaturată. Acest lucru este valabil deoarece vaporii saturați au valoarea maximă de presiune și densitate. În fizică, aceste cantități sunt notate cu p_n și rho-_n respectiv.

Proprietăți saturate ale aburului

Din informațiile de mai sus rezultă că starea de vapori saturată poate fi descrisă prin aceeași ecuație ca și starea gazul ideal. La minim, se observă relația dintre densitate și presiune.

Proprietățile apei și a vaporilor de apă sunt surprinzătoare, cel puțin datorită acestui fapt. Și acest fapt, despre similitudinea unei vapori saturate cu un gaz ideal, a fost testat experimental. Este izbitoare deoarece proprietățile vaporilor diferă semnificativ de proprietățile gazelor ideale. Merită să menționăm principalele diferențe dintre ele.

Dependența densității de temperatura

Merită inițial să faceți o remarcă și să spuneți că folosirea cuvântului "perechi" înseamnă "abur saturat". Astfel, proprietățile termofizice ale aburului implică faptul că densitatea sa la aceeași temperatură nu depinde de volum. Astfel, dacă presiunea artificială este creată într-un vas etanș, atunci densitatea vaporilor va crește de ceva timp. Și, de asemenea, condensul va accelera și va depăși uneori procesul de evaporare. Aceasta va continua până se va produce un echilibru dinamic. Odată cu debutul, densitatea se normalizează din nou.

Același lucru se întâmplă dacă reduceți presiunea, numai locul în care crește densitatea vaporilor o va diminua. Acest lucru se datorează accelerației evaporării. Dar acest proces va continua până când toate procesele vor fi complet normalizate.

Și, de asemenea, volumul de abur nu-i influențează în nici un fel presiunea. Acest lucru este valabil, deoarece volumul nu afectează densitatea. Și conform formulei, densitatea și presiunea sunt reciproce în acest caz. Din aceasta și această judecată urmează.

Efectul temperaturii asupra densității

Proprietățile termofizice ale apei și aburului implică de asemenea faptul că, cu același volum de apă, densitatea crește cu încălzire și, dimpotrivă, scade odată cu scăderea temperaturii.

Când temperatura crește, procesul de evaporare crește de mai multe ori. Și ca în exemplul precedent, echilibrul dinamic este întrerupt, datorită evaporării excesive, dar numai pentru un timp. Mai devreme sau mai târziu, procesele de evaporare și de condensare se normalizează din nou.

În mod similar, apare și când temperatura scade. Numai în acest caz rata de evaporare va scădea, iar condensarea va continua până când nu există un echilibru între ele. Dar, desigur, acest lucru se întâmplă cu un număr mai mic de abur.

Continuând de aici, se poate spune că legea lui Charles cu abur saturat nu funcționează. Deci, atunci când apa este încălzită și răcită, masa se schimbă, iar aceasta, la rândul ei, înseamnă că funcția nu este liniară.

Presiune comparativ cu temperatura

Continuând acest subiect, merită menționat o altă relație. Faptul este că, pe măsură ce crește temperatura, presiunea aburului crește de mai multe ori mai repede. De fapt, această dependență este observată cu densitate, dar această concluzie se trage din faptul că densitatea și presiunea sunt valori interdependente în formula prezentată.

Dependența presiunii asupra temperaturii nu poate fi diferențiată de legea unui gaz ideal, deoarece dependența prezentată este exponențială.

Umiditatea aerului

E timpul să vorbim de umiditate a aerului. aer Se numește umed atunci când conține abur. Și este clar că această dependență este direct proporțională. Adică, cu cât este mai abur, cu atât aerul este mai umed.

Există, de asemenea, conceptul de "umiditate absolută"- acesta este un astfel de fenomen, când presiunea creată în aer este egală cu presiunea de vapori. Acest fenomen funcționează și cu densitatea vaporilor.

Umiditatea relativă Se numește raportul dintre umiditatea absolută în aer și presiunea saturată a vaporilor, cu condiția ca temperatura să fie aceeași.

Psihrometru - l un instrument pentru măsurarea umidității aerului. Se compune din două termometre, numai unul dintre ele fiind învelit într-o cârpă umedă. Principiul său de lucru este faptul că umiditatea scăzută a vaporizarea țesutului să demareze rapid, din cauza căreia un termometru învelit în răcire semnificativă. Având în vedere acest lucru, există o diferență în citirile dintre cele două instrumente. Pe această bază, umiditatea aerului este deja calculată.