Теплофізичні властивості парів
Коли чашка з водою стоїть на протязі довгого часу, то в підсумку вся вода просто в ній випарується. У даній статті ми якраз поговоримо про те, чому це відбувається, і обговоримо властивості парів.
Випаровування і конденсація
Молекули води при однаковій температурі рухаються з різною швидкістю. Звичайно ж, більшість дотримується єдиного значення швидкості, але у деяких з них показники істотно відрізняються.
У даних умовах відбувається так, що одна з найшвидших молекул потрапляє на вільну поверхню води.
Вільна поверхня води - це межа, де рідина стикається з повітрям. Після потрапляння туди, у молекули швидкість може подолати тяжіння інших, більш повільних, молекул і покинути саму воду. Цей процес отримав назву випаровування. Молекули, які вилітають з води, перетворюються на пару. Тепер перейдемо до термінології.
Відео: фізичні властивості газів. техніка безпеки при газозварювання і газорізання
Випаровування - перетворення води в пару. Даний процес може протікати тільки на кордоні з повітрям.
властивості водяної пари мають на увазі і таке, що через деякий проміжок часу молекула може перетворитися знову в воду. Це називається конденсацією.
Конденсація - це явище протилежне випаровуванню.
динамічна рівновага
Властивості парів різноманітні, і зараз ми поговоримо про один з таких.
Відео: Властивості парів
Раніше ми обговорили, що робиться, коли молекула залишає рідина, але приклад був призведе з відкритою чашкою води. Тепер же обговоримо, що станеться, якщо чашка буде щільно закрита. В цьому випадку щільність пара над водою стане рости. Через це частинки будуть заважати один одному залишати кордон з повітрям, внаслідок цього процес випаровування буде знижуватися. В цей же час стане рости швидкість конденсації, тому як з огляду на скупчення пара кількість молекул, які перетворюються знову в воду, виявиться більше.
Рано чи пізно в даних обставинах швидкість конденсації стане дорівнювати зі швидкістю випаровування. Дані властивості води і пара отримали назву - динамічна рівновага.
Динамічна рівновага - це коли за одне і те ж час кількість молекул, що перетворилися в пар, дорівнює кількості молекул перейшли назад в воду. Виходячи з цього, слід, що обсяг води не буде зменшуватися, так само як і кількість пара. Це означає, що пар став «насиченим».
Насичена пара - це коли він перебуває в динамічній рівновазі з водою, з якої вийшов. Аналогічно пар, який не перебуває у стані динамічного рівноваги, називається ненасиченим.
Властивості парів на увазі, що насичений пар завжди володіє великим значенням тиску і щільності, ніж ненасичений. Це так, тому що у насиченої пари максимальне значення тиску і щільності. У фізиці дані величини позначаються, як pн і &rho-н відповідно.
Властивості насиченої пари
З інформації вище випливає, що стан насиченої пари можна описати тим же рівнянням, що і стан ідеального газу. Як мінімум спостерігається співвідношення між щільністю і тиском.
Властивості води та водяної пари дивні, як мінімум, через це. А даний факт, про схожість насиченої пари з ідеальним газом, був перевірений експериментальним шляхом. Вражає це тому, що властивості парів значно відрізняються від властивостей ідеальних газів. Варто перерахувати головні їх відмінності.
Залежність щільності від температури
Варто спочатку зробити ремарку і сказати, що вживаючи слово «пар», мається на увазі саме «насичений пар». Отже, теплофізичні властивості пара мають на увазі те, що його щільність при одній і тій же температурі не залежить від обсягу. Таким чином, якщо створити штучне тиск в герметичній посудині, то щільність пара збільшиться на якийсь час. А також прискориться конденсація і в рази перевищить процес випаровування. Так буде тривати до того, як не трапиться динамічна рівновага. З його настанням щільність знову нормалізується.
Те ж саме станеться, якщо знизити тиск, тільки місце збільшення щільності пара буде відбуватися його зменшення. Відбувається це через прискорення випаровування. Але протікати цей процес буде до повної нормалізації всіх процесів.
А також обсяг пара ніяким чином не чинить вплив на його тиск. Це так, тому що обсяг не впливає і на щільність. А за формулою щільність і тиск - взаємні величини в даному випадку. З цього і випливає дане судження.
Вплив температури на щільність
Теплофізичні властивості води, пара ще мають на увазі те, що при одному і тому ж обсязі води її щільність при нагріванні збільшується, а при зниженні температури, навпаки, знижується.
Коли температура зростає, процес випаровування збільшується в рази. І як в попередньому випадку, динамічна рівновага порушується, через надмірного випаровування, але тільки на деякий час. Рано чи пізно процеси випаровування і конденсації знову нормалізуються.
Аналогічно відбувається і при падінні температури. Тільки в цьому випадку знизиться швидкість випаровування, а конденсація буде протікати до того часу, поки не настане баланс між ними. Але, звичайно ж, це відбувається з горазда меншою чисельністю пара.
Виходячи з цього, можна заявити, що закон Шарля з насиченою парою не працює. Так це, тому що при нагріванні і охолодженні води її маса змінюється, а це, в свою чергу, означає, що функція не лінійна.
Залежність тиску від температури
Продовжуючи цю тему, варто згадати про ще однієї залежності. Справа в тому, що при збільшенні температури, тиск пара збільшується в кілька разів швидше. Насправді дана залежність спостерігається з щільністю, але даний висновок зроблений з того, що щільність і тиск - взаємопов`язані значення в представленій формулі.
Відео: Пари і їх властивості
Залежність тиску від температури неможна виділити із закону ідеального газу, так як представлена залежність експоненційна.
Вологість повітря
Прийшов час поговорити про вологість повітря. Повітря зветься вологим, коли він містить пар. І ясна річ, що залежність ця прямо пропорційна. Тобто, чим пара більше, тим вологе повітря.
Також існує поняття «абсолютна вологість»- Це таке явище, коли створюваний тиск в повітрі дорівнює тиску пари. Ще це явище працює і з щільністю пара.
відносною вологістю називають відношення абсолютної вологості в повітрі до тиску насиченої пари, за умови, що температура одна і та ж.
психрометр - це прилад для вимірювання вологості повітря. Він складається з двох термометрів, тільки один з них оповитий вологою тканиною. Принцип його роботи полягає в тому, що при низькій вологості випаровування з тканини протікає швидше, через що оповитий термометр значніше охолоджується. Зважаючи на це з`являється різниця в показаннях між двома приладами. Виходячи з цього, вже обчислюють саму вологість повітря.
