Termofyzikální vlastnosti par

Když šálku vody stojí dlouhou dobu, nakonec se voda v ní nakonec odpaří. V tomto článku budeme jen mluvit o tom, proč se to děje, a diskutovat o vlastnostech výparů.

Odpařování a kondenzace

Molekuly vody se pohybují při různých teplotách při různých teplotách. Samozřejmě, většina se drží jedné hodnoty rychlosti, ale v některých z nich jsou ukazatele výrazně odlišné.

Za těchto podmínek jedna z nejrychlejších molekul zasáhne volnou plochu vody.

Volná plocha vody je hranice, kde je kapalina v kontaktu se vzduchem. Po zásahu může molekula překonat přitažlivost jiných, pomalejších molekul a nechat vodu samotnou. Tento proces se nazýval odpařování. Molekuly, které letují z vody, se přeměňují na páru. Teď se přesuneme k terminologii.

Odpařování - transformace vody na páru. Tento proces může probíhat pouze na hranici se vzduchem.

Vlastnosti vodní páry že po určité době se molekula může vrátit zpět do vody. Toto se nazývá kondenzace.

Kondenzace je fenomén opačný k odpaření.

Dynamická rovnováha

Vlastnosti par jsou různé, a teď budeme mluvit o jednom z nich.

Diskutovali jsme dříve, co se děje, když molekula opouští kapalinu, ale příklad byl veden otevřeným šálkem vody. Nyní budeme diskutovat o tom, co se stane, pokud bude šálek těsně uzavřen. V takovém případě se zvýší hustota výparů nad vodou. Z tohoto důvodu se částice vzájemně brání opustit hranice se vzduchem, což způsobí, že proces odpařování se sníží. Zároveň se zvýší rychlost kondenzace, protože kvůli akumulaci páry bude počet molekul, které jsou převedeny zpět do vody, větší.

Dříve nebo později se za daných okolností rychlost kondenzace rovná rychlosti odpařování. Tyto vlastnosti vody a páry se nazývají - dynamická rovnováha.

Dynamická rovnováha je tehdy, když se počet molekul, které se změnily v páru, rovná počtu molekul, které se dostaly zpět do vody. Z toho plyne, že objem vody se nezmění, stejně jako množství páry. To znamená, že pára se "nasytila".

Nasycená pára je, když je v dynamické rovnováze s vodou, ze které vychází. Stejně tak pára, která není ve stavu dynamické rovnováhy, se nazývá nenasycená.

Vlastnosti páry to naznačují syté páry má vždy vyšší hodnotu tlaku a hustoty než nenasycené. Je tomu tak proto, že nasycená pára má maximální hodnotu tlaku a hustoty. Ve fyzice jsou tato množství označena jako p_Pane a rho-_Pane resp.

Vlastnosti nasýtené páry

Z výše uvedených informací vyplývá, že stav nasycených par může být popsán stejnou rovnicí jako stav ideální plyn. Minimálně je pozorován vztah mezi hustotou a tlakem.

Vlastnosti vody a vodní páry jsou přinejmenším kvůli tomu překvapivé. A tato skutečnost, o podobnosti nasycených par s ideálním plynem, byla experimentálně testována. Je to pozoruhodné, protože vlastnosti par se výrazně liší od vlastností ideálních plynů. Za zmínku stojí hlavní rozdíly mezi nimi.

Závislost hustoty na teplotě

Za prvé stojí za to udělat poznámku a říkat, že slovo "páry" znamená "nasycenou páru". Termofyzikální vlastnosti páry tedy naznačují, že jeho hustota při stejné teplotě nezávisí na objemu. Pokud se tedy vytvoří umělý tlak v utěsněné nádobě, hustota páry se po určitou dobu zvýší. A také kondenzace se urychlí a někdy překročí proces odpařování. To bude pokračovat, dokud nedojde k dynamické rovnováze. S jeho nástupem se hustota znovu normalizuje.

Stejná situace nastane, pokud snížíte tlak, pouze místo, kde se zvyšuje hustota par, sníží jej. To je způsobeno zrychlením odpařování. Tento proces však bude pokračovat, dokud nebudou všechny procesy plně normalizovány.

A také objem pary v žádném případě neovlivňuje jeho tlak. Je tomu tak, protože objem nemá vliv na hustotu. Podle vzorce, hustota a tlak jsou v tomto případě reciproční. Z tohoto a následujícího rozsudku následuje.

Vliv teploty na hustotu

Termofyzikální vlastnosti vody a páry také naznačují, že při stejném objemu vody se hustota při zahřívání zvyšuje a naopak klesá s klesající teplotou.

Když teplota stoupá, proces odpařování se mnohonásobně zvyšuje. Stejně jako v předchozím příkladu je dynamická rovnováha narušena kvůli nadměrnému odpařování, ale jen na chvíli. Dříve nebo později se proces odpařování a kondenzace opět normalizuje.

Podobně dochází i při poklesu teploty. Pouze v tomto případě se rychlost odpařování snižuje a kondenzace bude pokračovat, dokud nedojde k rovnováze mezi nimi. Ale samozřejmě se to děje s menším množstvím páry.

Vycházíme z toho, že zákon Karlova s ​​nasycenou párou nefunguje. Tak to je proto, že vytápění a chlazení vody mění svou hmotnost, a to v pořadí, znamená to, že funkce není lineární.

Tlak versus teplota

Pokračování tohoto tématu stojí za zmínku další vztah. Faktem je, že jak se teplota zvyšuje, tlak páry se zvyšuje několikrát rychleji. Ve skutečnosti je tato závislost pozorována s hustotou, ale tento závěr vychází ze skutečnosti, že hustota a tlak jsou v daném vzorci vzájemně propojeny.

Závislost tlaku na teplotu nelze odlišit od zákona ideálního plynu, protože prezentovaná závislost je exponenciální.

Vlhkost vzduchu

Je čas promluvit si vlhkosti vzduchu. Vzduch Říká se mokrý, když obsahuje páru. A je zřejmé, že tato závislost je přímo úměrná. To znamená, že čím víc páry, tím vlhčí je vzduch.

Existuje také pojem "absolutní vlhkost"- je to takový jev, kdy vzniklý tlak ve vzduchu se rovná tlaku par. Tento jev také pracuje s hustotou výparů.

Relativní vlhkost Poměr absolutní vlhkosti ve vzduchu k nasycenému tlaku par se nazývá, pokud je teplota stejná.

Psychrometer Je to nástroj pro měření vlhkosti vzduchu. Skládá se ze dvou teploměrů, z nichž jeden je zabalen do vlhkého hadříku. Princip této práce spočívá v tom, že s nízkou vlhkostí dochází k rychlejšímu odpařování tkáně, čímž dochází k výraznému ochlazení zakrytého teploměru. Vzhledem k tomu dochází k rozdílům v hodnotách mezi těmito dvěma nástroji. Na základě toho je již vypočítána vlhkost vzduchu.