Давление насыщенного пара - основное условие равновесия замкнутых систем

Утренняя роса на листьях и запотевание лобового стекла вашего автомобиля, исчезновение бензина из емкостей длительного хранения и выпадение долгожданного дождя, все эти процессы объединяет постоянное изменение веществом своего агрегатного состояния. При более детальном изучении условий перехода пар - жидкость и даже пар - твёрдое тело было замечено, что влияние на их течение оказывает не только температура, но и давление.

Так в разделе термодинамики среди прочих физических понятий появилось определение насыщенного пара, а давление насыщенного пара каждого отдельного вещества стало предметом изучения и точных измерений. Все описания и определения насыщенного пара сводятся к рассмотрению некоторой замкнутой системы, в которой вещество пребывает одновременно в двух агрегатных состояниях, пар и жидкость (иногда твёрдое тело), а баланс между ними достигается наличием определённой температуры и давлением. Их изменение приводит к кипению или конденсации жидкостей или к возгонке, десублимации твердых веществ.

Другими словами, концентрация вещества в парообразном состоянии достигает максимально возможной величины для имеющихся температуры и давления. Система занимает положение определённого равновесия, в котором количество пара и его свойства получают постоянные значения.

Процессы, происходящие внутри замкнутой системы, интересны тем, что давление насыщенного пара абсолютно не зависит от объёма сосуда. Если спровоцировать увеличение (уменьшение) объёма, к примеру, при помощи поршня, то в первом случае это приводит к увеличению количества пара, а во втором - к конденсации, переходу пара в жидкость. Повлиять на давление насыщенного пара можно лишь изменением температуры.

Способна описать давление насыщенного пара формула, которую можно найти на страничках даже школьного учебника. Но наглядное проявление свойств насыщенного пара можно наблюдать в игрушке «пьющий цыплёнок», которая по праву завоевала звание псевдовечного двигателя. Незамысловатая конструкция из двух спаянных между собой колб, закреплённая посредине на оси по типу детских качелей, демонстрирует как периодическое испарение и кондиционирование залитого внутрь эфира приводит игрушку в постоянное движение. Давление насыщенного пара получает периодические импульсы к изменению путём опускания (охлаждения) головы игрушки в ёмкость с водой.

Но основное практическое применение знаний свойств насыщенного пара выходит далеко за создание праздных забав и игрушек. Широкое распространение получили приборы для измерения влажности воздуха и точки росы. Знание способов регулирования влажности позволяет добиваться наиболее благоприятных микроклиматических условий в помещениях. Это не только играет важную роль в создании благоприятных условий для жизнедеятельности человека, но и необходимо для сохранности предметов, находящихся в складских помещениях, архивах, библиотеках…

Особую роль эти вопросы играют в топливно-энергетической промышленности, где приходится сталкиваться с хранением и транспортировкой больших объёмов горючих жидкостей и газов. Использование специальных клапанов, которые стравливают давление насыщенного пара бензина, хоть и приводит к частичной потере ценного вещества, но предохраняет от более неприятных последствий, возникающих вследствие избыточного давления топлива в больших ёмкостях для его хранения. Технология сжижения газов во многом опирается на законы и свойства насыщенного пара, её применение не только облегчило процесс транспортировки этого вида топлива, но и сделало его доступным для использования в автомобильной промышленности. Автомобили с ГБО не только экономят финансовые средства их владельцев, но и благоприятно влияют на окружающую среду.