1. számú jegy

Telített gőz.

Ha a folyadékot tartalmazó edényt szorosan lezárjuk, a folyadék mennyisége először csökken, majd állandó marad. Állandó hőmérsékleten a folyadék-gőz rendszer termikus egyensúlyi állapotba kerül, és a kívánt ideig benne marad. A párolgási folyamattal egyidejűleg kondenzáció is fellép, átlagosan mindkét folyamat kompenzálja egymást.

Az első pillanatban, miután a folyadékot az edénybe öntjük és lezárjuk, a folyadék elpárolog, és a felette lévő gőz sűrűsége megnő. Ezzel párhuzamosan azonban megnő a folyadékba visszatérő molekulák száma. Minél nagyobb a gőz sűrűsége, annál több molekulája tér vissza a folyadékba. Ennek eredményeként zárt edényben állandó hőmérsékleten dinamikus (mobil) egyensúly jön létre a folyadék és a gőz között, azaz a folyadék felszínét egy bizonyos idő alatt elhagyó molekulák száma átlagosan egyenlő lesz. az azonos idő alatt a folyadékba visszatérő gőzmolekulák számára.

A folyadékkal dinamikus egyensúlyban lévő gőzt telített gőznek nevezzük. Ez a meghatározás hangsúlyozza, hogy adott térfogatban adott hőmérsékleten nagyobb mennyiségű gőz nem létezhet.

Telített gőznyomás.

Mi történik a telített gőzzel, ha az általa elfoglalt mennyiség csökken? Például, ha egy dugattyú alatt lévő hengerben folyadékkal egyensúlyban lévő gőzt présel össze, így a henger tartalmának hőmérsékletét állandó szinten tartja.

Amikor a gőzt összenyomják, az egyensúlyi állapot felborul. Eleinte a gőzsűrűség enyhén megnő, és nagyobb számú molekula kezd el mozogni gázból folyadékba, mint folyadékból gázba. Hiszen az egységnyi idő alatt a folyadékot elhagyó molekulák száma csak a hőmérséklettől függ, és a gőz összenyomása nem változtat ezen a számon. A folyamat addig tart, amíg újra be nem áll a dinamikus egyensúly és a gőzsűrűség, így molekuláinak koncentrációja felveszi a korábbi értékeit. Következésképpen a telített gőzmolekulák koncentrációja állandó hőmérsékleten nem függ a térfogatától.

Mivel a nyomás arányos a molekulák koncentrációjával (p=nkT), ebből a definícióból az következik, hogy a telített gőz nyomása nem függ az általa elfoglalt térfogattól.

Nyomás p n.p. A gőznyomást, amelynél a folyadék egyensúlyban van a gőzével, telített gőznyomásnak nevezzük.

A telített gőz nyomásának függése a hőmérséklettől

A telített gőz állapotát a tapasztalatok szerint megközelítőleg az ideális gáz állapotegyenlete írja le, nyomását pedig a képlet határozza meg.

A hőmérséklet emelkedésével a nyomás nő. Mivel a telített gőznyomás nem függ a térfogattól, ezért csak a hőmérséklettől függ.

Azonban a p.n. A kísérletileg megállapított T-ből nem egyenesen arányos, mint egy állandó térfogatú ideális gázé. A hőmérséklet emelkedésével a valódi telített gőz nyomása nő gyorsabban

mint egy ideális gáz nyomása (12. görbe. ábra). Miért történik ez? Amikor egy folyadékot zárt edényben melegítenek, a folyadék egy része gőzzé alakul. Ennek eredményeként a P = nkT képlet szerint a telített gőz nyomása nem csak a folyadék hőmérsékletének emelkedése miatt nő, de szintén

a gőz molekulák koncentrációjának (sűrűségének) növekedése miatt. Alapvetően a nyomás növekedését a hőmérséklet növekedésével pontosan a koncentráció növekedése határozza meg.

(Az ideális gáz és a telített gőz viselkedésében az a fő különbség, hogy amikor a gőz hőmérséklete zárt edényben változik (vagy ha a térfogat változik állandó hőmérsékleten), a gőz tömege megváltozik. A folyadék részben megfordul. gőzzé, vagy fordítva, a gőz részben lecsapódik C Ideális gázban semmi ilyesmi nem történik.)

Amikor az összes folyadék elpárolgott, a gőz a további melegítés hatására megszűnik telítődni, és nyomása állandó térfogat mellett az abszolút hőmérséklettel egyenes arányban nő (lásd a 23. görbe metszetét).

Forró.

A forráspont az anyag intenzív átalakulása folyékonyból gázhalmazállapotúvá, amely a folyadék teljes térfogatában (és nem csak a felületéről) megy végbe. (A kondenzáció fordított folyamat.)

A folyadék hőmérsékletének növekedésével a párolgás sebessége nő. Végül a folyadék forrni kezd. Forráskor a folyadék teljes térfogatában gyorsan növekvő gőzbuborékok képződnek, amelyek a felszínre úsznak. A folyadék forráspontja állandó marad. Ez azért történik, mert a folyadékhoz juttatott összes energiát gőzzé alakítják.

A folyadék mindig tartalmaz oldott gázokat, amelyek az edény alján és falán szabadulnak fel, valamint a folyadékban szuszpendált porszemcséken, amelyek a párologtatás központjai. A buborékokban lévő folyadékgőzök telítettek. A hőmérséklet emelkedésével a telített gőz nyomása nő, és a buborékok mérete nő. A felhajtóerő hatására felfelé úsznak. Ha a folyadék felső rétegei alacsonyabb hőmérsékletűek, akkor ezekben a rétegekben buborékokban gőzkondenzáció történik. A nyomás gyorsan csökken, és a buborékok összeomlanak. Az összeomlás olyan gyorsan megy végbe, hogy a buborék falai összeütköznek, robbanásszerű jelenséget okozva. Sok ilyen mikrorobbanás jellegzetes zajt kelt. Amikor a folyadék kellőképpen felmelegszik, a buborékok abbahagyják az összeesést, és a felszínre úsznak. A folyadék felforr. Figyelmesen figyelje a tűzhelyen lévő vízforralót. Látni fogja, hogy szinte abbahagyja a zajt, mielőtt felforrna.

A telített gőz nyomásának hőmérséklettől való függése megmagyarázza, hogy a folyadék forráspontja miért függ a felületén uralkodó nyomástól. A gőzbuborék akkor növekedhet, ha a benne lévő telített gőz nyomása kissé meghaladja a folyadékban lévő nyomást, amely a folyadék felszínén uralkodó légnyomás (külső nyomás) és a folyadékoszlop hidrosztatikai nyomásának összege.

A forralás azon a hőmérsékleten kezdődik, amelyen a buborékokban lévő telített gőznyomás megegyezik a folyadék nyomásával.

Minél nagyobb a külső nyomás, annál magasabb a forráspont.

Ezzel szemben a külső nyomás csökkentésével csökkentjük a forráspontot. Levegőt és vízgőzt kiszivattyúzva a lombikból szobahőmérsékleten felforralhatja a vizet.

Minden folyadéknak megvan a saját forráspontja (amely állandó marad, amíg az összes folyadék el nem forr), ami a telített gőznyomásától függ. Minél magasabb a telített gőz nyomása, annál alacsonyabb a folyadék forráspontja.

Fajlagos párolgási hő.

A forrás a hő elnyelésével történik.

A szolgáltatott hő nagy részét az anyag részecskéi közötti kötések megszakítására fordítják, a többit a gőz expanziója során végzett munkára.

Ennek eredményeként a gőzrészecskék közötti kölcsönhatási energia nagyobb lesz, mint a folyékony részecskék között, így a gőz belső energiája nagyobb, mint az azonos hőmérsékletű folyadék belső energiája.

A forralás során a folyadék gőzzé alakításához szükséges hőmennyiség a következő képlettel számítható ki:

ahol m a folyadék tömege (kg),

L - fajlagos párolgási hő (J/kg)

A fajlagos párolgási hő azt mutatja meg, hogy mennyi hő szükséges ahhoz, hogy egy adott anyag 1 kg forráspontján gőzzé alakuljon. A fajlagos párolgáshő mértékegysége az SI rendszerben:

[L] = 1 J/kg

A levegő páratartalma és mérése.

Szinte mindig van némi vízgőz a körülöttünk lévő levegőben. A levegő páratartalma a benne lévő vízgőz mennyiségétől függ.

A nedves levegő nagyobb százalékban tartalmaz vízmolekulákat, mint a száraz levegő.

Nagy jelentősége van a levegő relatív páratartalmának, amelyről nap mint nap hallani üzeneteket az időjárás-jelentés.

A relatív páratartalom a levegőben lévő vízgőz sűrűségének a telített gőz sűrűségéhez viszonyított aránya adott hőmérsékleten, százalékban kifejezve. (megmutatja, hogy a levegőben lévő vízgőz milyen közel van a telítettséghez)

Harmatpont

A levegő szárazsága vagy páratartalma attól függ, hogy a vízgőz milyen közel áll a telítettséghez.

Ha a nedves levegőt lehűtjük, a benne lévő gőzt telíthetjük, majd lecsapódik.

A gőz telítetté válásának jele a kondenzált folyadék - harmat - első cseppek megjelenése.

Harmatpontnak nevezzük azt a hőmérsékletet, amelyen a levegőben lévő gőz telítődik.

A harmatpont a levegő páratartalmát is jellemzi.

Példák: reggel lehulló harmat, hideg üveg párásodása, ha rálélegzik, vízcsepp képződése a hidegvízcsövön, nedvesség a házak pincéjében.

A levegő páratartalmának mérésére mérőműszereket - higrométereket - használnak. Többféle higrométer létezik, de a legfontosabbak a haj és a pszichométerek. Mivel a levegőben nehéz közvetlenül mérni a gőznyomást, a relatív páratartalom mérése közvetett módon történik.

Ismeretes, hogy a párolgás sebessége a levegő relatív páratartalmától függ. Minél alacsonyabb a levegő páratartalma, annál könnyebben elpárolog a nedvesség.

A pszichrométernek két hőmérője van. Az egyik közönséges, száraznak hívják. A környezeti levegő hőmérsékletét méri. Egy másik hőmérő izzóját szövetkanócba csomagolják, és egy víztartályba helyezik. A második hőmérő nem a levegő hőmérsékletét mutatja, hanem a nedves kanóc hőmérsékletét, innen ered a nedves hőmérő elnevezés. Minél alacsonyabb a levegő páratartalma, annál intenzívebben párolog el a nedvesség a kanócból, annál nagyobb hőmennyiség távozik időegységenként a megnedvesített hőmérőből, annál alacsonyabbak a leolvasások, ezért annál nagyobb a különbség a száraz, ill. nedvesített hőmérők telítettsége = 100 ° C és az állapot sajátos jellemzői gazdag folyékony és száraz gazdag pár v"=0,001 v""=1,7 ... nedves telített gőz a szárazság mértékével Kiszámoljuk a nedves extenzív jellemzőit gazdag párÁltal...

Mielőtt válaszolnánk a cikk címében feltett kérdésre, találjuk ki, mi az a gőz. A legtöbb emberben ez a szó hallatán a következő képek születnek: forrásban lévő vízforraló vagy serpenyő, gőzfürdő, forró ital és még sok hasonló kép. Így vagy úgy, elképzeléseinkben egy folyékony és egy gáznemű anyag emelkedik a felszíne fölé. Ha megkérnek, hogy mondjon példát a gőzre, azonnal eszébe jut a vízgőz, alkohol, éter, benzin, aceton.

Van egy másik szó a gáz halmazállapotú állapotokra - gáz. Itt általában az oxigénre, hidrogénre, nitrogénre és más gázokra emlékezünk, anélkül, hogy a megfelelő folyadékokkal társítanánk őket. Sőt, köztudott, hogy folyékony állapotban léteznek. Első pillantásra az a különbség, hogy a gőz a természetes folyadékoknak felel meg, a gázokat pedig speciálisan cseppfolyósítani kell. Ez azonban nem teljesen igaz. Ráadásul a gőz szóból keletkező képek nem gőzök. A pontosabb válasz érdekében nézzük meg, hogyan keletkezik a gőz.

Miben különbözik a gőz a gáztól?

Egy anyag aggregációs állapotát a hőmérséklet, pontosabban a molekulái kölcsönhatásba lépő energiája és a termikus kaotikus mozgásuk energiája közötti kapcsolat határozza meg. Körülbelül azt feltételezhetjük, hogy ha a kölcsönhatási energia sokkal nagyobb, akkor ez szilárd halmazállapotú, ha a hőmozgás energiája sokkal nagyobb, akkor gáz halmazállapotú, ha az energiák összehasonlíthatóak.

Kiderült, hogy ahhoz, hogy egy molekula elszakadjon a folyadéktól és részt vegyen a gőzképzésben, a hőenergia mennyiségének nagyobbnak kell lennie, mint a kölcsönhatási energiának. Hogyan történhet ez meg? A molekulák termikus mozgásának átlagos sebessége a hőmérséklettől függően egy bizonyos értékkel egyenlő. A molekulák egyedi sebessége azonban eltérő: legtöbbjük sebessége megközelíti az átlagértéket, de van, amelyik az átlagnál nagyobb, van, amelyik kisebb.

A gyorsabb molekulák hőenergiája nagyobb lehet, mint a kölcsönhatási energia, ami azt jelenti, hogy a folyadék felszínére kerülve képesek elszakadni attól, gőzt képezve. Ezt a párologtatási módszert ún párolgás. A sebességek azonos eloszlása ​​miatt az ellenkező folyamat is létezik - kondenzáció: a gőzből származó molekulák folyadékba kerülnek. A gőz szó hallatán általában felmerülő képek egyébként nem gőz, hanem az ellenkező folyamat - kondenzáció - eredménye. A gőz nem látható.

Bizonyos körülmények között a gőz folyadékká válhat, de ehhez a hőmérséklete nem haladhat meg egy bizonyos értéket. Ezt az értéket nevezzük kritikus hőmérsékletnek. A gőz és a gáz gáz halmazállapotú halmazállapotok, amelyek hőmérsékletükben különböznek egymástól. Ha a hőmérséklet nem haladja meg a kritikus hőmérsékletet, akkor gőz, ha meghaladja, akkor gáz. Ha állandó hőmérsékletet tartunk és csökkentjük a térfogatot, a gőz cseppfolyósodik, de a gáz nem cseppfolyósodik.

Mi a telített és telítetlen gőz

A „telített” szó magában hordoz bizonyos információkat, nehéz telíteni a tér nagy területét. Ez azt jelenti, hogy a telített gőz eléréséhez szüksége van korlátozza azt a helyet, amelyben a folyadék található. A hőmérsékletnek alacsonyabbnak kell lennie, mint egy adott anyag kritikus hőmérséklete. Most az elpárolgott molekulák abban a térben maradnak, ahol a folyadék található. Eleinte a legtöbb molekuláris átmenet a folyadékból megy végbe, és a gőz sűrűsége nő. Ez viszont a molekulák nagyobb számú fordított átmenetét okozza a folyadékban, ami növeli a kondenzációs folyamat sebességét.

Végül létrejön egy állapot, amelyben az egyik fázisból a másikba átmenő molekulák átlagos száma egyenlő lesz. Ezt az állapotot ún dinamikus egyensúly. Ezt az állapotot a párolgási és kondenzációs sebesség mértékének és irányának azonos változása jellemzi. Ez az állapot telített gőznek felel meg. Ha a dinamikus egyensúlyi állapot nem érhető el, ez telítetlen gőznek felel meg.

Egy tárgy tanulmányozását kezdik, mindig a legegyszerűbb modellel. A molekuláris kinetikai elméletben ez egy ideális gáz. A fő egyszerűsítés itt a molekulák saját térfogatának és kölcsönhatásuk energiájának figyelmen kívül hagyása. Kiderült, hogy egy ilyen modell elég kielégítően írja le a telítetlen gőzt. Sőt, minél kevésbé telített, annál jogosabb a használata. Az ideális gáz gáz, nem válhat sem gőzzé, sem folyadékká. Következésképpen telített gőz esetén egy ilyen modell nem megfelelő.

A fő különbségek a telített és telítetlen gőz között

1. A telített azt jelenti, hogy ennek az objektumnak a lehető legnagyobb értéke van néhány paraméter közül. Egy párnak ez sűrűség és nyomás. Ezek a telítetlen gőz paraméterei alacsonyabbak. Minél távolabb van a gőz a telítéstől, annál kisebbek ezek az értékek. Egy pontosítás: az összehasonlító hőmérsékletnek állandónak kell lennie.
2. Telítetlen gőz esetén: Boyle-Mariotte törvény: ha a gáz hőmérséklete és tömege állandó, a térfogat növekedése vagy csökkenése a nyomás azonos mértékű csökkenését vagy növekedését okozza, a nyomás és a térfogat fordítottan arányos. A maximális sűrűségből és nyomásból állandó hőmérsékleten az következik, hogy ezek függetlenek a telített gőz térfogatától, és kiderül, hogy a telített gőznél a nyomás és a térfogat függetlenek egymástól.
3. Telítetlen gőzhöz a sűrűség nem függ a hőmérséklettől, és ha a térfogat megmarad, a sűrűség értéke nem változik. Telített gőz esetén a térfogat fenntartása mellett a sűrűség megváltozik, ha a hőmérséklet változik. A függőség ebben az esetben közvetlen. Ha a hőmérséklet nő, akkor a sűrűség is nő, ha a hőmérséklet csökken, akkor a sűrűség is változik.
4. Ha a térfogat állandó, a telítetlen gőz Károly törvényének megfelelően viselkedik: a hőmérséklet emelkedésével a nyomás is ugyanilyen tényezővel nő. Ezt a függőséget lineárisnak nevezzük. Telített gőz esetén a hőmérséklet növekedésével a nyomás gyorsabban növekszik, mint a telítetlen gőznél. A függőség exponenciális.

Összefoglalva, az összehasonlított objektumok tulajdonságaiban jelentős különbségek figyelhetők meg. A fő különbség az, hogy a telített állapotban lévő gőzt nem lehet a folyadéktól elkülönítve tekinteni. Ez egy kétrészes rendszer, amelyre a legtöbb gáztörvény nem alkalmazható.

A párolgás során a molekulák folyadékból gőzbe való átalakulásával egyidejűleg fordított folyamat is megtörténik. A folyadék felszínén véletlenszerűen mozogva néhány molekula, amely elhagyta azt, ismét visszatér a folyadékba.

Telített gőznyomás.

A telített gőz összenyomásakor, amelynek hőmérsékletét állandóan tartják, először az egyensúlyi állapot kezd felborulni: a gőz sűrűsége megnő, és ennek eredményeként több molekula jut gázból folyadékba, mint folyadékból gázba; ez addig folytatódik, amíg az új térfogatban a gőzkoncentráció nem lesz azonos, ami megfelel a telített gőz koncentrációjának adott hőmérsékleten (és az egyensúly helyreáll). Ez azzal magyarázható, hogy az egységnyi idő alatt a folyadékot elhagyó molekulák száma csak a hőmérséklettől függ.

Tehát a telített gőz molekuláinak koncentrációja állandó hőmérsékleten nem függ a térfogatától.

Mivel a gáz nyomása arányos molekuláinak koncentrációjával, a telített gőz nyomása nem függ az általa elfoglalt térfogattól. Nyomás p 0, amelynél a folyadék egyensúlyban van a gőzével, nevezzük telített gőznyomás.

A telített gőz összenyomásakor a legtöbb folyékony halmazállapotúvá válik. A folyadék kisebb térfogatot foglal el, mint az azonos tömegű gőz. Ennek eredményeként a gőz térfogata, miközben sűrűsége változatlan marad, csökken.

A telített gőz nyomásának függése a hőmérséklettől.

Ideális gáz esetén a nyomás lineáris függése a hőmérséklettől állandó térfogat mellett érvényes. A nyomással telített gőzre alkalmazva p 0 ezt a függőséget az egyenlőség fejezi ki:

p 0 =nkT.

Mivel a telített gőznyomás nem függ a térfogattól, ezért csak a hőmérséklettől függ.

Kísérletileg meghatározott függőség p0(T) eltér a függőségtől ( p 0 =nkT) ideális gázhoz.

A hőmérséklet emelkedésével a telített gőz nyomása gyorsabban növekszik, mint az ideális gázé (a görbe szakasza AB a képen). Ez különösen akkor válik nyilvánvalóvá, ha a ponton keresztül egy izokort rajzolunk A(szaggatott vonal). Ez azért történik, mert amikor egy folyadékot felmelegítenek, annak egy része gőzzé alakul, és a gőz sűrűsége nő. Ezért a képlet szerint ( p 0 =nkT), a telített gőznyomás nemcsak a folyadék hőmérsékletének emelkedése következtében növekszik, hanem a gőz molekulakoncentrációjának (sűrűségének) növekedése miatt is. Az ideális gáz és a telített gőz viselkedésében a fő különbség a gőz tömegének változása a hőmérséklet változásával állandó térfogat mellett (zárt edényben), vagy térfogatváltozással állandó hőmérsékleten. Ideális gázzal semmi ilyesmi nem fordulhat elő (az ideális gáz molekuláris kinetikai elmélete nem írja elő a gáz fázisátalakulását folyadékká).

Miután az összes folyadék elpárolgott, a gőz viselkedése megfelel az ideális gáz viselkedésének (szakasz Nap görbe a fenti ábrán).

Telítetlen gőz.

Ha egy folyadék gőzét tartalmazó térben ennek a folyadéknak további párolgása történhet, akkor az ebben a térben található gőz telítetlen.

A folyadékkal nem egyensúlyban lévő gőzt telítetlennek nevezzük.

A telítetlen gőz egyszerű tömörítéssel folyadékká alakítható. Miután ez az átalakulás megkezdődött, a folyadékkal egyensúlyban lévő gőz telítetté válik.

Ennek a folyadéknak a gőzei mindig vannak a folyadék szabad felülete felett. Ha a folyadékot tartalmazó tartály nincs lezárva, akkor mindig lesznek gőzmolekulák, amelyek eltávolodnak a folyadék felszínétől, és nem tudnak visszatérni a folyadékba. Zárt edényben a gőz kondenzációja a folyadék elpárologtatásával egyidejűleg megy végbe. Először is, a folyadékból 1 s alatt kirepülő molekulák száma nagyobb, mint a visszatérő molekulák száma, és nő a sűrűség, így a gőznyomás is. A gőzmolekulák száma addig növekszik, amíg a folyadékot elhagyó (elpárolgott) molekulák száma egyenlővé nem válik az azonos idő alatt a folyadékba visszatérő (kondenzált) molekulák számával. Ezt az állapotot ún dinamikus egyensúly.

A folyadékkal dinamikus egyensúlyi állapotban lévő gőzt nevezzük telített gőz. A következő mennyiségeket használjuk a telített gőz leírására: telített gőznyomás p n és telített gőz sűrűségeρ n. Adott hőmérsékleten a telített gőz a lehető legnagyobb nyomással és gőzsűrűséggel rendelkezik.

Olyan gőzt nevezünk, amelynek nyomása kisebb, mint a telített gőznyomás egy adott hőmérsékleten telítetlen. Hasonlóképpen lehetőség nyílt a gőzsűrűség meghatározására is.

A tapasztalat azt mutatja, hogy a telítetlen gőzök minden gáztörvényt betartanak, és minél távolabb vannak a telítéstől, annál pontosabban.

Telített gőzök tulajdonságai

A telített gőzökre a következő tulajdonságok jellemzőek:

Ennélfogva, a telített gőz nem engedelmeskedik az ideális gáz gáztörvényeinek. A telített gőz nyomásának és sűrűségének értékeit adott hőmérsékleten táblázatokból határozzuk meg (lásd a táblázatot).

Asztal. Nyomás ( R) és a telített vízgőz sűrűsége (ρ) különböző hőmérsékleteken ( t).

A levegő páratartalma

A számos víztestből (tengerek, tavak, folyók stb.), valamint a növényzetből származó víz párolgása következtében a légköri levegő mindig tartalmaz vízgőzt. A levegőben lévő vízgőz mennyisége befolyásolja az időjárást, az emberi közérzetet, számos szervének működését, a növényvilágot, valamint a műszaki tárgyak, építészeti építmények, műalkotások biztonságát. Ezért nagyon fontos a levegő páratartalmának figyelése és mérése.

A levegőben lévő vízgőz általában telítetlen. A légtömegek mozgása, amelyet végső soron a Nap sugárzása okoz, oda vezet, hogy bolygónkon jelenleg egyes helyeken a víz párolgása érvényesül a kondenzációval szemben, míg máshol éppen ellenkezőleg, a páralecsapódás.

Abszolút nedvesség A levegő ρ értéke számszerűen megegyezik az 1 m 3 levegőben lévő vízgőz tömegével (azaz adott körülmények között a levegőben lévő vízgőz sűrűségével).

Az abszolút páratartalom SI mértékegysége kilogramm köbméterenként (kg/m3). Néha nem rendszerszintű gramm/köbméter mértékegységet (g/m3) használnak.

Abszolút páratartalom ρ és nyomás p A vízgőzt az állapotegyenlet kapcsolja össze

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

Ha csak az abszolút páratartalom ismeretes, még mindig lehetetlen megítélni, mennyire száraz vagy párás a levegő. A levegő páratartalmának meghatározásához tudnia kell, hogy a vízgőz közel vagy távol van-e a telítettségtől.

Relatív páratartalom levegő φ az abszolút páratartalom százalékos aránya a telített gőz sűrűségéhez ρ 0 adott hőmérsékleten (vagy nyomásarányon p vízgőz nyomásra p 0 telített gőz adott hőmérsékleten):

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

Minél alacsonyabb a relatív páratartalom, minél távolabb van a gőz a telítéstől, annál intenzívebb a párolgás. Telített gőznyomás p A 0 adott hőmérsékleten táblázatos érték. Nyomás p a vízgőzt (és így az abszolút páratartalmat) a harmatpont határozza meg.

Hőmérsékleten hagyjuk t 1 vízgőznyomás p 1 . A gőz állapota a diagramon R, t pont fogja képviselni A(5. ábra).

Amikor izobár módon lehűtjük egy hőmérsékletre t p gőz telítetté válik, és állapotát egy pont jelzi BAN BEN. Hőfok t p-t nevezzük, amelynél a vízgőz telítődik Harmatpont. A harmatpont alá hűlve páralecsapódás kezdődik: köd jelenik meg, harmat hullik, és bepárásodik az ablak. A harmatpont lehetővé teszi a vízgőz nyomásának meghatározását p 1 a levegőben olyan hőmérsékleten t 1 .

Valóban, az 5. ábrán azt látjuk, hogy a nyomás p 1 egyenlő a telített gőznyomással a harmatponton p 1 = p 0tp. Ezért \(~\varphi = \dfrac(p_(0tp))(p_0) \cdot 100 \;\%\)

Nedvességmérő. Higrométer

A hőmérséklet csökkenésével a relatív páratartalom nő. Egy bizonyos hőmérsékleten ( Harmatpont) a vízgőz telítetté válik. A hőmérséklet további csökkenése azt a tényt eredményezi, hogy a keletkező felesleges vízgőz harmat- vagy ködcseppek formájában lecsapódik.

A levegő relatív páratartalmának meghatározásához mesterségesen csökkentheti a levegő hőmérsékletét egy korlátozott területen a harmatpontig. Az abszolút páratartalom és ennek megfelelően a vízgőznyomás változatlan marad. Összehasonlítva a harmatponti vízgőznyomást a telített gőznyomással, amely az általunk érdekelt hőmérsékleten lehet, így megkapjuk a levegő relatív páratartalmát. A gyors lehűlés bizonyos illékony folyadékok intenzív elpárologtatásával érhető el. Ezt a módszert a páratartalom mérésére használják kondenzációs higrométerrel.

Kondenzációs higrométer két lyukkal ellátott fémdobozból áll (6. ábra).

Étert öntünk a dobozba. Egy gumi izzó segítségével levegőt pumpálnak át a dobozon. Az éter nagyon gyorsan elpárolog, a doboz és a közelében lévő levegő hőmérséklete csökken, a relatív páratartalom nő. Egy bizonyos hőmérsékleten, amelyet a készülék furatába helyezett hőmérővel mérnek, a doboz felületét apró harmatcseppek borítják. Annak érdekében, hogy pontosabban rögzítsük a harmatdoboz megjelenésének pillanatát a felületen, ezt a felületet tükörfényesre polírozzuk, és egy polírozott fémgyűrűt helyezünk a doboz mellé a vezérléshez.

A korszerű kondenzációs higrométerekben a tükör hűtésére félvezető elemet használnak, melynek működési elve a Peltier-effektuson alapul, a tükör hőmérsékletét pedig a beépített huzalellenállás vagy félvezető mikrohőmérő méri.

Akció haj higrométer a zsírtalanított emberi haj azon tulajdonságán alapul, hogy a levegő páratartalmának változásával megváltoztatja a hosszát, ami lehetővé teszi a relatív páratartalom mérését 30 és 100% között. Az 1. haj (7. ábra) egy 2. fémkeretre van kifeszítve. A hajhossz változását a 3. nyílra továbbítják, a skála mentén mozogva.

Akció kerámia higrométer szilárd és porózus kerámiatömeg (agyag, szilícium, kaolin és néhány fémoxid keveréke) elektromos ellenállásának a levegő páratartalmától való függése alapján.

A molekuláris kinetikai elmélet nemcsak annak megértését teszi lehetővé, hogy egy anyag miért lehet gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotú, hanem megmagyarázza az anyag egyik állapotból a másikba való átmenetének folyamatát is.

Párolgás és kondenzáció. A nyitott edényben lévő víz vagy bármely más folyadék mennyisége fokozatosan csökken. Megtörténik a folyadék párolgása, melynek mechanizmusát a VII. osztályú fizika tantárgy ismertette. A kaotikus mozgás során egyes molekulák annyi mozgási energiára tesznek szert, hogy elhagyják a folyadékot, legyőzve más molekulák vonzó erejét.

A párologtatással egyidejűleg fordított folyamat megy végbe - a kaotikusan mozgó gőzmolekulák egy részének folyadékká alakulása. Ezt a folyamatot kondenzációnak nevezik. Ha az edény nyitva van, akkor előfordulhat, hogy a folyadékot elhagyó molekulák nem térnek vissza a folyadékba

folyékony. Ezekben az esetekben a párolgást nem kompenzálja a kondenzáció, és a folyadék mennyisége csökken. Amikor az edényen átáramló levegő elvezeti a keletkező gőzt, a folyadék gyorsabban elpárolog, mivel a gőzmolekulának kevesebb lehetősége van visszatérni a folyadékba.

Telített gőz. Ha a folyadékkal ellátott edényt szorosan lezárják, a veszteség hamarosan megáll. Állandó hőmérsékleten a folyadék-gőz rendszer eléri a termikus egyensúlyi állapotot, és a kívánt ideig benne marad.

Az első pillanatban, miután a folyadékot az edénybe öntjük és lezárjuk, elpárolog, és a folyadék feletti gőzsűrűség megnő. Ezzel párhuzamosan azonban megnő a folyadékba visszatérő molekulák száma. Minél nagyobb a gőz sűrűsége, annál több gőzmolekula kerül vissza a folyadékba. Ennek eredményeként egy zárt edényben állandó hőmérsékleten végül létrejön a dinamikus (mobil) egyensúly a folyadék és a gőz között. A folyadék felszínét elhagyó molekulák száma megegyezik az ugyanabban az idő alatt a folyadékba visszatérő gőzmolekulák számával. A kondenzáció a párolgási folyamattal egy időben megy végbe, és a két folyamat átlagosan kompenzálja egymást.

A folyadékkal dinamikus egyensúlyban lévő gőzt telített gőznek nevezzük. Ez az elnevezés azt hangsúlyozza, hogy adott térfogatban adott hőmérsékleten nagyobb mennyiségű gőz nem lehet jelen.

Ha a folyadékot tartalmazó tartályból korábban kiszivattyúzzák a levegőt, akkor csak a telített gőz lesz a folyadék felszíne felett.

Telített gőznyomás. Mi történik a telített gőzzel, ha az általa elfoglalt térfogatot csökkentjük, például a gőzt a dugattyú alatti hengerben lévő folyadékkal egyensúlyban összenyomva, a henger tartalmának hőmérsékletét állandó szinten tartva?

Amikor a gőzt összenyomják, az egyensúlyi állapot felborul. Eleinte a gőz sűrűsége enyhén növekszik, és nagyobb számú molekula kezd gázból folyadékba mozogni, mint folyadékból gázba. Ez addig folytatódik, amíg az egyensúly és a sűrűség újra be nem áll, és ezért a molekulák koncentrációja felveszi korábbi értékét. A telített gőzmolekulák koncentrációja ezért állandó hőmérsékleten független a térfogattól.

Mivel a nyomás a képlet szerint arányos a koncentrációval, a telített gőz koncentrációjának (vagy sűrűségének) a térfogattól való függetlenségéből következik, hogy a telített gőz nyomása független az általa elfoglalt térfogattól.

Telített gőznyomásnak nevezzük azt a térfogattól független gőznyomást, amelynél a folyadék egyensúlyban van a gőzével.

Ahogy a telített gőz összenyomódik, egyre nagyobb része válik folyékony halmazállapotúvá. Egy adott tömegű folyadék kisebb térfogatot foglal el, mint az azonos tömegű gőz. Ennek eredményeként a gőz térfogata, miközben sűrűsége változatlan marad, csökken.

Sokszor használtuk a "gáz" és a "gőz" szavakat. Nincs alapvető különbség a gáz és a gőz között, és ezek a szavak általában egyenértékűek. De megszoktuk a környezeti hőmérséklet egy bizonyos, viszonylag kis tartományát. A „gáz” szót általában azokra az anyagokra alkalmazzák, amelyek telített gőznyomása normál hőmérsékleten magasabb, mint a légköri nyomás (például szén-dioxid). Ellenkezőleg, gőzről akkor beszélünk, ha szobahőmérsékleten a telített gőz nyomása kisebb, mint a légköri nyomás, és az anyag folyékony állapotban (például vízgőz) stabilabb.

A telített gőznyomás függetlenségét a térfogattól számos kísérletben igazolták a folyadékkal egyensúlyban lévő gőz izotermikus összenyomására vonatkozóan. Legyen az anyag nagy mennyiségben gáz halmazállapotú. Az izoterm kompresszió előrehaladtával a sűrűsége és a nyomása nő (az AB izoterma szakasza az 51. ábrán). A nyomás elérésekor megkezdődik a gőzkondenzáció. Ezt követően, amikor a telített gőzt összenyomják, a nyomás addig nem változik, amíg az összes gőz folyadékká nem változik (BC egyenes az 51. ábrán). Ezt követően a nyomás a kompresszió során élesen növekedni kezd (a görbe szegmense, mivel a folyadékok enyhén összenyomhatók.

Az 51. ábrán látható görbét egy valós gáz izotermájának nevezzük.