Цеплафізічнымі ўласцівасці пароў

Калі кубак з вадой стаіць на працягу доўгага часу, то ў выніку ўся вада папросту ў ёй выпарыцца. У дадзеным артыкуле мы як раз пагаворым пра тое, чаму гэта адбываецца, і абмяркуем ўласцівасці пароў.

Выпарэнне і кандэнсацыя

Малекулы вады пры аднолькавай тэмпературы рухаюцца з рознай хуткасцю. Вядома ж, большасць прытрымліваецца адзінага значэння хуткасці, але ў некаторых з іх паказчыкі істотна адрозніваюцца.

У дадзеных умовах адбываецца так, што адна з самых хуткіх малекул трапляе на свабодную паверхню вады.

Свабодная паверхню вады - гэта мяжа, дзе вадкасць датыкаецца з паветрам. Пасля траплення туды, у малекулы хуткасць можа пераадолець прыцягненне іншых, больш павольных, малекул і пакінуць саму ваду. Гэты працэс атрымаў назву выпарэнне. Малекулы, якія вылятаюць з вады, пераўтворацца ў пар. Цяпер пяройдзем да тэрміналогіі.

Выпарэнне - пераўтварэнне вады ў пар. Такі працэс можа працякаць толькі толькі на мяжы з паветрам.

Ўласцівасці вадзянога пара маюць на ўвазе і такое, што праз некаторы прамежак часу малекула можа ператварыцца зноў у ваду. Гэта называецца кандэнсацыяй.

Кандэнсацыя - гэта з'ява супрацьлеглае выпарэнню.

дынамічная раўнавага

Ўласцівасці пароў разнастайныя, і зараз мы пагаворым аб адным з такіх.

Раней мы абмеркавалі, што робіцца, калі малекула пакідае вадкасць, але прыклад быў прывядзе з адкрытай кубкам вады. Цяпер жа абмяркуем, што адбудзецца, калі кубак будзе шчыльна зачынена. У гэтым выпадку шчыльнасць пары над вадой стане расці. З-за гэтага часціцы будуць перашкаджаць адзін аднаму пакідаць мяжу з паветрам, з прычыны гэтага працэс выпарэння будзе зніжацца. У гэты ж час стане расці хуткасць кандэнсацыі, таму як з прычыны навалы пара колькасць малекул, якія ператвараюцца зноў у ваду, апынецца больш.

Рана ці позна ў дадзеных абставінах хуткасць кандэнсацыі стане раўняцца з хуткасцю выпарэння. Дадзеныя ўласцівасці вады і пары атрымалі назву - дынамічная раўнавага.

Дынамічная раўнавага - гэта калі за адно і тое ж час колькасць малекул, пераўтвораных у пар, ураўноўваецца колькасці малекул якія перайшлі назад у ваду. Зыходзячы з гэтага, варта, што аб'ём вады не будзе змяншацца, гэтак жа як і колькасць пары. Гэта азначае, што пар стаў «насычаным».

Насычаны пар - гэта калі ён знаходзіцца ў дынамічнай раўнавазе з вадой, з якой выйшаў. Аналагічна пар, які не знаходзіцца ў стане дынамічнай раўнавагі, называецца ненасычаных.

Ўласцівасці пароў маюць на ўвазе, што насычаны пар заўсёды валодае вялікім значэннем ціску і шчыльнасці, чым ненасычаны. Гэта так, таму што ў насычанай пары максімальнае значэнне ціску і шчыльнасці. У фізіцы дадзеныя велічыні пазначаюцца, як p _н і ρ _н адпаведна.

Ўласцівасці насычанай пары

З інфармацыі вышэй вынікае, што стан насычанай пары можна апісаць тым жа раўнаннем, што і стан ідэальнага газу. Як мінімум назіраецца суадносіны паміж шчыльнасцю і ціскам.

Ўласцівасці вады і вадзянога пару дзіўныя, як мінімум, з-за гэтага. А гэты факт, аб падабенстве насычанай пары з ідэальным газам, быў правераны эксперыментальным шляхам. Дзівіць гэта таму, што ўласцівасці пароў значна адрозніваюцца ад уласцівасцяў ідэальных газаў. Варта пералічыць галоўныя іх адрозненні.

Залежнасць шчыльнасці ад тэмпературы

Варта першапачаткова зрабіць рэмарку і сказаць, што ужываючы слова «пар», маецца на ўвазе менавіта «насычаны пар». Такім чынам, цеплафізічнымі ўласцівасці пара маюць на ўвазе тое, што яго шчыльнасць пры адной і той жа тэмпературы не залежыць ад аб'ёму. Такім чынам, калі стварыць штучнае ціск у герметычным посудзе, дык шчыльнасць пара павялічыцца на нейкі час. А таксама паскорыцца кандэнсацыя і ў разы перавысіць працэс выпарэння. Так будзе працягвацца да таго, як не здарыцца дынамічная раўнавага. З яго надыходам шчыльнасць зноў нармалізуецца.

Тое ж самае адбудзецца, калі панізіць ціск, толькі месца павелічэння шчыльнасці пара будзе адбывацца яго памяншэнне. Адбываецца гэта з прычыны паскарэння выпарэння. Але працякаць дадзены працэс будзе да поўнай нармалізацыі ўсіх працэсаў.

А таксама аб'ём пара ніякім чынам не ўплывае на яго ціск. Гэта так, таму што аб'ём не ўплывае і на шчыльнасць. А па формуле шчыльнасць і ціск - узаемныя велічыні ў дадзеным выпадку. З гэтага і выцякае дадзенае меркаваньне.

Уплыў тэмпературы на шчыльнасць

Цеплафізічнымі ўласцівасці вады, пара яшчэ маюць на ўвазе тое, што пры адным і тым жа аб'ёме вады яе шчыльнасць пры нагрэве павялічваецца, а пры паніжэнні тэмпературы, наадварот, паніжаецца.

Калі тэмпература ўзрастае, працэс выпарэння павялічваецца ў разы. І як у папярэднім прыкладзе, дынамічная раўнавага парушаецца, з прычыны залішняга выпарэння, але толькі на некаторы час. Рана ці позна працэсы выпарэння і кандэнсацыі зноў нармалізуюцца.

Аналагічна адбываецца і пры падзенні тэмпературы. Толькі ў гэтым выпадку знізіцца хуткасць выпарэння, а кандэнсацыя будзе працякаць да таго часу, пакуль не наступіць баланс паміж імі. Але, вядома ж, гэта адбываецца з значна меншай колькасцю пара.

Зыходзячы з гэтага, можна заявіць, што закон Шарля з насычаным парай не працуе. Так гэта, таму што пры нагрэве і астуджэнні вады яе маса змяняецца, а гэта, у сваю чаргу, азначае, што функцыя не лінейная.

Залежнасць ціску ад тэмпературы

Працягваючы дадзеную тэму, варта згадаць аб яшчэ адной залежнасці. Справа ў тым, што пры павелічэнні тэмпературы, ціск пара павялічваецца ў некалькі разоў хутчэй. На самай справе дадзеная залежнасць назіраецца з шчыльнасцю, але дадзены выснова зроблена з таго, што шчыльнасць і ціск - ўзаемазвязаныя значэння ў прадстаўленай формуле.

Залежнасць ціску ад тэмпературы ня можна вылучыць з закона ідэальнага газу, так як прадстаўленая залежнасць экспанентна.

вільготнасць паветра

Прыйшоў час пагаварыць пра вільготнасці паветра. Паветра клічацца вільготным, калі ён ўтрымлівае пар. І ясная справа, што залежнасць гэтая прама прапарцыйная. Гэта значыць, чым пара больш, тым цяплей паветра.

Таксама існуе паняцце «абсалютная вільготнасць» - гэта такая з'ява, калі стваранае ціск у паветры роўна ціску пара. Яшчэ гэтая з'ява працуе і з шчыльнасцю пара.

Адноснай вільготнасцю называюць стаўленне абсалютнай вільготнасці ў паветры да ціску насычанай пары, пры ўмове, што тэмпература адна і тая ж.

Психрометр - гэта прыбор для вымярэння вільготнасці паветра. Ён складаецца з двух тэрмометраў, толькі адзін з іх ахутаны вільготнай тканінай. Прынцып яго працы складаецца ў тым, што пры нізкай вільготнасці выпарэнне з тканіны працякае хутчэй, з-за чаго ахінуты тэрмометр значней астуджаецца. З прычыны гэтага распачынаецца рознасць у паказаньнях паміж двума прыборамі. Зыходзячы з гэтага, ужо вылічаюць саму вільготнасць паветра.