Ненасыщенный пар

Некоторые молекулы жидкостей и твердых тел, имеющие кинетическую энергию достаточную для разрыва связей с соседними молекулами, покидают исходное положение (испаряются) и образуют над поверхностью газообразное “облако” , называемое паром. Обратный процесс перехода в жидкую или твердую фазу называется конденсацией. Чаще всего мы сталкиваемся с испарением и конденсацией воды, хотя физические закономерности этих процессов одинаковы для всех веществ — и жидких, и твердых.

Что такое испарение

Чем выше температура вещества, тем больше средняя кинетическая энергия молекул. У отдельных молекул энергия может быть больше средней, и тогда они могут вылетать за пределы своей среды, преодолевая притяжение соседних молекул.

Распределение молекул по скоростям

Рис. 1. Распределение молекул по скоростям.

Процесс перехода части молекул из жидкого (или твердого) состояния в пар называется испарением. Пар — это газообразное состояние вещества. Хорошо известный всем водяной пар невидим также, как и воздух. Водяные капли есть не что иное, как результат конденсации. Нефть, ртуть, нафталин, взрывоопасные вещества испаряются так медленно, что без применения специальных приборов их не обнаружить.

Рис. 2. Примеры испарения разных веществ

Что такое насыщенный пар

Лужи после дождя сохнут быстрее, когда есть ветер. Это показывает, что скорость испарения увеличивается, если образовавшийся пар удаляется. При увеличении температуры скорость испарение также возрастает.

Если пар совсем не удалять (сосуд плотно закупорен пробкой), то испарение прекратится. То есть ситуация становится равновесной — число частиц, покидающих вещество за единицу времени, равно числу частиц возвращающихся обратно за то же время. В этом случае пар называется насыщенным. При этом говорят, что система вещество-пар находится в динамическом равновесии.

Что такое ненасыщенный пар

Если число частиц, покидающих вещество за единицу времени больше числа частиц возвращающихся обратно за то же время, то пар называется ненасыщенным. То есть, когда пар ненасыщен, процесс испарения не останавливается, и масса вещества в жидком (или твердом) состоянии уменьшается, а объем ненасыщенного пара увеличивается. Динамическое равновесие при этом отсутствует.

Насыщенный и ненасыщенный пар:

Рис. 3. Насыщенный и ненасыщенный пар

Несмотря на то, что скорость испарения твердых веществ очень мала, не следует держать в комнате открытую ртуть и другие вредные для здоровья вещества.

Влажность воздуха

Плотность и давление насыщенного пара обозначаются Pн и ρн. Понятно, что Pн и ρнмаксимальные плотность и давление, которые могут быть у пара при данной температуре. В воздухе всегда находится некоторое количество водяного пара. Чем больше это количество, тем выше влажность воздуха.

Абсолютная влажность — это парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе (т. е. давление, которое водяной пар оказывает сам по себе, в отсутствие других газов). Иногда абсолютной влажностью называют также плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажность воздуха φ — это отношение парциального давления P водяного пара в нём к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре. Обычно это отношение выражают в процентах:

$ φ = { P\over Pн} $ * 100%.

Пользуясь уравнениями, описывающими свойства идеального газа, можно получить для вычисления относительной влажности следующую формулу:

$ φ = { ρ \over ρн } $ * 100%.

Прибор для измерения влажности называется психрометром (от греческих слов “psychria” — холод, и “metreo” — измерять). Он состоит из двух термометров, один из которых завернут в мокрую ткань. Влажность газа определяют с помощью специальных таблиц по разности температур сухого и “мокрого” термометров.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали что такое испарение с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Процесс испарения характерен как для жидких, так и для твердых веществ. Когда пар ненасыщен, масса жидкости постепенно уменьшается (испаряется).

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.9. Всего получено оценок: 14.

Предметы