r – удельная теплота испарения (парообразования)
Удельная теплота испарения (парообразования) r – количество теплоты, необходимое для испарения (парообразования) 1 кг жидкости при постоянной температуре.
Единица измерения – Дж/кг
При парообразовании подводимое количество теплоты расходуется на разрыв межмолекулярных связей.
Количество теплоты, получаемое жидкостью при конденсации, равно количеству теплоты, теряемому при испарении.(при термодинамическом равновесии)
Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью, называется насыщенным паром.
Пар, находящийся при давлении ниже давления насыщенного пара называется ненасыщенным.
При сжатии насыщенного пара концентрация молекул пара увеличивается, равновесие между процессами испарения и конденсации нарушается и часть пара превращается в жидкость.
При расширении насыщенного пара концентрация его молекул уменьшается и часть жидкости превращается в пар. Таким образом, концентрация насыщенного пара остается постоянной независимо от объема.
Так как давление газа пропорционально концентрации и температуре (p = knT), давление насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от объема.
Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией.
(лат. конденсаре – сгущать)
Конденсация сопровождается выделением энергии.
Конденсация объясняет, например, образование облаков в верхних, более холодных, слоях воздуха.
НАСЫЩЕННЫЕ И НЕНАСЫЩЕННЫЕ ПАРЫ(уч.10кл.стр.286-291,292-293)
Испарение, конденсация, определения см.выше.( уч.10кл.стр.286-289)
Понятие насыщенного пара
Давление насыщенного пара
Зависимость насыщенного пара от температуры жидкости
Зависимость давление насыщенного пара от сил взаимодействия молекул жидкости
Испарение — парообразование, происходящее при любой температуре со свободной поверхности жидкости.
Неравномерное распределение кинетической энергии теплового движения молекул приводит к тому, что при любой температуре кинетическая энергия некоторых молекул жидкости или твердого тела может превышать потенциальную энергию их связи с другими молекулами.
Большей кинетической энергией обладают молекулы, имеющие большую скорость, а температура тела зависит от скорости движения его молекул, следовательно, испарение сопровождается охлаждением жидкости.
Скорость испарения зависит: от площади открытой поверхности, температуры, концентрации молекул вблизи жидкости.
Конденсация — процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.
Испарение жидкости в закрытом сосуде при неизменной температуре приводит к постепенному увеличению концентрации молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии.
Через некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же время.
Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества.
Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью, называют насыщенным паром.
Паром называют совокупность молекул, покинувших жидкость в процессе испарения.
Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.
В закрытом сосуде концентрация молекул пара достигает максимального значения, когда число конденсирующихся молекул насыщенного пара (находящегося в термодинамическом равновесии с жидкостью), равно числу испаряющихся молекул.
Насыщенный пар – пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью.
Это определение подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находится большее количество пара.
Термодинамическое равновесие – число молекул пара, конденсирующихся за определенный промежуток времени, равно числу молекул жидкости, испаряющихся за это же время.
Так как давление насыщенного пара пропорционально концентрации его молекул, то при данной температуре давление пара большим быть не может.
Концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объема.
Так как давление пропорционально концентрации молекул p = nkT, то из этого следует, что давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объема.
Давление насыщенного пара при данной температуре – максимальное давление, которое может иметь пар над жидкостью при этой температуре.
С ростом температуры увеличивается число испаряющихся и соответственно конденсирующихся молекул пара, поэтому давление насыщенного пара возрастает при увеличении температуры жидкости.
Число испаряющихся молекул растет при увеличении их кинетической энергии, либо при уменьшении потенциальной энергии взаимодействия молекул (Ek >│Ep│)
Поэтому давление насыщенного пара зависит от молекулярной структуры жидкости.
Давление насыщенного пара жидкости, состоящей из сильно взаимодействующих друг с другом молекул, меньше, чем давление насыщенного пара жидкости, состоящей из слабо взаимодействующих молекул.
Точкой росы называют температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным. При достижении точки росы в воздухе или на предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара.
Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа.
Так, давление насыщенного пара не зависит от объема, но зависит от температуры (приближенно описывается уравнением состояния идеального газа p = nkT ). Эта зависимость не может быть выражена простой формулой, поэтому на основе экспериментального изучения зависимости давления насыщенного пара от температуры составлены таблицы, по которым можно определить его давление при различных температурах.
С увеличением температуры давление насыщенного пара растет быстрее, чем идеального газа . При нагревании жидкости в закрытом сосуде давление пара растет не только из-за повышения температуры, но и из-за увеличения концентрации молекул (массы пара) вследствие испарения жидкости. С идеальным газом этого не происходит. Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет прямо пропорционально температуре.
Вследствие постоянного испарения воды с поверхностей водоемов, почвы и растительного покрова, а также дыхания человека и животных в атмосфере всегда содержится водяной пар. Поэтому атмосферное давление представляет собой сумму давления сухого воздуха и находящегося в нем водяного пара. Давление водяного пара будет максимальным при насыщении воздуха паром.
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА(уч.10кл.стр.294-295,уч.8кл.стр.46-47)
Понятие влажности воздуха и ее зависимость от температуры
Определение относительной влажности. Формула. Единицы измерения.
Точка росы
Определение относительной влажности через давление насыщенных паров. Формула
Гигрометры и психрометры
При одной и той же температуре содержание в воздухе водяного пара может изменяться в широких пределах: от нуля (абсолютно сухой воздух) до максимально возможного (насыщенный пар)
Причем суточный ход относительной влажности обратен суточному ходу температуры. Днем, с возрастанием температуры, и следовательно, с ростом давления насыщения относительная влажность убывает, а ночью возрастает. Одно и то же количество водяного пара может либо насыщать, либо не насыщать воздух. Понижая температуру воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыщения.
Содержание водяного пара в воздухе, т.е. влажность, можно характеризовать несколькими величинами.
Парциальное давление водяного пара (или упругость водяного пара)
Атмосферный воздух представляет смесь различных газов и водяного пара.
Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара.
Парциально давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха.
Выражают в единицах давления – Па или в мм.рт.ст.
Абсолютная влажность воздуха
Поскольку давление пара пропорционально концентрации молекул, можно определить абсолютную влажность как плотность водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, выраженную в килограммах на метр кубический.
Абсолютная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в 1м3 воздуха при данных условия.
Обозначение - ρ
Это – плотность водяного пара.
Относительная влажность воздуха
По парциальному давлению водяного пара нельзя судить о том, насколько он близок к насыщению. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды. Поэтому вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению – относительную влажность.
Относительной влажностью воздуха φ называют отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p0 насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах:
φ = 100%
Относительная влажность воздуха – процентное отношение концентрации водяного пара в воздухе и концентрации насыщенного пара при той же температуре
φ = 100%
Концентрация насыщенного пара является максимальной концентрацией, которую может иметь пар над жидкостью. Следовательно, относительная влажность может меняться от 0 до nн.п
Чем меньше относительная влажность, тем суше воздух и тем интенсивней происходит испарение.
Для оптимального теплообмена человека оптимальна относительная влажность 25% при +20-25оС. При более высокой температуре оптимальна влажность 20%
Так как концентрация пара связана с давлением (p = nkT), то относительную влажность можно выразить как процентное отношение давления пара в воздухе и давлению насыщенного пара при той же температуре:
φ = 100%
Большинство явлений, наблюдаемых в природе, например быстрота испарения, высыхание различных веществ, увядание растений, зависит не от количества водяного пара в воздухе, а от того, насколько это количество близко к насыщению, т. е. от относительной влажности, которая характеризует степень насыщения воздуха водяным паром.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
