Как найти парциальное давление водяных паров

Калькулятор определяет парциальное давления водяного пара в зависимости от температуры.

Определение парциального давления водяного пара.

Примечание.

Расчет выполнен на основании п.8.6. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Парциальное давление насыщенного водяного пара  по данной формуле определяется в пределах температур от минус 40 °С  до плюс 45 °С.

Для внутреннего воздух помещения парциальное давления рассчитывается с учетом относительной влажности:

Расчет парциального давления насыщенного водяного пара внутреннего воздуха.

Для наружного воздух парциальное давление определяется согласно таблицы 7 СП 131.13330.2018 «Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*»:

Строительная климатология онлайн. Данные из СП 131.13330.2018 (СП 131.13330.2012).

В комментарии приветствуются пожелания, замечания и рекомендации по улучшению программы.

Поделиться ссылкой:

Давление в любой емкости складывается из суммы всех действующих в ней сил (движения молекул, отталкивания вещества и сопротивления стенок резервуара). Наибольшая сила движения атомов проявляется в газовом состоянии, в нем они активны и несут в себе больше тепловой энергии.

В процессе перемещения в ограниченном объеме такие частицы образуют давление, которое называется парциальным — им обладают все вещества в газовом состоянии, в т.ч. и водяной пар.

Что это такое, когда применимо это понятие?

Парциальное давление — это величина, характеризующая давление одного какого-либо компонента в газовой смеси.

Оно применяется для определения доли этого самого компонента в общем объеме. Наибольшее применение находит для водяного пара, чтобы определять влажности воздушных масс.

Парциальное часто путают с идеальным давлением (идеальный газ), но это не одно и то же. Идеальным называют состояние, при котором молекулы заполняют весь объем и находятся в равновесии, т.е. сумма всех действующих сил равна нулю.

Следовательно, парциальное и идеальное давление совпадает, но только в одной точке с конкретной температурой.

Соотношение фактического и парциального (текущего атмосферного) давления называется относительной влажностью воздуха. Именно она имеет практическую важность во многих отраслях, но для вычисления требуется знать парциальное значение.

Как влияет температура воздуха?

Повышение температуры приводит к росту парциального давления. И наоборот, оно слабеет при остывании воздуха.

Парциальное давление начинает меняться с нагревом сразу после испарения жидкости — при температуре от 273.15 K или 0 °C при 1 атм. (10 кПа). В вакууме процесс начинается с 214 К (-79 °C).

Также увеличение температуры повышает влажность воздуха. Чем она выше, тем интенсивнее он насыщается водяным паром.

С какими параметрами и как именно связано?

Парциальное давление — термодинамическая (т.е. зависимая от температуры) характеристика. Поэтому она влияет и на другие параметры водяного пара:

1. Энтальпия. С ростом давления у молекул больше кинетической энергии, которую можно преобразовать в тепло.
2. Плотность. С ростом температуры молекулы сильнее разбегаются, и снижается средняя плотность вещества.
3. Точка росы. С падением температуры молекулярная структура сжимается, что приводит к полному насыщению на ограниченном пространстве и образованию конденсата.
4. Энергообмен. При высоком давлении молекулы сильнее разгоняются и частыми столкновениями передают больше кинетической энергии.
5. Относительная влажность воздуха. С интенсивностью испарения водоема (насыщения атмосферы) зависит скорость обогащения воздушных масс водяным паром.

Каково среднее ПД наружного воздуха?

Очевидно, что из-за разницы температур каждый сезон состояние атмосферы меняется, поэтому принято выполнять замеры в течение длительного периода, и из них получать среднемесячный показатель.

По информации Строительных норм и правил (далее — СП) 23-101-2004, парциальное среднемесячное давление воздуха в РФ равно 767 Па.

Чему равно ПД насыщенного пара?

Парциальное давление равно такому значению, при котором в газовой смеси не может поместиться водяной пар объемом, больше фактического. Если проще — это фактическое давление водяного пара в однородной среде, которая заполнена молекулами воды и больше не может их вмещать.

На практике значение зависит не только от характеристик самого воздуха, но и внешних факторов:

1. Плотность молекул. В одном и том же объеме с разной температурой количество молекул отличается.
2. Наличие водоемов. Естественные резервуары служат источником накопления молекул в определенном пространстве.

Как определить?

Получить значение возможно, когда известна одна из двух характеристик — температура насыщенного пара или относительная влажность воздуха.

Формула и основные правила расчета

В пункте 6.8 строительных правил СП 50.13330.2012 содержатся данные, на основании которых получается формула расчета парциального давления:

где T0 — температура водяного пара. Формула актуальна для среды с температурой от -40 °C до +45 °C.

Более простой расчет можно провести, когда известна относительная влажность воздуха (ω):

где Pф — фактическое давление.

Как найти парциальное давление водяного пара:

Несколько примеров

Взятые пробы воздуха при температуре +14 градусов показали, что его давление составляет 1.1 кПа. Водяной пар в нем насыщен? Достаточно обратиться к формуле расчета по температуре. Получается 1.6—1.7 кПа. Следовательно, он не насыщен.

Еще пример с закрытой емкостью объемом 3 л, в которой содержится 50 мг водяного пара. Он насыщен, если внутри температура +18 градусов?

Сначала нужно найти плотность, вещества по формуле m/V:

• 50 мг = 0.05 г;
• 3 л = 0.003 г3.

0.05/0.003 = 16.7 г/м3 = 0.0167 кг/м3.

Плотность насыщенного пара при +18 °C составляет 0.015 кг/м3. Следовательно, в резервуаре он не насыщен, но близок к этому состоянию.

Если фактическое давление и плотность ниже расчетного — присутствуют более легкие атомы (очевидно, для воздуха это азот). Завышенные параметры указывают на наличие тяжелых частиц металлов, которые часто возникают от выбросов и других техногенных процессов.

Влажность воздуха определяется отношением фактического к парциальному значению давления воздуха. Т.к. атомы кислорода и азота всегда легче молекул воды, влажность не может превышать 100%.

Таблица

Свойства насыщенного водяного пара на разной высоте над водоемом отличаются. Это объясняется тем, что на молекулы действует сила сопротивления воды. Поэтому в более низких слоях значение уменьшается.

Ниже таблица показывает парциальное давление (в Паскалях) на различной высоте от водоема:

Применение знаний на практике

Общая влажность воздуха влияет на разреженность и плотность окружающей среды. От ее состояния зависят многие параметры:

1. Скорость распространения. Среда вносит свои коррективы, влияющие на распространение фотонов (света) и иных частиц, а также звуковых и радиоволн.
2. Макроклимат. Для многих растительных культур и посевных существует допустимая доля влажности воздуха.
3. Строительство. Влажность негативно влияет на сыпучие материалы, которые используются для возведения сооружений. Действует акт по строительным нормативам, учитывающим влажность — СП 23-101-2004 и СП 50.13330.2012.
4. Микробиология. От влажности зависит распространение микроорганизмов, учет которых важен в медицине и санитарии.

Вычисления в разные периоды помогает оценить среднюю влажность воздушных масс, которая применяется для разработки актов и нормативов для строителей, фермеров и т.д. А уже с учетом ее предпринимаются нужные шаги в разных отраслях.

Парциальное давление важно для здоровья в повседневной жизни. Чем сильнее насыщен воздух, тем выше его влияние на артериальное давление человека.

При гипертонии тяжело переносятся резкие перепады атмосферного давления, которое часто меняется в прибрежных регионах.

Людям, страдающим гипертонией, рекомендуются горные районы вдалеке от моря или океана. Во-первых, на больших высотах воздух более разреженный и испытывается меньшая тяжесть. А во-вторых, отсутствуют объекты, способные быстро насытить атмосферу водяным паром.

Заключение

Вычисление парциального давления водяного пара определяет влажность воздуха, которая влияет на разные факторы. Оно важно для многих отраслей и помогает определить, насколько благоприятны условия окружающей среды для проживания или иных целей.

Температуру
воздуха, также как и парциальное давление
водяных паров (влажность воздуха),
определяют с помощью аспирационного
психрометра Ассмана. Психрометр изображен
на рисунке 1.1.

Психрометр состоит
из двух ртутных термометров и аспирационного
механизма. Цена деления каждого термометра
— две десятых градуса. Термометры
заключены в блестящую хромированную
оправу. Сделано это для того, чтобы по
возможности уменьшить нагревание
термометров тепловыми лучами. Аспирационный
механизм состоит из пружинного устройства
с заводным ключом и из турбинки
(крыльчатки). Резервуар со ртутью одного
из термометров обмотан гигроскопичной
материей — батистом. Перед началом
измерения метеопараметров, примерно
за четыре минуты, батистовую тряпочку
смачивают дистиллированной водой.
Допускается использовать дождевую или
талую воду. Смачивают тряпочку с помощью
специальной пипетки.

Набрав воду в
пипетку, ее переворачивают отверстием
вверх и нажимают на резиновый резервуар
так, чтобы вышли воздушные пузырьки и
начала литься вода. После этого надевают
стеклянную трубочку пипетки на резервуар
со ртутью, обмотанный батистовой
тряпочкой (по диаметру все подходит).
Затем одновременным движением пипетку
убирают и отпускают резиновый резервуар
пипетки. Таким образом отсасывают капли
воды с батистовой тряпочки. Тряпочка
должна остаться влажной, но не мокрой.
Именно при таких условиях психрометр
эталонировали. И именно по этой причине
термометр с батистовой тряпочкой
называют влажным (а не мокрым) термометром.
Другой же термометр назвали сухим
термометром. Показание сухого термометра
обозначают t_с.
Показание влажного термометра обозначают
t_в.

После того, как
батистовая тряпочка влажного термометра
смочена, заводят пружину аспирационного
механизма. Турбинка начинает вращаться
и протягивает воздух вдоль термометров.
Это необходимо для того, чтобы показания
термометров соответствовали именно
окружающей среде, а не только тому
воздуху, который скопился непосредственно
вокруг термометров. Первый отсчет можно
выполнять только после того, как показания
по обоим термометрам перестали меняться
(установились).

Отсчет берут до
целых делений, то есть двух десятых
градуса, не оценивая доли деления на
глаз. Психрометр должен быть подвешен
в двух-трех метрах в стороне от дальномера
в тени на высоте визирного луча.

Нельзя дышать
на психрометр. Желательно во время
отсчета не касаться психрометра. В
крайнем случае можно ненадолго взять
его за верхнюю часть — за чехол пружинного
механизма.

Показание влажного
термометра никакой поправкой не
исправляют. Показание же сухого
термометра, для того, чтобы привести
его к международной температурной
шкале, исправляют шкаловой поправкой.
Таблица со шкаловыми поправками сухого
термометра содержится в паспорте
психрометра. Далее в качестве примера
приведена выдержка из такой таблицы.

Таблица 1.1.

Шкаловая поправка
в показания сухого термометра

за приведение к
международной температурной шкале

tc	00C	+100C	+200C	+300C	+400C
Поправка	-0,14	-0,05	-0,07	-0,12	-0,07

Рисунок 1.1.
Аспирационный психрометр Ассмана.

Показание t_c
сухого термометра, исправленное шкаловой
поправкой, и есть температура t окружающего
воздуха, которую используют в дальнейших
вычислениях.

Величину е
парциального давления водяных паров
(влажность воздуха) вычисляют по формуле
Шпрунга
[1-3]:

(t_c
— t_в).
(1.11)

В этой формуле:

t_c
— показание сухого термометра, исправленное
шкаловой поправкой;

t_в
— показание влажного термометра;

Р — давление
воздуха; об определении давления воздуха
написано в следующем подразделе 1.5;

Е — парциальное
давление водяного пара при стопроцентной
(100%) влажности воздуха — при полном
насыщении воздуха водяным паром; эту
величину выбирают из приведенной далее
психрометрической таблицы 1.2 по аргументу
t_в
показания влажного термометра;

k — (полуэмпирическая,
отчасти теоретическая, отчасти полученная
опытным путем) величина, которую также
выбирают из приведенной далее
психрометрической таблицы 1.2 по аргументу
t_в
показания влажного термометра.

Интервал температур,
приведенных в этой таблице, достаточен
для использования студентами, которые
выполняют лабораторные работы.
Психрометрические таблицы, содержащие
больший интервал температур, приведены
в работах [1,3,6].

Таблица 1.2.

Психрометрическая
таблица для вычисления парциального
давления е водяных паров по показаниям
влажного термометра аспирационного
психрометра Ассмана

tв0С	Е мм.рт.ст.	k0С	tв0С	Е мм.рт.ст.	k0С
+10	9,21	1492	+17	14,53	1480
+11	9,84	1490	+18	15,48	1479
+12	10,52	1489	+19	16,48	1477
+13	11,23	1487	+20	17,54	1475
+14	11,99	1485	+21	18,65	1474
+15	12,79	1484	+22	19,82	1472
+16	13,63	1482	+23	21,07	1470

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Физика, 10 класс

Урок 21. Взаимные превращения жидкостей и газов

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1. взаимные превращения жидкостей и газов;
2. насыщенные и ненасыщенные пары;
3. динамическое равновесие;
4. давление насыщенного пара;
5. кипение;
6. влажность воздуха и приборы для ее измерения;
7. парциальное давление и точка росы.

Глоссарий по теме:

Испарение – процесс превращения жидкости в пар, происходящий с поверхности жидкости.

Конденсация – процесс превращения пара в жидкость.

Кипение – это процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости при температуре кипения при определенной температуре кипения и внешнем давлении.

Динамическое равновесие – состояние, при котором число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар – состояние вещества при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость.

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Ненасыщенный пар – если пар постепенно сжимают при постоянной температуре, а превращение его в жидкость не происходит, то такой пар называют насыщенным.

Давление насыщенного пара – давление p_н.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром.

Критическая температура – максимальная температура, при которой пар еще может превратиться в жидкость.

Абсолютная влажность – плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажность – отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p_н.п. насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Парциальное давление водяного пара – давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

Точка росы – температура, при которой водяной пар становится насыщенным.

Гигрометр, психрометр – приборы для измерения влажности воздуха

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 225 – 234.

2. Рымкевич А. П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа, 2009. – С. 78 – 80.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 т./под редакцией академика Ландсберга Г. С.: Т.1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. – 13-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. С. 529 – 556.

4. Джанколи Д.К. Физика в двух томах. Т.1. М: «МИР», 1989. С. 514 – 515, 532 — 541.

Открытые электронные ресурсы:

• http://kvant.mccme.ru/1993/06/isparenie_v_zhivoj_prirode.htm
• http://kvant.mccme.ru/1991/05/kak_kipit_voda.htm

Основное содержание урока

Идеальный газ нельзя превратить в жидкость. В жидкость можно превратить реальный газ.

Вы уже знакомы с процессами испарения, конденсации и кипения. Если число молекул, покидающих жидкость за определённый промежуток времени, больше числа молекул, возвращающихся в неё, то мы наблюдаем испарение. Чем выше температура жидкости, тем большее число молекул имеет достаточную для вылета из жидкости кинетическую энергию, тем быстрее идет испарение. Если число молекул, возвращающихся в жидкость, будет больше, покидающих её, то мы наблюдаем процесс конденсации.

Кипение – это процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости при температуре кипения при определенной температуре кипения и внешнем давлении.

Динамическое равновесие – состояние, при котором число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар – состояние вещества при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость.

Состояние вещества при температуре выше критической называется газом; при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость, — паром.

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Если пар постепенно сжимают при постоянной температуре, а превращение его в жидкость не происходит, то такой пар называют насыщенным

Давление насыщенного пара – давление p_н.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром.

Газовые законы для насыщенного пара несправедливы. В то же время состояние насыщенного пара достаточно точно описывается уравнением Менделеева-Клапейрона.

Свойства насыщенного и ненасыщенного пара различны.

Так как давление насыщенного пара не зависит от объёма, то, следовательно, оно зависит только от температуры.

Однако эта зависимость, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объёме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растёт быстрее, чем давление идеального газа.

Критическая температура – максимальная температура, при которой пар еще может превратиться в жидкость.

Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объёма при постоянной температуре) изменяется масса пара.

Абсолютная влажность – плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажность – отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p_н.п. насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:

Парциальное давление водяного пара – давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

Точка росы – температура, при которой водяной пар становится насыщенным.

Гигрометр, психрометр – приборы для измерения влажности воздуха.

Разбор тренировочных заданий

1. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде с поршнем равна 40%. Объем сосуда за счет движения поршня медленно уменьшают при постоянной температуре. В конечном состоянии объем сосуда в 3 раза меньше начального. Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений, и укажите их номера.

1. При уменьшении объема сосуда в 2,5 раза на стенках появляется роса.

2. Давление пара в сосуде все время увеличивается.

3. В конечном и начальном состоянии масса пара в сосуде одинакова.

4. При уменьшении объема в 2 раза относительная влажность воздуха в сосуде стала равна 80%.

5. В конечном состоянии весь пар в сосуде сконденсировался.

Решение.

После уменьшения объёма в 2 раза относительная влажность воздуха увеличилась в 2 раза и стала 80%. Когда объём стал в 2,5 раза меньше первоначального, относительная влажность достигла 100%, после чего водяные пары начинают конденсироваться на стенках. При дальнейшем уменьшении объёма давление водяных паров оставалось постоянным. В конечном состоянии не весь пар в сосуде сконденсировался.

Верны первое и четвёртое утверждения.

Ответ: 14.

2. Относительная влажность воздуха равна 42%, парциальное давление пара при температуре 20 °С равно 980 Па. Каково давление насыщенного пара при заданной температуре? (Ответ дать в паскалях, округлив до целых.)

Решение.

Относительная влажность воздуха связана с парциальным давлением пара при некоторой температуре и давлением насыщенных паров при той же температуре соотношением

 φ = (p/p_н.п.) ∙ 100%. Отсюда находим давление насыщенного пара при 20 °С:

Ответ: 2333 Па.

Насыщенный пар

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: насыщенные и ненасыщенные пары, влажность воздуха.

Если открытый стакан с водой оставить на долгое время, то в конце концов вода полностью улетучится. Точнее — испарится. Что такое испарение и почему оно происходит?

Испарение и конденсация

При данной температуре молекулы жидкости обладают разными скоростями. Скорости большинства молекул находятся вблизи некоторого среднего значения (характерного для этой температуры). Но попадаются молекулы, скорости которых значительно отличаются от средней как в меньшую, так и большую сторону.

На рис. 1 изображён примерный график распределения молекул жидкости по скоростям. Голубым фоном показано то самое большинство молекул, скорости которых группируются около среднего значения. Красный «хвост» графика — это небольшое число «быстрых» молекул, скорости которых существенно превышают среднюю скорость основной массы молекул жидкости.

Рис. 1. Распределение молекул по скоростям

Когда такая весьма быстрая молекула окажется на свободной поверхности жидкости (т.е. на границе раздела жидкости и воздуха), кинетической энергии этой молекулы может хватить на то, чтобы преодолеть силы притяжения остальных молекул и вылететь из жидкости. Данный процесс и есть испарение, а молекулы, покинувшие жидкость, образуют пар.

Итак, испарение — это процесс превращения жидкости в пар, происходящий на свободной поверхности жидкости (при особых условиях превращение жидкости в пар может происходить по всему объёму жидкости. Данный процесс вам хорошо известен — это кипение).

Может случиться, что через некоторое время молекула пара вернётся обратно в жидкость.

Процесс перехода молекул пара в жидкость называется конденсацией. Конденсация пара — процесс, обратный испарению жидкости.

к оглавлению ▴

Динамическое равновесие

А что будет, если сосуд с жидкостью герметично закрыть? Плотность пара над поверхностью жидкости начнёт увеличиваться; частицы пара будут всё сильнее мешать другим молекулам жидкости вылетать наружу, и скорость испарения станет уменьшаться. Одновременно начнёт увеличиваться скорость конденсации, так как с возрастанием концентрации пара число молекул, возвращающихся в жидкость, будет становиться всё больше.

Наконец, в какой-то момент скорость конденсации окажется равна скорости испарения. Наступит динамическое равновесие между жидкостью и паром: за единицу времени из жидкости будет вылетать столько же молекул, сколько возвращается в неё из пара. Начиная с этого момента количество жидкости перестанет убывать, а количество пара — увеличиваться; пар достигнет «насыщения».

Насыщенный пар — это пар, который находится в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью. Пар, не достигший состояния динамического равновесия с жидкостью, называется ненасыщенным.

Давление и плотность насыщенного пара обозначаются и . Очевидно, и — это максимальные давление и плотность, которые может иметь пар при данной температуре. Иными словами, давление и плотность насыщенного пара всегда превышают давление и плотность ненасыщенного пара.

к оглавлению ▴

Свойства насыщенного пара

Оказывается, что состояние насыщенного пара (а ненасыщенного — тем более) можно приближённо описывать уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева — Клапейрона). В частности, имеем приближённое соотношение между давлением насыщенного пара и его плотностью:

(1)

Это весьма удивительный факт, подтверждаемый экспериментом. Ведь по своим свойствам насыщенный пар существенно отличается от идеального газа. Перечислим важнейшие из этих отличий.

1. При неизменной температуре плотность насыщенного пара не зависит от его объёма.

Если, например, насыщенный пар изотермически сжимать, то его плотность в первый момент возрастёт, скорость конденсации превысит скорость испарения, и часть пара конденсируется в жидкость — до тех пор, пока вновь не наступит динамическое равновесие, в котором плотность пара вернётся к своему прежнему значению.

Аналогично, при изотермическом расширении насыщенного пара его плотность в первый момент уменьшится (пар станет ненасыщенным), скорость испарения превысит скорость конденсации, и жидкость будет дополнительно испаряться до тех пор, пока опять не установится динамическое равновесие — т.е. пока пар снова не станет насыщенным с прежним значением плотности.

2. Давление насыщенного пара не зависит от его объёма.

Это следует из того, что плотность насыщенного пара не зависит от объёма, а давление однозначно связано с плотностью уравнением (1).

Как видим, закон Бойля — Мариотта, справедливый для идеальных газов, для насыщенного пара не выполняется. Это и не удивительно — ведь он получен из уравнения Менделеева — Клапейрона в предположении, что масса газа остаётся постоянной.

3. При неизменном объёме плотность насыщенного пара растёт с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры.

Действительно, при увеличении температуры возрастает скорость испарения жидкости.

Динамическое равновесие в первый момент нарушается, и происходит дополнительное испарение некоторой части жидкости. Пара будет прибавляться до тех пор, пока динамическое равновесие вновь не восстановится.

Точно так же при понижении температуры скорость испарения жидкости становится меньше, и часть пара конденсируется до тех пор, пока не восстановится динамическое равновесие — но уже с меньшим количеством пара.

Таким образом, при изохорном нагревании или охлаждении насыщенного пара его масса меняется, поэтому закон Шарля в данном случае не работает. Зависимость давления насыщенного пара от температуры уже не будет линейной функцией.

4. Давление насыщенного пара растёт с температурой быстрее, чем по линейному закону.

В самом деле, с увеличением температуры возрастает плотность насыщенного пара, а согласно уравнению (1) давление пропорционально произведению плотности на температуру.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры является экспоненциальной (рис. 2). Она представлена участком 1–2 графика. Эту зависимость нельзя вывести из законов идеального газа.

Рис. 2. Зависимость давления пара от температуры

В точке 2 вся жидкость испаряется; при дальнейшем повышении температуры пар становится ненасыщенным, и его давление растёт линейно по закону Шарля (участок 2–3).

Вспомним, что линейный рост давления идеального газа вызван увеличением интенсивности ударов молекул о стенки сосуда. В случае нагревания насыщенного пара молекулы начинают бить не только сильнее, но и чаще — ведь пара становится больше. Одновременным действием этих двух факторов и вызван экспоненциальный рост давления насыщенного пара.

к оглавлению ▴

Влажность воздуха

Воздух, содержащий водяной пар, называется влажным.Чем больше пара находится в воздухе, тем выше влажность воздуха.

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

Относительная влажность воздуха — это отношение парциального давления водяного пара в нём к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре. Как правило, это отношение выражают в процентах:

Из уравнения Менделеева-Клапейрона (1) следует, что отношение давлений пара равно отношению плотностей. Так как само уравнение (1), напомним, описывает насыщенный пар лишь приближённо, мы имеем приближённое соотношение:

Одним из приборов, измеряющих влажность воздуха, является психрометр. Он включает в себя два термометра, резервуар одного из которых завёрнут в мокрую ткань. Чем ниже влажность, тем интенсивнее идёт испарение воды из ткани, тем сильнее охлаждается резервуар «мокрого» термометра, и тем больше разность его показаний и показаний сухого термометра. По этой разности с помощью специальной психрометрической таблицы определяют влажность воздуха.