Чого залежить насичена пара. Дати визначення: насичена пара, волога пара, суха пара, перегріта пара

ПАРОУТВОРЕННЯ.

НАСИЩЕНА І НЕНАСИЩЕНА ПАР.

1.Пароутворення.

Між молекулами речовини, що у рідкому чи твердому стані, діють сили тяжіння. Для твердої речовинивони досить великі. Це призводить до того, що молекули твердої речовини малорухливі, вони можуть коливатися біля свого положення рівноваги. У рідини молекули негаразд сильно притягуються друг до друга, можуть переміщатися на невеликі відстані і перескакувати на сусідні положення рівноваги. Однак, в результаті обміну енергіями при зіткненнях молекул або в результаті надходження енергії ззовні, якась окрема молекула може отримати таку кількість кінетичної енергії, яка дозволить їй подолати сили тяжіння з боку сусідніх молекул і залишити поверхню рідини або твердої речовини. Деякі з цих молекул, втративши свою енергію, повертаються назад у рідину або тверду речовину, але найенергійніші, які змогли піти на відстань близько 10 -9 м, де сили тяжіння вже практично не діють, стають вільними.

Перехід речовини з твердого або рідкого стануу газоподібне називається пароутворенням, А сукупність молекул речовини, що залишили поверхню рідини або твердого тіла, називається поромцієї речовини.

Найчастіше під пароутворенням розуміється перехід речовини в газоподібний стан рідкого. Пароутворення, що походить з твердого стану, називається сублімацієюабо сублімацією.

Пароутворення з рідкого стану поділяють на випаровуванняі кипіння.

2.Випаровування та його інтенсивність.

Випаровування– це пароутворення, що відбувається за будь-якої температури лише з вільної поверхні рідини у повітря чи вакуум, що супроводжується зниженням температури рідини.

Механізм випаровування і охолодження рідини, що відбувається при цьому, можна пояснити з точки зору МКТ.

Як зазначалося вище, поверхню рідини залишають ті молекули, кінетична енергія яких перевищує значення роботи, яка потрібна на подолання сил молекулярного тяжіння із боку сусідніх молекул і виходу молекули із поверхні рідини у повітря. Ця робота називається роботою виходу. В результаті середня кінетична енергія молекул, що залишилися, зменшується і, отже, температура рідини знижується.

Інтенсивність випаровування залежить від кількох факторів:

від температури рідини;

від площі вільної поверхні;

від швидкості видалення парів із поверхні рідини;

від зовнішнього тиску;

від роду рідини.

Чим вище температура, що більше площа вільної поверхні, що більше швидкість видалення парів із поверхні рідини, що менше зовнішній тиск, то випаровування йде інтенсивніше.

Процес переходу речовини з газоподібного стану в рідкий або твердий називається конденсацією.

3.Насичені та ненасичені пари.

Розглянемо дві судини з рідиною – одна відкрита, інша закрита кришкою. В обох судинах відбувається і випаровування рідини, і конденсація пари.

Однак у першому випадку, випаровування переважає над конденсацією, так як молекули рідини мають можливість залишити межі судини і в рідину вони не повернуться, а на їх місце з поверхні рідини повітря виходять інші молекули. Число молекул N 1 покидають поверхню за 1 с, перевищує число молекул N 2 , що повертаються назад. Якщо процес випаровування переважає над процесом конденсації, то пар, що утворюється, називається ненасиченим.

У герметично закритому посудині спочатку число молекул N 1 покидають поверхню за 1 с, перевищує число молекул N 2 , що повертаються назад. Тому щільність пари над поверхнею рідини, а також її тиск зростають. Але в міру збільшення густини і тиску зростає кількість молекул, що повертаються в рідину протягом 1 с. Через деякий час швидкості випаровування та конденсації стають однаковими, тобто. кількість молекул, що вилетіли з рідини, N 1 дорівнює кількості повернених N 2 . Кажуть, що між парою та її рідиною встановилася динамічна рівновага.

Пара, що перебуває в стані динамічної рівновагизі своєю рідиною, називається насиченим.

4. Кипіння.

Кипіння - це пароутворення, що відбувається і з поверхні, і у всьому об'ємі рідини за постійної температури.

Механізм кипіння можна пояснити так.

На стінках судини завжди є бульбашки адсорбованого газу. Крім того, в рідині завжди присутня деяка кількість розчиненого газу (повітря), ступінь розчинення якого знижується зі зростанням температури, і який при нагріванні починає виділятися також у вигляді бульбашок. Всередину бульбашок відбувається випаровування рідини. Тому крім повітря всередині бульбашок знаходиться насичена пара, її тиск із зростанням температури збільшується. Отже, бульбашки роздмухуються. Діюча на бульбашки сила Архімеда стає більшою від їх сили тяжіння, і вони починають спливати. Подальша поведінка бульбашок залежить від того, наскільки прогріта рідина.

Якщо рідина ще рівномірно прогріта і верхні її шари холодніше нижніх, то зі спливання бульбашок пар всередині них конденсується, тиск усередині бульбашок зменшується. Отже, зменшується обсяг бульбашок. Залежна від об'єму бульбашок сила Архімеда також стає менше, рух бульбашок вгору сповільнюється і, не дійшовши до поверхні рідини, бульбашки зникають.

Якщо рідина прогріта рівномірно, то в міру випливання бульбашок обсяг їх зростатиме, оскільки зменшується сила гідростатичного тиску рідини, що діє на бульбашки. Збільшення обсягу призводить до збільшення сили Архімеда. Тому рух бульбашок вгору прискорюється. Пухирці досягають вільної поверхні, лопаються, і насичена пара виходить назовні. Цей момент називається кипінням рідини. При цьому тиск насиченої пари в бульбашках практично дорівнює зовнішньому тиску.

Температура, при якій тиск насиченої пари дорівнює зовнішньому тиску, називається температурою кипіння.

Температура кипіння залежить:

1) від зовнішнього тиску (що воно більше, тим температура кипіння вища);

2) від наявності домішки (зазвичай температура кипіння збільшується із зростанням концентрації домішки);

3) від розчиненого в рідині повітря чи інших газів (зі зменшенням кількості розчиненого повітря температура підвищується);

4) від стану стінок судини (у судинах з гладкішими стінками рідина закипає при вищій температурі);

5) від роду рідини.

5.Порівняння властивостей насиченої пари та ідеального газу.

1. Тиск і щільність насиченої пари постійні і не залежать від обсягу простору над рідиною, що випаровується. Для ідеального газу тиск та щільність зменшуються зі зростанням обсягу.

Насичена пара Ідеальний газ

2.Со збільшенням температури при постійному обсязі зростання тиску насиченої пари відбувається не за лінійним законом, як для ідеального газу, а набагато швидше. Це пояснюється тим, що збільшення тиску відбувається не тільки за рахунок збільшення кінетичної енергії, але й за рахунок збільшення кількості молекул, що випарувалися.

З цієї причини щільність насиченої пари залишається постійної, вона зростає.

3. Тиск і щільність насиченої пари залежать від роду рідини та визначаються теплотою пароутворення. Чим менше теплота пароутворення, тим більший тиск і щільність насиченої пари.

Рідини мають властивість випаровуватися. Якби ми капнули на стіл по краплині води, ефіру та ртуті (тільки не робіть цього в домашніх умовах!), змогли б спостерігати, як поступово краплі зникають – випаровуються. Одні рідини випаровуються швидше, інші повільніше. Процес випаровування рідини ще називається пароутворенням. А зворотний процес перетворення пари на рідину – конденсацією.

Ці два процеси ілюструють фазовий перехід- Процес переходу речовин з одного агрегатного стану в інший:

• випаровування (перехід з рідкого в газоподібний стан);
• конденсація (перехід із газоподібного стану в рідкий);
• десублімація (перехід із газоподібного стану в твердий, минаючи рідку фазу);
• сублімація, вона ж сублімація (перехід з твердого в газоподібний стан, минаючи рідке).

Зараз, до речі, підходящий сезон, щоб спостерігати процес десублімації в природі: іній та паморозь на деревах та предметах, морозні візерункина вікнах – її результат.

Як утворюється насичена та ненасичена пара

Але повернемося до пароутворення. Ми продовжимо експериментувати і наллємо рідину - воду, наприклад, у відкриту посудину, а до неї приєднаємо манометр. Невидиме оку, в посудині відбувається випаровування. Усі молекули рідини перебувають у безперервному русі. Деякі рухаються так швидко, що їхня кінетична енергія виявляється сильніший за тущо пов'язує молекули рідини разом.

Залишивши рідину, ці молекули продовжують хаотично рухатися в просторі, переважна більшість їх розсіюється в ньому - так утворюється ненасичена пара. Лише невелика їх частина повертається назад у рідину.

Якщо закриємо посудину, молекул пара поступово ставатиме дедалі більше. І все більше їх повертатиметься у рідину. При цьому збільшуватиметься тиск пари. Це зафіксує приєднаний до судини манометр.

Через деякий час число молекул, що вилітають з рідини і повертаються до неї, зрівняється. Тиск пари перестане змінюватися. В результаті насичення паривстановиться термодинамічна рівновага системи рідина-пар. Тобто випаровування та конденсація будуть рівні.

Властивості насиченої пари

Щоб їх проілюструвати наочно, використовуємо ще один експеримент. Закличте всю силу своєї уяви, щоб уявити його. Отже, візьмемо ртутний манометр, що складається з двох колін – трубок, що сполучаються. В обидва налиті ртуть, один кінець відкритий, другий запаяний і над ртуттю в ньому знаходиться ще деяка кількість ефіру та його насиченої пари. Якщо опускати і піднімати не запаяне коліно, рівень ртуті в запаяному також опускатиметься і підніматиметься.

При цьому змінюватиметься і кількість (обсяг) насиченої пари ефіру. Різниця рівнів ртутних стовпчиків в обох колінах манометра показує тиск насиченої пари ефіру. Воно зберігатиметься незмінним весь час.

Звідси випливає властивість насиченої пари – її тиск залежить від займаного ним обсягу. Тиск насичених парів різних рідин (води та ефіру, наприклад) різний при однаковій температурі.

Однак температура насиченої пари має значення. Чим вища температура, тим вищий і тиск. Тиск насиченої пари зі збільшенням температури зростає швидше, ніж це відбувається з ненасиченою парою. Температура та тиск ненасиченої пари пов'язані лінійною залежністю.

Можна провести ще один цікавий досвід. Взяти порожню колбу без пар рідини, закрити її і приєднати манометр. Поступово по краплі подавати всередину колби рідину. У міру надходження рідини та її випаровування встановлюється тиск насиченої пари, найбільший для цієї рідини при цій температурі.

Ще про температуру і насичену пару

Температура пари впливає і швидкість конденсації. Так само, як температура рідини визначає швидкість випаровування – число молекул, що вилітають із поверхні рідини в одиницю часу, тобто.

У насиченої пари його температура дорівнює температурі рідини. Чим вище температура насиченої пари, тим вище її тиск і щільність, нижче щільність рідини. При досягненні критичної для речовини температури щільність рідини та пари однакова. Якщо температура пари вище критичної для речовини температури, фізичні відмінності між рідиною та насиченою парою стираються.

Визначення тиску насиченої пари в суміші з іншими газами

Ми сказали про постійний при постійній температурі тиск насиченої пари. Ми визначали тиск в «ідеальних» умовах: коли в посудині чи колбі присутні рідина та пара лише однієї речовини. Розглянемо ще експеримент, у якому молекули речовини розсіяні у просторі суміші коїться з іншими газами.

Для цього візьмемо два відкриті скляні циліндри і помістимо в обидва закриті судини з ефіром. Як водиться, приєднаємо манометри. Одну посудину з ефіром розкриваємо, після чого манометр фіксує підвищення тиску. Різниця між цим тиском і тиском в циліндрі із закритою судиною ефіру і дозволяє дізнатися тиск насиченої пари ефіру.

Про тиск і кипіння

Випаровування можливе не тільки з поверхні рідини, а й у її обсязі – тоді його називають кипінням. При підвищенні температури рідини утворюються бульбашки пари. Коли тиск насиченої пари більше або дорівнює тиску газу в бульбашках, рідина випаровується всередину бульбашок. А ті розширюються та піднімаються на поверхню.

Рідини киплять за різних температур. У звичайних умовах вода закипає за 100 0 С. Але зі зміною атмосферного тиску змінюється і температура кипіння. Так, у горах, де повітря сильно розріджене і атмосферний тиск нижче, у міру підйому в гори знижується і температура кипіння води.

До речі, в герметично закритій посудині кипіння неможливе взагалі.

Ще один приклад взаємозв'язку тиску пари та випаровування демонструє така характеристика вмісту парів води у повітрі, як відносна вологість повітря. Вона є відношенням парціального тиску парів води до тиску насиченої пари і визначається за формулою: φ = р/р про * 100%.

При зниженні температури повітря концентрація водяної пари у ньому підвищується, тобто. вони стають більш насиченими. Ця температура називається точкою роси.

Підведемо підсумки

На нескладних прикладах ми розібрали суть процесу випаровування і ненасичену і насичену пару, що утворюються в його результаті. Всі ці явища ви щодня можете спостерігати навколо себе: наприклад, бачити калюжі, що висихають після дощу, на вулицях або запітніле від пари дзеркало у ванній кімнаті. У ванній ви навіть можете спостерігати, як спочатку відбувається пароутворення, а потім конденсація вологи, що накопичилася на дзеркалі, назад у воду.

Ви також можете використовувати ці знання, щоб зробити своє життя більш комфортним. Наприклад, взимку у багатьох квартирах повітря дуже сухе, і це погано позначається на самопочутті. Ви можете використовувати сучасний прилад-зволожувач, щоб зробити його більш вологим. Або по-старому поставити в кімнаті ємність з водою: поступово випаровуючись, вода наситить повітря своїми парами.

blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Теми кодифікатора ЄДІ: насичені та ненасичені пари, вологість повітря.

Якщо відкрити склянку з водою залишити на довгий час, то врешті-решт вода повністю випарується. Точніше – випарується. Що таке випаровування і чому воно відбувається?

Випаровування та конденсація

При даній температурі молекули рідини мають різні швидкості. Швидкість більшості молекул знаходиться поблизу деякого середнього значення (характерного для цієї температури). Але трапляються молекули, швидкості яких значно відрізняються від середньої як меншу, так і більшу сторону.

На рис. 1 зображено зразковий графік розподілу молекул рідини за швидкостями. Блакитним фоном показана та сама більшість молекул, швидкості яких групуються близько середнього значення. Червоний "хвіст" графіка - це невелика кількість "швидких" молекул, швидкості яких суттєво перевищують середню швидкість основної маси молекул рідини.

Рис. 1. Розподіл молекул за швидкостями

Коли така дуже швидка молекула опиниться на вільній поверхні рідини (тобто на межі розділу рідини та повітря), кінетичної енергії цієї молекули може вистачити на те, щоб подолати сили тяжіння інших молекул і вилетіти з рідини. Цей процес і є випаровування, А молекули, що залишили рідину, утворюють пар.

Отже, випаровування - це процес перетворення рідини на пару, що відбувається на вільній поверхні рідини(при особливих умовахперетворення рідини на пару може відбуватися по всьому об'єму рідини. Цей процес вам добре відомий - це кипіння).

Може статися, що через деякий час молекула пари повернеться назад у рідину.

Процес переходу молекул пари в рідину називається конденсацією.. Конденсація пари - процес, обернений до випаровування рідини.

Динамічна рівновага

А що буде, якщо посудину з рідиною герметично закрити? Щільність пари над поверхнею рідини почне збільшуватися; частинки пари все сильніше заважатимуть іншим молекулам рідини вилітати назовні, і швидкість випаровування зменшуватиметься. Одночасно почне збільшуватися швидкість конденсації, так як зі зростанням концентрації пари число молекул, що повертаються в рідину, стає дедалі більше.

Нарешті, рано чи пізно швидкість конденсації виявиться дорівнює швидкості випаровування. Настане динамічна рівновагаміж рідиною та парою: за одиницю часу з рідини вилітатиме стільки ж молекул, скільки повертається до неї з пари. Починаючи з цього моменту кількість рідини перестане зменшуватися, а кількість пари - збільшуватись; пара досягне «насичення».

Насичена пара - це пара, яка перебуває у стані динамічної рівноваги зі своєю рідиною. Пара, що не досягла стану динамічної рівноваги з рідиною, називається ненасиченою.

Тиск і щільність насиченої пари позначаються і. Очевидно, і - це максимальний тиск і щільність, які може мати пара при даній температурі. Іншими словами, тиск і щільність насиченої пари завжди перевищують тиск і щільність ненасиченої пари.

Властивості насиченої пари

Виявляється, що стан насиченої пари (а ненасиченої - тим більше) можна приблизно описувати рівнянням стану ідеального газу (рівнянням Менделєєва - Клапейрона). Зокрема, маємо наближене співвідношення між тиском насиченої пари та її щільністю:

(1)

Це дуже дивовижний факт, що підтверджується експериментом. Адже за своїми властивостями насичена пара істотно відрізняється від ідеального газу. Перелічимо найважливіші з цих відмінностей.

1. При незмінній температурі щільність насиченої пари не залежить від її обсягу.

Якщо, наприклад, насичена пара ізотермічно стискати, то її щільність у перший момент зросте, швидкість конденсації перевищить швидкість випаровування, і частина пари конденсується в рідину - доти, доки знову не настане динамічна рівновага, в якій щільність пари повернеться до свого колишнього значення .

Аналогічно, при ізотермічному розширенні насиченої пари його щільність у перший момент зменшиться (пар стане ненасиченим), швидкість випаровування перевищить швидкість конденсації, і рідина додатково випаровуватиметься до тих пір, поки знову не встановиться динамічна рівновага - тобто. поки пар знову стане насиченим з колишнім значенням щільності.

2. Тиск насиченої пари не залежить від його обсягу.

Це випливає з того, що щільність насиченої пари не залежить від об'єму, а тиск однозначно пов'язаний із щільністю рівнянням (1).

Як бачимо, закон Бойля - Маріотта, справедливий для ідеальних газів, для насиченої пари не виконується. Це й не дивно – адже його отримано з рівняння Менделєєва – Клапейрона у припущенні, що маса газу залишається постійною.

3. При постійному обсязі щільність насиченої пари зростає з підвищенням температури і зменшується зі зниженням температури.

Справді, зі збільшенням температури зростає швидкість випаровування рідини.

Динамічна рівновага в перший момент порушується, і відбувається додаткове випаровування деякої частини рідини. Пара додаватиметься до тих пір, поки динамічна рівновага знову не відновиться.

Так само при зниженні температури швидкість випаровування рідини стає меншою, і частина пари конденсується до тих пір, поки не відновиться динамічна рівновага - але вже з меншою кількістю пари.

Таким чином, при ізохорному нагріванні або охолодженні насиченої пари його маса змінюється, тому закон Шарля в даному випадку не працює. Залежність тиску насиченої пари від температури вже не буде лінійною функцією.

4. Тиск насиченої пари зростає з температурою швидше, ніж за лінійним законом.

Справді, зі збільшенням температури зростає щільність насиченої пари, а відповідно до рівняння (1) тиск пропорційно до твору щільності на температуру.

Залежність тиску насиченої пари від температури є експоненційною (рис. 2). Вона представлена ​​ділянкою 1-2 графіки. Цю залежність не можна вивести із законів ідеального газу.

Рис. 2. Залежність тиску пари від температури

У точці 2 вся рідина випаровується; при подальшому підвищенні температури пар стає ненасиченим і його тиск зростає лінійно за законом Шарля (ділянка 2–3).

Згадаймо, що лінійне зростання тиску ідеального газу викликане збільшенням інтенсивності ударів молекул об стінки судини. У разі нагрівання насиченої пари молекули починають бити не тільки сильніше, але й частіше – адже пара стає більшою. Одночасною дією цих двох факторів і викликано експоненційне зростання тиску насиченої пари.

Вологість повітря

Абсолютна вологість- це парціальний тиск водяної пари, що знаходиться в повітрі (тобто тиск, який водяна пара чинила б сама по собі, без інших газів). Іноді абсолютною вологістю називають також щільність водяної пари у повітрі.

Відносна вологість повітря- це відношення парціального тиску водяної пари в ньому до тиску насиченої водяної пари за тієї ж температури. Як правило, це відношення виражають у відсотках:

З рівняння Менделєєва-Клапейрона (1) випливає, що відношення тиску пари дорівнює відношенню щільностей. Оскільки саме рівняння (1) , нагадаємо, описує насичений пар лише приблизно, ми маємо наближене співвідношення:

Одним із приладів, що вимірюють вологість повітря, є психрометр. Він включає два термометри, резервуар одного з яких загорнуті в мокру тканину. Чим нижча вологість, тим інтенсивніше йде випаровування води з тканини, тим сильніше охолоджується резервуар «мокрого» термометра, і тим більша різниця його показань та показань сухого термометра. З цієї різниці за допомогою спеціальної психрометричної таблиці визначають вологість повітря.

Білет №1

Насичений пар.

Якщо посудину з рідиною щільно закрити, то спочатку кількість рідини зменшиться, а потім залишатиметься постійною. При постійній температурі система рідина - пара прийде в стан теплової рівноваги і буде знаходитися в ньому як завгодно довго. Одночасно з процесом випаровування відбувається і конденсація, обидва процеси в середньому компенсують один одного.

У перший момент, після того як рідина наллють у посудину і закриють його, рідина випаровуватиметься і щільність пари над нею збільшуватиметься. Однак одночасно з цим зростатиме і число молекул, що повертаються в рідину. Чим більша щільність пари, тим більша кількістьйого молекул повертається у рідину. В результаті в закритій посудині при постійній температурі встановиться динамічна (рухлива) рівновага між рідиною і парою, тобто число молекул, що залишають поверхню рідини за деякий проміжок часу, дорівнює в середньому числу молекул пари, що повернулися за той же час в рідину.

Пар, що знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченою парою. Це визначення наголошує, що в даному обсязі при даній температурі не може перебувати більша кількістьпара.

Тиск насиченої пари.

Що відбуватиметься з насиченою парою, якщо зменшити об'єм, який він займає?Наприклад, якщо стискати пару, що знаходиться в рівновазі з рідиною в циліндрі під поршнем, підтримуючи температуру постійного постійного циліндра.

При стисканні пари рівновага почне порушуватися. Щільність пари в перший момент трохи збільшиться, і з газу в рідину почне переходити більше молекул, ніж з рідини в газ. Адже кількість молекул, що залишають рідину в одиницю часу, залежить тільки від температури, і стиснення пари це число не змінює. Процес триває до тих пір, поки знову не встановиться динамічна рівновага і щільність пари, а отже, і концентрація молекул не приймуть колишніх своїх значень. Отже, концентрація молекул насиченої пари за постійної температури не залежить від його об'єму.

Так як тиск пропорційно концентрації молекул (p=nkT), то з цього визначення випливає, що тиск насиченої пари не залежить від об'єму, який він займає.

Тиск p н. пара, при якому рідина знаходиться в рівновазі зі своєю парою, називають тиском насиченої пари.

Залежність тиску насиченої пари від температури

Стан насиченої пари, як показує досвід, наближено описується рівнянням стану ідеального газу, яке тиск визначається формулою

Зі зростанням температури тиск зростає. Так як тиск насиченої пари не залежить від об'єму, то отже, воно залежить тільки від температури.

Проте залежність р н. від Т, знайдена експериментально, не є прямо пропорційною, як ідеальний газ при постійному обсязі. Зі збільшенням температури тиск реальної насиченої пари зростає швидше, Чим тиск ідеального газу (рис. ділянку кривої 12). Чому це відбувається?

При нагріванні рідини в закритій посудині частина рідини перетворюється на пару. В результаті згідно з формулою Р = nкТ тиск насиченої пари зростає не тільки внаслідок підвищення температури рідини, але йвнаслідок збільшення концентрації молекул (щільності) пари. В основному збільшення тиску при підвищенні температури визначається збільшенням концентрації.

(Головна відмінність у поведінці ідеального газу та насиченої пари полягає в тому, що при зміні температури пари в закритій посудині (або при зміні об'єму при постійній температурі) змінюється маса пари. Рідина частково перетворюється на пару, або, навпаки, пар частково конденсується. ідеальним газом нічого подібного не відбувається.)

Коли вся рідина випарується, пара при подальшому нагріванні перестане бути насиченою і її тиск при постійному обсязі зростатиме прямо пропорційно до абсолютної температури (див. рис., ділянка кривої 23).

Кипіння.

Кипіння - це інтенсивний перехід речовини з рідкого стану в газоподібний, що відбувається по всьому об'єму рідини (а не тільки з поверхні). (Конденсація – зворотний процес.)

У міру збільшення температури рідини інтенсивність випаровування збільшується. Зрештою, рідина починає кипіти. При кипінні по всьому об'єму рідини утворюються бульбашки пари, що швидко ростуть, які спливають на поверхню. Температура кипіння рідини залишається незмінною. Це відбувається тому, що вся енергія, що підводиться до рідини, витрачається на перетворення її в пару.

За яких умов починається кипіння?

У рідині завжди присутні розчинені гази, що виділяються на дні і стінках судини, а також на зважених у рідині порошинках, які є центрами пароутворення. Пари рідини, що знаходяться всередині бульбашок, є насиченими. Зі збільшенням температури тиск насиченої пари зростає і бульбашки збільшуються в розмірах. Під дією сили, що виштовхує, вони спливають вгору. Якщо верхні шари рідини мають нижчу температуру, то цих шарах відбувається конденсація пари в бульбашках. Тиск стрімко падає, і бульбашки закриваються. Захлопування відбувається настільки швидко, що стінки бульбашки, стикаючись, виробляють щось на зразок вибуху. Безліч таких мікровибухів створює характерний шум. Коли рідина досить прогріється, бульбашки перестануть захлопуватись і спливуть на поверхню. Рідина закипить. Слідкуйте за чайником на плиті. Ви побачите, що перед закипанням він майже перестає шуміти.

Залежність тиску насиченої пари від температури пояснює, чому температура кипіння рідини залежить від тиску її поверхню. Бульбашка пари може зростати, коли тиск насиченої пари всередині нього трохи перевищує тиск у рідині, який складається з тиску повітря на поверхню рідини (зовнішній тиск) та гідростатичного тиску стовпа рідини.

Кипіння починається при температурі, при якій тиск насиченої пари в бульбашках порівнюється з тиском у рідині.

Чим більший зовнішній тиск, тим вища температура кипіння.

І навпаки, зменшуючи зовнішній тиск, тим самим знижуємо температуру кипіння. Відкачуючи насосом повітря та пари води з колби, можна змусити воду кипіти за кімнатної температури.

У кожної рідини своя температура кипіння (яка залишається постійною, доки вся рідина не википить), яка залежить від тиску її насиченої пари. Чим вищий тиск насиченої пари, тим нижча температура кипіння рідини.

Питома теплота пароутворення.

Кипіння відбувається із поглинанням теплоти.

Більшість теплоти, що підводиться, витрачається на розрив зв'язків між частинками речовини, решта - на роботу, що здійснюється при розширенні пари.

В результаті енергія взаємодії між частинками пари стає більшою, ніж між частинками рідини, тому внутрішня енергія пари більша, ніж внутрішня енергія рідини при тій же температурі.

Кількість теплоти, необхідне для переведення рідини в пару в процесі кипіння, можна розрахувати за формулою:

де m - маса рідини (кг),

L - питома теплота пароутворення (Дж/кг)

Питома теплота пароутворення показує, яку кількість теплоти необхідно, щоб перетворити на пару 1 кг даної речовини при температурі кипіння. Одиниця питомої теплотипароутворення в системі СІ:

[L] = 1 Дж/кг

Вологість повітря та його вимір.

У навколишньому повітрі практично завжди знаходиться деяка кількість водяної пари. Вологість повітря залежить від кількості водяної пари, що міститься в ній.

Сире повітря містить більший відсоток молекул води, ніж сухе.

Велике значення має відносна вологість повітря, повідомлення про яку щодня звучать у зведеннях метеопрогнозу.

Відносна вологість - це відношення густини водяної пари, що міститься в повітрі, до густини насиченої пари при даній температурі, виражене у відсотках. (Показує, наскільки водяна пара в повітрі близька до насичення)

Точка роси

Сухість або вологість повітря залежить від того, наскільки близька його водяна пара до насичення.

Якщо вологе повітря охолоджувати, то пар можна довести до насичення, і далі він буде конденсуватися.

Ознакою того, що пара наситилася є поява перших крапель рідини, що сконденсувалася - роси.

Температура, коли пар, що у повітрі, стає насиченим, називається точкою роси.

Крапка роси також характеризує вологість повітря.

Приклади: випадання роси під ранок, запотівання холодного скла, якщо на нього подихати, утворення краплі води на холодній водопровідній трубі, вогкість у підвалах будинків.

Для вимірювання вологості повітря використовують вимірювальні прилади – гігрометри. Існують кілька видів гігрометрів, але основні: волосяний та психрометричний. Так як безпосередньо виміряти тиск водяної пари в повітрі складно, відносну вологість повітря вимірюють непрямим шляхом.

Відомо, що від відносної вологості повітря залежить швидкість випаровування. Чим менша вологість повітря, тим легше волозі випаровуватися.

У психрометрі є два термометри. Один – звичайний, його називають сухим. Він вимірює температуру навколишнього повітря. Колба іншого термометра обмотана тканинним ґнотом і опущена в ємність з водою. Другий термометр показує не температуру повітря, а температуру вологого гноту, звідси і назва зволожений термометр. Чим менше вологість повітря, тим інтенсивніше випаровується волога з гніт, тим більша кількість теплоти в одиницю часу відводиться від зволоженого термометра, тим менше його показання, отже, тим більша різниця показань сухого і зволоженого термометрів. насичення = 100 ° С питомі характеристикистану насиченоюрідини та сухого насиченого пара v"=0,001 v""=1,7 ... вологий насичений парзі ступенем сухості Обчислюємо екстенсивні характеристики вологого насиченого парапо...

Пара, що знаходиться в дотику з водою, має однакову з нею температуру, рівну температурі кипіння при даному тиску, називається насиченою парою. Насичена пара може бути вологою і сухою. Вологою насиченою парою називається насичена пара містить дрібні частинки води, тобто являє собою суміш пари і води. Пара, що отримується в паровому котлі, містить зазвичай 2-5% води (тобто ступінь сухості пари відповідно дорівнює 98-95%). Сухою насиченою парою називається насичена пара, повністю звільнена від домішок води. Перегрітою називається пара, що має більш високу температуру, ніж насичена пара того ж тиску.

Призначення димососа та вентилятора. Порядок пуску та зупинки димососу, вентилятора

Дутьові вентилятори служать для подачі повітря в топку казана. Димові труби та димососи створюють тягу (розрідження), яка потрібна для безперервного підведення свіжого повітряу топку та видалення з неї продуктів згоряння палива. Димарі встановлюються в тих випадках, коли димова труба не може забезпечити необхідну тягу. Пристрій димососа аналогічний пристрої вентилятора (але має ряд особливостей: корпус з жароміцної сталі, в масляній ванні розміщений змійовик з підведенням води для охолодження масла, корпус покривається тепловою ізоляцією).

Пуск димососу: Повністю закрити шибер на всмоктувальному патрубку (перед димососом) та ввімкнути електродвигун. Перевірити відсутність сторонніх шумів, зачіпань частин, що рухаються об корпус, вібрацій підшипників, правильне обертання робочого колеса. Далі повільно відкриваємо шибер (щоб струм електродвигуна під навантаженням не перевищив допустимого значення). Спочатку вмикаємо димосос, а потім вентилятор.

Зупинка: Спочатку зупинити вентилятор, закривши шибер вентилятора, а потім димосос, закривши шибер димососа.