Насыщенный и ненасыщенный пар

«Насыщенный и ненасыщенный пар»

Цели и задачи

Дать понятие насыщенного и ненасыщенного пара, влажности воздуха, точки росы.

Исследовать зависимость давления насыщенного пара от температуры

Научится рассчитывать влажность воздуха

Познакомиться с принципами действия приборов для измерения влажности воздуха.

Рассмотрим процессы, происходящие в закрытом сосуде

Процесс испарения, скорость

которого постепенно уменьшается

Процесс конденсации, скорость которого постепенно возрастает

С течением времени в сосуде устанавливается динамическое равновесие

(число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость)

Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, называется НАСЫЩЕННЫМ

N ис

N кон

=

Зависимость давления насыщенного пара от температуры

При увеличении температуры увеличивается не только скорость молекул, но и их концентрация

Зависимость давления насыщенного пара от изменения объёма при постоянной температуре

При изменении объёма насыщенного пара при постоянной температуре его давление не изменяется, так как концентрация водяных паров так же не изменяется. Часть молекул воды в газообразном состоянии возвращается обратно в жидкость(пар конденсируется).

Абсолютная влажность воздуха

Относительная влажность воздуха

Относительная влажность воздуха

• p- парциальное давление водяных при некоторой температуре Т;
• p н.п. – давление насыщенного пара при той же температуре Т.

Точка росы

Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению.

Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться.

Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости - росы.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Приборы для определения относительной влажности воздуха

Волосной гигрометр

Психрометр

Конденсационный гигрометр

Волосной гигрометр

Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса ( человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха , в котором он находится.

Психрометр

• Обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.

Психрометр Августа имеет два термометра: сухой и влажный. Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду. Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Сухой термометр показывает обычную температуру воздуха. Значения температур можно перевести в значение относительной влажности воздуха по специальной таблице.

Психрометр

Научимся пользоваться таблицей

Показания

сухого термо-

Разность показаний сухого и влажного термометра, °С

0

метра, °С

1

0

Относительная влажность, %

2

100

2

4

81

100

3

100

4

63

6

84

68

100

8

85

5

45

100

6

28

70

51

10

86

7

73

56

35

87

11

100

12

75

42

—

8

100

20

14

88

60

9

76

28

—

47

100

63

—

16

89

10

—

14

51

65

18

78

—

100

35

89

79

—

—

54

100

40

23

—

68

90

20

—

28

—

70

57

100

81

22

91

44

—

10

18

100

60

—

—

34

—

82

24

91

71

48

7

—

—

83

62

73

92

26

51

100

38

24

—

42

—

100

83

65

14

74

28

92

29

54

—

100

56

92

84

20

76

34

45

66

5

85

68

25

—

49

77

93

59

11

37

17

69

78

85

61

30

—

51

41

54

71

9

34

62

44

22

78

72

64

15

47

56

27

37

40

58

20

49

65

30

59

24

43

34

51

46

28

53

37

48

31

40

34

42

37

Конденсационный гигрометр

• С его помощью определяют точку росы. Это наиболее точный способ измерения относительной влажности.

Зона комфорта для человека.

влажность

60%

Зона комфорта

40%

25 °С

20 °С

температура

Интересные явления, связанные с водяным паром в воздухе.

Облака — взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли.

Облака состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами ).Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C — кристаллические.

Интересные явления, связанные с водяным паром в воздухе.

Туман   — атмосферное явление, скопление в воздухе мельчайших продуктов конденсации водяного пара (при температуре воздуха выше −10° это мельчайшие капельки воды, при −10…-15° — смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15° — кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).

Относительная влажность воздуха при туманах обычно близка к 100 % (по крайней мере, превышает 85-90 %).

Интересные явления, связанные с водяным паром в воздухе.

Роса — вид атмосферных осадков, образующихся на поверхности земли, растениях, предметах, крышах зданий, автомобилях и других предметах.

Из-за охлаждения воздуха водяной пар конденсируется на объектах вблизи земли и превращается в капли воды. Это происходит обычно ночью. В пустынных регионах роса является важным источником влаги для растительности.

Интересные явления, связанные с водяным паром в воздухе.

Иней   — один из видов нарастающих твёрдых атмосферных осадков. Представляет собой тонкий слой кристаллического льда различной мощности. Кристаллы инея при слабых морозах имеют форму шестиугольных призм, при умеренных - пластинок, а при сильных - тупоконечных игл.

Иней образуется путём десублимации водяного пара из воздуха на различных поверхностях.

1. Давление насыщенного пара при нагревании возрастает гораздо быстрее, чем давление идеального газа. Почему?

2. Является ли насыщенным пар над поверхностью туалетной воды в закрытом флаконе при постоянной температуре?

3. Насыщенный водяной пар находится при температуре 100 0 С. Как изменится давление пара, если его объем изотермически уменьшить вдвое?

4. Что легче: сухой воздух объемом 1 куб.м или влажный воздух тоже объемом 1 куб. м?

5 . Почему может возникнуть ощущение изнурительной жары при температуре воздуха 25 °С и относительной влажности 80—90%, в то время как при температуре 30 °С и влажности 30% самочувствие может быть хорошим?

Подумайте!

Итоги урока

1. Газ, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью, называют насыщенным паром этой жидкости. Давление, при котором газ переходит в жидкое состояние при данной температуре, называют давлением насыщенного пара.

2. Изотермическое сжатие ненасыщенного пара переводит его сначала в состояние насыщенного пара, а затем - в жидкое состояние.

3. Давление насыщенного пара увеличивается с ростом температуры, причем зависимость эта, в отличие от идеального газа, нелинейная. Когда ненасыщенный пар охлаждается до определенной температуры, называемой точкой росы, пар становится насыщенным. При дальнейшем охлаждении насыщенного пара происходит его конденсация.

4. Относительная влажность воздуха определяется отношением абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного пара при той же температуре.

Приступаем к решению задач

Задача № 1

Воздух при температуре 25 0 С имеет точку росы 13 0 С. определить абсолютную и относительную влажности воздуха.

Задача № 2

Относительная влажность воздуха при 27 0 С равна 40%. Определить относительную влажность этого воздуха, если его температура понизится до 20 0 С. Ответ: 59,6%

Задача 3

В комнате объёмом 100 м 3 при температуре 20 о С относительная влажность воздуха составляет 60%. Определите массу водяного пара в этом воздухе.