Δεδομένου ότι ο κορεσμένος ατμός είναι ένα από τα συστατικά ενός συστήματος θερμοδυναμικής ισορροπίας μιας ουσίας ομοιογενούς σύστασης αλλά διαφορετικής σε κλάσματα φάσης, κατανοώντας την επίδραση των ατόμων φυσικούς παράγοντεςσχετικά με την ποσότητα πίεσης που δημιουργεί καθιστά δυνατή τη χρήση αυτής της γνώσης σε πρακτικές δραστηριότητες, για παράδειγμα, κατά τον προσδιορισμό του ρυθμού καύσης ορισμένων υγρών σε περίπτωση πυρκαγιάς κ.λπ.
Εξάρτηση της πίεσης κορεσμένων ατμών από τη θερμοκρασία
Η πίεση των κορεσμένων ατμών γίνεται μεγαλύτερη όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Σε αυτή την περίπτωση, η αλλαγή των τιμών δεν είναι ευθέως ανάλογη, αλλά συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας, η κίνηση των μορίων μεταξύ τους επιταχύνεται και είναι ευκολότερο για αυτά να ξεπεράσουν τις δυνάμεις αμοιβαίας έλξης και να περάσουν σε διαφορετική φάση, δηλ. ο αριθμός των μορίων σε υγρή κατάσταση μειώνεται και στην αέρια κατάσταση αυξάνεται μέχρι όλο το υγρό να μετατραπεί σε ατμό. Αυτή η αυξανόμενη πίεση αναγκάζει το καπάκι να ανεβαίνει στο τηγάνι ή όταν το νερό αρχίζει να βράζει.
Εξάρτηση της πίεσης κορεσμένων ατμών από άλλους παράγοντες
Η ποσότητα της πίεσης κορεσμένων ατμών επηρεάζεται επίσης από τον αριθμό των μορίων που έχουν περάσει στην αέρια κατάσταση, καθώς ο αριθμός τους καθορίζει τη μάζα του ατμού που σχηματίζεται σε ένα κλειστό δοχείο. Αυτή η τιμή δεν είναι σταθερή, αφού με διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του πυθμένα του δοχείου και του καπακιού που το καλύπτει, συμβαίνουν συνεχώς δύο αμοιβαία αντίθετες διεργασίες - εξάτμιση και συμπύκνωση.
Δεδομένου ότι για κάθε ουσία σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία υπάρχουν γνωστοί δείκτες της μετάβασης ενός συγκεκριμένου αριθμού μορίων από τη μια φάση της κατάστασης της ουσίας σε μια άλλη, είναι δυνατό να αλλάξει η τιμή της πίεσης κορεσμένων ατμών αλλάζοντας τον όγκο του σκάφος. Έτσι, ο ίδιος όγκος νερού, για παράδειγμα 0,5 λίτρα, θα δημιουργήσει διαφορετικές πιέσεις σε ένα κάνιστρο πέντε λίτρων και ένα βραστήρα.
Ο καθοριστικός παράγοντας για τον προσδιορισμό της τιμής αναφοράς της πίεσης κορεσμένων ατμών σε σταθερό όγκο και σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας είναι η μοριακή δομή του ίδιου του υγρού που θερμαίνεται. Έτσι, οι δείκτες για ακετόνη, αλκοόλ και συνηθισμένο νερόθα διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους.
Για να δείτε τη διαδικασία βρασμού ενός υγρού, είναι απαραίτητο όχι μόνο να φέρετε την πίεση κορεσμένων ατμών σε ορισμένα όρια, αλλά και να συσχετίσετε αυτή την τιμή με την εξωτερική ατμοσφαιρική πίεση, καθώς η διαδικασία βρασμού είναι δυνατή μόνο όταν η πίεση έξω είναι μεγαλύτερη από την πίεση μέσα στο δοχείο.
Σε αυτό το μάθημα θα αναλύσουμε τις ιδιότητες ενός κάπως συγκεκριμένου αερίου - κορεσμένου ατμού. Θα ορίσουμε αυτό το αέριο, θα δείξουμε πώς διαφέρει θεμελιωδώς από τα ιδανικά αέρια που εξετάσαμε προηγουμένως και, πιο συγκεκριμένα, πώς διαφέρει η εξάρτηση της πίεσης ενός κορεσμένου αερίου. Επίσης σε αυτό το μάθημα θα συζητηθεί και θα περιγραφεί μια διαδικασία όπως το βράσιμο.
Για να κατανοήσετε τις διαφορές μεταξύ κορεσμένου ατμού και ενός ιδανικού αερίου, πρέπει να φανταστείτε δύο πειράματα.
Αρχικά, ας πάρουμε ένα ερμητικά κλειστό δοχείο με νερό και ας αρχίσουμε να το ζεσταίνουμε. Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, τα υγρά μόρια θα έχουν όλο και περισσότερα κινητική ενέργεια, και όλο και περισσότερα μόρια θα μπορούν να διαφύγουν από το υγρό (βλ. Εικ. 2), επομένως, η συγκέντρωση ατμού και, κατά συνέπεια, η πίεσή του θα αυξηθεί. Λοιπόν, το πρώτο σημείο:
Η πίεση των κορεσμένων ατμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία
Ρύζι. 2.
Ωστόσο, αυτή η κατάσταση είναι αρκετά αναμενόμενη και όχι τόσο ενδιαφέρουσα όσο η επόμενη. Εάν τοποθετήσετε ένα υγρό με τους κορεσμένους ατμούς του κάτω από ένα κινητό έμβολο και αρχίσετε να χαμηλώνετε αυτό το έμβολο, τότε, αναμφίβολα, η συγκέντρωση των κορεσμένων ατμών θα αυξηθεί λόγω μείωσης του όγκου. Ωστόσο, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ο ατμός θα μετακινηθεί με το υγρό σε μια νέα δυναμική ισορροπία συμπυκνώνοντας την περίσσεια ποσότητα ατμού και η πίεση τελικά δεν θα αλλάξει. Η δεύτερη θέση της θεωρίας του κορεσμένου ατμού:
Η πίεση των κορεσμένων ατμών δεν εξαρτάται από τον όγκο
Τώρα πρέπει να σημειωθεί ότι η πίεση των κορεσμένων ατμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία, όπως ένα ιδανικό αέριο, αλλά η φύση αυτής της εξάρτησης είναι κάπως διαφορετική. Το γεγονός είναι ότι, όπως γνωρίζουμε από τη βασική εξίσωση MKT, η πίεση του αερίου εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασία όσο και από τη συγκέντρωση αερίου. Και επομένως, η πίεση των κορεσμένων ατμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία μη γραμμικά μέχρι να αυξηθεί η συγκέντρωση ατμών, δηλαδή μέχρι να εξατμιστεί όλο το υγρό. Το παρακάτω γράφημα (Εικ. 3) δείχνει τη φύση της εξάρτησης της πίεσης κορεσμένων ατμών από τη θερμοκρασία,
Ρύζι. 3
Επιπλέον, η μετάβαση από μια μη γραμμική τομή σε μια γραμμική σημαίνει ακριβώς το σημείο εξάτμισης όλου του υγρού. Δεδομένου ότι η πίεση ενός κορεσμένου αερίου εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί απολύτως αναμφισβήτητα ποια θα είναι η πίεση των κορεσμένων ατμών σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Αυτές οι αναλογίες (καθώς και οι τιμές της πυκνότητας κορεσμένων ατμών) καταχωρούνται σε ειδικό πίνακα.
Ας στρέψουμε τώρα την προσοχή μας σε μια τόσο σημαντική φυσική διαδικασία όπως το βράσιμο. Στην όγδοη δημοτικού, ο βρασμός είχε ήδη οριστεί ως μια διαδικασία εξάτμισης που είναι πιο έντονη από την εξάτμιση. Τώρα θα επεκτείνουμε κάπως αυτήν την έννοια.
Ορισμός. Βρασμός- η διαδικασία εξάτμισης που συμβαίνει σε όλο τον όγκο του υγρού. Τι είναι ο μηχανισμός βρασμού; Το γεγονός είναι ότι υπάρχει πάντα διαλυμένος αέρας στο νερό και ως αποτέλεσμα της αύξησης της θερμοκρασίας, η διαλυτότητά του μειώνεται και σχηματίζονται μικροφυσαλίδες. Δεδομένου ότι ο πυθμένας και τα τοιχώματα του αγγείου δεν είναι απόλυτα λεία, αυτές οι φυσαλίδες προσκολλώνται σε ανωμαλίες μέσασκάφος. Τώρα το τμήμα νερού-αέρα δεν υπάρχει μόνο στην επιφάνεια του νερού, αλλά και μέσα στον όγκο του νερού, και τα μόρια του νερού αρχίζουν να σχηματίζουν φυσαλίδες. Έτσι, κορεσμένος ατμός εμφανίζεται μέσα στις φυσαλίδες. Στη συνέχεια, αυτές οι φυσαλίδες αρχίζουν να επιπλέουν, αυξάνοντας σε όγκο και παίρνοντας περισσότερα μόρια νερού μέσα τους, και σκάνε στην επιφάνεια, απελευθερώνοντας κορεσμένο ατμό στο περιβάλλον (Εικ. 4).
Ρύζι. 4. Διαδικασία βρασμού ()
Η προϋπόθεση για το σχηματισμό και την ανάβαση αυτών των φυσαλίδων είναι η ακόλουθη ανισότητα: η πίεση των κορεσμένων ατμών πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με την ατμοσφαιρική πίεση.
Έτσι, εφόσον η πίεση των κορεσμένων ατμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία, το σημείο βρασμού προσδιορίζεται από την πίεση περιβάλλο: όσο μικρότερο είναι, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία βρασμού του υγρού και το αντίστροφο.
Στο επόμενο μάθημα θα αρχίσουμε να εξετάζουμε τις ιδιότητες των στερεών.
Αναφορές
- Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Μοριακή φυσική. Θερμοδυναμική. - M.: Bustard, 2010.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Φυσική 10η τάξη. - Μ.: Ilexa, 2005.
- Kasyanov V.A. Φυσική 10η τάξη. - M.: Bustard, 2010.
- Physics.ru ().
- Chemport.ru ().
- Narod.ru ().
Σχολική εργασία στο σπίτι
- Σελίδα 74: Νο. 546-550. Φυσική. Βιβλίο προβλημάτων. 10-11 τάξεις. Rymkevich A.P. - M.: Bustard, 2013. ()
- Γιατί οι ορειβάτες δεν μπορούν να βράσουν αυγά σε υψόμετρο;
- Τι τρόπους μπορείτε να σκεφτείτε για να δροσιστείτε; ζεστό τσάι? Να τα αιτιολογήσετε από τη σκοπιά της φυσικής.
- Γιατί πρέπει να μειώσετε την πίεση του αερίου στον καυστήρα αφού βράσει το νερό;
- *Πώς μπορείτε να πετύχετε θέρμανση νερού πάνω από εκατό βαθμούς Κελσίου;
Εισιτήριο Νο 1
Κορεσμένος ατμός.
Εάν ένα δοχείο με υγρό είναι καλά κλεισμένο, η ποσότητα του υγρού πρώτα θα μειωθεί και μετά θα παραμείνει σταθερή. Σε σταθερή θερμοκρασία, το σύστημα υγρού-ατμού θα έρθει σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας και θα παραμείνει σε αυτό για όσο διάστημα επιθυμείτε. Ταυτόχρονα με τη διαδικασία εξάτμισης, εμφανίζεται επίσης συμπύκνωση και οι δύο διεργασίες, κατά μέσο όρο, αντισταθμίζουν η μία την άλλη.
Την πρώτη στιγμή, αφού χυθεί το υγρό στο δοχείο και κλείσει, το υγρό θα εξατμιστεί και η πυκνότητα ατμών πάνω από αυτό θα αυξηθεί. Ωστόσο, ταυτόχρονα, ο αριθμός των μορίων που επιστρέφουν στο υγρό θα αυξηθεί. Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα ατμών, τόσο μεγαλύτερο αριθμότα μόριά του επιστρέφουν στο υγρό. Ως αποτέλεσμα, σε ένα κλειστό δοχείο σε σταθερή θερμοκρασία, θα δημιουργηθεί μια δυναμική (κινητή) ισορροπία μεταξύ υγρού και ατμού, δηλαδή, ο αριθμός των μορίων που αφήνουν την επιφάνεια του υγρού για μια ορισμένη χρονική περίοδο θα είναι ίσος κατά μέσο όρο στον αριθμό των μορίων ατμού που επιστρέφουν στο υγρό την ίδια στιγμή.
Ο ατμός που βρίσκεται σε δυναμική ισορροπία με το υγρό του ονομάζεται κορεσμένος ατμός. Αυτός ο ορισμός τονίζει ότι δεν μπορεί να υπάρχει μεγαλύτερη ποσότητα ατμού σε έναν δεδομένο όγκο σε μια δεδομένη θερμοκρασία.
Πίεση κορεσμένων ατμών.
Τι θα συμβεί με τον κορεσμένο ατμό εάν μειωθεί ο όγκος που καταλαμβάνει;Για παράδειγμα, εάν συμπιέζετε ατμό που βρίσκεται σε ισορροπία με υγρό σε έναν κύλινδρο κάτω από ένα έμβολο, διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία του περιεχομένου του κυλίνδρου.
Όταν ο ατμός συμπιέζεται, η ισορροπία θα αρχίσει να διαταράσσεται. Στην αρχή, η πυκνότητα των ατμών θα αυξηθεί ελαφρώς και ένας μεγαλύτερος αριθμός μορίων θα αρχίσει να μετακινείται από αέριο σε υγρό παρά από υγρό σε αέριο. Εξάλλου, ο αριθμός των μορίων που αφήνουν ένα υγρό ανά μονάδα χρόνου εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία και η συμπίεση του ατμού δεν αλλάζει αυτόν τον αριθμό. Η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να αποκατασταθεί ξανά η δυναμική ισορροπία και η πυκνότητα των ατμών και επομένως η συγκέντρωση των μορίων του να πάρει τις προηγούμενες τιμές της. Κατά συνέπεια, η συγκέντρωση των κορεσμένων μορίων ατμού σε σταθερή θερμοκρασία δεν εξαρτάται από τον όγκο του.
Δεδομένου ότι η πίεση είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση των μορίων (p=nkT), από αυτόν τον ορισμό προκύπτει ότι η πίεση του κορεσμένου ατμού δεν εξαρτάται από τον όγκο που καταλαμβάνει.
Πίεση p n.p. Ο ατμός στον οποίο το υγρό βρίσκεται σε ισορροπία με τους ατμούς του ονομάζεται πίεση κορεσμένων ατμών.
Εξάρτηση της πίεσης κορεσμένων ατμών από τη θερμοκρασία
Η κατάσταση του κορεσμένου ατμού, όπως δείχνει η εμπειρία, περιγράφεται κατά προσέγγιση από την εξίσωση της κατάστασης ενός ιδανικού αερίου και η πίεσή του καθορίζεται από τον τύπο
Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση αυξάνεται. Εφόσον η πίεση των κορεσμένων ατμών δεν εξαρτάται από τον όγκο, επομένως εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία.
Ωστόσο, η εξάρτηση του π.ν. από το Τ, που βρέθηκε πειραματικά, δεν είναι ευθέως ανάλογο, όπως σε ένα ιδανικό αέριο σε σταθερό όγκο. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση του πραγματικού κορεσμένου ατμού αυξάνεταιπιο γρήγορα
από την πίεση ενός ιδανικού αερίου (Εικ. τμήμα της καμπύλης 12). Γιατί συμβαίνει αυτό; Όταν ένα υγρό θερμαίνεται σε ένα κλειστό δοχείο, ένα μέρος του υγρού μετατρέπεται σε ατμό. Ως αποτέλεσμα, σύμφωνα με τον τύπο P = nkT, η πίεση κορεσμένων ατμών αυξάνεται όχι μόνο λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας του υγρού,αλλά και
λόγω αύξησης της συγκέντρωσης των μορίων (πυκνότητα) του ατμού. Βασικά, η αύξηση της πίεσης με την αύξηση της θερμοκρασίας καθορίζεται ακριβώς από την αύξηση της συγκέντρωσης.
(Η κύρια διαφορά στη συμπεριφορά ενός ιδανικού αερίου και κορεσμένου ατμού είναι ότι όταν η θερμοκρασία του ατμού σε ένα κλειστό δοχείο αλλάζει (ή όταν ο όγκος αλλάζει σε σταθερή θερμοκρασία), η μάζα του ατμού αλλάζει. Το υγρό μερικώς γυρίζει σε ατμό, ή, αντίθετα, ο ατμός συμπυκνώνεται μερικώς C Τίποτα παρόμοιο δεν συμβαίνει σε ένα ιδανικό αέριο.)
Όταν εξατμιστεί όλο το υγρό, ο ατμός θα πάψει να είναι κορεσμένος μετά από περαιτέρω θέρμανση και η πίεσή του σε σταθερό όγκο θα αυξηθεί σε ευθεία αναλογία με την απόλυτη θερμοκρασία (βλ. Σχήμα, τμήμα της καμπύλης 23).
Βρασμός.
Ο βρασμός είναι μια έντονη μετάβαση μιας ουσίας από υγρή σε αέρια κατάσταση, που συμβαίνει σε όλο τον όγκο του υγρού (και όχι μόνο από την επιφάνειά του). (Η συμπύκνωση είναι η αντίστροφη διαδικασία.)
Καθώς η θερμοκρασία του υγρού αυξάνεται, ο ρυθμός εξάτμισης αυξάνεται. Τέλος, το υγρό αρχίζει να βράζει. Όταν βράζει, σχηματίζονται ταχέως αναπτυσσόμενες φυσαλίδες ατμού σε όλο τον όγκο του υγρού, οι οποίες επιπλέουν στην επιφάνεια. Το σημείο βρασμού του υγρού παραμένει σταθερό. Αυτό συμβαίνει επειδή όλη η ενέργεια που παρέχεται στο υγρό δαπανάται για τη μετατροπή του σε ατμό.
Ένα υγρό περιέχει πάντα διαλυμένα αέρια, που απελευθερώνονται στον πυθμένα και στα τοιχώματα του δοχείου, καθώς και σε σωματίδια σκόνης που αιωρούνται στο υγρό, τα οποία είναι κέντρα εξάτμισης. Οι υγροί ατμοί μέσα στις φυσαλίδες είναι κορεσμένοι. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση των κορεσμένων ατμών αυξάνεται και οι φυσαλίδες αυξάνονται σε μέγεθος. Υπό την επίδραση της άνωσης δύναμης επιπλέουν προς τα πάνω. Αν τα ανώτερα στρώματα υγρού έχουν περισσότερα χαμηλή θερμοκρασία, τότε συμβαίνει συμπύκνωση ατμού σε φυσαλίδες σε αυτά τα στρώματα. Η πίεση πέφτει γρήγορα και οι φυσαλίδες καταρρέουν. Η κατάρρευση συμβαίνει τόσο γρήγορα που τα τοιχώματα της φυσαλίδας συγκρούονται και παράγουν κάτι σαν έκρηξη. Πολλές τέτοιες μικροεκρήξεις δημιουργούν έναν χαρακτηριστικό θόρυβο. Όταν το υγρό ζεσταθεί αρκετά, οι φυσαλίδες θα σταματήσουν να καταρρέουν και θα επιπλέουν στην επιφάνεια. Το υγρό θα βράσει. Παρακολουθήστε προσεκτικά το βραστήρα στη σόμπα. Θα διαπιστώσετε ότι σχεδόν σταματάει να κάνει θόρυβο πριν βράσει.
Η εξάρτηση της πίεσης κορεσμένων ατμών από τη θερμοκρασία εξηγεί γιατί το σημείο βρασμού ενός υγρού εξαρτάται από την πίεση στην επιφάνειά του. Μια φυσαλίδα ατμού μπορεί να αναπτυχθεί όταν η πίεση του κορεσμένου ατμού στο εσωτερικό της υπερβαίνει ελαφρώς την πίεση στο υγρό, που είναι το άθροισμα της πίεσης αέρα στην επιφάνεια του υγρού (εξωτερική πίεση) και της υδροστατικής πίεσης της στήλης του υγρού.
Ο βρασμός αρχίζει στη θερμοκρασία στην οποία η πίεση κορεσμένων ατμών στις φυσαλίδες είναι ίση με την πίεση στο υγρό.
Όσο μεγαλύτερη είναι η εξωτερική πίεση, τόσο υψηλότερο είναι το σημείο βρασμού.
Αντίθετα, μειώνοντας την εξωτερική πίεση, μειώνουμε έτσι το σημείο βρασμού. Αντλώντας αέρα και υδρατμούς από τη φιάλη, μπορείτε να κάνετε το νερό να βράσει σε θερμοκρασία δωματίου.
Κάθε υγρό έχει το δικό του σημείο βρασμού (το οποίο παραμένει σταθερό μέχρι να βράσει όλο το υγρό), το οποίο εξαρτάται από την πίεση κορεσμένων ατμών του. Όσο υψηλότερη είναι η πίεση των κορεσμένων ατμών, τόσο χαμηλότερο είναι το σημείο βρασμού του υγρού.
Ειδική θερμότητα εξάτμισης.
Ο βρασμός συμβαίνει με την απορρόφηση της θερμότητας.
Το μεγαλύτερο μέρος της παρεχόμενης θερμότητας δαπανάται για το σπάσιμο των δεσμών μεταξύ των σωματιδίων της ουσίας, το υπόλοιπο - στην εργασία που γίνεται κατά τη διαστολή του ατμού.
Ως αποτέλεσμα, η ενέργεια αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων ατμού γίνεται μεγαλύτερη από ότι μεταξύ των σωματιδίων υγρού, επομένως η εσωτερική ενέργεια των ατμών είναι μεγαλύτερη από την εσωτερική ενέργεια του υγρού στην ίδια θερμοκρασία.
Η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη μετατροπή του υγρού σε ατμό κατά τη διάρκεια της διαδικασίας βρασμού μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:
όπου m είναι η μάζα του υγρού (kg),
L - ειδική θερμότητα εξάτμισης (J/kg)
Η ειδική θερμότητα της εξάτμισης δείχνει πόση θερμότητα χρειάζεται για να μετατραπεί 1 kg μιας δεδομένης ουσίας σε ατμό στο σημείο βρασμού. Μονάδα ειδική θερμότηταεξάτμιση στο σύστημα SI:
[L] = 1 J/kg
Η υγρασία του αέρα και η μέτρησή της.
Υπάρχει σχεδόν πάντα κάποια ποσότητα υδρατμών στον αέρα γύρω μας. Η υγρασία του αέρα εξαρτάται από την ποσότητα των υδρατμών που περιέχει.
Ο υγρός αέρας περιέχει υψηλότερο ποσοστό μορίων νερού από τον ξηρό αέρα.
Μεγάλη σημασία έχει η σχετική υγρασία του αέρα, μηνύματα για την οποία ακούγονται καθημερινά στα δελτία καιρού.
ΓΙΑ 
Η σχετική υγρασία είναι ο λόγος της πυκνότητας των υδρατμών που περιέχονται στον αέρα προς την πυκνότητα των κορεσμένων ατμών σε μια δεδομένη θερμοκρασία, εκφραζόμενη ως ποσοστό. (δείχνει πόσο κοντά είναι οι υδρατμοί στον αέρα στον κορεσμό)
Σημείο δρόσου
Η ξηρότητα ή η υγρασία του αέρα εξαρτάται από το πόσο κοντά είναι οι υδρατμοί του στον κορεσμό.
Εάν ο υγρός αέρας ψύχεται, ο ατμός σε αυτόν μπορεί να κορεσθεί και στη συνέχεια θα συμπυκνωθεί.
Ένα σημάδι ότι ο ατμός έχει κορεστεί είναι η εμφάνιση των πρώτων σταγόνων συμπυκνωμένου υγρού - δροσιάς.
Η θερμοκρασία στην οποία ο ατμός στον αέρα κορεσθεί ονομάζεται σημείο δρόσου.
Το σημείο δρόσου χαρακτηρίζει επίσης την υγρασία του αέρα.
Παραδείγματα: πέφτει δροσιά το πρωί, θάμπωμα κρύου γυαλιού αν αναπνέετε πάνω του, σχηματισμός σταγόνας νερού σε σωλήνα κρύου νερού, υγρασία στα υπόγεια των σπιτιών.
Για τη μέτρηση της υγρασίας του αέρα χρησιμοποιούνται όργανα μέτρησης - υγρόμετρα. Υπάρχουν διάφοροι τύποι υγρόμετρων, αλλά τα κυριότερα είναι τα μαλλιά και τα ψυχρομετρικά. Δεδομένου ότι είναι δύσκολο να μετρηθεί άμεσα η πίεση των υδρατμών στον αέρα, η σχετική υγρασία μετράται έμμεσα.
Είναι γνωστό ότι ο ρυθμός εξάτμισης εξαρτάται από τη σχετική υγρασία του αέρα. Όσο χαμηλότερη είναι η υγρασία του αέρα, τόσο πιο εύκολα εξατμίζεται η υγρασία.
ΣΕ 
Ένα ψυχόμετρο έχει δύο θερμόμετρα. Το ένα είναι συνηθισμένο, λέγεται ξηρό. Μετρά τη θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος. Ο βολβός ενός άλλου θερμομέτρου τυλίγεται σε ένα υφασμάτινο φυτίλι και τοποθετείται σε ένα δοχείο με νερό. Το δεύτερο θερμόμετρο δεν δείχνει τη θερμοκρασία του αέρα, αλλά τη θερμοκρασία του υγρού φυτιλιού, εξ ου και το όνομα υγρό θερμόμετρο. Όσο χαμηλότερη είναι η υγρασία του αέρα, τόσο πιο έντονα εξατμίζεται η υγρασία από το φυτίλι, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας ανά μονάδα χρόνου αφαιρείται από το βρεγμένο θερμόμετρο, τόσο χαμηλότερες είναι οι ενδείξεις του, επομένως τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στις ενδείξεις του ξηρού και υγραμένα θερμόμετρα = 100 ° C και συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της κατάστασης πλούσιοςυγρό και στεγνό πλούσιος ζεύγος v"=0,001 v""=1,7 ... υγρό κορεσμένα ατμόςμε το βαθμό ξηρότητας Υπολογίζουμε τα εκτεταμένα χαρακτηριστικά του υγρού πλούσιος ζεύγοςΜε...
Ανάλυση βιομηχανικών κινδύνων κατά τη λειτουργία συστήματος ανάκτησης αναθυμίασηλάδι κατά την αποστράγγιση από κύστεις
Περίληψη >> ΒιολογίαΌρια ευφλεκτότητας (κατ' όγκο). Πίεση κορεσμένα αναθυμίασησε T = -38 oC... έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία, συγκέντρωση κορεσμόςθα καθοριστεί είτε από θερμοκρασία... έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία, συγκέντρωση κορεσμόςδεν θα καθοριστεί από τη θερμοκρασία...
>>Φυσική: Εξάρτηση της πίεσης κορεσμένων ατμών από τη θερμοκρασία. Βρασμός
Το υγρό όχι μόνο εξατμίζεται. Σε συγκεκριμένη θερμοκρασία βράζει.
Εξάρτηση της πίεσης κορεσμένων ατμών από τη θερμοκρασία. Η κατάσταση του κορεσμένου ατμού, όπως δείχνει η εμπειρία (μιλήσαμε για αυτό στην προηγούμενη παράγραφο), περιγράφεται κατά προσέγγιση από την εξίσωση της κατάστασης ενός ιδανικού αερίου (10.4) και η πίεσή του καθορίζεται από τον τύπο
Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση αυξάνεται. Επειδή Η πίεση των κορεσμένων ατμών δεν εξαρτάται από τον όγκο, επομένως εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία.
Ωστόσο, η εξάρτηση r n.p.από Τ, που βρέθηκε πειραματικά, δεν είναι ευθέως ανάλογο, όπως αυτό ενός ιδανικού αερίου σε σταθερό όγκο. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η πίεση των πραγματικών κορεσμένων ατμών αυξάνεται ταχύτερα από την πίεση ενός ιδανικού αερίου ( Εικ.11.1, μέρος της καμπύλης ΑΒ). Αυτό γίνεται προφανές αν τραβήξουμε ισόχωρες ενός ιδανικού αερίου μέσα από τα σημεία ΕΝΑΚαι ΣΕ(διακεκομμένες γραμμές). Γιατί συμβαίνει αυτό;
Όταν ένα υγρό θερμαίνεται σε ένα κλειστό δοχείο, ένα μέρος του υγρού μετατρέπεται σε ατμό. Ως αποτέλεσμα, σύμφωνα με τον τύπο (11.1) Η πίεση των κορεσμένων ατμών αυξάνεται όχι μόνο λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας του υγρού, αλλά και λόγω της αύξησης της συγκέντρωσης των μορίων (πυκνότητα) του ατμού. Βασικά, η αύξηση της πίεσης με την αύξηση της θερμοκρασίας καθορίζεται ακριβώς από την αύξηση της συγκέντρωσης. Η κύρια διαφορά στη συμπεριφορά ενός ιδανικού αερίου και κορεσμένου ατμού είναι ότι όταν η θερμοκρασία του ατμού σε ένα κλειστό δοχείο αλλάζει (ή όταν ο όγκος αλλάζει σε σταθερή θερμοκρασία), αλλάζει η μάζα του ατμού. Το υγρό μετατρέπεται εν μέρει σε ατμό ή, αντίθετα, ο ατμός συμπυκνώνεται μερικώς. Τίποτα τέτοιο δεν συμβαίνει με ένα ιδανικό αέριο.
Όταν εξατμιστεί όλο το υγρό, ο ατμός θα πάψει να είναι κορεσμένος με περαιτέρω θέρμανση και η πίεσή του σε σταθερό όγκο θα αυξηθεί σε ευθεία αναλογία με την απόλυτη θερμοκρασία (βλ. Εικ.11.1, μέρος της καμπύλης Ήλιος).
.
Καθώς η θερμοκρασία του υγρού αυξάνεται, ο ρυθμός εξάτμισης αυξάνεται. Τέλος, το υγρό αρχίζει να βράζει. Όταν βράζει, σχηματίζονται ταχέως αναπτυσσόμενες φυσαλίδες ατμού σε όλο τον όγκο του υγρού, οι οποίες επιπλέουν στην επιφάνεια. Το σημείο βρασμού του υγρού παραμένει σταθερό. Αυτό συμβαίνει επειδή όλη η ενέργεια που παρέχεται στο υγρό δαπανάται για τη μετατροπή του σε ατμό. Κάτω από ποιες συνθήκες αρχίζει ο βρασμός;
Ένα υγρό περιέχει πάντα διαλυμένα αέρια, που απελευθερώνονται στον πυθμένα και στα τοιχώματα του δοχείου, καθώς και σε σωματίδια σκόνης που αιωρούνται στο υγρό, τα οποία είναι κέντρα εξάτμισης. Οι υγροί ατμοί μέσα στις φυσαλίδες είναι κορεσμένοι. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση των κορεσμένων ατμών αυξάνεται και οι φυσαλίδες αυξάνονται σε μέγεθος. Υπό την επίδραση της άνωσης δύναμης επιπλέουν προς τα πάνω. Εάν τα ανώτερα στρώματα του υγρού έχουν χαμηλότερη θερμοκρασία, τότε συμβαίνει συμπύκνωση ατμών σε φυσαλίδες σε αυτά τα στρώματα. Η πίεση πέφτει γρήγορα και οι φυσαλίδες καταρρέουν. Η κατάρρευση συμβαίνει τόσο γρήγορα που τα τοιχώματα της φυσαλίδας συγκρούονται και παράγουν κάτι σαν έκρηξη. Πολλές τέτοιες μικροεκρήξεις δημιουργούν έναν χαρακτηριστικό θόρυβο. Όταν το υγρό ζεσταθεί αρκετά, οι φυσαλίδες θα σταματήσουν να καταρρέουν και θα επιπλέουν στην επιφάνεια. Το υγρό θα βράσει. Παρακολουθήστε προσεκτικά το βραστήρα στη σόμπα. Θα διαπιστώσετε ότι σχεδόν σταματάει να κάνει θόρυβο πριν βράσει.
Η εξάρτηση της πίεσης κορεσμένων ατμών από τη θερμοκρασία εξηγεί γιατί το σημείο βρασμού ενός υγρού εξαρτάται από την πίεση στην επιφάνειά του. Μια φυσαλίδα ατμού μπορεί να αναπτυχθεί όταν η πίεση του κορεσμένου ατμού στο εσωτερικό της υπερβαίνει ελαφρώς την πίεση στο υγρό, που είναι το άθροισμα της πίεσης αέρα στην επιφάνεια του υγρού (εξωτερική πίεση) και της υδροστατικής πίεσης της στήλης του υγρού.
Ας δώσουμε προσοχή στο γεγονός ότι η εξάτμιση ενός υγρού συμβαίνει σε θερμοκρασίες κάτω από το σημείο βρασμού και μόνο από την επιφάνεια του υγρού κατά τη διάρκεια του βρασμού, ο σχηματισμός ατμού συμβαίνει σε ολόκληρο τον όγκο του υγρού.
Ο βρασμός αρχίζει στη θερμοκρασία στην οποία η πίεση κορεσμένων ατμών στις φυσαλίδες είναι ίση με την πίεση στο υγρό.
Όσο μεγαλύτερη είναι η εξωτερική πίεση, τόσο υψηλότερο είναι το σημείο βρασμού. Έτσι, σε ένα λέβητα ατμού σε πίεση που φτάνει τα 1,6 10 6 Pa, το νερό δεν βράζει ακόμη και σε θερμοκρασία 200 ° C. Σε ιατρικά ιδρύματα σε ερμητικά κλειστά δοχεία - αυτόκλειστα ( Εικ.11.2) ο βρασμός του νερού συμβαίνει επίσης στο υψηλή αρτηριακή πίεση. Επομένως, το σημείο βρασμού του υγρού είναι πολύ υψηλότερο από 100°C. Τα αυτόκλειστα χρησιμοποιούνται για την αποστείρωση χειρουργικών εργαλείων κ.λπ.
Και το αντίστροφο, μειώνοντας την εξωτερική πίεση, μειώνουμε έτσι το σημείο βρασμού. Αντλώντας αέρα και υδρατμούς από τη φιάλη, μπορείτε να κάνετε το νερό να βράσει σε θερμοκρασία δωματίου ( Εικ.11.3). Όταν σκαρφαλώνεις στα βουνά ατμοσφαιρική πίεσημειώνεται, άρα μειώνεται το σημείο βρασμού. Σε υψόμετρο 7134 m (κορυφή Λένιν στο Παμίρ) η πίεση είναι περίπου 4 10 4 Pa (300 mm Hg). Το νερό βράζει εκεί στους 70°C περίπου. Είναι αδύνατο να μαγειρέψετε κρέας κάτω από αυτές τις συνθήκες.
Κάθε υγρό έχει το δικό του σημείο βρασμού, το οποίο εξαρτάται από την πίεση κορεσμένων ατμών του. Όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση των κορεσμένων ατμών, τόσο χαμηλότερο είναι το σημείο βρασμού του υγρού, αφού σε χαμηλότερες θερμοκρασίες η πίεση των κορεσμένων ατμών γίνεται ίση με την ατμοσφαιρική πίεση. Για παράδειγμα, σε σημείο βρασμού 100°C, η πίεση κορεσμένων ατμών του νερού είναι 101.325 Pa (760 mm Hg) και η πίεση των ατμών υδραργύρου είναι μόνο 117 Pa (0,88 mm Hg). Ο υδράργυρος βράζει σε θερμοκρασία 357°C στο κανονική πίεση.
Ένα υγρό βράζει όταν η πίεση κορεσμένων ατμών του γίνεται ίση με την πίεση μέσα στο υγρό.
???
1. Γιατί αυξάνεται το σημείο βρασμού με την αύξηση της πίεσης;
2. Γιατί είναι σημαντικό για το βρασμό να αυξάνει την πίεση των κορεσμένων ατμών στις φυσαλίδες, και όχι να αυξάνει την πίεση του αέρα σε αυτές;
3. Πώς να κάνετε ένα υγρό να βράσει ενώ ψύχεται το δοχείο; (Αυτή η ερώτηση δεν είναι εύκολη.)
G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Φυσική 10η τάξη
Περιεχόμενο μαθήματος σημειώσεις μαθήματοςυποστήριξη μεθόδων επιτάχυνσης παρουσίασης μαθήματος διαδραστικές τεχνολογίες Πρακτική εργασίες και ασκήσεις αυτοδιαγνωστικά εργαστήρια, προπονήσεις, περιπτώσεις, αποστολές ερωτήσεις συζήτησης εργασιών για το σπίτι ρητορικές ερωτήσεις από μαθητές εικονογραφήσεις ήχου, βίντεο κλιπ και πολυμέσαφωτογραφίες, εικόνες, γραφικά, πίνακες, διαγράμματα, χιούμορ, ανέκδοτα, αστεία, κόμικ, παραβολές, ρήσεις, σταυρόλεξα, αποσπάσματα Πρόσθετα περιλήψειςάρθρα κόλπα για την περίεργη κούνια σχολικά βιβλία βασικά και επιπλέον λεξικό όρων άλλα Βελτίωση σχολικών βιβλίων και μαθημάτωνδιόρθωση λαθών στο σχολικό βιβλίοενημέρωση ενός τμήματος σε ένα σχολικό βιβλίο, στοιχεία καινοτομίας στο μάθημα, αντικατάσταση ξεπερασμένων γνώσεων με νέες Μόνο για δασκάλους τέλεια μαθήματαημερολογιακό σχέδιο για το έτος μεθοδολογικές συστάσειςπρογράμματα συζήτησης Ολοκληρωμένα ΜαθήματαΕάν έχετε διορθώσεις ή προτάσεις για αυτό το μάθημα,
