Насыщенные и ненасыщенные пары.

Твердые тела отличаются от жидких более устойчивым положением молекул. В жидкостях имеются силы притяжения, однако их не всегда достаточно. Если молекуле некоторого жидкого вещества придать кинетическую энергию, которая позволит структурным единицам стать свободными, то они способны покинуть поверхность жидкости и улететь в газ, который находится сверху. Некоторым молекулам энергии становится недостаточно, и они возвращаются обратно в жидкость.

Процесс, в результате которого молекулы покидают жидкость, называетсяпарообразованием. Процесс, обратный парообразованию, называется конденсацией.

Существует два вида образования парообразного состояния: испарение и кипение.

Процесс испарения характеризуется способностью молекул жидкости покидать верхние слои при любой температуре. В тот момент, когда молекула покидает поверхность, температура жидкости снижается. Это происходит в результате того, что для отрывания структурной единицы необходима энергия, а когда энергия расходуется, температура падает. Именно поэтому организм человека выделяет пот. В результате его испарения температура тела падает. Выходя из реки, каждый из нас ощущал холодок моря или другого водоема, ощущал холодок - это происходит в результате испарения.

Скорость процесса испарения зависит:

ü От размера свободной поверхности жидкости. Если взять одинакового объема кружку и тарелку, то с тарелки испарения будет происходить быстрее за счет большей площади.

ü От рода жидкости. Вода быстрее испаряется, чем спирт, например. Чем легче структурная единица вещества, тем быстрее происходит испарение.

ü От температуры жидкости. Чем выше температура, тем быстрее протекает процесс.

ü От давления окружающей среды. Если давление большое, то оно не дает жидкости покинуть поверхность, поэтому испарение протекает медленнее.

ü Если жидкость находится в закрытом пространстве, то ей тяжелее испарятся. Поэтому скорость зависит от количества водяного пара над поверхностью жидкости.

Представьте, что вы взяли два сосуда, один из них – с закрытой крышкой. В обоих сосудах происходит и испарение и конденсация. В закрытом сосуде количество молекул, покинувших жидкость, равна тем, что вернулись обратно. Такой пар называется насыщенным. В сосуде, который не закрыт, напротив, количество молекул, что испарились, больше тех, что вернулись обратно. Такой пар называется ненасыщенным.

Кипение, как процесс перехода жидкости в газообразное состояние, происходит со всего объема и при определенной температуре. Для каждой жидкости соответствует своя температура кипения. Для воды, например, при нормальном давлении температура кипения 100⁰С. Чем меньше давление, тем меньше температура кипения. Во время кипения пузырьки газа, содержащиеся в жидкости, выходят с её объема. Кипение начинается тогда, когда давление в пузырьках меньше, чем в жидкости - они начинают лопаться. Довести до кипения повторно воду тяжелее, поскольку данных пузырьков нет.

Для решения задач с насыщенным паром нельзя использовать законы для изопроцессов, поскольку насыщенный пар отличается от идеального газа по некоторым принципам:

ü если увеличить объем идеального газа, то давление и плотность уменьшиться; для насыщенного пара давление и плотность неизменны при любом объеме;

ü при изохорном процессе зависимость роста температуры и давления для идеального газа линейная; в случае с насыщенным паром рост давление при увеличении температуры происходит быстрее.

Абсолютная влажность показывает плотность содержания водяного пара в некотором рассматриваемом объеме: . В СИ единицей измерения абсолютной влажности измеряется в: . Так как влажность есть в уравнения Менделеева-Клапейрона: .

Все живые организмы воспринимают именно относительное содержание водяного пара, поэтому было введено величину, которая называется относительной влажностью. Данная величина показывает процент влажности в данный момент времени относительно насыщенного пара, то есть влажности, при которой выпадает роса: , где p_н – давление насыщенного пара, r_н – плотность насыщенного пара. Единицей измерения в СИ является [j]=% .

Средством измерения относительной влажности является психрометр. Он состоит из двух термометров: влажного и сухого. Влажный термометр позволяет измерять температуру насыщенного пара, а сухой - окружающей среды. Также в психрометре есть таблица, по которой определяют влажность воздуха.