1361

Насыщенный пар

Шпаргалка

Физика

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром. Это определение подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара.

Русский

2013-01-06

258.5 KB

182 чел.

Билет №1

Насыщенный пар.

Если сосуд с жидкостью плотно закрыть, то сначала количество жидкости уменьшится, а затем будет оставаться постоянным. При неизменной температуре система жидкость - пар придет в состояние теплового равновесия и будет находиться в нем сколь угодно долго. Одновременно с процессом испарения происходит и конденсация, оба процесса в среднем компенсируют друг друга. 

  В первый момент, после того как жидкость нальют в сосуд и закроют его, жидкость будет испаряться и плотность пара над ней будет увеличиваться. Однако одновременно с этим будет расти и число молекул, возвращающихся в жидкость. Чем больше плотность пара, тем большее число его молекул возвращается в жидкость. В результате в закрытом сосуде при постоянной температуре установится динамическое (подвижное) равновесие между жидкостью и паром, т. е. число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром. Это определение подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара.

 

Давление насыщенного пара.

Что будет происходить с насыщенным паром, если уменьшить занимаемый им объем? Например, если сжимать пар, находящийся в равновесии с жидкостью в цилиндре под поршнем, поддерживая температуру содержимого цилиндра постоянной.

  При сжатии пара равновесие начнет нарушаться. Плотность пара в первый момент немного увеличится, и из газа в жидкость начнет переходить большее число молекул, чем из жидкости в газ. Ведь число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, зависит только от температуры, и сжатие пара это число не меняет. Процесс продолжается до тех пор, пока вновь не установится динамическое равновесие и плотность пара, а значит, и концентрация его молекул не примут прежних своих значений. Следовательно, концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объема.

  Так как давление пропорционально концентрации молекул (p=nkT), то из этого определения следует, что давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объема.

  Давление pн.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры

Состояние насыщенного пара, как показывает опыт, приближенно описывается уравнением состояния идеального газа , а его давление определяется формулой

Р = nкТ

  С ростом температуры давление растет. Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, то, следовательно, оно зависит только от температуры.

  Однако зависимость рн.п. от Т, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа (рис. участок кривой 12). Почему это происходит?

  При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле Р = nкТ давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара. В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации.

(Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объема при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.)

  Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис., участок кривой 23).

Кипение.

Кипение – это интенсивный переход вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящее по всему объему жидкости ( а не только с ее поверхности). (Конденсация – обратный процесс.)

По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объему жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность. Температура кипения жидкости остается постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение ее в пар.

При каких условиях начинается кипение? 

  В жидкости всегда присутствуют растворенные газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создает характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит. Понаблюдайте внимательно за чайником на плите. Вы обнаружите, что перед закипанием он почти перестает шуметь.

  Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на ее поверхность. Пузырек пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри него немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости .

  Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости.

  Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.

И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения. Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре. 

У каждой жидкости своя температура кипения (которая остается постоянной, пока вся жидкость не выкипит), которая зависит от давления ее насыщенного пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения жидкости.    

Удельная теплота парообразования.

Кипение  происходит с поглощением теплоты.

Большая часть подводимой теплоты расходуется на разрыв связей между частицами вещества, остальная часть - на работу, совершаемую при расширении пара.

В результате энергия взаимодействия между частицами пара становится больше, чем между частицами жидкости, поэтому внутренняя энергия пара больше, чем внутренняя энергия жидкости при той же температуре.

Количество теплоты, необходимое для перевода жидкости в пар в процессе кипения можно расчитать по формуле:

Q = Lm

где m - масса жидкости (кг),

L - удельная теплота парообразования (Дж/кг)

Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратитъ в пар 1 кг данного вещества при температуре кипения. Единица удельной теплоты парообразования в системе СИ:

[ L ] = 1 Дж/ кг

Влажность воздуха и ее измерение.

  В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.

Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.

Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день звучат в сводках метеопрогноза.

Относительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах. (показывает, насколько водяной пар в воздухе близок к насыщению) 

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.

Точка росы также характеризует влажность воздуха.

Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов.

Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы - гигрометры. Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический. Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем.

Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения. Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться. 

В психрометре есть два термометра. Один - обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.

Определив разность показаний сухого и увлажненного термометров, по специальной таблице, расположенной на психрометре, находят значение относительной влажности.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29851. Дефицит и профицит бюджета. Пути оптимизации и достижения сбалансированности 12.93 KB
  Дефицит и профицит бюджета. Дефицит бюджета превышение расходов бюджета над его доходами. Классификация источников финансирования дефицита бюджета ст.23 БК группировка заемных средств привлекаемых РФ субъектами Российской Федерации и муниципальными образованиями для покрытия дефицитов соответствующих бюджетов: внутренние источники применяются для всех уровней бюджета кредиты от кредитных органов гос.
29852. Приоритетные национальные проекты России 14.98 KB
  Приоритетные национальные проекты России Приоритетные национальные проекты программа по росту человеческого капитала в России объявленная президентом России В. Проекты Программа приоритетных национальных проектов была сформулирована президентом России Владимиром Путиным 5 сентября 2005 года в обращении к правительству парламенту и руководителям регионов. Позднее на сайте появился документ Уточненные направления реализации приоритетного национального проекта Доступное и комфортное жилье гражданам Россииâ на 2009 2012 годы...
29853. Основные виды финансовых стратегии организации 14.33 KB
  Генеральной финансовой стратегией называют финансовую стратегию определяющую деятельность предприятия. Например взаимоотношения с бюджетами всех уровней образование и использование дохода предприятия потребности в финансовых ресурсах и источниках их формирования на год. [4; 322] Главной стратегической целью финансов является обеспечение предприятия необходимыми и достаточными финансовыми ресурсами. Финансовая стратегия предприятия в соответствии с главной стратегической целью обеспечивает: 1 формирование финансовых ресурсов и...
29854. Роль региональных и местных бюджетов в социально-экономическом развитии территорий 15.14 KB
  Роль региональных и местных бюджетов в социальноэкономическом развитии территорий Бюдже́т от старонормандского bougette кошель сумка кожаный мешок схема доходов и расходов определённого лица семьи бизнеса организации государства и т. Бюджет это важнейшая концепция как в микроэкономике так и в макроэкономике государственный бюджет. Изучением бюджета занимается наука финансы. Региональный бюджет совокупность валют правил и норм их использования взаимного обмена применения в качестве платежных средств а также...
29855. Валютные операции коммерческих банков, в России и за рубежом 18.25 KB
  Валютный рынок это вся совокупность конверсионных и кредитнодепозитных операций в иностранных валютах осуществляемых между контрагентами участниками валютного рынка. Валютные рынки можно классифицировать по следующим признакам: по виду операций. Например существует мировой рынок конверсионных операций в нём можно выделить сегменты конверсионных операций типа евро доллар или доллар иена а также мировой рынок кредитнодепозитных операций; по территориальному признаку. Текущие конверсионные операции по обмену одной валюты на другую а...
29856. Инновационная политика государства. Методы стимулирования и возможности. Мировой опыт 13.75 KB
  Под государственной инновационной политикой понимается комплекс целей а также методов воздействия государственных структур на экономику и общество в целом связанных с инициированием и повышением экономической и социальной эффективности инновационных процессов. Инновационная политика приобретает важное значение в условиях повышения инновационной активности коммерческих и государственных предприятий и структурной перестройки страны в целом. Формирование инновационной политики взаимосвязано прежде всего с переориентацией системы...
29857. Проблемы межбюджетных отношений и пути их решения 14.41 KB
  Проблемы межбюджетных отношений и пути их решения. Основная задача бюджетного федерализма заключается в том чтобы в конкретных экономических и политических условиях выбрать наиболее эффективную модель бюджетных отношений. Каждая страна решает задачу выбора модели бюджетных отношений посвоему. Эффективность межбюджетных отношений определяется не степенью централизации децентрализации бюджетной системы не наличием или отсутствием регулирующих налогов не долями доходов расходов федерального правительства не объемом и способами передачи...
29858. Иностранные инвестиции, их роль в экономике, создание благоприятного инвестиционного климата в РФ 15.6 KB
  Переход к устойчивому экономическому росту насущнейшая проблема развития экономики России успешное решение которой в первую очередь зависит от масштабного притока инвестиций в реальный сектор экономики. Привлечение иностранных инвестиций в российскую экономику должно способствовать решению следующих проблем социальноэкономического развития: освоение невостребованного научнотехнического потенциала России особенно на конверсируемых предприятиях военнопромышленного комплекса; продвижение российских товаров и технологий на внешний...
29859. Анализ финансового состояния компании и его содержания 16.82 KB
  Анализ финансового состояния компании и его содержания. Цель анализа состоит не только и не столько в том чтобы установить и оценить финансовое состояние предприятия но еще и в том чтобы постоянно проводить работу направленную на его улучшение. Анализ финансового состояния показывает по каким конкретным направлением надо вести эту работу дает возможность выявить наиболее важные аспекты и наиболее слабые позиции. Оценка финансового состояния может быть выполнена с различной степенью детализации в зависимости от цели анализа имеющейся...