Karena besarnya tekanan uap jenuh tergantung pada suhu udara, dengan peningkatan yang terakhir, udara dapat menyerap lebih banyak uap air, sedangkan tekanan saturasi meningkat. Kenaikan tekanan saturasi tidak terjadi secara linier, melainkan sepanjang kurva yang panjang. Fakta ini sangat penting untuk membangun fisika sehingga tidak boleh diabaikan. Misalnya pada suhu 0 ° C (273,16 K), tekanan pnas uap jenuh adalah 610,5 Pa (Pascal), pada +10 ° C (283,16 K) ternyata sama dengan 1228,1 Pa, pada +20 ° (293,16 K) 2337,1 Pa, dan pada +30 ° (303,16 K) sama dengan 4241,0 Pa. Oleh karena itu, dengan peningkatan suhu sebesar 10 ° C (10 K), tekanan uap jenuh akan sekitar dua kali lipat.

Ketergantungan tekanan parsial uap air pada perubahan suhu ditunjukkan pada gambar. 3.

KELEMBABAN MUTLAK

Kepadatan uap air, mis. kandungannya di udara disebut kelembaban mutlak udara dan diukur dalam g / m.

Kerapatan uap air maksimum yang dimungkinkan pada suhu udara tertentu disebut kerapatan uap jenuh, yang pada gilirannya menciptakan tekanan jenuh. Densitas uap jenuh fsat dan tekanannya psat meningkat dengan meningkatnya suhu udara. Kenaikannya juga bersifat lengkung, tetapi lintasan kurva ini tidak setajam lintasan kurva rnas. Kedua kurva bergantung pada nilai 273,16/Tact[K]. Oleh karena itu, jika rasio pnas/fus diketahui, mereka dapat diperiksa satu sama lain.

Kelembaban mutlak udara dalam ruang tertutup kedap udara tidak bergantung pada suhu

temperatur sampai densitas uap jenuh tercapai. Ketergantungan kelembaban mutlak udara pada suhunya ditunjukkan pada Gambar. 4.

KELEMBABAN RELATIF

Perbandingan antara massa jenis uap air yang sebenarnya dengan massa jenis uap jenuh atau perbandingan antara kelembaban mutlak udara dengan kelembaban udara maksimum pada suhu tertentu disebut kelembaban relatif udara. Ini dinyatakan sebagai persentase.

Ketika suhu ruang tertutup kedap udara menurun, kelembaban relatif udara akan meningkat hingga nilai menjadi sama dengan 100% dan dengan demikian tercapai kerapatan uap jenuh. Dengan pendinginan lebih lanjut, jumlah kelebihan uap air yang sesuai mengembun.

Dengan peningkatan suhu ruang tertutup, nilai kelembaban relatif udara menurun. Beras. 5 menggambarkan ketergantungan kelembaban relatif udara pada suhu. Kelembaban relatif udara diukur dengan menggunakan higrometer atau psikrometer. Psikrometer aspirasi Assmann yang sangat andal mengukur perbedaan suhu antara dua termometer presisi, salah satunya dibungkus kain kasa lembab. Pendinginan karena penguapan air semakin besar, semakin kering udara di sekitarnya. Dari rasio perbedaan suhu dengan suhu udara yang sebenarnya, kelembaban relatif dari udara sekitar dapat ditentukan.

Alih-alih higrometer rambut tipis, yang kadang-kadang digunakan dalam kelembaban tinggi, probe pengukur lithium-klorida digunakan. Dia bersama-

itu terbuat dari selongsong logam dengan selubung fiberglass, belitan terpisah dari kawat pemanas dan termometer resistansi. Selubung kain diisi dengan larutan litium klorida berair dan berada di bawah aksi tegangan bolak-balik antara kedua belitan. Air menguap, kristalisasi garam terjadi dan resistensi meningkat secara signifikan. Akibatnya, kandungan uap air di udara sekitar dan daya pemanasan seimbang. Menurut perbedaan suhu antara udara sekitar dan termometer built-in, menggunakan sirkuit pengukur khusus, kelembaban relatif udara ditentukan.

Probe pengukur bereaksi terhadap pengaruh kelembaban udara pada serat higroskopis, yang dirancang sedemikian rupa sehingga arus yang cukup muncul di antara dua elektroda. Yang terakhir meningkat ketika kelembaban relatif meningkat dalam ketergantungan tertentu pada suhu udara.

Probe pengukur kapasitif adalah kondensor dengan pelat berlubang, dilengkapi dengan dielektrik higroskopis, yang kapasitansinya berubah dengan perubahan kelembaban relatif, serta suhu udara di sekitarnya. Probe pengukur dapat digunakan sebagai bagian dari apa yang disebut elemen RC dari rangkaian multivibartor. Dalam hal ini, kelembaban udara diubah ke frekuensi tertentu, yang dapat memiliki nilai tinggi. Dengan cara ini, sensitivitas instrumen yang sangat tinggi tercapai, yang memungkinkan untuk merekam perubahan minimal dalam kelembaban.

TEKANAN PARSIAL UAP AIR p

Tidak seperti tekanan uap jenuh pnas, yang menunjukkan tekanan parsial maksimum uap air di udara pada suhu tertentu, konsep tekanan parsial uap air p menunjukkan tekanan uap dalam keadaan tidak jenuh, oleh karena itu dalam setiap kasus tekanan ini harus menjadi kurang dari rnas.

Ketika kandungan uap air di udara kering meningkat, nilai p mendekati nilai pnas yang sesuai. Pada saat yang sama, tekanan atmosfer Ptot tetap konstan. Karena tekanan parsial uap air p hanya mewakili sebagian dari tekanan total semua komponen campuran, nilainya tidak dapat ditentukan dengan pengukuran langsung. Sebaliknya, tekanan uap dapat ditentukan dengan terlebih dahulu membuat ruang hampa di bejana dan kemudian memasukkan air ke dalamnya. Besarnya kenaikan tekanan akibat penguapan sesuai dengan nilai pnas, yang mengacu pada suhu ruang yang jenuh dengan uap.

Dengan psa diketahui, p dapat diukur secara tidak langsung sebagai berikut. Bejana berisi campuran udara dan uap air, pertama-tama komposisinya tidak diketahui. Tekanan di dalam bejana Ptot = pv + p, mis. tekanan atmosfer dari udara sekitarnya. Jika sekarang Anda menutup bejana dan memasukkan sejumlah air ke dalamnya, maka tekanan di dalam bejana akan meningkat. Setelah jenuh uap air, itu akan menjadi pv + rnas. Perbedaan tekanan pnas - p yang dibuat dengan bantuan mikromanometer dikurangi dari nilai tekanan uap jenuh yang sudah diketahui, yang sesuai dengan suhu di dalam bejana. Hasilnya akan sesuai dengan tekanan parsial p dari isi asli bejana, yaitu. udara sekitar.

Lebih mudah untuk menghitung tekanan parsial p menggunakan data dari tabel tekanan uap jenuh pnas untuk tingkat suhu tertentu. Nilai rasio p/rnas sesuai dengan nilai rasio massa jenis uap air f dengan massa jenis uap jenuh fsat, yang sama dengan nilai kelembaban relatif

kualitas udara. Dengan demikian, kita mendapatkan persamaan

nie p = rnas.

Akibatnya, pada suhu udara dan tekanan saturasi pnas yang diketahui, adalah mungkin untuk dengan cepat dan jelas menentukan nilai tekanan parsial p. Misalnya, kelembaban relatif udara adalah 60% dan suhu udara adalah 10°C. Kemudian, karena pada suhu ini tekanan uap jenuh psa = 1228,1 Pa, tekanan parsial p akan sama dengan 736,9 Pa (Gbr. 6).

TITIK DEW UAP AIR t

Uap air yang terkandung di udara biasanya dalam keadaan tidak jenuh dan oleh karena itu memiliki tekanan parsial tertentu p dan kelembaban relatif udara tertentu.<р < 100%.

Jika udara bersentuhan langsung dengan bahan padat yang suhu permukaannya lebih rendah dari suhunya, maka dengan perbedaan suhu yang sesuai, udara lapisan batas mendingin dan kelembaban relatifnya meningkat hingga nilainya mencapai 100%, mis. kepadatan uap jenuh. Bahkan dengan sedikit pendinginan lebih lanjut, uap air mulai mengembun di permukaan bahan padat. Ini akan berlanjut sampai keadaan keseimbangan baru dari suhu permukaan material dan densitas uap jenuh terbentuk. Karena kepadatannya yang tinggi, udara yang didinginkan akan tenggelam, sementara udara yang lebih hangat naik. Jumlah kondensat akan meningkat sampai kesetimbangan tercapai dan proses kondensasi berhenti.

Proses kondensasi dikaitkan dengan pelepasan panas, yang jumlahnya sesuai dengan panas penguapan air. Hal ini menyebabkan peningkatan suhu permukaan padatan.

Titik embun t adalah suhu permukaan, kerapatan uap di dekatnya menjadi sama dengan kerapatan uap jenuh, mis. kelembaban relatif udara mencapai 100%. Kondensasi uap air dimulai segera setelah suhunya turun di bawah titik embun.

Jika suhu udara AT dan kelembaban relatif diketahui, persamaan p(AT) = rnat(t) = pat dapat dibuat. Untuk menghitung nilai pnas yang diperlukan, gunakan tabel tekanan uap jenuh.

Pertimbangkan contoh perhitungan seperti itu (Gbr. 7). Suhu udara vv \u003d 10 ° , kelembaban relatif \u003d 60%, pnas (+10 ° ) \u003d 1228.1 P pnas (t) \u003d \u003d 0 6 x 1228.1 Pa \u003d 736.9 Pa, titik embun \u003d + 2,6°C (tabel).

Titik embun dapat ditentukan secara grafis dengan menggunakan kurva tekanan saturasi Titik embun hanya dapat dihitung jika selain suhu udara, kelembaban relatif juga diketahui. Alih-alih perhitungan, Anda dapat menggunakan pengukuran. Jika Anda perlahan-lahan mendinginkan permukaan pelat (atau membran) yang dipoles yang terbuat dari bahan penghantar panas sampai kondensasi mulai turun di atasnya, dan kemudian mengukur suhu permukaan ini, Anda dapat langsung menemukan titik embun udara sekitar. metode ini tidak memerlukan pengetahuan tentang kelembaban relatif udara, meskipun dimungkinkan untuk menghitung nilai tambahan dari suhu udara dan titik embun

Pada prinsip ini, operasi higrometer untuk menentukan titik embun Daniel dan Reynolt, yang dikembangkan pada paruh pertama abad ke-19, didasarkan. Baru-baru ini, berkat penggunaan elektronik, telah ditingkatkan sedemikian rupa sehingga dapat menentukan titik embun dengan akurasi yang sangat tinggi. Dengan demikian, higrometer normal dapat dikalibrasi dengan benar dan dikendalikan dengan higrometer titik embun.

Minyak dan produk minyak dicirikan oleh tekanan uap jenuh tertentu, atau tekanan uap minyak. Tekanan uap jenuh adalah indikator yang dinormalisasi untuk penerbangan dan bensin motor, yang secara tidak langsung mencirikan volatilitas bahan bakar, kualitas awalnya, dan kecenderungan untuk membentuk kunci uap dalam sistem tenaga mesin.

Untuk cairan dengan komposisi heterogen, seperti bensin, tekanan uap jenuh pada suhu tertentu adalah fungsi kompleks dari komposisi bensin dan tergantung pada volume ruang di mana fase uap berada. Oleh karena itu, untuk mendapatkan hasil yang sebanding, penentuan praktis harus dilakukan pada suhu standar dan rasio konstan fase uap dan cair. Mengingat hal di atas tekanan uap jenuh bahan bakar disebut tekanan fase uap bahan bakar, yang berada dalam kesetimbangan dinamis dengan fase cair, diukur pada suhu standar dan rasio tertentu volume fase uap dan cair. Suhu di mana tekanan uap jenuh menjadi sama dengan tekanan dalam sistem disebut titik didih zat. Tekanan uap jenuh meningkat tajam dengan meningkatnya suhu. Pada suhu yang sama, produk minyak yang lebih ringan dicirikan oleh tekanan uap jenuh yang lebih tinggi.

Saat ini, ada beberapa cara untuk menentukan DNP zat, yang dapat dibagi menjadi beberapa kelompok berikut:

1. metode statis.
2. metode dinamis.
3. Metode saturasi gas bergerak.
4. Metode untuk mempelajari isoterm.
5. Metode efusi Knudsen.
6. metode kromatografi.

Metode Statis

Metode Statis adalah yang paling umum, karena dapat diterima saat mengukur DNP zat dalam berbagai suhu dan tekanan. Inti dari metode ini adalah untuk mengukur tekanan uap yang berada dalam kesetimbangan dengan cairannya pada suhu tertentu. Tekanan dapat diukur baik dengan manometer (pegas, air raksa, bobot mati, air), atau dengan bantuan sensor khusus (pengukur regangan, listrik, dll.), yang memungkinkan konversi ke tekanan, atau dengan perhitungan, ketika jumlah zat dalam volume tertentu diketahui. Metode yang paling banyak digunakan menggunakan berbagai pengukur tekanan, yang disebut metode statis langsung. Dalam hal ini, zat uji dituangkan ke dalam piezometer (atau wadah apa pun), ditempatkan di termostat yang memungkinkan mempertahankan suhu tertentu, dan menggunakan pengukur tekanan, mengukur DNP. Selain itu, sambungan pengukur tekanan dapat dilakukan baik dalam fase cair maupun dalam fase gas. Saat menghubungkan manometer dalam fase cair, koreksi untuk kolom cairan hidrostatik diperhitungkan. Sambungan alat pengukur biasanya dilakukan melalui pemisah, yang digunakan sebagai kunci merkuri, membran, bellow, dll.

Berdasarkan metode statis langsung, sejumlah pengaturan eksperimental telah dibuat untuk mempelajari DNP produk minyak bumi.

Dalam penyulingan minyak, karena kesederhanaannya, standar Metode bom Reid(GOST 1756-2000). Bom terdiri dari dua ruang: bahan bakar 1 dan udara 2 dengan rasio volume 1: 4, masing-masing, dihubungkan oleh seutas benang. Tekanan yang diciptakan oleh uap bahan bakar yang diuji dicatat oleh pengukur tekanan 3 yang dipasang di bagian atas ruang udara. Pengujian dilakukan pada suhu 38,8°C dan tekanan 0,1 MPa yang disediakan oleh penangas khusus yang dikontrol suhu.

Tekanan uap jenuh dari cairan uji ditentukan oleh rumus:

Menentukan tekanan uap dalam bom Reid memberikan hasil perkiraan yang hanya berfungsi untuk penilaian komparatif kualitas bahan bakar motor.

Keuntungan dari perangkat ini termasuk kesederhanaan desain dan eksperimen, kerugiannya adalah rasio konstan fase cair dan uap dan kekasaran metode (kesalahan dalam menentukan DNP bensin mencapai 15-20%).

Pilihan yang lebih akurat untuk mengukur DNP dengan metode statis adalah metode Sorrel-NATI. Metode ini dapat digunakan untuk menentukan nilai absolut dari tekanan uap jenuh bahkan pada suhu negatif. Keuntungan dari metode ini adalah kemampuan untuk mengukur DNP pada berbagai rasio fase cair dan uap, serta ada atau tidak adanya udara dan gas terlarut dalam zat. Kerugiannya termasuk kompleksitas, penerapan hanya di laboratorium khusus, dan kesalahan yang relatif besar dalam mengukur DNP (hingga 5%).

Selisih antara data yang diperoleh dengan menggunakan bom Reid dan metode NATI adalah 10-20%.

Metode Dinamis

Metode Dinamis berdasarkan pengukuran titik didih zat cair pada tekanan tertentu. Pengaturan eksperimental yang ada berdasarkan metode dinamis menggunakan ebulliometer dalam desainnya. Ini adalah perangkat yang didasarkan pada prinsip penyemprotan termometer dengan campuran uap-cair. Metode dinamis dikembangkan untuk mempelajari DNP zat murni, yang titik didihnya bernilai tetap, dan tidak digunakan untuk mengukur tekanan produk minyak jenuh, yang titik didihnya berubah saat komponen mendidih. Diketahui bahwa fraksi minyak dengan titik didih sempit menempati posisi perantara antara zat murni dan campuran. Rentang pengukuran tekanan dengan metode dinamis biasanya kecil - hingga 0,15-0,2 MPa. Oleh karena itu, upaya baru-baru ini dilakukan untuk menerapkan metode dinamis untuk mempelajari DNP fraksi minyak sempit.

Metode saturasi gas bergerak

Metode saturasi gas bergerak ini digunakan dalam kasus ketika DNP zat tidak melebihi beberapa mm Hg. Kerugian dari metode ini adalah kesalahan yang relatif besar dalam data eksperimen dan kebutuhan untuk mengetahui berat molekul zat yang diteliti. Inti dari metode ini adalah sebagai berikut: gas inert dilewatkan melalui cairan dan jenuh dengan uap yang terakhir, setelah itu memasuki lemari es, di mana uap yang diserap dikondensasi. Mengetahui jumlah gas dan cairan yang diserap, serta berat molekulnya, adalah mungkin untuk menghitung tekanan uap jenuh cairan.

Metode untuk mempelajari isoterm

Metode untuk mempelajari isoterm memberikan hasil yang paling akurat dibandingkan dengan metode lain, terutama pada suhu tinggi. Metode ini terdiri dalam mempelajari hubungan antara tekanan dan volume uap jenuh pada suhu konstan. Pada titik jenuh, isoterm harus memiliki ketegaran, berubah menjadi garis lurus. Diyakini bahwa metode ini cocok untuk mengukur DNP zat murni dan tidak cocok untuk zat multikomponen, di mana titik didihnya adalah nilai yang tidak ditentukan. Oleh karena itu, belum mendapatkan distribusi dalam pengukuran DNP produk minyak bumi.

Metode efusi Knudsen

Metode efusi Knudsen berlaku terutama untuk mengukur tekanan yang sangat rendah (hingga 100 Pa). Metode ini memungkinkan untuk menemukan laju efusi uap dengan jumlah kondensat, asalkan zat efluen benar-benar terkondensasi. Instalasi berdasarkan metode ini memiliki kelemahan sebagai berikut: mereka adalah instalasi pengukuran tunggal dan memerlukan depresurisasi setelah setiap pengukuran, yang, dengan adanya zat yang mudah teroksidasi dan tidak stabil, sering menyebabkan transformasi kimia zat uji dan distorsi hasil pengukuran. Pengaturan eksperimental telah dibuat, tanpa kekurangan ini, tetapi kompleksitas desain memungkinkannya untuk digunakan hanya di laboratorium yang dilengkapi secara khusus. Metode ini terutama digunakan untuk mengukur DNP padatan.

Metode efusi Knudsen

Metode penentuan kromatografi Zat DNP mulai dikembangkan relatif baru-baru ini. Dalam metode ini, penentuan DNP produk minyak bumi didasarkan pada analisis kromatografi lengkap cairan dan perhitungan jumlah tekanan parsial semua komponen campuran. Metode untuk menentukan DNP hidrokarbon individu dan fraksi produk minyak bumi didasarkan pada ide-ide yang dikembangkan oleh penulis tentang indeks retensi fisikokimia dan konsep spesifisitas fase. Untuk tujuan ini, diperlukan kolom kromatografi kapiler dengan daya pisah yang tinggi, atau data literatur tentang indeks retensi senyawa yang diteliti.

Namun, ketika menganalisis campuran kompleks hidrokarbon seperti produk minyak bumi, kesulitan muncul tidak hanya dalam pemisahan hidrokarbon yang termasuk dalam kelas yang berbeda, tetapi juga dalam identifikasi komponen individu dari campuran ini.

Konversi tekanan uap jenuh

Dalam perhitungan teknologi, seringkali perlu untuk menghitung ulang suhu dari satu tekanan ke tekanan lain, atau tekanan dengan perubahan suhu. Ada banyak formula untuk ini. Rumus Ashworth telah menerima aplikasi terbesar:

Rumus Ashworth yang disempurnakan oleh V.P. Antonchenkov memiliki bentuk:

Untuk menghitung ulang suhu dan tekanan, juga nyaman untuk menggunakan metode grafis.

Plot yang paling umum adalah plot Cox, yang dibangun sebagai berikut. Sumbu absis adalah skala logaritmik, di mana nilai-nilai logaritma tekanan diplot ( lgP), namun, untuk kemudahan penggunaan, nilai yang sesuai diplot pada skala R. Nilai suhu diplot pada sumbu y. Sebuah garis lurus ditarik membentuk sudut 30° terhadap sumbu absis, yang ditunjukkan dengan indeks " H2 0”, yang mencirikan ketergantungan tekanan uap air jenuh pada suhu. Saat membuat grafik dari serangkaian titik pada sumbu absis, kembalikan tegak lurus ke persimpangan dengan garis lurus H2 0 dan titik-titik yang dihasilkan dipindahkan ke sumbu y. Pada sumbu y, skala diperoleh, dibangun di atas titik didih air, sesuai dengan berbagai tekanan uap jenuhnya. Kemudian, untuk beberapa hidrokarbon yang dipelajari dengan baik, serangkaian titik diambil dengan titik didih yang telah diketahui sebelumnya dan tekanan uap jenuh yang sesuai.

Ternyata untuk alkana berstruktur normal, grafik yang dibangun menurut koordinat tersebut adalah garis lurus yang semuanya bertemu pada satu titik (kutub). Di masa depan, cukup untuk mengambil titik mana pun dengan suhu koordinat - tekanan uap jenuh hidrokarbon dan menghubungkannya ke kutub untuk mendapatkan ketergantungan tekanan uap jenuh pada suhu untuk hidrokarbon ini.

Terlepas dari kenyataan bahwa grafik dibuat untuk alkana normal individu, grafik ini banyak digunakan dalam perhitungan teknologi untuk fraksi minyak bumi yang sempit, dengan memplot titik didih rata-rata fraksi ini pada sumbu y.

Untuk menghitung ulang titik didih produk minyak bumi dari vakum dalam ke tekanan atmosfer, nomogram UOP digunakan, yang menurutnya, dengan menghubungkan dua nilai yang diketahui pada skala grafik yang sesuai dengan garis lurus, nilai yang diinginkan adalah diperoleh pada perpotongan dengan skala ketiga R atau t. Nomogram UOP terutama digunakan dalam praktik laboratorium.

Tekanan uap jenuh campuran dan larutan, berbeda dengan hidrokarbon individu, tidak hanya bergantung pada suhu, tetapi juga pada komposisi fase cair dan uap. Untuk larutan dan campuran yang mematuhi hukum Raoult dan Dalton, tekanan uap jenuh total campuran dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Di daerah bertekanan tinggi, seperti diketahui, gas nyata tidak mematuhi hukum Raoult dan Dalton. Dalam kasus seperti itu, tekanan uap jenuh yang ditemukan dengan perhitungan atau metode grafis disempurnakan menggunakan parameter kritis, faktor kompresibilitas dan fugasitas.

Kepadatan

Tekanan uap jenuh cairan yang terdiri dari molekul-molekul yang berinteraksi kuat lebih kecil daripada tekanan uap jenuh cairan yang terdiri dari molekul-molekul yang berinteraksi lemah. Tmg 1600 6 0,4 - transformator Tmg tmtorg.ru.

Titik embun adalah suhu di mana uap di udara menjadi jenuh. Ketika titik embun tercapai di udara atau pada benda-benda yang bersentuhan dengannya, uap air mulai mengembun.

Uap jenuh, tidak seperti uap tidak jenuh, tidak mematuhi hukum gas ideal.

Dengan demikian, tekanan uap jenuh tidak bergantung pada volume, tetapi bergantung pada suhu (kira-kira dijelaskan oleh persamaan keadaan gas ideal p = nkT). Ketergantungan ini tidak dapat dinyatakan dengan rumus sederhana, oleh karena itu, berdasarkan studi eksperimental ketergantungan tekanan uap jenuh pada suhu, telah disusun tabel yang dapat digunakan untuk menentukan tekanannya pada berbagai suhu.

Dengan meningkatnya suhu, tekanan uap jenuh meningkat lebih cepat daripada gas ideal. Ketika cairan dipanaskan dalam bejana tertutup, tekanan uap meningkat tidak hanya karena peningkatan suhu, tetapi juga karena peningkatan konsentrasi molekul (massa uap) karena penguapan cairan. Ini tidak terjadi dengan gas ideal. Ketika semua cairan telah menguap, uap, pada pemanasan lebih lanjut, akan berhenti jenuh dan tekanannya pada volume konstan akan berbanding lurus dengan suhu.

Karena penguapan air yang konstan dari permukaan reservoir, tanah dan tumbuh-tumbuhan, serta pernapasan manusia dan hewan, atmosfer selalu mengandung uap air. Oleh karena itu, tekanan atmosfer adalah jumlah dari tekanan udara kering dan uap air di dalamnya. Tekanan uap air akan maksimum ketika udara jenuh dengan uap.

KELEMBABAN UDARA

Konsep kelembaban udara dan ketergantungannya pada suhu

Penentuan kelembaban relatif. Rumus. Unit.

Titik embun

Penentuan kelembaban relatif melalui tekanan uap jenuh. Rumus

Higrometer dan psikrometer

Pada suhu yang sama, kandungan uap air di udara dapat sangat bervariasi: dari nol (udara benar-benar kering) hingga semaksimal mungkin (uap jenuh)

Selain itu, variasi diurnal kelembaban relatif berbanding terbalik dengan variasi diurnal suhu. Pada siang hari, dengan peningkatan suhu, dan akibatnya, dengan peningkatan tekanan saturasi, kelembaban relatif menurun, dan pada malam hari meningkat. Jumlah uap air yang sama dapat menjenuhkan atau tidak menjenuhkan udara. Dengan menurunkan suhu udara, dimungkinkan untuk membuat uap di dalamnya menjadi jenuh.

Tekanan parsial uap air (atau tekanan uap air)

Udara atmosfer adalah campuran dari berbagai gas dan uap air.

Tekanan yang akan dihasilkan uap air jika semua gas lain tidak ada disebut tekanan parsial uap air.

Tekanan uap air parsial diambil sebagai salah satu indikator kelembaban udara.

Dinyatakan dalam satuan tekanan - Pa atau mm Hg.

Kelembaban udara mutlak

Karena tekanan uap sebanding dengan konsentrasi molekul, kelembaban absolut dapat didefinisikan sebagai kerapatan uap air di udara pada suhu tertentu, yang dinyatakan dalam kilogram per meter kubik.

Kelembaban mutlak menunjukkan berapa gram uap air yang terkandung dalam 1 m3 udara dalam kondisi tertentu.

Penunjukan -

Ini adalah densitas uap air.

Kelembaban relatif

Tekanan parsial uap air tidak dapat digunakan untuk menilai seberapa dekat dengan saturasi. Yaitu, intensitas penguapan air tergantung pada ini. Oleh karena itu, nilai diperkenalkan yang menunjukkan seberapa dekat uap air pada suhu tertentu dengan saturasi - kelembaban relatif.

Kelembaban relatif adalah rasio tekanan parsial p uap air yang terkandung di udara pada suhu tertentu dengan tekanan p0 uap jenuh pada suhu yang sama, dinyatakan sebagai persentase:

Kelembaban relatif - persentase konsentrasi uap air di udara dan konsentrasi uap jenuh pada suhu yang sama

Konsentrasi uap jenuh adalah konsentrasi maksimum yang dapat dimiliki uap terhadap cairan. Oleh karena itu, kelembaban relatif dapat bervariasi dari 0 hingga nn.p

Semakin rendah kelembaban relatif, semakin kering udara dan semakin intens penguapan.

Kelembaban relatif 25% pada +20-25°C optimal untuk perpindahan panas manusia yang optimal. Pada suhu yang lebih tinggi, kelembaban optimal adalah 20%

Karena konsentrasi uap berhubungan dengan tekanan (p = nkT), kelembaban relatif dapat dinyatakan sebagai persentase tekanan uap di udara dan tekanan uap jenuh pada suhu yang sama:

Sebagian besar fenomena yang diamati di alam, misalnya, laju penguapan, pengeringan berbagai zat, layu tanaman, tidak tergantung pada jumlah uap air di udara, tetapi pada seberapa dekat jumlah ini dengan saturasi, yaitu, pada kelembaban relatif, yang mencirikan tingkat kejenuhan udara dengan uap air.

Pada suhu rendah dan kelembaban tinggi, perpindahan panas meningkat dan orang tersebut terkena hipotermia. Pada suhu dan kelembaban tinggi, perpindahan panas, sebaliknya, berkurang tajam, yang menyebabkan tubuh menjadi terlalu panas. Yang paling menguntungkan bagi manusia di lintang iklim sedang adalah kelembaban relatif 40-60%.

Jika udara lembab didinginkan, maka pada suhu tertentu uap di dalamnya dapat dibawa ke jenuh. Dengan pendinginan lebih lanjut, uap air akan mulai mengembun dalam bentuk embun. Kabut muncul, embun turun.

Buka halaman:

Tekanan (elastisitas) uap jenuh suatu zat atau campuran zat adalah tekanan fase uap yang berada dalam kesetimbangan (yaitu, dalam keadaan terbatas dan tidak berubah) dengan fase cair pada suhu tertentu. Dalam penyulingan minyak, metode standar dengan bom Reid menurut GOST 1756-2000 banyak digunakan, yang memiliki dua ruang bertekanan tinggi yang terhubung secara rapat pada ulir, volume ruang uap adalah 4 kali volume ruang cair. Cairan uji, misalnya, bensin, dituangkan ke ruang bawah, ruang-ruang tersebut dihubungkan dan dipanaskan dalam termostat hingga suhu standar 38 °C. Setelah pemaparan untuk mencapai keseimbangan antara fase uap (uap jenuh) dan fase cair, tekanan uap jenuh ditentukan oleh pengukur tekanan pada ruang uap. Metode eksperimental semacam itu adalah perkiraan (karena, pada prinsipnya, waktu yang sangat lama diperlukan untuk mencapai keadaan setimbang, dan udara dan uap air ada di ruang uap sebelum eksperimen), tetapi metode ini cukup untuk menilai kondisi transportasi dan penyimpanan, besarnya kerugian dari penguapan, dan karakteristik komersial bensin, kondensat gas stabil dan gas cair. Misalnya, produk GPP adalah etana, propana, butana, bensin alam (atau campurannya). Bensin alam adalah hidrokarbon cair yang diekstraksi dari minyak bumi dan gas alam terkait. Tekanan uap jenuh bensin gas komersial harus 0,07-0,23 MPa (0,7-2,4 kg / cm2), propana (cair) - tidak lebih dari 1,45 MPa (14,8 kg / cm2), butana (cair) - tidak lebih dari 0,48 MPa ( 4,9 kg / cm2), dan bensin motor dan kondensat gas stabil untuk pengiriman di tangki kereta api - tidak lebih dari 66,7-93,3 kPa (500-700 mm Hg. ). Dengan demikian, tekanan uap jenuh tergantung pada komposisi cairan awal dan suhu. Tekanan uap jenuh hidrokarbon dan campurannya adalah karakteristik paling penting untuk menghitung berbagai proses perpindahan massa (penguapan tunggal campuran cair, kondensasi tunggal campuran gas, penyerapan gas hidrokarbon, rektifikasi bahan baku multikomponen cair, dll.).

Oleh karena itu, literatur menyediakan data referensi dan berbagai rumus empiris untuk menentukan tekanan uap jenuh untuk berbagai suhu dan tekanan. Sifat fisik utama dari beberapa hidrokarbon dan gas diberikan dalam tabel. 2.3 dan 2.4.

« Fisika - Kelas 10 "

Menurut Anda apa yang akan terjadi pada uap jenuh jika volumenya dikurangi: misalnya, jika Anda mengompresi uap dalam kesetimbangan dengan cairan dalam silinder di bawah piston, menjaga suhu isi silinder konstan?

Ketika uap dikompresi, keseimbangan akan mulai terganggu. Kerapatan uap pada saat pertama akan sedikit meningkat, dan lebih banyak molekul akan mulai berpindah dari gas ke cair daripada dari cair ke gas. Lagi pula, jumlah molekul yang meninggalkan cairan per satuan waktu hanya bergantung pada suhu, dan kompresi uap tidak mengubah jumlah ini. Proses berlanjut sampai keseimbangan dinamis dan kerapatan uap kembali terbentuk, dan karenanya konsentrasi molekulnya tidak akan mengambil nilai sebelumnya. Karena itu,

konsentrasi molekul uap jenuh pada suhu konstan tidak bergantung pada volumenya.

Karena tekanan sebanding dengan konsentrasi molekul (p = nkT), maka dari definisi ini dapat disimpulkan bahwa tekanan uap jenuh tidak bergantung pada volume yang ditempati.

tekanan pH n pasangan, di mana cairan berada dalam kesetimbangan dengan uapnya, disebut tekanan uap jenuh.

Ketika uap jenuh dikompresi, semakin banyak yang masuk ke keadaan cair. Cairan dengan massa tertentu menempati volume yang lebih kecil daripada uap dengan massa yang sama. Akibatnya, volume uap pada kerapatan konstan berkurang.

Hukum gas untuk uap jenuh tidak adil (untuk volume apa pun pada suhu konstan, tekanan uap jenuh adalah sama). Pada saat yang sama, keadaan uap jenuh cukup akurat dijelaskan oleh persamaan Mendeleev-Clapeyron.

uap tak jenuh

> Jika uap dikompresi secara bertahap pada suhu konstan, dan transformasinya menjadi cair tidak terjadi, maka uap seperti itu disebut tak jenuh.

Dengan penurunan volume (Gbr. 11.1), tekanan uap tak jenuh meningkat (bagian 1-2), seperti halnya perubahan tekanan dengan penurunan volume gas ideal. Pada volume tertentu, uap menjadi jenuh, dan dengan kompresi lebih lanjut, itu berubah menjadi cairan (bagian 2-3). Dalam hal ini, uap jenuh sudah berada di atas cairan.

Segera setelah semua uap berubah menjadi cairan, penurunan volume lebih lanjut akan menyebabkan peningkatan tekanan yang tajam (cairan tidak dapat dimampatkan).

Namun, uap tidak berubah menjadi cair pada suhu berapa pun. Jika suhu di atas nilai tertentu, maka bagaimanapun kita memampatkan gas, itu tidak akan pernah berubah menjadi cair.

>Suhu maksimum di mana uap masih dapat berubah menjadi cair disebut temperatur kritis.

Setiap zat memiliki suhu kritisnya sendiri, untuk helium T cr = 4 K, untuk nitrogen T cr = 126 K.

Keadaan materi pada suhu di atas suhu kritis disebut gas; pada suhu di bawah suhu kritis, ketika uap memiliki kesempatan untuk berubah menjadi cairan, - feri.

Sifat uap jenuh dan tidak jenuh berbeda.

Ketergantungan tekanan uap jenuh pada suhu.

Keadaan uap jenuh, seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman, kira-kira dijelaskan oleh persamaan keadaan gas ideal (10,4), dan tekanannya ditentukan oleh rumus

r n. n = nkT. (11.1)

Saat suhu naik, tekanan naik

Karena tekanan uap jenuh tidak tergantung pada volume, oleh karena itu, itu hanya bergantung pada suhu.

Namun, ketergantungan terhadap tekanan pH. n pada suhu T, ditemukan secara eksperimental, tidak berbanding lurus, seperti dalam gas ideal pada volume konstan. Dengan meningkatnya suhu, tekanan uap jenuh nyata meningkat lebih cepat daripada tekanan gas ideal (Gbr. 11.2, bagian dari kurva AB). Ini menjadi jelas jika kita menggambar isokhor gas ideal melalui titik A dan B (garis putus-putus). Mengapa ini terjadi?

Ketika zat cair dipanaskan dalam bejana tertutup, sebagian zat cair berubah menjadi uap. Akibatnya, menurut rumus (11.1), tekanan uap jenuh meningkat tidak hanya karena peningkatan suhu cairan, tetapi juga karena peningkatan konsentrasi molekul (densitas) uap.

Pada dasarnya, peningkatan tekanan dengan peningkatan suhu ditentukan secara tepat oleh peningkatan konsentrasi. Perbedaan utama dalam perilaku gas ideal dan uap jenuh adalah bahwa ketika suhu uap dalam bejana tertutup berubah (atau ketika volume berubah pada suhu konstan), massa uap berubah.

Mengapa tabel tekanan uap jenuh versus suhu dan tidak ada tabel tekanan gas versus suhu?

Cairan sebagian berubah menjadi uap, atau, sebaliknya, sebagian uap mengembun. Hal seperti ini tidak terjadi pada gas ideal.

Ketika semua cairan menguap, uap, pada pemanasan lebih lanjut, akan berhenti jenuh dan tekanannya pada volume konstan akan meningkat sebanding dengan suhu absolut (lihat Gambar 11.2, bagian dari kurva BC).

Mendidih.

Ketika suhu cairan meningkat, laju penguapan meningkat. Akhirnya, cairan mulai mendidih. Saat mendidih, gelembung uap yang tumbuh dengan cepat terbentuk di seluruh volume cairan, yang mengapung ke permukaan.

Mendidih- Ini adalah proses penguapan yang terjadi di seluruh volume cairan pada titik didih.

Dalam kondisi apa perebusan dimulai?

Bagaimana panas yang disuplai ke cairan yang dihabiskan selama mendidih dari sudut pandang teori molekuler-kinetik?

Titik didih zat cair tetap. Ini karena semua energi yang disuplai ke cairan dihabiskan untuk mengubahnya menjadi uap.

Cairan selalu mengandung gas terlarut yang dilepaskan di bagian bawah dan dinding bejana, serta pada partikel debu yang tersuspensi dalam cairan, yang merupakan pusat penguapan. Uap cair di dalam gelembung jenuh. Dengan meningkatnya suhu, tekanan uap meningkat dan gelembung bertambah besar. Di bawah aksi gaya apung, mereka mengapung. Jika lapisan atas cairan memiliki suhu yang lebih rendah, maka uap mengembun dalam gelembung di lapisan ini. Tekanan turun dengan cepat dan gelembung runtuh. Runtuhnya begitu cepat sehingga dinding gelembung, bertabrakan, menghasilkan sesuatu seperti ledakan. Banyak dari ledakan mikro ini menciptakan suara yang khas. Ketika cairan cukup hangat, gelembung berhenti runtuh dan mengapung ke permukaan. Cairan akan mendidih.

Ketergantungan tekanan uap jenuh pada suhu menjelaskan mengapa titik didih cairan bergantung pada tekanan pada permukaannya. Gelembung uap dapat tumbuh ketika tekanan uap jenuh di dalamnya sedikit melebihi tekanan dalam cairan, yang merupakan jumlah dari tekanan udara di permukaan cairan (tekanan luar) dan tekanan hidrostatik kolom cairan.

Mari kita perhatikan fakta bahwa penguapan cairan juga terjadi pada suhu yang lebih rendah dari titik didih, tetapi hanya dari permukaan cairan, sedangkan saat mendidih, pembentukan uap terjadi di seluruh volume cairan.

Mendidih dimulai pada suhu di mana tekanan uap jenuh dalam gelembung menyamakan dan menjadi sedikit lebih besar dari tekanan dalam cairan.

Semakin besar tekanan eksternal, semakin tinggi titik didih.

Jadi, dalam ketel uap pada tekanan mencapai 1,6 10 6 Pa, air tidak mendidih bahkan pada suhu 200 °C. Di institusi medis dalam bejana yang tertutup rapat - autoklaf (Gbr. 11.3), air juga mendidih pada tekanan tinggi. Oleh karena itu, titik didih cairan jauh lebih tinggi dari 100 °C. Autoklaf digunakan, misalnya, untuk mensterilkan instrumen bedah, mempercepat memasak (pressure cooker), mengawetkan makanan, dan melakukan reaksi kimia.

Sebaliknya, dengan mengurangi tekanan eksternal, dengan demikian kita menurunkan titik didih.

Dengan memompa keluar udara dan uap air dari labu, Anda dapat membuat air mendidih pada suhu kamar. Saat Anda mendaki gunung, tekanan atmosfer menurun, sehingga titik didihnya menurun. Pada ketinggian 7134 m (Puncak Lenin di Pamirs), tekanannya kira-kira 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Air mendidih di sana pada sekitar 70 ° C. Tidak mungkin memasak daging dalam kondisi ini.

Setiap cairan memiliki titik didihnya sendiri, yang tergantung pada sifat cairan. Pada suhu yang sama, tekanan uap jenuh dari cairan yang berbeda berbeda.

Misalnya, pada suhu 100 ° C, tekanan uap air jenuh adalah 101.325 Pa (760 mm Hg), dan uap merkuri hanya 117 Pa (0,88 mm Hg). Karena pendidihan terjadi pada suhu yang sama di mana tekanan uap jenuh sama dengan tekanan eksternal, air mendidih pada 100 ° C, tetapi merkuri tidak. Merkuri mendidih pada 357°C pada tekanan normal.