Como a magnitude da pressão do vapor saturado depende da temperatura do ar, quando a temperatura aumenta, o ar pode absorver mais vapor d'água e a pressão de saturação aumenta. O aumento da pressão de saturação não ocorre linearmente, mas ao longo de uma curva inclinada. Este fato é tão importante para a física da construção que não deve ser esquecido. Por exemplo, a uma temperatura de 0 °C (273,16 K), a pressão de vapor saturado ps é 610,5 Pa (Pascal), a +10 °C (283,16 K) é igual a 1228,1 Pa, a +20 °C C (293,16 K) 2337,1 Pa, e a +30 °C (303,16 K) é igual a 4241,0 Pa. Consequentemente, com um aumento de 10 °C na temperatura (10 K), a pressão do vapor saturado irá aproximadamente duplicar.

A dependência da pressão parcial do vapor d'água com as mudanças de temperatura é mostrada na Fig. 3.

UMIDADE ABSOLUTA DO AR f

Densidade do vapor de água, ou seja, seu conteúdo no ar é chamado de umidade absoluta do ar e é medido em g/m.

A densidade máxima de vapor de água possível a uma determinada temperatura do ar é chamada de densidade de vapor saturado, que por sua vez cria pressão de saturação. A densidade do vapor saturado fsat e sua pressão psas aumentam com o aumento da temperatura do ar. Seu aumento também é curvilíneo, mas o curso dessa curva não é tão acentuado quanto o curso da curva pnas. Ambas as curvas dependem do valor 273,16/Tfact[K]. Portanto, se a relação pnas/fnas for conhecida, eles podem ser comparados entre si.

A umidade absoluta do ar em um espaço fechado hermético não depende da temperatura

temperatura até que a densidade do vapor saturado seja alcançada. A dependência da umidade absoluta do ar em relação à sua temperatura é mostrada na Fig. 4.

HUMIDADE RELATIVA

A razão entre a densidade real do vapor de água e a densidade do vapor saturado ou a razão entre a umidade absoluta do ar e a umidade máxima do ar em uma determinada temperatura é chamada de umidade relativa do ar. É expresso como uma porcentagem.

Quando a temperatura de um espaço fechado hermético diminui, a umidade relativa do ar aumentará até que o valor de ϕ se torne igual a 100% e, assim, a densidade do vapor saturado seja alcançada. Durante o resfriamento adicional, a quantidade excessiva correspondente de vapor de água condensa.

À medida que a temperatura de um espaço fechado aumenta, a umidade relativa do ar diminui. Arroz. 5 ilustra a dependência da umidade relativa do ar com a temperatura. A umidade relativa do ar é medida usando um higrômetro ou psicrômetro. O psicrômetro de aspiração Assmann, muito confiável, mede a diferença de temperatura entre dois termômetros precisos, um dos quais está envolto em gaze úmida. O resfriamento devido à evaporação da água é tanto maior quanto mais seco estiver o ar circundante. A partir da relação entre a diferença de temperatura e a temperatura real do ar, a umidade relativa do ar circundante pode ser determinada.

Em vez de um higrômetro de cabelo fino, que às vezes é usado em situações de alta umidade, é usada uma sonda de medição de cloreto de lítio. Ele chupou

É feito de uma manga de metal com revestimento de fibra de vidro, um enrolamento separado de fio de aquecimento e um termômetro de resistência. O invólucro de tecido é preenchido com uma solução aquosa de cloreto de lítio e está sob a influência de uma tensão alternada entre ambos os enrolamentos. A água evapora, o sal cristaliza e a resistência aumenta significativamente. Como resultado, o conteúdo de vapor d'água no ar circundante e a potência de aquecimento são equilibrados. Com base na diferença de temperatura entre o ar ambiente e o termômetro embutido, a umidade relativa do ar é determinada por meio de um circuito de medição especial.

A sonda de medição reage à influência da umidade do ar na fibra higroscópica, que é feita de forma que uma corrente suficiente flua entre os dois eletrodos. Esta última aumenta à medida que aumenta a umidade relativa, dependendo até certo ponto da temperatura do ar.

Uma sonda de medição de capacitância é um capacitor com placa perfurada equipada com um dielétrico higroscópico, cuja capacitância muda com as mudanças na umidade relativa, bem como na temperatura do ar ambiente. A sonda de medição pode ser usada como parte integrante do chamado elemento RC do circuito multivibartor. Neste caso, a umidade do ar é convertida para uma determinada frequência, que pode ter valores elevados. Desta forma, o aparelho atinge uma sensibilidade extremamente elevada, o que lhe permite registar alterações mínimas de humidade.

PRESSÃO PARCIAL DE VAPOR DE ÁGUA p

Em contraste com a pressão de vapor saturado rnac, que denota a pressão parcial máxima do vapor d'água no ar a uma determinada temperatura, o conceito de pressão parcial do vapor d'água p significa a pressão do vapor, que está em um estado insaturado, então em em cada caso esta pressão deve ser inferior a rnas.

À medida que o conteúdo de vapor d'água no ar seco aumenta, o valor p se aproxima do valor psa correspondente. Ao mesmo tempo, a pressão atmosférica Ptot permanece constante. Como a pressão parcial do vapor d'água p é apenas parte da pressão total de todos os componentes da mistura, seu valor não pode ser determinado por medição direta. Pelo contrário, a pressão do vapor pode ser determinada se primeiro for criado um vácuo no recipiente e depois a água for introduzida nele. A magnitude do aumento da pressão devido à evaporação corresponde ao valor de psa, que se relaciona com a temperatura do espaço saturado de vapor.

Dado o ps conhecido, p pode ser medido indiretamente como segue. O recipiente contém uma mistura de ar e vapor d'água de composição inicialmente desconhecida. Pressão dentro do vaso Ptotal = pв + p, ou seja, pressão atmosférica do ar circundante. Se você trancar o recipiente e introduzir uma certa quantidade de água nele, a pressão dentro do recipiente aumentará. Após a saturação do vapor d'água, será pv + rns. A diferença de pressão rnac - p, estabelecida por meio de um micrômetro, é subtraída do valor já conhecido da pressão de vapor saturado, que corresponde à temperatura no vaso. O resultado corresponderá à pressão parcial p do recipiente original, ou seja, ar ambiente.

É mais fácil calcular a pressão parcial p usando os dados das tabelas de pressão de vapor saturado pnas para um determinado nível de temperatura. O valor da relação p/рsat corresponde ao valor da razão entre a densidade do vapor de água f e a densidade do vapor saturado fsat, que é igual ao valor da umidade relativa

qualidade do ar Assim, obtemos a equação

nie p =rnas.

Como resultado, com a temperatura do ar e a pressão de saturação psat conhecidas, é possível determinar de forma rápida e clara o valor da pressão parcial p. Por exemplo, a umidade relativa é de 60% e a temperatura do ar é de 10°C. Então, como nesta temperatura a pressão de vapor saturado psat = 1228,1 Pa, a pressão parcial p será igual a 736,9 Pa (Figura 6).

PONTO DE ORVALHO DO VAPOR DE ÁGUA t

O vapor d'água contido no ar geralmente está em um estado insaturado e, portanto, possui uma certa pressão parcial e uma certa umidade relativa do ar.<р < 100%.

Se o ar estiver em contato direto com materiais sólidos cuja temperatura superficial é inferior à sua temperatura, então com uma diferença de temperatura correspondente o ar na camada limite esfria e sua umidade relativa aumenta até que seu valor atinja 100%, ou seja, densidade de vapor saturado. Mesmo com um resfriamento adicional insignificante, o vapor d'água começa a condensar na superfície do material sólido. Isto acontecerá até que um novo estado de equilíbrio da temperatura da superfície do material e da densidade do vapor saturado seja estabelecido. Devido à alta densidade, o ar resfriado desce e o ar mais quente sobe. A quantidade de condensado aumentará até que o equilíbrio seja estabelecido e o processo de condensação pare.

O processo de condensação está associado à liberação de calor, cuja quantidade corresponde à temperatura de vaporização da água. Isso leva a um aumento na temperatura superficial dos sólidos.

O ponto de orvalho t é a temperatura da superfície, perto da qual a densidade do vapor se torna igual à densidade do vapor saturado, ou seja, a umidade relativa do ar chega a 100%. A condensação do vapor d'água começa imediatamente após sua temperatura cair abaixo do ponto de orvalho.

Se a temperatura do ar hv e a umidade relativa forem conhecidas, a equação p(vv) = psat(t) = psat pode ser construída. Para calcular o valor de pH necessário, use a tabela de pressões de vapor saturado.

Consideremos um exemplo de tal cálculo (Fig. 7). Temperatura do ar hv = 10°C, umidade relativa do ar = 60%, psat (+10 °C) = 1228,1 P rsas (t) = = 0 6 x 1228,1 Pa = 736,9 Pa, ponto de orvalho = + 2,6°C (tabela) .

O ponto de orvalho pode ser determinado graficamente por meio de uma curva de pressão de saturação. O ponto de orvalho só pode ser calculado quando, além da temperatura do ar, também for conhecida sua umidade relativa. Em vez de cálculo, você pode usar medição. Se você resfriar lentamente a superfície polida de uma placa (ou membrana), feita de um material condutor de calor, até que a condensação comece a se formar nela, e então medir a temperatura dessa superfície, você poderá encontrar diretamente o ponto de orvalho do ambiente. ar. Aplicação Este método não requer conhecimento da umidade relativa do ar, embora você possa calcular adicionalmente o valor a partir da temperatura do ar e do ponto de orvalho

O funcionamento do higrômetro para determinação do ponto de orvalho de Daniel e Reinolt, desenvolvido na primeira metade do século XIX, baseia-se neste princípio. Recentemente, graças ao uso da eletrônica, foi tão aprimorado que permite determinar o ponto de orvalho com altíssima precisão. Assim, um higrômetro normal pode ser calibrado adequadamente e monitorado usando um higrômetro projetado para determinar o ponto de orvalho.

Petróleo e produtos petrolíferos são caracterizados por uma certa pressão de vapor saturado, ou pressão de vapor de óleo. A pressão de vapor saturado é um indicador padronizado para gasolinas de aviação e automóveis, caracterizando indiretamente a volatilidade do combustível, suas qualidades de partida e a tendência de formação de bloqueios de vapor no sistema de potência do motor.

Para líquidos de composição heterogênea, como a gasolina, a pressão de vapor saturado a uma determinada temperatura é uma função complexa da composição da gasolina e depende do volume do espaço em que a fase de vapor está localizada. Portanto, para obter resultados comparáveis, as determinações práticas devem ser realizadas a uma temperatura padrão e a uma proporção constante de fases vapor e líquida. Tendo em conta o acima pressão de vapor saturado combustível é a pressão da fase vapor do combustível, que está em equilíbrio dinâmico com a fase líquida, medida a uma temperatura padrão e a uma certa proporção dos volumes das fases vapor e líquida. A temperatura na qual a pressão do vapor saturado se torna igual à pressão no sistema é chamada de ponto de ebulição da substância. A pressão do vapor saturado aumenta acentuadamente com o aumento da temperatura. À mesma temperatura, uma pressão de vapor saturado mais elevada é característica de produtos petrolíferos mais leves.

Atualmente, existem diversos métodos para determinação do DNP de substâncias, que podem ser divididos nos seguintes grupos:

1. Método estático.
2. Método dinâmico.
3. Método de saturação de gás móvel.
4. Método para estudar isotermas.
5. Método de efusão de Knudsen.
6. Método cromatográfico.

Método estático

Método estáticoé o mais comum, porque aceitável ao medir o DNP de substâncias em uma ampla faixa de temperaturas e pressões. A essência do método é medir a pressão do vapor que está em equilíbrio com seu líquido a uma determinada temperatura. A pressão pode ser medida tanto por manômetros (mola, mercúrio, peso morto, água), quanto por meio de sensores especiais (extensômetros, elétricos, etc.) que permitem a conversão em pressão, ou por cálculo, quando a quantidade de uma substância em um determinado o volume é conhecido. O método mais utilizado é o uso de vários manômetros, o chamado método estático direto. Nesse caso, a substância em estudo é despejada em um piezômetro (ou algum recipiente), colocado em um termostato que permite manter uma determinada temperatura, e o DNP é medido por meio de um manômetro. Além disso, a conexão do manômetro pode ser realizada tanto na fase líquida quanto na fase gasosa. Ao conectar um manômetro para a fase líquida, é levada em consideração uma correção para a coluna hidrostática de líquido. A conexão do dispositivo de medição geralmente é realizada através de um separador, que é utilizado como válvulas de mercúrio, membranas, foles, etc.

Com base no método estático direto, foram criadas diversas instalações experimentais para estudar o DNP de produtos petrolíferos.

No refino de petróleo, devido à sua simplicidade, o padrão Método da bomba Reid(GOST 1756-2000). A bomba consiste em duas câmaras: combustível 1 e ar 2 com proporção de volume de 1:4, respectivamente, conectadas por fio. A pressão criada pelo vapor do combustível de teste é registrada pelo manômetro 3 fixado no topo da câmara de ar. O teste é realizado a uma temperatura de 38,8°C e a uma pressão de 0,1 MPa, fornecida por um banho termostatizado especial.

A pressão de vapor saturado do líquido de teste é determinada pela fórmula:

A determinação da pressão de vapor em uma bomba Reid fornece resultados aproximados que servem apenas para uma avaliação comparativa da qualidade dos combustíveis para motores.

As vantagens do dispositivo incluem simplicidade de projeto e experimentação, as desvantagens são a proporção constante das fases líquida e vapor e a rugosidade do método (o erro na determinação do DNP da gasolina chega a 15-20%).

Uma opção mais precisa para medir DNP usando o método estático é o método Sorrel-NATI. Usando este método, é possível determinar os valores absolutos da pressão de vapor saturado mesmo em temperaturas negativas. A vantagem do método é a capacidade de medir o DNP em diferentes proporções das fases líquida e vapor, bem como na presença ou ausência de ar e gases dissolvidos na substância. As desvantagens incluem complexidade, aplicabilidade apenas em laboratórios especiais e um erro relativamente grande na medição do DNP (até 5%).

As discrepâncias entre os dados obtidos pela bomba Reid e pelo método NATI são de 10-20%.

Método dinâmico

Método dinâmico baseia-se na medição do ponto de ebulição de um líquido a uma determinada pressão. As instalações experimentais existentes baseadas no método dinâmico utilizam ebuliômetros em seus projetos. São dispositivos baseados no princípio de irrigação do termômetro com uma mistura vapor-líquido. O método dinâmico foi desenvolvido para estudar o DNP de substâncias puras, para as quais o ponto de ebulição é um valor fixo, e não foi utilizado para medir a pressão de produtos petrolíferos saturados, cujo ponto de ebulição muda à medida que os componentes evaporam. Sabe-se que uma posição intermediária entre substâncias puras e misturas é ocupada por frações de óleo de baixo ponto de ebulição. A faixa de medição de pressão pelo método dinâmico é geralmente pequena - até 0,15-0,2 MPa. Portanto, recentemente foram feitas tentativas de aplicar o método dinâmico para estudar o DNP de frações estreitas de petróleo.

Método de saturação de gás móvel

Método de saturação de gás móvel usado quando o DNP de uma substância não excede vários mmHg. A desvantagem do método é o erro relativamente grande dos dados experimentais e a necessidade de conhecer o peso molecular da substância em estudo. A essência do método é a seguinte: um gás inerte passa pelo líquido e é saturado com os vapores deste, após o que entra na geladeira, onde os vapores absorvidos se condensam. Conhecendo a quantidade de gás e líquido absorvido, bem como seus pesos moleculares, é possível calcular a pressão de vapor saturado do líquido.

Método para estudar isotermas

Método para estudar isotermas fornece resultados mais precisos em comparação com outros métodos, especialmente em altas temperaturas. Este método consiste em estudar a relação entre pressão e volume de vapor saturado a temperatura constante. No ponto de saturação, a isoterma deve apresentar uma torção, transformando-se em linha reta. Acredita-se que este método seja adequado para medir o DNP de substâncias puras e inadequado para substâncias multicomponentes cujo ponto de ebulição seja um valor incerto. Portanto, não se generalizou na medição do DNP de derivados de petróleo.

Método de efusão Knudsen

Método de efusão Knudsen aplicável principalmente para medição de pressões muito baixas (até 100 Pa). Este método permite encontrar a taxa de efusão de vapor a partir da quantidade de condensado sob a condição de condensação completa da substância efusiva. As instalações baseadas neste método apresentam as seguintes desvantagens: são instalações de medição única e requerem despressurização após cada medição, o que, na presença de substâncias facilmente oxidáveis ​​​​e instáveis, muitas vezes leva a uma transformação química da substância em estudo e à distorção dos resultados da medição . Foi criada uma configuração experimental desprovida dessas desvantagens, mas a complexidade do projeto permite que seja utilizada apenas em laboratórios especialmente equipados. Este método é usado principalmente para medir o DNP de sólidos.

Método de efusão Knudsen

Método cromatográfico de determinação As substâncias DNP começaram a ser desenvolvidas há relativamente pouco tempo. Neste método, a determinação do DNP dos derivados de petróleo é baseada na análise cromatográfica completa do líquido e no cálculo da soma das pressões parciais de todos os componentes da mistura. O método de determinação do DRP de hidrocarbonetos individuais e frações de derivados de petróleo é baseado nas ideias desenvolvidas pelos autores sobre o índice de retenção físico-químico e o conceito de especificidade de fase. Para tanto, é necessária uma coluna cromatográfica capilar com alto poder de separação, ou dados da literatura sobre os índices de retenção dos compostos em estudo.

No entanto, ao analisar misturas complexas de hidrocarbonetos, como produtos petrolíferos, surgem dificuldades não só na separação dos hidrocarbonetos pertencentes a diferentes classes, mas também na identificação dos componentes individuais dessas misturas.

Conversão de pressão de vapor saturado

Em cálculos tecnológicos, muitas vezes é necessário converter temperaturas de uma pressão para outra ou pressão quando a temperatura muda. Existem muitas fórmulas para isso. A fórmula de Ashworth é mais amplamente usada:

A fórmula de Ashworth refinada por VP Antonchenkov tem a forma:

Para recalcular a temperatura e a pressão, também é conveniente usar métodos gráficos.

O gráfico mais comum é o gráfico de Cox, que é construído da seguinte forma. O eixo das abcissas é uma escala logarítmica na qual os valores do logaritmo da pressão ( LGP), porém, para facilidade de uso, os valores correspondentes estão marcados na escala R. Os valores de temperatura são plotados no eixo das ordenadas. Uma linha reta é traçada formando um ângulo de 30° com o eixo das abcissas, indicado pelo índice “ N 2 0", que caracteriza a dependência da pressão do vapor de água saturado com a temperatura. Ao construir um gráfico a partir de vários pontos no eixo x, as perpendiculares são restauradas até que se cruzem com a linha N 2 0 e os pontos resultantes são transferidos para o eixo das ordenadas. No eixo das ordenadas obtém-se uma escala baseada nas temperaturas de ebulição da água correspondentes às diferentes pressões dos seus vapores saturados. Então, para vários hidrocarbonetos bem estudados, uma série de pontos é tomada com pontos de ebulição previamente conhecidos e valores de pressão de vapor correspondentes.

Descobriu-se que para alcanos de estrutura normal, os gráficos construídos usando essas coordenadas são linhas retas que convergem todas em um ponto (pólo). No futuro, basta pegar qualquer ponto com coordenadas temperatura - pressão de vapor saturado de um hidrocarboneto e conectá-lo a um pólo para obter a dependência da pressão de vapor saturado com a temperatura desse hidrocarboneto.

Apesar de o gráfico ter sido construído para alcanos individuais de estrutura normal, ele é amplamente utilizado em cálculos tecnológicos em relação a frações estreitas de petróleo, traçando o ponto de ebulição médio dessa fração no eixo das ordenadas.

Para converter os pontos de ebulição dos produtos petrolíferos do vácuo profundo para a pressão atmosférica, utiliza-se o nomograma UOP, segundo o qual, conectando dois valores conhecidos nas escalas correspondentes do gráfico com uma linha reta, o valor desejado é obtido em a interseção com a terceira escala R ou t. O nomograma UOP é usado principalmente na prática laboratorial.

A pressão de vapor saturado de misturas e soluções, ao contrário dos hidrocarbonetos individuais, depende não apenas da temperatura, mas também da composição das fases líquida e vapor. Para soluções e misturas que obedecem às leis de Raoult e Dalton, a pressão total de vapor saturado da mistura pode ser calculada usando as fórmulas:

A altas pressões, como se sabe, os gases reais não obedecem às leis de Raoult e Dalton. Nestes casos, a pressão de vapor saturado encontrada por cálculo ou métodos gráficos é refinada utilizando parâmetros críticos, o fator de compressibilidade e a fugacidade.

Densidade

A pressão de vapor saturado de um líquido constituído por moléculas que interagem fortemente entre si é menor que a pressão de vapor saturado de um líquido constituído por moléculas de interação fraca. TMG 1600 6 0,4 - transformador TMG tmtorg.ru.

O ponto de orvalho é a temperatura na qual o vapor do ar fica saturado. Quando o ponto de orvalho é atingido no ar ou nos objetos com os quais entra em contato, o vapor d'água começa a condensar.

O vapor saturado, diferentemente do vapor insaturado, não obedece às leis de um gás ideal.

Assim, a pressão do vapor saturado não depende do volume, mas depende da temperatura (aproximadamente descrita pela equação de estado de um gás ideal p = nkT). Esta dependência não pode ser expressa por uma fórmula simples, portanto, com base em um estudo experimental da dependência da pressão do vapor saturado com a temperatura, foram compiladas tabelas a partir das quais sua pressão pode ser determinada em várias temperaturas.

Com o aumento da temperatura, a pressão do vapor saturado aumenta mais rapidamente do que a de um gás ideal. Quando um líquido é aquecido em um recipiente fechado, a pressão do vapor aumenta não apenas devido ao aumento da temperatura, mas também devido ao aumento da concentração de moléculas (massa de vapor) devido à evaporação do líquido. Isto não acontece com um gás ideal. Quando todo o líquido tiver evaporado, o vapor deixará de ficar saturado com o aquecimento adicional e sua pressão a volume constante será diretamente proporcional à temperatura.

Devido à constante evaporação da água das superfícies dos reservatórios, solo e vegetação, bem como da respiração humana e animal, a atmosfera sempre contém vapor d'água. Portanto, a pressão atmosférica é a soma da pressão do ar seco e do vapor d'água nele contido. A pressão do vapor d'água será máxima quando o ar estiver saturado de vapor.

UMIDADE DO AR (aluno do 10º ano, p. 294-295, aluno do 8º ano, p. 46-47)

O conceito de umidade do ar e sua dependência da temperatura

Determinação da umidade relativa. Fórmula. Unidades.

ponto de condensação da água

Determinação da umidade relativa através da pressão de vapor saturado. Fórmula

Higrômetros e psicrômetros

Na mesma temperatura, o teor de vapor d'água no ar pode variar amplamente: de zero (ar absolutamente seco) ao máximo possível (vapor saturado)

Além disso, a variação diária da umidade relativa é o oposto da variação diária da temperatura. Durante o dia, com o aumento da temperatura e, portanto, com o aumento da pressão de saturação, a umidade relativa diminui e à noite aumenta. A mesma quantidade de vapor d'água pode saturar ou não saturar o ar. Ao diminuir a temperatura do ar, o vapor contido nele pode chegar à saturação.

Pressão parcial de vapor de água (ou pressão de vapor de água)

O ar atmosférico é uma mistura de vários gases e vapor de água.

A pressão que o vapor d'água produziria se todos os outros gases estivessem ausentes é chamada de pressão parcial do vapor d'água.

A pressão parcial do vapor d'água é considerada um dos indicadores da umidade do ar.

Expresso em unidades de pressão - Pa ou mmHg.

Umidade absoluta do ar

Como a pressão de vapor é proporcional à concentração de moléculas, a umidade absoluta pode ser definida como a densidade do vapor d'água presente no ar a uma determinada temperatura, expressa em quilogramas por metro cúbico.

A umidade absoluta mostra quantos gramas de vapor d'água estão contidos em 1m3 de ar sob determinadas condições.

Designação - ρ

Esta é a densidade do vapor de água.

Humidade relativa

A pressão parcial do vapor d'água não pode avaliar o quão próximo está da saturação. Ou seja, a intensidade da evaporação da água depende disso. Portanto, é introduzido um valor que mostra o quão próximo o vapor de água em uma determinada temperatura está da saturação - umidade relativa.

A umidade relativa do ar φ é a razão entre a pressão parcial p do vapor d'água contido no ar a uma determinada temperatura e a pressão p0 do vapor saturado na mesma temperatura, expressa em porcentagem:

Umidade relativa do ar - a proporção percentual entre a concentração de vapor d'água no ar e a concentração de vapor saturado na mesma temperatura

A concentração de vapor saturado é a concentração máxima que o vapor pode ter sobre um líquido. Portanto, a umidade relativa pode variar de 0 a nn.p.

Quanto menor a umidade relativa, mais seco é o ar e mais intensa ocorre a evaporação.

Para uma troca de calor humana ideal, a umidade relativa ideal é de 25% a +20-25°C. Em temperaturas mais altas, a umidade ideal é de 20%

Como a concentração de vapor está relacionada à pressão (p = nkT), a umidade relativa pode ser expressa como uma porcentagem da pressão de vapor no ar e da pressão de vapor saturado na mesma temperatura:

A maioria dos fenômenos observados na natureza, por exemplo, a taxa de evaporação, a secagem de várias substâncias e o murchamento das plantas, não dependem da quantidade de vapor d'água no ar, mas de quão próxima essa quantidade está da saturação, ou seja, , na umidade relativa, que caracteriza o grau de saturação do ar com vapor d'água.

Em baixas temperaturas e alta umidade, a transferência de calor aumenta e a pessoa fica hipotérmica. Em altas temperaturas e umidade, a transferência de calor, ao contrário, é drasticamente reduzida, o que leva ao superaquecimento do corpo. O mais favorável para os humanos em latitudes climáticas médias é uma umidade relativa de 40-60%.

Se o ar úmido for resfriado, então, a uma certa temperatura, o vapor contido nele pode ser levado à saturação. Com mais resfriamento, o vapor d'água começará a condensar na forma de orvalho. A névoa aparece e o orvalho cai.

Vá para página:

A pressão de vapor saturado (elasticidade) de uma substância individual ou mistura de substâncias é a pressão da fase de vapor que está em equilíbrio (isto é, em um estado limite e imutável) com a fase líquida a uma determinada temperatura. No refino de petróleo, é amplamente utilizado o método padrão com bomba Reid de acordo com GOST 1756-2000, que possui duas câmaras de alta pressão hermeticamente conectadas por uma rosca; o volume da câmara de vapor é 4 vezes maior que o volume do líquido câmara. O líquido a ser testado, por exemplo gasolina, é despejado na câmara inferior; as câmaras são conectadas e aquecidas em um termostato a uma temperatura padrão de 38 °C. Após manter o equilíbrio entre a fase de vapor (vapor saturado) e a fase líquida, a pressão de vapor saturado é determinada usando um manômetro na câmara de vapor. Este método experimental é aproximado (já que atingir um estado de equilíbrio, em princípio, requer um tempo infinitamente longo e o ar e o vapor de água estão presentes na câmara de vapor antes do experimento), mas este método é suficiente para avaliar as condições de transporte e armazenamento, a quantidade das perdas por evaporação e das características comerciais da gasolina, dos condensados ​​de gases estáveis ​​e dos gases liquefeitos. Por exemplo, os produtos GPP incluem etano, propano, butano, gasolina gasosa (ou misturas destes). A gasolina é um hidrocarboneto liquefeito extraído do petróleo e dos gases naturais associados. A pressão de vapor saturado da gasolina comercial deve ser de 0,07-0,23 MPa (0,7-2,4 kg/cm2), propano (líquido) - não mais que 1,45 MPa (14,8 kg/cm2), butano (líquido) - não mais que 0,48 MPa (4,9 kg/cm2) e gasolina para motores e condensados ​​de gás estáveis ​​para transporte em tanques ferroviários - não mais que 66,7-93,3 kPa (500-700 mm Hg.). Assim, a pressão do vapor saturado depende da composição do líquido fonte e da temperatura. A pressão de vapor saturado de hidrocarbonetos e suas misturas é a característica mais importante para o cálculo de vários processos de transferência de massa (evaporação única de misturas líquidas, condensação única de misturas de gases, absorção de gases de hidrocarbonetos, retificação de matérias-primas líquidas multicomponentes, etc.).

Portanto, a literatura fornece dados de referência e numerosas fórmulas empíricas para determinar a pressão de vapor saturado para várias temperaturas e pressões. As principais propriedades físicas de alguns hidrocarbonetos e gases são apresentadas na tabela. 2.3 e 2.4.

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O que você acha que acontecerá com o vapor saturado se o volume que ele ocupa for reduzido: por exemplo, se o vapor em equilíbrio com o líquido em um cilindro sob um pistão for comprimido, mantendo constante a temperatura do conteúdo do cilindro?

Quando o vapor é comprimido, o equilíbrio começará a ser perturbado. No primeiro momento, a densidade do vapor aumentará ligeiramente e um número maior de moléculas começará a se mover do gás para o líquido do que do líquido para o gás. Afinal, o número de moléculas que saem do líquido por unidade de tempo depende apenas da temperatura, e a compressão do vapor não altera esse número. O processo continua até que o equilíbrio dinâmico e a densidade do vapor sejam novamente estabelecidos e, portanto, a concentração de suas moléculas assume os valores anteriores. Por isso,

a concentração de moléculas de vapor saturado a uma temperatura constante não depende do seu volume.

Como a pressão é proporcional à concentração das moléculas (p = nkT), segue-se desta definição que a pressão do vapor saturado não depende do volume que ocupa.

Pressão de pH n vapor, no qual o líquido está em equilíbrio com seu vapor, é chamado pressão de vapor saturado.

Quando o vapor saturado é comprimido, cada vez mais ele se transforma em estado líquido. Um líquido de uma determinada massa ocupa menos volume que o vapor da mesma massa. Como resultado, o volume de vapor, embora sua densidade permaneça inalterada, diminui.

As leis dos gases para o vapor saturado não são válidas (para qualquer volume a uma temperatura constante, a pressão do vapor saturado é a mesma). Ao mesmo tempo, o estado do vapor saturado é descrito com bastante precisão pela equação de Mendeleev-Clapeyron.

Vapor insaturado

>Se o vapor é gradualmente comprimido a uma temperatura constante, mas não se transforma em líquido, então esse vapor é chamado insaturado.

À medida que o volume diminui (Fig. 11.1), a pressão do vapor insaturado aumenta (seção 1-2) da mesma forma que a pressão muda quando o volume de um gás ideal diminui. Em um determinado volume, o vapor fica saturado e, com maior compressão, transforma-se em líquido (seção 2-3). Neste caso, já haverá vapor saturado acima do líquido.

Assim que todo o vapor se transformar em líquido, uma diminuição adicional no volume causará um aumento acentuado na pressão (o líquido é ligeiramente compressível).

No entanto, o vapor não se transforma em líquido em qualquer temperatura. Se a temperatura estiver acima de um determinado valor, por mais que comprimamos o gás, ele nunca se transformará em líquido.

>A temperatura máxima na qual o vapor ainda pode se transformar em líquido é chamada temperatura critica.

Cada substância tem sua própria temperatura crítica, para hélio T cr = 4 K, para nitrogênio T cr = 126 K.

O estado da matéria a uma temperatura acima da temperatura crítica é chamado gás; a uma temperatura abaixo da crítica, quando o vapor tem a oportunidade de se transformar em líquido, - balsa.

As propriedades do vapor saturado e insaturado são diferentes.

Dependência da pressão de vapor saturado da temperatura.

O estado do vapor saturado, como mostra a experiência, é descrito aproximadamente pela equação de estado de um gás ideal (10.4), e sua pressão é determinada pela fórmula

Rn. n = nkT. (11.1)

À medida que a temperatura aumenta, a pressão aumenta

Como a pressão do vapor saturado não depende do volume, depende apenas da temperatura.

No entanto, a dependência da pressão do pH. n na temperatura T, encontrada experimentalmente, não é diretamente proporcional, como em um gás ideal a volume constante. Com o aumento da temperatura, a pressão do vapor saturado real aumenta mais rapidamente do que a pressão de um gás ideal (Fig. 11.2, seção da curva AB). Isto se torna óbvio se desenharmos isócoros de um gás ideal através dos pontos A e B (linhas tracejadas). Por que isso está acontecendo?

Quando um líquido é aquecido em um recipiente fechado, parte dele se transforma em vapor. Como resultado, de acordo com a fórmula (11.1), a pressão do vapor saturado aumenta não apenas devido ao aumento da temperatura do líquido, mas também devido ao aumento da concentração de moléculas (densidade) do vapor.

Basicamente, o aumento da pressão com o aumento da temperatura é determinado justamente pelo aumento da concentração. A principal diferença no comportamento de um gás ideal e do vapor saturado é que quando a temperatura do vapor em um recipiente fechado muda (ou quando o volume muda a uma temperatura constante), a massa do vapor muda.

Por que são compiladas tabelas para a dependência da pressão do vapor saturado com a temperatura, mas não existem tabelas para a dependência da pressão do gás com a temperatura?

O líquido transforma-se parcialmente em vapor ou, pelo contrário, o vapor condensa parcialmente. Nada disso acontece com um gás ideal.

Quando todo o líquido tiver evaporado, o vapor deixará de ficar saturado com o aquecimento adicional e sua pressão a um volume constante aumentará em proporção direta à temperatura absoluta (ver Fig. 11.2, seção da curva BC).

Ebulição.

À medida que a temperatura do líquido aumenta, a taxa de evaporação aumenta. Finalmente, o líquido começa a ferver. Ao ferver, bolhas de vapor que crescem rapidamente se formam em todo o volume do líquido, que flutuam até a superfície.

Ebuliçãoé um processo de vaporização que ocorre em todo o volume do líquido no ponto de ebulição.

Em que condições começa a fervura?

Qual é o calor fornecido ao líquido durante a ebulição gasto do ponto de vista da teoria cinética molecular?

O ponto de ebulição do líquido permanece constante. Isso acontece porque toda a energia fornecida ao líquido é gasta para transformá-lo em vapor.

Um líquido sempre contém gases dissolvidos, liberados no fundo e nas paredes do recipiente, bem como em partículas de poeira suspensas no líquido, que são centros de vaporização. Os vapores líquidos dentro das bolhas estão saturados. À medida que a temperatura aumenta, a pressão do vapor saturado aumenta e as bolhas aumentam de tamanho. Sob a influência da força de empuxo, eles flutuam para cima. Se as camadas superiores do líquido tiverem uma temperatura mais baixa, ocorre a condensação do vapor em bolhas nessas camadas. A pressão cai rapidamente e as bolhas entram em colapso. O colapso ocorre tão rapidamente que as paredes da bolha colidem e produzem algo semelhante a uma explosão. Muitas dessas microexplosões criam um ruído característico. Quando o líquido aquecer o suficiente, as bolhas pararão de desmoronar e flutuarão na superfície. O líquido irá ferver.

A dependência da pressão do vapor saturado com a temperatura explica porque o ponto de ebulição de um líquido depende da pressão na sua superfície. Uma bolha de vapor pode crescer quando a pressão do vapor saturado dentro dela excede ligeiramente a pressão no líquido, que é a soma da pressão do ar na superfície do líquido (pressão externa) e a pressão hidrostática da coluna de líquido.

Prestemos atenção ao fato de que a evaporação do líquido ocorre em temperaturas abaixo do ponto de ebulição, mas apenas na superfície do líquido, durante a ebulição ocorre a formação de vapor em todo o volume do líquido.

A ebulição começa na temperatura na qual a pressão do vapor saturado nas bolhas se iguala e se torna ligeiramente maior que a pressão no líquido.

Quanto maior for a pressão externa, maior será o ponto de ebulição.

Assim, em uma caldeira a vapor com pressão que chega a 1,6 · 10 6 Pa, a água não ferve mesmo a uma temperatura de 200 ° C. Nas instituições médicas, em recipientes hermeticamente fechados - autoclaves (Fig. 11.3), a fervura da água também ocorre sob pressão elevada. Portanto, o ponto de ebulição do líquido é significativamente superior a 100 °C. As autoclaves são utilizadas, por exemplo, para esterilizar instrumentos cirúrgicos, agilizar o preparo de alimentos (panela de pressão), conservar alimentos e realizar reações químicas.

E vice-versa, ao reduzir a pressão externa, diminuímos o ponto de ebulição.

Ao bombear ar e vapor de água para fora do frasco, você pode fazer a água ferver em temperatura ambiente. Ao subir montanhas, a pressão atmosférica diminui e, portanto, o ponto de ebulição diminui. A uma altitude de 7.134 m (Pico Lenin nos Pamirs) a pressão é de aproximadamente 4 10 4 Pa ​​​​(300 mm Hg). A água ferve ali a cerca de 70 °C. É impossível cozinhar carne nestas condições.

Cada líquido tem seu próprio ponto de ebulição, que depende das propriedades do líquido. À mesma temperatura, a pressão de vapor saturado de diferentes líquidos é diferente.

Por exemplo, a uma temperatura de 100 °C, a pressão do vapor de água saturado é de 101.325 Pa (760 mm Hg) e do vapor de mercúrio é de apenas 117 Pa (0,88 mm Hg). Como a ebulição ocorre à mesma temperatura na qual a pressão de vapor saturado é igual à pressão externa, a água ferve a 100 °C, mas o mercúrio não. Mercúrio ferve a uma temperatura de 357 °C à pressão normal.