Deoarece mărimea presiunii vaporilor de saturație depinde de temperatura aerului, cu o creștere a acesteia din urmă, aerul poate absorbi mai mulți vapori de apă, în timp ce presiunea de saturație crește. Creșterea presiunii de saturație nu are loc liniar, ci de-a lungul unei curbe lungi. Acest fapt este atât de important pentru fizica construcției încât nu trebuie trecut cu vederea. De exemplu, la o temperatură de 0 ° C (273,16 K), presiunea aburului saturat pnas este de 610,5 Pa (Pascal), la +10 ° C (283,16 K) se dovedește a fi egală cu 1228,1 Pa, la +20. ° С (293,16 K) 2337,1 Pa, iar la +30 ° С (303,16 K) este egal cu 4241,0 Pa. Prin urmare, cu o creștere a temperaturii cu 10 ° C (10 K), presiunea vaporilor de saturație se va dubla aproximativ.

Dependența presiunii parțiale a vaporilor de apă de schimbările de temperatură este prezentată în fig. 3.

UMIDITATE ABSOLUTĂ f

Densitatea vaporilor de apă, de ex. conținutul său în aer se numește umiditate absolută a aerului și se măsoară în g/m.

Densitatea maximă a vaporilor de apă posibilă la o anumită temperatură a aerului se numește densitatea vaporilor de saturație, care la rândul său creează presiune de saturație. Densitatea aburului saturat fsat și presiunea acestuia psat cresc odată cu creșterea temperaturii aerului. Creșterea sa este, de asemenea, curbilinie, dar cursul acestei curbe nu este la fel de abrupt ca cursul curbei rnas. Ambele curbe depind de valoarea 273,16/Tact[K]. Prin urmare, dacă se cunoaște raportul pnas/fus, acestea pot fi verificate unul față de celălalt.

Umiditatea absolută a aerului într-un spațiu închis ermetic nu depinde de temperatură

temperatura până când se atinge densitatea aburului saturat. Dependența umidității absolute a aerului de temperatura acestuia este prezentată în Fig. patru.

UMIDITATE RELATIVĂ

Raportul dintre densitatea reală a vaporilor de apă și densitatea aburului saturat sau raportul dintre umiditatea absolută a aerului și umiditatea maximă a aerului la o anumită temperatură se numește umiditate relativă a aerului. Este exprimat ca procent.

Când temperatura unui spațiu închis ermetic scade, umiditatea relativă a aerului va crește până când valoarea lui ϕ devine egală cu 100% și astfel se ajunge la densitatea vaporilor de saturație. Odată cu răcirea ulterioară, excesul corespunzător de vapori de apă se condensează.

Odată cu creșterea temperaturii unui spațiu închis, valoarea umidității relative a aerului scade. Orez. 5 ilustrează dependența umidității relative a aerului de temperatură. Umiditatea relativă a aerului se măsoară folosind un higrometru sau un psicrometru. Psihrometrul de aspirație Assmann, foarte fiabil, măsoară diferența de temperatură dintre două termometre de precizie, dintre care unul este învelit în tifon umed. Răcirea datorită evaporării apei este cu atât mai mare, cu atât aerul din jur este mai uscat. Din raportul dintre diferența de temperatură și temperatura reală a aerului, se poate determina umiditatea relativă a aerului ambiental.

În loc de un higrometru pentru păr subțire, care este uneori folosit în condiții de umiditate ridicată, se folosește o sondă de măsurare cu clorură de litiu. El co-

Este realizat dintr-un manșon metalic cu o manșă din fibră de sticlă, o înfășurare separată de sârmă de încălzire și un termometru de rezistență. Învelișul de țesătură este umplut cu o soluție apoasă de clorură de litiu și se află sub acțiunea unei tensiuni alternative între ambele înfășurări. Apa se evaporă, are loc cristalizarea sării și rezistența crește semnificativ. Ca urmare, conținutul de vapori de apă din aerul din jur și puterea de încălzire sunt echilibrate. In functie de diferenta de temperatura dintre aerul ambiant si termometrul incorporat, folosind un circuit special de masurare, se determina umiditatea relativa a aerului.

Sonda de măsurare reacționează la influența umidității aerului asupra fibrei higroscopice, care este proiectată astfel încât să apară un curent suficient între cei doi electrozi. Acesta din urmă crește pe măsură ce umiditatea relativă crește într-o anumită dependență de temperatura aerului.

O sondă de măsurare capacitivă este un condensator cu o placă perforată, echipat cu un dielectric higroscopic, a cărui capacitate se modifică odată cu modificările umidității relative, precum și ale temperaturii aerului înconjurător. Sonda de măsurare poate fi utilizată ca parte a așa-numitului element RC al circuitului multivibartor. În acest caz, umiditatea aerului este convertită la o anumită frecvență, care poate avea valori ridicate. În acest fel, se realizează o sensibilitate extrem de mare a instrumentului, ceea ce face posibilă înregistrarea modificărilor minime ale umidității.

PRESIUNEA PARȚIALĂ A VAPORILOR DE APĂ p

Spre deosebire de presiunea vaporilor de saturație pnas, care denotă presiunea parțială maximă a vaporilor de apă în aer la o anumită temperatură, conceptul de presiune parțială a vaporilor de apă p denotă presiunea vaporilor care se află într-o stare nesaturată, prin urmare în fiecare caz această presiune trebuie fie mai mic decat rnas.

Pe măsură ce conținutul de vapori de apă din aerul uscat crește, valoarea lui p se apropie de valoarea corespunzătoare a pnas. În același timp, presiunea atmosferică Ptot rămâne constantă. Deoarece presiunea parțială a vaporilor de apă p reprezintă doar o parte din presiunea totală a tuturor componentelor amestecului, valoarea acesteia nu poate fi determinată prin măsurare directă. Dimpotrivă, presiunea vaporilor poate fi determinată prin crearea mai întâi a unui vid în vas și apoi introducerea apei în el. Mărimea creșterii presiunii datorată evaporării corespunde valorii pnas, care se referă la temperatura spațiului saturat cu abur.

Cu psa cunoscut, p poate fi măsurat indirect după cum urmează. Vasul conține un amestec de aer și vapori de apă, în primul rând de compoziție necunoscută. Presiunea din interiorul vasului Ptot = pv + p, i.e. presiunea atmosferică a aerului înconjurător. Dacă acum închideți vasul și introduceți o anumită cantitate de apă în el, atunci presiunea din interiorul vasului va crește. După saturarea vaporilor de apă, acesta va fi pv + rnas. Diferența de presiune pnas - p stabilită cu ajutorul unui micromanometru se scade din valoarea deja cunoscută a presiunii vaporilor saturați, care corespunde temperaturii din vas. Rezultatul va corespunde presiunii parțiale p a conținutului inițial al vasului, adică. aerul înconjurător.

Este mai ușor să se calculeze presiunea parțială p folosind datele din tabelele de presiune a aburului saturat pnas pentru un anumit nivel de temperatură. Valoarea raportului p / rnas corespunde valorii raportului dintre densitatea vaporilor de apă f și densitatea aburului saturat fsat, care este egală cu valoarea umidității relative.

calitatea aerului. Astfel, obținem ecuația

nie p = rnas.

Ca urmare, la temperatura aerului și presiunea de saturație cunoscute pnas, este posibil să se determine rapid și clar valoarea presiunii parțiale p. De exemplu, umiditatea relativă a aerului este de 60%, iar temperatura aerului este de 10°C. Apoi, deoarece la această temperatură presiunea vaporilor saturați psa = 1228,1 Pa, presiunea parțială p va fi egală cu 736,9 Pa (Fig. 6).

VAPORI DE APĂ PUNCTUL DE ROUĂ t

Vaporii de apa continuti in aer se afla de obicei intr-o stare nesaturata si de aceea prezinta o anumita presiune partiala p si o anumita umiditate relativa a aerului.<р < 100%.

Dacă aerul este în contact direct cu materiale solide a căror temperatură la suprafață este mai mică decât temperatura sa, atunci cu o diferență de temperatură corespunzătoare, aerul stratului limită se răcește și umiditatea relativă a acestuia crește până când valoarea sa atinge 100%, adică. densitatea aburului saturat. Chiar și cu o ușoară răcire suplimentară, vaporii de apă încep să se condenseze pe suprafața unui material solid. Aceasta va continua până când se stabilește o nouă stare de echilibru a temperaturii suprafeței materialului și a densității vaporilor saturati. Datorită densității mari, aerul răcit se scufundă, în timp ce aerul mai cald urcă. Cantitatea de condens va crește până când echilibrul este stabilit și procesul de condensare se oprește.

Procesul de condensare este asociat cu eliberarea de căldură, a cărei cantitate corespunde căldurii de vaporizare a apei. Acest lucru duce la o creștere a temperaturii de suprafață a solidelor.

Punctul de rouă t este temperatura suprafeței, densitatea vaporilor aproape de care devine egală cu densitatea vaporilor saturați, adică. umiditatea relativă a aerului ajunge la 100%. Condensul vaporilor de apă începe imediat după ce temperatura scade sub punctul de rouă.

Dacă se cunosc temperatura aerului AT și umiditatea relativă, se poate face ecuația p(AT) = rnat(t) = pat. Pentru a calcula valoarea necesară a pnas, utilizați tabelul de presiune a vaporilor saturați.

Luați în considerare un exemplu de astfel de calcul (Fig. 7). Temperatura aerului vv \u003d \u003d С, umiditate relativă \u003d 60%, pnas (+10 ° С) \u003d 1228,1 P pnas (t) \u003d \u003d 0 6 x 1228,1 Pa \u003d Pa \u003d 0, 73d pnas. 2,6°C (tabel).

Punctul de roua poate fi determinat grafic folosind curba presiunii de saturatie Punctul de roua poate fi calculat doar daca pe langa temperatura aerului se cunoaste si umiditatea relativa. În loc de un calcul, puteți utiliza o măsurătoare. Dacă răciți încet suprafața lustruită a unei plăci (sau membrane) dintr-un material termoconductor până când condensul începe să cadă pe ea și apoi măsurați temperatura acestei suprafețe, puteți găsi direct punctul de rouă al aerului ambiental. această metodă nu necesită cunoașterea umidității relative a aerului, deși este posibil să se calculeze suplimentar valoarea din temperatura aerului și punctul de rouă

Pe acest principiu se bazează funcționarea higrometrului pentru determinarea punctului de rouă a lui Daniel și Reynolt, care a fost dezvoltat în prima jumătate a secolului al XIX-lea. Recent, datorită utilizării electronicii, acesta a fost îmbunătățit atât de mult încât poate determina punctul de rouă cu o precizie foarte mare. Astfel, este posibil să calibrați corect un higrometru normal și să îl controlați cu un higrometru cu punct de rouă.

Petrolul și produsele petroliere se caracterizează printr-o anumită presiune a vaporilor saturati sau presiunea vaporilor de ulei. Presiunea vaporilor saturați este un indicator normalizat pentru benzinele de aviație și motor, care caracterizează indirect volatilitatea combustibilului, calitățile sale de pornire și tendința de a forma blocaje de vapori în sistemul de alimentare a motorului.

Pentru lichidele cu compoziție eterogenă, cum ar fi benzinele, presiunea vaporilor de saturație la o anumită temperatură este o funcție complexă a compoziției benzinei și depinde de volumul spațiului în care se află faza de vapori. Prin urmare, pentru a obține rezultate comparabile, determinările practice trebuie efectuate la o temperatură standard și un raport constant al fazelor de vapori și lichide. Având în vedere cele de mai sus presiunea vaporilor saturați carburanții se numesc presiunea fazei de vapori a combustibilului, care se află în echilibru dinamic cu faza lichidă, măsurată la o temperatură standard și un anumit raport dintre volumele fazelor de vapori și lichide. Temperatura la care presiunea vaporilor saturați devine egală cu presiunea din sistem se numește punctul de fierbere al substanței. Presiunea vaporilor saturați crește brusc odată cu creșterea temperaturii. La aceeași temperatură, produsele petroliere mai ușoare se caracterizează printr-o presiune mai mare a vaporilor saturați.

În prezent, există mai multe modalități de a determina DNP-ul substanțelor, care pot fi împărțite în următoarele grupuri:

1. metoda statica.
2. metoda dinamica.
3. Metoda de saturare a gazului în mișcare.
4. Metoda de studiu a izotermelor.
5. Metoda revărsării Knudsen.
6. metoda cromatografica.

Metoda statică

Metoda statică este cea mai comună, pentru că acceptabil la măsurarea DNP-ului substanțelor într-o gamă largă de temperaturi și presiuni. Esența metodei este măsurarea presiunii unui vapor care este în echilibru cu lichidul său la o anumită temperatură. Presiunea poate fi măsurată fie cu manometre (izvor, mercur, deadweight, apă), fie cu ajutorul unor senzori speciali (tensometrici, electrici etc.), care permit conversia la presiune, fie prin calcul, când cantitatea de substanță în se cunoaște un anumit volum. Cea mai utilizată metodă folosind diverse manometre, așa-numita metodă statică directă. În acest caz, substanța de testat se toarnă într-un piezometru (sau orice recipient), plasat într-un termostat care permite menținerea unei anumite temperaturi, iar folosind un manometru se măsoară DNP-ul. Mai mult, conectarea manometrului poate fi realizată atât în ​​fază lichidă, cât și în faza gazoasă. La conectarea unui manometru în fază lichidă, se ia în considerare o corecție pentru coloana de lichid hidrostatic. Conectarea dispozitivului de măsurare se realizează de obicei printr-un separator, care este folosit ca încuietori cu mercur, membrane, burduf etc.

Pe baza metodei statice directe, au fost create o serie de configurații experimentale pentru studiul DNP al produselor petroliere.

În rafinarea petrolului, datorită simplității sale, standardul Metoda bombei lui Reid(GOST 1756-2000). Bomba este formată din două camere: combustibil 1 și aer 2, cu un raport de volum de 1:4, conectate printr-un fir. Presiunea creată de vaporii combustibilului testat este înregistrată de un manometru 3 atașat la partea superioară a camerei de aer. Testul se efectuează la o temperatură de 38,8°C și o presiune de 0,1 MPa asigurată de o baie specială cu temperatură controlată.

Presiunea vaporilor saturați a lichidului de testat este determinată de formula:

Determinarea presiunii de vapori într-o bombă Reid oferă rezultate aproximative care servesc doar pentru o evaluare comparativă a calității carburanților pentru motoare.

Avantajele dispozitivului includ simplitatea proiectării și experimentării, dezavantajele sunt raportul constant al fazelor lichide și vaporilor și rugozitatea metodei (eroarea în determinarea DNP-ului benzinei ajunge la 15-20%).

O opțiune mai precisă pentru măsurarea DNP printr-o metodă statică este metoda Sorrel-NATI. Această metodă poate fi utilizată pentru a determina valorile absolute ale presiunii vaporilor saturați chiar și la temperaturi negative. Avantajul acestei metode este capacitatea de a măsura DNP în diferite rapoarte ale fazelor lichide și de vapori, precum și în prezența sau absența aerului și a gazelor dizolvate în substanță. Dezavantajele includ complexitatea, aplicabilitatea numai în laboratoare speciale și o eroare relativ mare în măsurarea DNP (până la 5%).

Discrepanțele dintre datele obținute folosind bomba Reid și metoda NATI sunt de 10-20%.

Metoda dinamica

Metoda dinamică bazat pe măsurarea punctului de fierbere al unui lichid la o anumită presiune. Configurațiile experimentale existente bazate pe metoda dinamică folosesc ebuliometre în designul lor. Acestea sunt dispozitive bazate pe principiul pulverizării unui termometru cu un amestec vapori-lichid. Metoda dinamică a fost dezvoltată pentru a studia DNP-ul substanțelor pure, pentru care punctul de fierbere este o valoare fixă, și nu a fost utilizată pentru măsurarea presiunii produselor petroliere saturate, al căror punct de fierbere se modifică pe măsură ce componentele fierb. Se știe că fracțiile de ulei cu fierbere îngustă ocupă o poziție intermediară între substanțele pure și amestecurile. Intervalul de măsurare a presiunii prin metoda dinamică este de obicei mic - până la 0,15-0,2 MPa. Prin urmare, recent s-au făcut încercări de aplicare a metodei dinamice pentru studiul DNP al fracțiilor înguste de petrol.

Metoda de saturare a gazului în mișcare

Metoda de saturare a gazului în mișcare se foloseste cand DNP-ul substantei nu depaseste cativa mm Hg. Dezavantajul metodei este eroarea relativ mare a datelor experimentale și necesitatea cunoașterii greutății moleculare a substanței studiate. Esența metodei este următoarea: un gaz inert este trecut prin lichid și saturat cu vaporii acestuia din urmă, după care intră în frigider, unde se condensează vaporii absorbiți. Cunoscând cantitatea de gaz și lichid absorbit, precum și greutățile moleculare ale acestora, este posibil să se calculeze presiunea de vapori saturati a lichidului.

Metoda de studiu a izotermelor

Metoda de studiu a izotermelor oferă cele mai precise rezultate în comparație cu alte metode, în special la temperaturi ridicate. Această metodă constă în studierea relației dintre presiunea și volumul aburului saturat la o temperatură constantă. La punctul de saturație, izoterma ar trebui să aibă o îndoire, transformându-se într-o linie dreaptă. Se crede că această metodă este potrivită pentru măsurarea DNP al substanțelor pure și nu este potrivită pentru substanțele multicomponente, în care punctul de fierbere este o valoare nedeterminată. Prin urmare, nu a primit distribuție în măsurarea DNP al produselor petroliere.

Metoda revărsării Knudsen

Metoda revărsării Knudsen aplicabil în principal pentru măsurarea presiunilor foarte scăzute (până la 100 Pa). Această metodă face posibilă găsirea vitezei de efuziune a vaporilor în funcție de cantitatea de condensat, cu condiția ca substanța efluentă să fie complet condensată. Instalațiile bazate pe această metodă prezintă următoarele dezavantaje: sunt instalații de măsurare unică și necesită depresurizare după fiecare măsurătoare, ceea ce, în prezența unor substanțe ușor oxidabile și instabile, duce adesea la transformarea chimică a substanței de testat și denaturarea rezultatelor măsurătorilor. A fost creată o configurație experimentală care nu prezintă aceste neajunsuri, dar complexitatea designului îi permite să fie folosit doar în laboratoare special echipate. Această metodă este utilizată în principal pentru a măsura DNP-ul solidelor.

Metoda revărsării Knudsen

Metoda cromatografică de determinare Substanțele DNP au început să fie dezvoltate relativ recent. În această metodă, determinarea DNP-ului produselor petroliere se bazează pe o analiză cromatografică completă a lichidului și pe calculul sumei presiunilor parțiale ale tuturor componentelor amestecului. Metoda de determinare a DNP al hidrocarburilor individuale și al fracțiilor de produse petroliere se bazează pe ideile dezvoltate de autori despre indicele de retenție fizico-chimic și conceptul de specificitate de fază. În acest scop, este necesar să existe fie o coloană cromatografică capilară cu o putere de separare mare, fie date din literatură despre indicii de retenție ai compușilor studiați.

Cu toate acestea, atunci când se analizează astfel de amestecuri complexe de hidrocarburi precum produsele petroliere, apar dificultăți nu numai în separarea hidrocarburilor aparținând diferitelor clase, ci și în identificarea componentelor individuale ale acestor amestecuri.

Conversia presiunii vaporilor saturati

În calculele tehnologice, este adesea necesar să se recalculeze temperaturile de la o presiune la alta, sau presiunea cu o schimbare a temperaturii. Există multe formule pentru asta. Formula lui Ashworth a primit cea mai mare aplicare:

Formula Ashworth rafinată de V.P. Antonchenkov are forma:

Pentru a recalcula temperatura și presiunea, este, de asemenea, convenabil să folosiți metode grafice.

Cel mai comun complot este complot Cox, care este construit după cum urmează. Axa absciselor este o scară logaritmică, pe care sunt trasate valorile logaritmului presiunii ( lgP), cu toate acestea, pentru ușurință în utilizare, valorile corespunzătoare sunt reprezentate pe scară R. Valorile temperaturii sunt reprezentate grafic pe axa y. O linie dreaptă este trasată la un unghi de 30° față de axa absciselor, indicată de indicele " H20”, care caracterizează dependența presiunii vaporilor de apă saturați de temperatură. Când construiți un grafic dintr-o serie de puncte de pe axa absciselor, restabiliți perpendicularele pe intersecția cu o dreaptă H20 iar punctele rezultate sunt transferate pe axa y. Pe axa y se obține o scară, construită pe punctele de fierbere ale apei, corespunzătoare diferitelor presiuni ale vaporilor ei saturați. Apoi, pentru mai multe hidrocarburi bine studiate, se iau o serie de puncte cu puncte de fierbere precunoscute și presiunile de vapori de saturație corespunzătoare.

S-a dovedit că pentru alcanii cu o structură normală, graficele construite după aceste coordonate sunt drepte care converg toate într-un punct (pol). În viitor, este suficient să luați orice punct cu coordonatele temperatură - presiunea vaporilor saturati de hidrocarburi și să-l conectați la pol pentru a obține dependența presiunii vaporilor saturați de temperatură pentru această hidrocarbură.

În ciuda faptului că graficul este construit pentru alcani normali individuali, este utilizat pe scară largă în calculele tehnologice pentru fracțiile înguste ale petrolului, reprezentând punctul mediu de fierbere al acestei fracțiuni pe axa y.

Pentru a recalcula punctele de fierbere ale produselor petroliere de la vid profund la presiunea atmosferică, se utilizează nomograma UOP, conform căreia, prin conectarea a două valori cunoscute pe scalele corespunzătoare ale graficului cu o linie dreaptă, valoarea dorită este obţinut la intersecţia cu scara a treia R sau t. Nomograma UOP este utilizată în principal în practica de laborator.

Presiunea vaporilor saturați a amestecurilor și soluțiilor, spre deosebire de hidrocarburile individuale, depinde nu numai de temperatură, ci și de compoziția fazelor lichide și de vapori. Pentru soluții și amestecuri care respectă legile lui Raoult și Dalton, presiunea totală a vaporilor saturați a amestecului poate fi calculată folosind formulele:

În regiunea presiunilor înalte, după cum se știe, gazele reale nu respectă legile lui Raoult și Dalton. În astfel de cazuri, presiunea vaporilor saturați găsită prin metode de calcul sau grafice este rafinată folosind parametri critici, factor de compresibilitate și fugacitate.

Densitate

Presiunea de vapori de saturație a unui lichid format din molecule care interacționează puternic este mai mică decât presiunea de vapori de saturație a unui lichid format din molecule care interacționează slab. Tmg 1600 6 0,4 - transformator Tmg tmtorg.ru.

Punctul de rouă este temperatura la care vaporii din aer devin saturati. Când punctul de rouă este atins în aer sau pe obiectele cu care intră în contact, vaporii de apă încep să se condenseze.

Aburul saturat, spre deosebire de aburul nesaturat, nu respectă legile unui gaz ideal.

Astfel, presiunea vaporilor saturați nu depinde de volum, ci depinde de temperatură (este descrisă aproximativ de ecuația de stare a unui gaz ideal p = nkT). Această dependență nu poate fi exprimată printr-o formulă simplă, prin urmare, pe baza unui studiu experimental al dependenței presiunii vaporilor saturați de temperatură, au fost întocmite tabele care pot fi folosite pentru a determina presiunea acesteia la diferite temperaturi.

Odată cu creșterea temperaturii, presiunea vaporilor saturați crește mai repede decât cea a unui gaz ideal. Când un lichid este încălzit într-un vas închis, presiunea vaporilor crește nu numai din cauza creșterii temperaturii, ci și din cauza creșterii concentrației de molecule (masa vaporilor) datorită evaporării lichidului. Acest lucru nu se întâmplă cu un gaz ideal. Când tot lichidul s-a evaporat, vaporii, la încălzirea ulterioară, vor înceta să fie saturati și presiunea sa la volum constant va fi direct proporțională cu temperatura.

Datorită evaporării constante a apei de pe suprafețele rezervoarelor, a solului și a vegetației, precum și a respirației oamenilor și animalelor, atmosfera conține întotdeauna vapori de apă. Prin urmare, presiunea atmosferică este suma presiunii aerului uscat și a vaporilor de apă din acesta. Presiunea vaporilor de apă va fi maximă atunci când aerul este saturat cu abur.

UMIDITATEA AERULUI

Conceptul de umiditate a aerului și dependența acestuia de temperatură

Determinarea umidității relative. Formulă. Unități.

punct de condensare

Determinarea umidității relative prin presiunea vaporilor saturați. Formulă

Higrometre și psihrometre

La aceeași temperatură, conținutul de vapori de apă din aer poate varia foarte mult: de la zero (aer absolut uscat) la maxim posibil (abur saturat)

Mai mult, variația diurnă a umidității relative este inversă variației diurne a temperaturii. În timpul zilei, cu creșterea temperaturii și, în consecință, cu creșterea presiunii de saturație, umiditatea relativă scade, iar noaptea crește. Aceeași cantitate de vapori de apă poate satura sau nu satura aerul. Prin scăderea temperaturii aerului, este posibil să aduceți vaporii din acesta la saturație.

Presiunea parțială a vaporilor de apă (sau presiunea vaporilor de apă)

Aerul atmosferic este un amestec de diverse gaze și vapori de apă.

Presiunea pe care ar produce vaporii de apă dacă toate celelalte gaze ar fi absente se numește presiunea parțială a vaporilor de apă.

Presiunea parțială a vaporilor de apă este considerată unul dintre indicatorii umidității aerului.

Exprimat în unități de presiune - Pa sau mm Hg.

Umiditatea absolută a aerului

Deoarece presiunea vaporilor este proporțională cu concentrația de molecule, umiditatea absolută poate fi definită ca densitatea vaporilor de apă din aer la o anumită temperatură, exprimată în kilograme pe metru cub.

Umiditatea absolută arată câte grame de vapori de apă sunt conținute în 1 m3 de aer în condiții date.

Denumire - ρ

Aceasta este densitatea vaporilor de apă.

Umiditate relativă

Presiunea parțială a vaporilor de apă nu poate fi folosită pentru a aprecia cât de aproape este de saturație. Și anume, de aceasta depinde intensitatea evaporării apei. Prin urmare, se introduce o valoare care arată cât de aproape sunt vaporii de apă la o anumită temperatură de saturație - umiditatea relativă.

Umiditatea relativă φ este raportul dintre presiunea parțială p a vaporilor de apă conținută în aer la o temperatură dată și presiunea p0 a vaporilor saturați la aceeași temperatură, exprimată în procente:

Umiditatea relativă - procentul concentrației de vapori de apă în aer și concentrația de vapori saturați la aceeași temperatură

Concentrația de vapori saturați este concentrația maximă pe care o poate avea vaporii peste un lichid. Prin urmare, umiditatea relativă poate varia de la 0 la nn.p

Cu cât umiditatea relativă este mai mică, cu atât aerul este mai uscat și evaporarea este mai intensă.

Umiditatea relativă de 25% la +20-25°C este optimă pentru un transfer optim de căldură uman. La temperaturi mai ridicate, umiditatea optimă este de 20%

Deoarece concentrația de vapori este legată de presiune (p = nkT), umiditatea relativă poate fi exprimată ca procent din presiunea vaporilor în aer și presiunea vaporilor de saturație la aceeași temperatură:

Cele mai multe dintre fenomenele observate în natură, de exemplu, viteza de evaporare, uscarea diferitelor substanțe, ofilirea plantelor, nu depind de cantitatea de vapori de apă din aer, ci de cât de aproape este această cantitate de saturație, adica asupra umiditatii relative, care caracterizeaza gradul de saturare a aerului cu vapori de apa.

La temperaturi scăzute și umiditate ridicată, transferul de căldură crește și persoana este expusă la hipotermie. La temperaturi și umiditate ridicate, transferul de căldură, dimpotrivă, este redus brusc, ceea ce duce la supraîncălzirea corpului. Cea mai favorabilă pentru oameni în latitudinile climatice medii este o umiditate relativă de 40-60%.

Dacă aerul umed este răcit, atunci la o anumită temperatură vaporii din el pot fi aduși la saturație. Odată cu răcirea suplimentară, vaporii de apă vor începe să se condenseze sub formă de rouă. Apare ceața, cade roua.

Mergi la pagina:

Presiunea (elasticitatea) unui vapor saturat al unei substanțe individuale sau al unui amestec de substanțe este presiunea fazei de vapori care se află în echilibru (adică în stare limită, neschimbătoare) cu faza lichidă la o anumită temperatură. În rafinarea petrolului, este utilizată pe scară largă metoda standard cu bomba Reid conform GOST 1756-2000, care are două camere de înaltă presiune conectate ermetic pe filet, volumul camerei de abur este de 4 ori mai mare decât cel al camerei de lichid. Lichidul de testare, de exemplu, benzina, este turnat în camera inferioară, camerele sunt conectate și încălzite într-un termostat la o temperatură standard de 38 °C. După expunere pentru a atinge echilibrul între faza de vapori (vapori saturați) și faza lichidă, presiunea vaporilor saturați este determinată de manometrul de pe camera de abur. O astfel de metodă experimentală este aproximativă (deoarece, în principiu, este nevoie de un timp infinit de lung pentru a ajunge la o stare de echilibru, iar aerul și vaporii de apă sunt prezenți în camera de abur înainte de experiment), dar această metodă este suficientă pentru a evalua condițiile de transportul și depozitarea, amploarea pierderilor prin evaporare și caracteristicile comerciale ale benzinei, condensurilor de gaze stabile și gazelor lichefiate. De exemplu, produsele GPP sunt etan, propan, butan, benzină naturală (sau amestecuri ale acestora). Benzina naturală este hidrocarburi lichefiate extrase din petrol și gaze naturale asociate. Presiunea vaporilor saturati a benzinei comerciale ar trebui să fie de 0,07-0,23 MPa (0,7-2,4 kg / cm2), propan (lichid) - nu mai mult de 1,45 MPa (14,8 kg / cm2), butan (lichid) - nu mai mult de 0,48 MPa ( 4,9 kg / cm2), și benzine de motor și condens de gaz stabil pentru transportul în rezervoare de cale ferată - nu mai mult de 66,7-93,3 kPa (500-700 mm Hg. ). Astfel, presiunea vaporilor de saturație depinde de compoziția lichidului inițial și de temperatură. Presiunea vaporilor saturați a hidrocarburilor și amestecurilor acestora este cea mai importantă caracteristică pentru calcularea diferitelor procese de transfer de masă (evaporarea unică a amestecurilor lichide, condensarea unică a amestecurilor de gaze, absorbția gazelor de hidrocarburi, rectificarea materiilor prime lichide multicomponente etc.).

Prin urmare, literatura de specialitate oferă atât date de referință, cât și numeroase formule empirice pentru determinarea presiunii vaporilor de saturație pentru diferite temperaturi și presiuni. Principalele proprietăți fizice ale unor hidrocarburi și gaze sunt date în tabel. 2.3 și 2.4.

« Fizica - clasa a 10-a "

Ce credeți că se va întâmpla cu aburul saturat dacă volumul pe care îl ocupă este redus: de exemplu, dacă comprimați vaporii în echilibru cu lichidul dintr-un cilindru sub piston, menținând constantă temperatura conținutului cilindrului?

Când vaporii sunt comprimați, echilibrul va începe să fie perturbat. Densitatea vaporilor în primul moment va crește ușor și mai multe molecule vor începe să treacă de la gaz la lichid decât de la lichid la gaz. La urma urmei, numărul de molecule care părăsesc lichidul pe unitatea de timp depinde doar de temperatură, iar compresia vaporilor nu modifică acest număr. Procesul continuă până când echilibrul dinamic și densitatea vaporilor sunt din nou stabilite și, prin urmare, concentrația moleculelor sale nu își va lua valorile anterioare. Prin urmare,

concentrația moleculelor de vapori saturați la o temperatură constantă nu depinde de volumul acesteia.

Deoarece presiunea este proporțională cu concentrația de molecule (p = nkT), din această definiție rezultă că presiunea vaporilor saturați nu depinde de volumul pe care îl ocupă.

presiunea pH-ului se numește n pereche, în care lichidul este în echilibru cu vaporii săi presiunea aburului saturat.

Când vaporii saturați sunt comprimați, din ce în ce mai mulți dintre ei trec în stare lichidă. Un lichid cu o masă dată ocupă un volum mai mic decât un vapor de aceeași masă. Ca urmare, volumul de vapori la o densitate constantă scade.

Legile gazelor pentru aburul saturat sunt nedrepte (pentru orice volum la o temperatură constantă, presiunea aburului saturat este aceeași). În același timp, starea aburului saturat este descrisă destul de precis de ecuația Mendeleev-Clapeyron.

abur nesaturat

> Dacă vaporii sunt comprimați treptat la o temperatură constantă și transformarea lui într-un lichid nu are loc, atunci un astfel de vapor se numește nesaturat.

Odată cu scăderea volumului (Fig. 11.1), presiunea vaporilor nesaturați crește (secțiunea 1-2), la fel cum presiunea se modifică odată cu scăderea volumului unui gaz ideal. La un anumit volum, vaporii devin saturați și, cu o comprimare suplimentară, se transformă într-un lichid (secțiunea 2-3). În acest caz, vaporii saturati vor fi deja deasupra lichidului.

De îndată ce toți vaporii se transformă într-un lichid, o scădere suplimentară a volumului va determina o creștere bruscă a presiunii (lichidul este incompresibil).

Cu toate acestea, vaporii nu se transformă în lichid la nicio temperatură. Dacă temperatura este peste o anumită valoare, atunci indiferent cum comprimăm gazul, acesta nu se va transforma niciodată într-un lichid.

>Se numește temperatura maximă la care un vapor se poate transforma în lichid temperatura critica.

Fiecare substanță are propria sa temperatură critică, pentru heliu T cr = 4 K, pentru azot T cr = 126 K.

Se numește starea materiei la o temperatură peste temperatura critică gaz; la o temperatură sub cea critică, când vaporii au posibilitatea să se transforme într-un lichid, - BAC.

Proprietățile aburului saturat și nesaturat sunt diferite.

Dependența presiunii vaporilor saturați de temperatură.

Starea aburului saturat, după cum arată experiența, este descrisă aproximativ de ecuația de stare a unui gaz ideal (10.4), iar presiunea acestuia este determinată de formula

r n. n = nkT. (11,1)

Pe măsură ce temperatura crește, presiunea crește

Deoarece presiunea vaporilor saturați nu depinde de volum, prin urmare, depinde doar de temperatură.

Cu toate acestea, dependența presiunii pH. n pe temperatura T, găsită experimental, nu este direct proporțională, ca într-un gaz ideal la un volum constant. Odată cu creșterea temperaturii, presiunea unui abur saturat real crește mai repede decât presiunea unui gaz ideal (Fig. 11.2, secțiunea curbei AB). Acest lucru devine evident dacă trasăm izocorele unui gaz ideal prin punctele A și B (linii întrerupte). De ce se întâmplă asta?

Când un lichid este încălzit într-un vas închis, o parte din lichid se transformă în vapori. Ca urmare, conform formulei (11.1), presiunea vaporilor saturați crește nu numai datorită creșterii temperaturii lichidului, ci și datorită creșterii concentrației de molecule (densitatea) vaporilor.

Practic, creșterea presiunii odată cu creșterea temperaturii este determinată tocmai de creșterea concentrației. Principala diferență în comportamentul unui gaz ideal și al aburului saturat este că atunci când temperatura vaporilor dintr-un vas închis se modifică (sau când volumul se modifică la o temperatură constantă), masa vaporilor se modifică.

De ce sunt tabele de presiune a vaporilor saturați în funcție de temperatură și nu există tabele de presiune a gazului în funcție de temperatură?

Lichidul se transformă parțial în vapori sau, dimpotrivă, vaporii se condensează parțial. Nimic de genul acesta nu se întâmplă cu un gaz ideal.

Când tot lichidul se evaporă, vaporii, la încălzirea ulterioară, vor înceta să fie saturati și presiunea sa la volum constant va crește direct proporțional cu temperatura absolută (vezi Fig. 11.2, secțiunea curbei BC).

Fierbere.

Pe măsură ce temperatura lichidului crește, crește viteza de evaporare. În cele din urmă, lichidul începe să fiarbă. La fierbere, se formează bule de vapori cu creștere rapidă în întregul volum al lichidului, care plutesc la suprafață.

Fierbere- Acesta este procesul de vaporizare care are loc pe tot volumul lichidului la punctul de fierbere.

În ce condiții începe fierberea?

Cum se consumă căldura furnizată lichidului în timpul fierberii din punctul de vedere al teoriei cinetice moleculare?

Punctul de fierbere al unui lichid rămâne constant. Acest lucru se datorează faptului că toată energia furnizată lichidului este cheltuită pentru a-l transforma în vapori.

Lichidul conține întotdeauna gaze dizolvate care sunt eliberate pe fundul și pereții vasului, precum și pe particulele de praf suspendate în lichid, care sunt centrele de vaporizare. Vaporii de lichid din interiorul bulelor sunt saturati. Pe măsură ce temperatura crește, presiunea vaporilor crește și bulele cresc în dimensiune. Sub acțiunea forței de plutire, ele plutesc în sus. Dacă straturile superioare ale lichidului au o temperatură mai scăzută, atunci vaporii se condensează în aceste straturi în bule. Presiunea scade rapid și bulele se prăbușesc. Prăbușirea este atât de rapidă încât pereții bulei, ciocnind, produc ceva ca o explozie. Multe dintre aceste microexplozii creează un zgomot caracteristic. Când lichidul se încălzește suficient, bulele încetează să se prăbușească și plutesc la suprafață. Lichidul va fierbe.

Dependența presiunii vaporilor de saturație de temperatură explică de ce punctul de fierbere al unui lichid depinde de presiunea de pe suprafața acestuia. O bula de vapori poate crește atunci când presiunea vaporilor saturați din interiorul acesteia depășește ușor presiunea din lichid, care este suma presiunii aerului de la suprafața lichidului (presiunea exterioară) și presiunea hidrostatică a coloanei de lichid.

Să acordăm atenție faptului că evaporarea unui lichid are loc și la temperaturi mai mici decât punctul de fierbere, dar numai de la suprafața lichidului, în timp ce la fierbere, formarea vaporilor are loc pe întregul volum al lichidului.

Fierberea începe la o temperatură la care presiunea vaporilor de saturație din bule se egalizează și devine puțin mai mare decât presiunea din lichid.

Cu cât presiunea exterioară este mai mare, cu atât este mai mare punctul de fierbere.

Deci, într-un cazan cu abur la o presiune care atinge 1,6 10 6 Pa, apa nu fierbe nici măcar la o temperatură de 200 °C. În instituțiile medicale în vase închise ermetic - autoclave (Fig. 11.3), apa fierbe și la presiune ridicată. Prin urmare, punctul de fierbere al lichidului este mult mai mare de 100 °C. Autoclavele sunt folosite, de exemplu, pentru a steriliza instrumentele chirurgicale, pentru a accelera gătitul (oala sub presiune), pentru a conserva alimentele și pentru a efectua reacții chimice.

Dimpotrivă, prin reducerea presiunii externe, scădem astfel punctul de fierbere.

Pompând aer și vapori de apă din balon, puteți face apa să fiarbă la temperatura camerei. Pe măsură ce urci munți, presiunea atmosferică scade, astfel încât punctul de fierbere scade. La o altitudine de 7134 m (Vârful Lenin din Pamir), presiunea este de aproximativ 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Apa fierbe acolo la aproximativ 70°C. Este imposibil să gătești carne în aceste condiții.

Fiecare lichid are propriul punct de fierbere, care depinde de proprietățile lichidului. La aceeași temperatură, presiunea vaporilor de saturație a diferitelor lichide este diferită.

De exemplu, la o temperatură de 100 ° C, presiunea vaporilor de apă saturați este de 101.325 Pa (760 mm Hg), iar vaporii de mercur sunt de numai 117 Pa (0,88 mm Hg). Deoarece fierberea are loc la aceeași temperatură la care presiunea vaporilor saturați este egală cu presiunea externă, apa fierbe la 100 ° C, dar mercurul nu. Mercurul fierbe la 357°C la presiune normală.