что такое свойства пара

Что такое пар, и его свойства

К сожалению, наука не даёт ответа о паре, что это, мелкая взвесь воды, или другое какое состояние, и почему у воды существует конденсация, огромная сила притяжения молекул воды к молекуле воды, и почему эта сила отсутствует у мелко распылённой воды. В каком состоянии находится вода, и что даёт воде, такие свойства, как конденсация.

Как я уже писал водород и кислород в результате электролиза приобретают разные заряды, что делает их взаимно отталкиваемыми, и горючими, но ведь кислород и водород может и не иметь заряда, и при этом существовать отдельно, это пар.

Пар, ещё одно разложение воды, на кислород и водород но уже без поверхностных зарядов, молекулы газов разорванные высокой температурой, в 100 градусов не могут соединится, по причине внутренних колебаний. Газы, касаясь холодных предметов, или остывая, вновь стягиваются в молекулу воды, внутренними зарядами, так происходит конденсация, именно за счёт внутренних зарядов кислорода и водорода. Это объясняет лавинно образную конденсацию, только так можно объяснить резкую конденсацию пара. Разогретые газы имея внутреннюю вибрацию не способны соединится, и даже сблизится, от внутренних колебаний нагрева. Охлаждение позволяет молекулам газов приблизится на расстояние внутреннего притяжения, в результате происходит конденсация, то есть образование воды.

Существуют установки по добыче водорода и кислорода из пара, с помощью электричества, это фактически придание заряда кислороду и водороду. Можно сказать что в грозовых тучах происходит точно такой же процесс, пар, подымающийся в тучу испытывает электрическое воздействие молнии, в результате земля получает очередную порцию заряженного кислорода так необходимого живым существам. Мы знаем, что во всяком горении с одной стороны всегда выступает кислород, а так как вся природа состоит из водородных соединений, то процесс предсказуем это горение. На нашей земле сгорают миллионы тонн материи, затрачиваются огромные запасы кислорода, но грозовые тучи восполняют данные потери.

Понимаю, многие возразят а как же природа, лёгкие планеты, к сожалению, в интернете существуют статьи, доказывающие что растения никогда не производили и не производят кислород, у растений вообще отсутствуют органы дыхания, тем более механизм переработки углекислого газа в кислород.

Немаловажно то, что при такой теории, людям бы дышалось в лесу хорошо, и плохо посреди Тихого океана. Нехватка кислорода ощущалась бы весьма резко, в лесу, и по среди океана, воздух превосходил бы насыщенностью, по сравнению с морским, в разы, это как стоять возле кондиционера, ощущая прохладу и быть в другой комнате, с открытыми дверями. Это очередной миф о растительном производстве кислорода, тем более что мы узнали, что кислород должен получить заряд, чего растения не могут дать в принципе, за отсутствием такового в их строении.

Источник

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Я учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 18. Лекция 18. Свойства паров

Насыщенные и ненасыщенные пары.

Рассмотрим процессы, происходящие в закрытом сосуде:

С течением времени в сосуде закрытом крышкой между жидкостью и её паром устанавливается состояние динамического (подвижного) равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, то есть когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы. Такую систему называютдвухфазной.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называютнасыщенным.

Название «насыщенный» подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара.

Ненасыщенный пар – это пар, не достигший динамического равновесия со своей жидкостью. При данной температуре давление ненасыщенного пара всегда меньше давления насыщенного пара. При наличии над поверхностью жидкости ненасыщенного пара процесс парообразования преобладает над процессом конденсации, и потому жидкости в сосуде с течением времени становится все меньше и меньше.

Рассмотрим некоторые свойства насыщенного пара:

1. Концентрация молекул насыщенного пара не зависит от его объёма при постоянной температуре. Если уменьшить объем насыщенного пара, то сначала концентрация его молекул увеличится и из газа в жидкость начнет переходить больше молекул до тех пор, пока опять на установится динамическое равновесие.

2. Давление насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объёма.

Независимое от объёма давление пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называется давлением насыщенного пара. Это наибольшее давление, которое может иметь пар при данной температуре.

3. Давление насыщенного пара зависит от температуры. Чем выше будет температура жидкости, тем больше молекул будет испаряться, динамическое равновесие нарушится, но концентрация молекул пара будет расти до тех пор, пока равновесие не установится опять, а значит, больше станет и давление насыщенного пара. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает.

В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды, которая испаряется с поверхности морей, рек, океанов и т.п.

Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным.

Влажность воздуха оказывает огромное влияние на многие процессы на Земле: на развитие флоры и фауны, на урожай сельхоз. культур, на продуктивность животноводства и т.д. Влажность воздуха имеет большое значение для здоровья людей, т.к. от неё зависит теплообмен организма человека с окружающей средой. При низкой влажности происходит быстрое испарение с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, что приводит к ухудшению состояния.

Значит, влажность воздуха надо уметь измерять. Для количественной оценки влажности воздуха используют понятия абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность – величина, показывающая, какая масса паров воды находится в 1 м³ воздуха. Она равна парциальному давлению пара при данной температуре.

Относительная влажность воздуха – это величина, показывающая, как далек пар от насыщения. Это отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара p₀ при той же температуре, выраженное в процентах:

Если воздух не содержит паров воды, то его абсолютная и относительная влажность равны 0.

Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться.

выпадение росы под утро,

запотевание холодного стекла, если на него подышать,

образование капли воды на холодной водопроводной трубе,

сырость в подвалах домов.

Точка росы – это температура, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным.

Точка росы также характеризует влажность воздуха.

Точка россы при относительной влажности воздуха в %

Источник

Насыщенный и ненасыщенный пар

Фазовые переходы: изменение агрегатных состояний вещества

Прежде чем говорить о насыщенном паре, нужно освежить знания об агрегатных состояниях и фазовых переходах между ними. Если вы забыли, какие бывают агрегатные состояния, то можете сбегать в нашу статью про них.

При изменении внешних условий (например, если внутренняя энергия тела увеличивается или уменьшается в результате нагревания или охлаждения) могут происходить фазовые переходы — изменения агрегатных состояний вещества.

Вот какие бывают фазовые переходы:

Переход из твердого состояния в жидкое — плавление;

Переход из жидкого состояния в твердое — кристаллизация;

Переход из газообразного состояния в жидкое — конденсация;

Переход из жидкого состояния в газообразное — парообразование;

Переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое — сублимация;

Переход из газообразного состояния в твердое, минуя жидкое — десублимация.

На схеме — названия всех фазовых переходов:

Фазовые переходы — важная штука. Все живое не Земле существует лишь благодаря тому, что вода умеет превращаться в лед или пар. С кристаллизацией, плавлением, парообразованием и конденсацией связаны многие процессы в металлургии и микроэлектронике.

Парообразование

Итак, парообразование — это переход из жидкого состояния в газообразное.

При парообразовании всегда происходит поглощение энергии: к веществу необходимо подводить теплоту, чтобы оно испарялось. Из-за этого внутренняя энергия вещества увеличивается.

У процесса парообразования есть две разновидности: испарение и кипение.

Испарение — это превращение или переход жидкости в газ (пар) со свободной поверхности жидкости. Если поверхность жидкости открыта и с нее начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное, это будет называться испарением.

Кипение — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости при определенной температуре.

Например, мы заварили себе горячий чай. Над чашкой мы увидим пар, так как вода только что поучаствовала в процессе кипения.

Подождите-ка, мы ведь только что сказали, что кипение и испарение — разные вещи. 🤔 Это действительно так, но при этом оба процесса могут происходить параллельно.

Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно. Например, вода в озере испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Кипение по сути своей — это интенсивное испарение, которое вызвали внешними условиями — доведя вещество до температуры кипения.

Физика объясняет испарение тем, что жидкость обычно несколько холоднее окружающего воздуха, и из-за разницы температур происходит испарение.

Если нет каких-то внешних воздействий, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость из-за явления диффузии.

Направление тепловых потоков при испарении может идти в разной последовательности и комбинациях:

из глубины жидкости к поверхности, а затем в воздух;

только из жидкости к поверхности;

к поверхности из воды и газовой среды одновременно;

к площади поверхности только от воздуха.

Подытожим, чтобы не запутаться, в чем главная разница между испарением и кипением:

при любой температуре

с поверхности жидкости

при определенной температуре

с поверхности жидкости

Температура кипения

При температуре кипения давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению на жидкость — чаще всего это атмосферное давление. Значит, чем больше внешнее давление, тем при более высокой температуре начнется кипение.

При нормальном атмосферном давлении, которое приблизительно равно 100 кПа, температура кипения воды равна 100°C. Поэтому можно сразу сказать, что давление насыщенного водяного пара при температуре 100 градусов по Цельсию равно 100 кПа. Это значение пригодится при решении задач.

Чем выше мы поднимаемся, тем меньше становится атмосферное давление, потому что масса атмосферы над нами уменьшается. Так, например, на вершине Эльбруса атмосферное давление составляет 5 × 104 Па — в два раза меньше, чем нормальное атмосферное давление. Поэтому и температура кипения на вершине Эльбруса будет ниже, чем на уровне моря. Вода там закипит при температуре 82°C.

Температура кипения при нормальном атмосферном давлении — это строго определенная величина для каждой жидкости.

Испарение и конденсация

Молекулы в жидкости непрерывно и хаотично движутся. Это значит, что направление движения отдельно взятых молекул — это случайные направления. При этом жидкость сохраняет свой объем. Также молекулы силами притяжения притягиваются друг к другу, из-за чего не могут покинуть Омск жидкость.

Значения скоростей молекул случайны. Из-за этого среди всех молекул обязательно есть те, что движутся очень быстро. Если такая молекула окажется вблизи поверхности раздела жидкости и окружающей среды, то ее кинетическая энергия может достигнуть большого значения, и молекула покинет жидкость.

Собственно, именно так происходит процесс испарения (мы говорили о нем выше, когда речь шла о фазовых переходах). Когда испарившихся молекул становится много, образуется пар.

Обратный процесс тоже возможен: вырвавшиеся за пределы жидкости молекулы вернутся в жидкость. Это конденсация, о ней мы тоже говорили.
Если открыть сосуд с жидкостью, то испарившиеся молекулы будут покидать пространство над жидкостью и не возвращаться обратно. Количество жидкости таким образом будет уменьшаться. То есть жидкость испаряется, а пар обратно не конденсируется (потому что молекулы этого пара удаляются от жидкости) — так происходит высыхание.

Испарение может происходить с разной скоростью. Чем больше силы притяжения молекул друг к другу, тем меньшее число молекул в единицу времени окажется в состоянии преодолеть эти силы притяжения и вылететь наружу, и тем меньше скорость испарения.

Быстро испаряются такие жидкости, как эфир, ацетон, спирт. Из-за этого свойства их иногда называют летучими жидкостями. Медленнее — вода. Намного медленнее воды испаряются масло и ртуть.

Определение насыщенного пара

Оставим стакан воды на столе и будем замерять уровень воды в нем каждый день. Если записать эти измерения и сравнить их, станет очевидно: уровень воды стал меньше, то есть вода испарилась.

Теперь давайте накроем стакан сверху. Молекулы пара уже не смогут покидать пространство над жидкостью, по мере испарения их количество начнет расти, а значит, будет расти и количество молекул, которые конденсируются в единицу времени.

Сначала количество конденсирующихся молекул за единицу времени будет меньше количества испаряющихся молекул. Но по мере роста концентрации пара (то есть увеличении количества молекул в единице объема пара) поток конденсирующихся молекул вырастет. Это приведет к состоянию, которое называется динамическим равновесием.

Пар, находящейся в динамическом равновесии, называют насыщенным.

Представьте себе огромный бизнес-центр с не менее огромными дверями. У сотрудников бизнес-центра разный график работы, поэтому люди одновременно заходят в здание и выходят из него в произвольном количестве. Допустим, в 6 часов вечера 100 человек заходят в здание, чтобы попасть на деловую встречу, а другие 100 человек уже закончили работать и идут домой. Количество заходящих в бизнес-центр и выходящих из него будет одинаковым — это и есть состояние насыщения.

Значение давления насыщенного пара и его плотности являются максимальными при заданном значении температуры. Если это не так, то пар ненасыщенный.

Свойства насыщенного пара

При постоянной температуре плотность насыщенного пара не зависит от его объема.

Представьте, что объем сосуда с насыщенным паром уменьшили, не изменив температуры.

Количество молекул, переходящих от пара к жидкости, превысит количество испаряющихся молекул, но при этом часть пара сконденсируется, а оставшийся пар снова придет в динамическое равновесие. В итоге плотность этого пара будет равна начальной плотности.

Давление насыщенного пара не зависит от его объема.

Это связано с тем, что давление и плотность связаны через уравнение Менделеева-Клапейрона, и следует из первого свойства насыщенного пара.

Кстати, уравнение Менделеева-Клапейрона справедливо для насыщенного пара. При этом нужно быть внимательным с частными случаями. Так, например, закон Бойля-Мариотта для насыщенного пара не выполняется.

pV = νRT

p — давление газа [Па]

V — объем [м3]

ν — количество вещества [моль]

T — температура [К]

R — универсальная газовая постоянная

При неизменном объеме плотность насыщенного пара растет с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры.

В начальный момент испарения динамическое равновесие будет нарушено (некоторая часть жидкости испарится дополнительно). Плотность пара будет расти, пока динамическое равновесие не восстановится.

Давление и температура насыщенного пара растут быстрее, чем по линейному закону, который справедлив для идеального газа.

В случае идеального газа рост давления обусловлен только ростом температуры, а в случае с насыщенном паром имеют значение два фактора: температура и масса пара.

В случае нагревания насыщенного пара молекулы начинают ударяться чаще, так как их в целом стало больше, потому что пара стало больше.

Главное отличие насыщенного пара от идеального газа: пар сам по себе не является замкнутой системой, а находится в постоянном контакте с жидкостью.

Решение задач по теме «Насыщенный пар»

Применим свойства насыщенного пара при решении задач.

Задачка раз

В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар. Поршень начинают вдвигать в сосуд. При этом температура воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните.

Решение

Так как пар и вода находятся в контакте длительное время, пар является насыщенным. При уменьшении объема сосуда давление насыщенного пара не меняется. Из уравнения Менделеева-Клапейрона следует, что для того, чтобы давление пара не менялось, его количество вещества (а значит и масса) должно уменьшаться.

В этом процессе происходит конденсация, часть молекул пара переходят в жидкость, поэтому масса жидкости увеличивается.

Ответ

Масса жидкости увеличивается.

Задачка два

Какова плотность насыщенного пара при температуре 100°С?

Решение

При нормальном давлении (p = 105 Па) 100°С — это температура кипения воды. Значит, давление насыщенного пара при этой температуре равно атмосферному давлению.

Найдем связь между давлением и плотностью через уравнение Менделеева-Клапейрона.

Подставим значение давления в уравнение состояния идеального газа, предварительно переведя температуру в Кельвины: T = 100 + 273 = 373 K

Источник

Содержание:

Свойства паров:

Испарение. В жидкостях (и твердых телах) при любой температуре существует некоторое количество молекул (или атомов), кинетическая энергия которых больше потенциальной энергии взаимодействия с соседними молекулами. Если такие молекулы находятся поблизости от поверхности жидкости, то они с легкостью покидают поверхность и создают над ее поверхностью пар.

Парообразованием называется процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Парообразование осуществляется двумя способами: испарением и кипением.

Кипение — это парообразование, происходящее по всему объему жидкости при определенной температуре.

При испарении частицы, обладающие большой кинетической энергией, покидают поверхность жидкости. В результате происходит уменьшение среднего значения кинетической энергии оставшихся частиц жидкости. Поэтому в процессе испарения наблюдается охлаждение жидкости (только если жидкости не передается теплота со стороны).

Скорость испарения зависит от: температуры жидкости, площади свободной поверхности жидкости, скорости течения воздуха, окружающего поверхность жидкости, давления, оказываемого на поверхность жидкости (с увеличением давления скорость испарения уменьшается), удельной теплоты парообразования жидкости, то есть от рода жидкости.

Удельная теплота парообразования численно равна количеству теплоты, необходимому для полного превращения жидкости массой 1 кг в пар при постоянной температуре:

Где

Единица измерения удельной теплоты парообразования в СИ:

Значение удельной теплоты парообразования зависит от рода жидкости и её температуры — с увеличением температуры значение удельной теплоты парообразования уменьшается. Минимальное значение удельной теплоты парообразования соответствует температуре кипения жидкости.

Процесс, обратный парообразованию, один из природных процессов, называемый конденсацией, при котором пар превращается в жидкость.

Насыщенный и ненасыщенный пар

По характеру зависимости плотности и давления от температуры пар может быть насыщенным и ненасыщенным.

Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. Динамическое равновесие между жидкостью и ее паром возникает тогда, когда число молекул, покидающих свободную поверхность жидкости, становится равным числу молекул, возвращающихся в жидкость. Насыщенный пар возникает над свободной поверхностью жидкости в закрытом сосуде.

Если же сосуд открыт, то часть молекул, покинувших поверхность жидкости, испаряется в атмосферу и не возвращается в жидкость, то есть нарушается динамическое равновесие и пар переходит в ненасыщенное состояние.

Свойства насыщенного пара

a) давление, плотность и концентрация насыщенного пара при постоянной температуре от объема пара не зависят, то есть насыщенный пар не подчиняется закону Бойля-Мариотта (а);

b) с повышением температуры давление, плотность и концентрация насыщенного пара резко увеличиваются, то есть насыщенный пар не подчиняется закону Шарля. Это происходит потому, что увеличение давления насыщенного пара происходит в соответствии с выражением не только за счет повышения температуры, но и одновременно за счет увеличения концентрации (плотности) молекул пара (b).

Свойства ненасыщенного пара

a) давление и плотность ненасыщенного пара данной массы при постоянной температуре обратно пропорциональны его объему, то есть для ненасыщенного пара выполняется закон Бойля-Мариотта (с);

b) давление ненасыщенного пара данной массы при постоянном объеме прямо пропорционально его температурю, то есть для ненасыщенного пара выполняется закон Шарля (d).

Пар может переходить из ненасыщенного состояния в насыщенное и наоборот.

При изотермическом расширении насыщенный пар может превратиться в ненасыщенный пар.

При изотермическом сжатии ненасыщенный пар может превратиться в насыщенный пар.

Это происходит так. Предположим, что в цилиндре, подключенном к манометру, под поршнем находится ненасыщенный пар при температуре объем которого равен (е). При изотермическом сжатии пара его объем уменьшается, а давление, плотность и концентрация увеличиваются (участок графика).

При достижении объема пара значения он начинает конденсироваться, в цилиндре образуются капельки жидкости — пар переходит в насыщенное состояние. Давление, плотность и концентрация пара принимают максимальное значение при данной температуре. Дальнейшее уменьшение объема приводит к конденсации пара и превращению его в жидкость (участок графика). Этот процесс продолжается до полного превращения насыщенного пара в жидкость (точка С). Дальнейшее сжатие производится над жидкостью, и очень малая сжимаемость жидкости, приводит к резкому увеличению показаний манометра (участок графика).

При изохорном нагревании насыщенный пар превращается в ненасыщенный. На графике зависимости давления пара от температуры при постоянном объеме участок 1-2 соответствует насыщенному состоянию пара (f).

Примечание: При изотермическом сжатии превращение насыщенного пара в жидкость возможно только при температуре ниже критической температуры.

Критическая температура —это температура, при которой исчезают физические различия между жидкостью и ее насыщенным паром. При критической температуре плотность насыщенного пара равна плотности жидкости (g).

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник