Упругость паров

Всякая жидкость способна испаряться при любой температуре. Вода, налитая в блюдце, испаряется, если даже ее температура будет низкой. Известно, что испаряться способны и твердые тела (испарение воды из смерзшегося белья, испарение йода и т. д.).

Процесс испарения жидкости будет продолжаться до тех пор, пока газовое пространство над ее поверхностью не будет насыщено ­парами этой жидкости. Таким образом, во влажной атмосфере, в тумане вода не испаряется.

Для насыщения замкнутого объема сухого воздуха парами жидкости при различных температурах необходимо тем большее количество паров, чем выше температура поверхностного слоя жидкости.

Известно, что при понижении внешнего давления (на­пример, при восхождении на высокие горы, при полете в открытой кабине самолета) процесс кипения воды может наблюдаться при температурах значительно ниже 100 ⁰С; при температуре 100⁰С вода кипит (т.е. неограниченно испаряется) только при внешнем давле­нии 760 мм. рт. столба. Все эти явления находят стройное объяснение, если ввести понятие об упругости паров жидкости.

Всем капельным жидкостям свойственна испаряемость, однако интенсивность испарения у различных жидкостей различна и зависит от условий, в которых они находятся. Характеристикой испа­ряемости является давление (упругость) насыщенных паров.

Упругостью паров жидкости называют парциальное давление­ паров над поверхностью жидкости, при котором пары находятся в равновесии с жидкостью (т. е. жидкость не испаряется, а пары не конденсируются). Иначе, давление насыщенных паров - это такое давление, при котором жидкость перестает кипеть, если давление в сосуде в процессе ки­пения повышается, или начинает кипеть, если давление в сосуде понижается.

Давление насыщенных паров зависит от рода жидкости ее температуры. Для всех жидкостей (не освобожденных от воз­духа и других газов, обычно находящихся в жидкости в механической смеси или в растворенном виде) давление насыщенных паров лежит в пределах между давлением в пустоте и атмосферным давлением. Таким образом, чем больше давление насыщенных паров при данной температуре, тем больше испаряемость жидкости.

Упругость паров жидкости зависит от температуры и при достижении так назы­ваемой «температуры кипения» упругость паров становится равной внешнему давлению. Таким образом, испарение жидкости про­исходит тогда, когда парциальное давление паров данной жидкости в окружающей атмо­сфере меньше, чем упругость ее паров.

Кривая зависимости упругости паров от температуры дает возмож­ность определить условия, соответствующие равновесному состоянию паровой и жидкой фаз (рис.1.5). Так, например, если абсолютное давление над водой будет равно 32 мм рт. столба (0,0435 кг/см²), то вода будет интенсивно превращаться в пар (кипеть) уже при температуре + 30⁰С. Отсюда следует, что заставить жидкость за­кипеть можно не только путем ее подогрева до температуры кипения, но и путем понижения давления до величины, равной упругости ее паров при данной температуре.

Рис.1.5. Кривые упругости паров воды и авиабензина

Давление насыщенных паров различных жидкостей в значительной степени зависит от температуры и, как правило, увеличивается с ее повышением. Давление насыщенного водяного пара при температурах от –20 до 100 °С приведены в табл. 1.7.

Таблица 1.7

Давление насыщенного водяного пара

при температурах от –20 до 100 °С

Пересчет в СИ: 1 мм рт. ст. = 133,3 Па

Продолжение табл. 1.7

Давление насыщенных паров можно определить так же как давление, соответствующее точке кипения жидкости при данной температуре. Поэтому, например, если жидкость находится в каком-либо сосуде (резервуар, трубопровод), абсолютное давление в котором равно давлению насыщенных паров, жидкость будет кипеть, а сосуд заполняться её парами

Давление насыщенных паровР_sдля нефтепродуктов в интервале температур (-30÷100) ⁰С при температуре t с достаточной точностью определяется по формуле Рыбакова

Р_st = Р₃₈ · 10 ^{(4,6 – 1430/t)}, (1.6)

где Р₃₈ – давление насыщенных паров нефтепродукта по Рейду.