Насичена і ненасичена пара. Критичні параметри. Відносна вологість повітря

Пара, що знаходиться в динамічній рівновазі з своєю рідиною, називається насиченою.

Насичена пара має за даної температури найбільшу кількість молекул в одиниці об’єму й чинить найбільший тиск.

Ненасичена пара - пара, що не знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною.

Іншими словами, ненасиченою буде пара над поверхнею рідини, коли випаровування переважає над конденсацією. Густина ненасиченої пари менша за густину насиченої.

Навести приклади насиченої і ненасиченої пари.

Перехід ненасиченої пари в рідину під час зменшення її об’єму без зміни температури можна зобразити графічно. В цьому випадку тиск пари зростатиме доти, доки не досягне тиску насиченої пари за даної температури.

Ділянка графіку АВ – гілка ізотерми; точка В відповідає утворенню насиченої пари. З цього моменту за подальшого зменшення об’єму починається конденсація пари, а тиск її залишається сталим. Відповідна гілка ВС ізотерми (разом з тим і ізобари)характеризує стан речовини, яка одночасно існує і у вигляді рідини, і у вигляді пари. Потім настає сосен, коли вся пара перетворюється у рідину,об’єм речовини в цьому стані зображається точкою С. Оскільки рідина майже нестискувана, то частина ізотерми СD, яка відповідає ізотермічному стисканню рідини, майже паралельна осі ординат. Криву АВСD називають ізотермою пари і рідини.

Густина рідини звичайно значно більша за густину її пари, тому чітко видно межу поділу між ними.

Температуру Т_{к ­­}, за якої відбувається явище зникання межі між рідиною і парою, називають критичною температурою, а стан речовини, за якого зникає відмінність між фізичними властивостями рідини і пари, називають критичним станом.

Під час подальшого нагрівання речовина залишається газом за будь-якого тику, і розділити її на пару і рідину за допомогою стискання неможливо.

Тиск насиченої пари за її критичної температури називають критичним тиском. Він є найбільшим з можливих значень тиску насиченої пари цієї речовини.

Об’єм, що його займає речовина у критичному сані наз. критичним об’ємом. Він відповідає найбільшому значенню об’єму, який може займати дана маса речовини у рідкому стані.

Другим поширеним видом пароутворення є кипіння рідин. За допомогою дослідів було встановлено, що, поки рідина кипить, її температура залишається постійною. Паротворення, яке відбувається в об'ємі всієї рідини і при постійній температурі, називається кипінням.

При нагріванні води кількість пухирців безперервно збільшується і їх об'єм зростає. Оскільки пухирці знаходяться у воді, усередині них, окрім повітря, є насичена водяна пара. Зростання пухирців при нагріванні пояснюється збільшенням кількості повітря в них і зростанням тиску насиченої пари води. Протидіє розширенню пухирців на невеликих глибинах переважно зовнішній тиск атмосфери на поверхню рідини,

При достатньо великому об'ємі пухирця діюча на нього Архімеда відриває його від поверхні дна і піднімає вгору, а на місці пухирця, що відірвався, залишається зародок нового пухирця Оскільки при нагріванні рідини знизу її Верхні шари холодніше нижніх, то при підйомі пухирця водяна пара в ньому конденсується, а повітря знову розчиняється у воді і об'єм пухирця зменшується. Багато пухирців, не досягнувши поверхні води, зникають, а деякі доходять до поверхні, але повітря і пари в них до цього моменту залишається дуже мало. Це відбувається до тих пір, поки унаслідок конвекції температура у всій рідині не стане однаковою.

Коли температура в рідині вирівняється, об'єм пухирців
при підйомі вже зростатиме. Пояснюється це таким чином. Коли пухирець підіймається вгору при однаковій температурі у всій рідині, той тиск насиченої пари усередині пухирця залишається постійним, а гідростатичний тиск зменшується, тому пухирець росте. Весь простір усередині пухирця при його зростанні заповнюється насиченою парою.

Коли такий пухирець досягає поверхні рідини, той тиск насиченої пари в ньому практично рівно атмосферному тиску на поверхні рідини. Пухирець лопається, а значна кількість насиченої пари, що знаходиться в ньому виходить в оточуюче середовище.

Процес зростання пухирців з насиченою парою при однаковій температурі рідини і виділення цієї пари в оточуючу середовище і є кипіння.

Таким чином, кипіння рідини відбувається при однаковій температурі всієї рідини, коли тиск насиченої пари цієї рідини рівно зовнішньому тиску.

Температура, при якій тиск насиченої пари рідини рівний зовнішньому тиску на її поверхню, називається температурою кипіння цієї рідини.

Оскільки тиск насиченої пари однозначно визначається температурою, а кипіння рідини наступає в той момент, коли тиск насиченої пари цієї рідини рівно зовнішньому тиску, температура кипіння повинна залежати від зовнішнього тиску. За допомогою дослідів легко показати, що при зменшенні зовнішнього тиску температура кипіння знижується, а при збільшенні тиску — підвищується.