Парообразование и кипение

1.

Парообразование.
Насыщенный пар и его
свойства.
Кипение. Влажность
воздуха.

2.

Парообразование – процесс превращения жидкости в пар
Испарение парообразование,
происходящее с
поверхности жидкости
особенности
1. Происходит при
любой температуре
2. Происходит тем быстрее:
Чем выше температура
Чем больше площадь
испаряющейся поверхности
Чем сильнее движение
воздуха (ветер)
Чем более
летучей является жидкость
3. При испарении
температура уменьшается
Кипение –
парообразование,
происходящее
по всему объему жидкости
отличия
особенности
1. Жидкость
1
2
3
(при нормальном атмосферном
давлении) кипит
при определенной
температуре, называемой
температурой кипения
2. При кипении
температура жидкости
остается постоянной

3.

Процессы, происходящие в
закрытом сосуде
Процесс испарения, скорость
которого постепенно
уменьшается
Процесс конденсации,
скорость которого
постепенно возрастает
Пар, находящийся в состоянии
динамического равновесия со
своей жидкостью, называется
НАСЫЩЕННЫМ
С течением времени в сосуде
устанавливается
динамическое равновесие
( число молекул, покидающих
жидкость в единицу времени,
равно числу молекул,
возвращающихся в жидкость)

4.

Рассмотрим для простоты нашу аудиторию.
В какой его части сосредоточен холодный воздух, а в какой теплый?
теплый
Почему теплый воздух всегда
находится вверху в то время, как
холодный опускается вниз?
холодный
Это связано с различной плотностью:
плотность теплого воздуха меньше, чем холодного, поэтому, он всегда
поднимается вверх в то время, как холодный опускается вниз

5.

В каком из сосудов самая высокая и самая низкая температура?
( при прочих равных условиях)
1
2
Самая низкая – в сосуде №1,
т.к. плотность воздуха самая
большая
3
Самая высокая в сосуде №3,
т.к. плотность воздуха самая
маленькая
ВЫВОД: В
Чем
сосуды
вышеналивают
температура,
воду тем
и герметично
большее количество
закрывают. жидкости
В каком из сосудов будет больше плотность
В какомможет
из нихсодержаться
по истечение
в некоторого
виде пара ввремени
воздухе,сможет
водяного пара?
содержаться
т.е. тем больше
большее
плотность
количество
водяного
водяного
пара.
пара?
В №3, т.к в нем
больше свободного
места

6.

Изотермическое расширение (сжатие) насыщенного пара
Т = const
При данной
температуре
максимальную
плотность имеет
насыщенный пар
ρ н.п – max
ВЫВОД: При изотермическом
расширении или сжатии
давление насыщенного пара
не меняется, его плотность
также остается постоянной
При Т = 100 0С
р н.п = 100 000 Па
Концентрация
частиц в воздухе
максимальна
N
n =
= const
V
Концентрация не
зависит от объема
если V , то и N
если V , то и N
p=nkT
Т = const n = const
р н.п = const

7.

Изотермическое сжатие
Изотермическое расширение
значит, N
V ,значит, N
Число молекул пара растет,
масса жидкости уменьшается.
р = const, пока вся жидкость не
испарится . После этого пар
перестает быть насыщенным ,
и его давление уменьшается
V
Число молекул пара
уменьшается, но растет число
молекул жидкости.
Масса жидкости возрастает

8.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры
Идеальный газ
Насыщенный пар
p=nkT
p=nkT
p
пар
n = const
Давление растет
только за счет
роста
температуры
(изохора)
C
В
газ
А
T
n = const
Давление растет:
•за счет роста
концентрации
•за счет роста
температуры
ВС – пар перестает
быть насыщенным и
его давление растет
пропорционально
температуре
ВЫВОД: С ростом температуры давление насыщенного пара растет
быстрее, чем идеального газа, т.к. увеличивается еще и концентрация
молекул.

9.

Рассмотрим условие кипения
Атмосферное
р давление
н.п = р0 + ρgh
р0
рвн рн.п жидкости
Т кип
Давление
р вн p
р =н.пρgh
Т кип
Вода
Давление
рн.п.=
101300 Па
насыщенного
пара
Т кип = 100 0С
Ртуть
рн.п. = 117 Па
Ткип = 357 0С
Именно поэтому, чем выше
давление насыщенного пара,
тем меньшая температуря
требуется для кипения
жидкости
Кипение
начинается,
когда
давление
насыщенного
пара в
пузырьках
сравнивается
с давлением в
жидкости
Т.о., при увеличении внешнего
давления, обязательным условием
кипения будет рост давления
насыщенного пара в пузырьке, а,
следовательно, и рост
температуры кипения.

10.

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА
Содержание водяного пара в воздухе
АБСОЛЮТНАЯ
ρ - количество водяного пара ,
содержащегося в 1 м3 воздуха
При понижении температуры
плотность насыщенного пара
уменьшается, лишняя влага
выпадает в виде росы (тумана,
инея)
Температура, при которой пар
становится насыщенным,
называется точкой росы
Давление, которое производил бы
водяной пар, если бы другие газы
отсутствовали, называют
парциальным давлением водяного
пара
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ
φ
- относительная
влажность воздуха показывает, как далек
пар от насыщения (%)
φ=
р
ρ
р0 = ρ0
φ н.п. = 100 %
φ абс. сух.= 0 %
Приборы:
• психрометр
• гигрометры

11. Влажность воздуха

Парциальное давление водяного пара – давление,
которое производил бы водяной пар, если бы все
остальные газы отсутствовали
-абсолютная влажность воздуха – плотность водяного пара, кг/м3
показывает, сколько водяного пара содержится в 1 м3 воздуха

12. Относительная влажность воздуха

Показывает, насколько водяной пар при данной
температуре близок к насыщению
100%
0
p
100%
p0
-абсолютная влажность, кг/м
-плотность насыщенного водяного пара при данной
0 температуре, кг/м
3
3
p -парциальное давление водяного пара, Па
p0 - давление насыщенного пара, Па

13.

14. Приборы, для измерения влажности воздуха

Конденсационный гигрометр
1- металлическая коробка
2 – передняя стенка
3 – кольцо
4 – теплоизолирующая
прокладка
5 – резиновая груша

15. Приборы, для измерения влажности воздуха

Волосной гигрометр
1-металлическая стойка
2- обезжиренный человеческий волос
3 – гайка
4 – стрелка
5 - блок

16. ПСИХРОМЕТР

17. ПСИХРОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА

18. Значение влажности.

Люди весьма восприимчивы к влажности. От нее зависит
интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. А при
испарении влаги температура организма уменьшается. При
высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение
влаги с поверхности кожи уменьшается и поэтому
затрудняется терморегуляция человеческого организма. В
сухом воздухе, напротив, происходит быстрое испарение
влаги с поверхности кожи, что приводит к высыханию
слизистых оболочек дыхательных путей. Наиболее
благоприятной является относительная влажность от 40%
до 60%. Такая влажность, например, поддерживается в
космическом корабле.

19.

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии
для предсказания погоды. Хотя количество водяного пара в
воздухе сравнительно невелико (около 1%) роль его в
атмосферных
явлениях
значительна.
Конденсация
водяного пара приводит к образованию облаков и
последующему выпадению осадков. При этом выделяется
большое количество теплоты. Испарение воды и
образование водяного пара сопровождается, наоборот,
поглощением теплоты и похолоданием. Огромное значение
влажность воздуха имеет для образования туманов. Во
время туманов увеличивается количество аварий. На
пригородных дорогах часто даже стоят указатели,
предупреждающие о возможности частых и сильных
туманов.

20.

Определенную влажность необходимо поддерживать в
ткацком, кондитерском, табачном и других производствах
для нормального течения процесса. А также при хранении
произведений искусства и книг в музеях и библиотеках.
Поэтому в музеях в каждом зале вы можете увидеть
психрометры.

21. Задачи:

Задача 1.
Найти относительную влажность воздуха, если
парциальное давление водяного пара в воздухе при 190С
было 1,1 кПа.

22.

Задача 1.
Дано:
р = 1,1кПа
Решение.
р
100%
φ=
р0= 2,2 кПа
φ=
р0
1,1
100%
2,2
Найти:
φ=?
φ = 50%

23. Задачи

Задача 2.
Найти относительную влажность воздуха в комнате при
температуре 180С, если при температуре 100С образуется
роса.

24.

Задача 2.
Дано:
t = 180C
tр= 100С
р0=2,07 кПа
р = 1,23 кПа
Найти:
φ=?
Решение.
φ=
р
100%
р0
φ=
1,23
100%
2,07
φ=59%

25.

Спасибо за внимание!