В помощь поступающим в вузы. Физика. Молекулярная физика. Тепловые явления. Электричество и магнетизм - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
жидкости, поскольку давление воздуха в пузырьке в этот момент мало и им
можно пренебречь. На поверхности жидкости пузырек лопается, а находящийся
в нем насыщенный пар выходит в окружающую среду. Это и есть кипение.
Таким образом, кипение жидкости происходит при одинаковой температуре
всей жидкости, когда давление насыщенного пара этой жидкости равно
внешнему давлению.
Опыт показывает, что температура кипящей жидкости и температура пара над
ее поверхностью одинаковы. Поэтому температурой кипения жидкости
называется такая температура, при которой давление насыщенных паров этой
жидкости равно внешнему давлению на ее поверхности. При уменьшении
внешнего давления температура кипения уменьшается, а при увеличении
давления - увеличивается. Температура кипения жидкости при нормальном
атмосферном давлении называется точкой кипения. Например, вода закипает
при f= 100°С при атмосферном давлении р= 105 Па.
Процесс кипения тесно связан с наличием растворенного газа, а также
примесей в жидкости. Если из жидкости удалить растворенный в ней газ,
например, предварительным продолжительным кипячением, то можно нагревать
эту жидкость до температуры, превышающей температуру ее кипения. Такую
жидкость называют перегретой.
Обратимся снова к фазовой диаграмме р-Т т. рис. 11.1. По мере повышения
температуры Т давление (упругость) насыщенного пара рИ быстро возрастает,
что приводит к увеличению плотности насыщенного пара, которая
приближается к плотности жидкости. При некоторой температуре эти
плотности выравниваются и пар становится неотличимым от жидкости, т.е.
кривая равновесия жидкости и газа на фазовой диаграмме р-Т заканчивается
в некоторой точке (точка К на рис. 11.1). Эта точка называется
критической. Ее координаты определяют критическую температуру Тк и
критическое давление рк вещества. Так, для воды Тк = 647 К (или 374°С) и
рк = 218 атм. Если газ находится при температуре Т < Тк, то, увеличивая
давление, его можно перевести в жидкое состояние. Если же температура
газа Т > Тк, то ни при каком давлении его нельзя превратить в жидкость.
Часто проводят различие между терминами "газ" и "пар": вещество
находящееся в газообразном состоянии при температуре Т < Тк, называется
паром; если же Т> Тк, то оно называется газом.
Влажность
Когда мы говорим о погоде, что она сухая или влажная, то мы имеем в виду
содержание паров воды в воздухе. Величина, характеризующая содержание
водяных паров в атмосфере Земли, называется влажностью.
108
На практике различают абсолютную и относительную влажность.
Абсолютной влажностью воздуха называют плотность водяного пара,
находящегося в воздухе
/= P=f, (Н-9)
где V, т - объем сосуда, в котором находится воздух, и масса водяных
паров в этом объеме соответственно.
Относительная влажность воздуха определяется как отношение парциального
давления р паров воды, содержащихся в воздухе, к давлению рн насыщенного
пара при данной температуре. Обычно она выражается в процентах:
Ф = -е--100%. (11.10)
Рн
Относительную влажность можно определить и через плотность водяных паров,
так как при постоянной температуре плотность водяного пара
пропорциональна давлению (см. формулу (11.8)):
Ф = -В--100%, (11.11)
Рн
где р - плотность водяных паров, т.е. абсолютная влажность.
Поскольку р = m/V и рн = mH/V, то для вычисления относительной влажности
можно использовать также формулу
Ф = --100%. (11.12)
тн
Из формул (11.10)-(11.12) видно, что относительная влажность определяется
не только абсолютной влажностью, но и температурой воздуха (так как
давление и плотность насыщенного пара зависят от температуры). Следует
отметить, что рн и рн являются табличными величинами.
При относительной влажности 100% парциальное давление р воды в воздухе
равно упругости рн насыщенного пара при данной температуре. Иногда в
воздухе содержится такое количество воды, что парциальное давление пара
превышает упругость насыщенного пара при данной температуре. Такой пар
называется пересыщенным. Такая ситуация может возникнуть при внезапном
понижении температуры. Для превращения пара в жидкость нужны центры
конденсации, которыми в обычном воздухе служат пылинки. В абсолютно
чистом воздухе пар может быть пересыщенным сколь угодно долго, но если
появляются центры конденсации, то избыток воды сконденсируется и выпа дет
в виде росы, а давление пара станет равным давлению насыщенного пара при
данной температуре, т.е. при понижении температуры относительная
влажность воздуха повышается и пар, находящийся в воздухе, из
ненасыщенного может превратиться в насыщенный. Температура, при которой
водяной пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется
точкой
109
росы для воздуха заданной влажности. При понижении температуры ниже точки
росы часть пара конденсируется.
Рекомендации по решению задач
Решение основной части задач этого параграфа основано на применении
закона сохранения энергии в форме уравнения теплового баланса (11.6),
