Si se deja un vaso de agua abierto por mucho tiempo, eventualmente el agua se evaporará por completo. Más precisamente, se evaporará. ¿Qué es la evaporación y por qué ocurre?

2.7.1 Evaporación y condensación

A una temperatura dada, las moléculas líquidas tienen a diferentes velocidades. Las velocidades de la mayoría de las moléculas están cercanas a un cierto valor promedio (característico de esta temperatura). Pero hay moléculas cuyas velocidades difieren significativamente de la media, tanto más pequeñas como más grandes.

En la Fig. La figura 2.16 muestra una gráfica aproximada de la distribución de velocidades de las moléculas líquidas. El fondo azul muestra la mayoría de las moléculas cuyas velocidades se agrupan en torno al valor medio. La “cola” roja del gráfico es una pequeña cantidad de moléculas “rápidas” cuyas velocidades exceden significativamente velocidad media la mayor parte de las moléculas líquidas.

Número de moléculas

Moléculas rápidas

Velocidad de las moléculas

Arroz. 2.16. Distribución de moléculas por velocidad.

Cuando una molécula tan rápida se encuentra en la superficie libre de un líquido (es decir, en la interfaz entre líquido y aire), la energía cinética de esta molécula puede ser suficiente para superar las fuerzas de atracción de otras moléculas y salir volando del líquido. . Este proceso y hay evaporación, y las moléculas que salen del líquido forman vapor.

Entonces, la evaporación es el proceso de convertir un líquido en vapor, que ocurre en la superficie libre del líquido7.

Puede suceder que después de un tiempo la molécula de vapor regrese al líquido.

El proceso por el cual las moléculas de vapor se transforman en líquido se llama condensación. La condensación de vapor es el proceso inverso de la evaporación de líquidos.

2.7.2 Balance dinámico

¿Qué pasa si se cierra herméticamente un recipiente con líquido? La densidad del vapor sobre la superficie del líquido comenzará a aumentar; Las partículas de vapor interferirán cada vez más con otras moléculas líquidas que salen volando y la tasa de evaporación comenzará a disminuir. Al mismo tiempo comenzará

7 cuando condiciones especiales La transformación de líquido en vapor puede ocurrir en todo el volumen del líquido. Usted conoce bien este proceso: hervir.

p norte = norte RT:

la tasa de condensación aumentará, ya que al aumentar la concentración de vapor aumentará el número de moléculas que regresan al líquido.

Finalmente, en algún momento la tasa de condensación será igual a la tasa de evaporación. Se producirá un equilibrio dinámico entre el líquido y el vapor: por unidad de tiempo, saldrán del líquido el mismo número de moléculas que las que regresarán desde el vapor. A partir de este momento, la cantidad de líquido dejará de disminuir y la cantidad de vapor dejará de aumentar; el vapor alcanzará la ¾saturación¿.

El vapor saturado es vapor que se encuentra en estado de equilibrio dinámico con su líquido. El vapor que no ha alcanzado un estado de equilibrio dinámico con el líquido se llama insaturado.

La presión y la densidad del vapor saturado se denominan pн in. Evidentemente, pn in es la presión y densidad máxima que puede tener el vapor a una temperatura determinada. En otras palabras, la presión y densidad del vapor saturado siempre excede la presión y densidad del vapor insaturado.

2.7.3 Propiedades del vapor saturado

Resulta que el estado del vapor saturado (y más aún del vapor insaturado) puede describirse aproximadamente mediante la ecuación de estado de un gas ideal (ecuación de Mendeleev-Clapeyron). En particular, tenemos una relación aproximada entre la presión del vapor saturado y su densidad:

Esto es muy hecho asombroso, confirmado por experimento. De hecho, en sus propiedades, el vapor saturado difiere significativamente de un gas ideal. Enumeremos las más importantes de estas diferencias.

1. A temperatura constante, la densidad del vapor saturado no depende de su volumen.

Si, por ejemplo, el vapor saturado se comprime isotérmicamente, entonces su densidad aumentará en el primer momento, la tasa de condensación excederá la tasa de evaporación y parte del vapor se condensará en líquido hasta que se recupere el equilibrio dinámico, en el que la densidad del vapor. volverá a su valor anterior.

De manera similar, durante la expansión isotérmica del vapor saturado, su densidad disminuirá en el primer momento (el vapor se insaturará), la tasa de evaporación excederá la tasa de condensación y el líquido se evaporará aún más hasta que se restablezca nuevamente el equilibrio dinámico, es decir. , hasta que el vapor vuelva a saturarse con la misma densidad.

2. La presión del vapor saturado no depende de su volumen.

Esto se desprende del hecho de que la densidad del vapor saturado no depende del volumen y la presión está relacionada únicamente con la densidad mediante la ecuación (2.6).

Como vemos, la ley de Boyle-Mariotte, que es válida para gases ideales, no lo es para vapor saturado. Esto no es sorprendente, ya que se obtuvo a partir de la ecuación de Mendeleev-Clapeyron bajo el supuesto de que la masa del gas permanece constante.

3. A volumen constante, la densidad del vapor saturado aumenta al aumentar la temperatura y disminuye al disminuir la temperatura.

De hecho, a medida que aumenta la temperatura, aumenta la tasa de evaporación del líquido. El equilibrio dinámico se altera en el primer momento y se producen más

evaporación de algún líquido. El par se agregará hasta que se restablezca nuevamente el equilibrio dinámico.

De la misma manera, a medida que disminuye la temperatura, la velocidad de evaporación del líquido se vuelve más lenta y parte del vapor se condensa hasta que se restablece el equilibrio dinámico, pero con menos vapor.

Por tanto, cuando el vapor saturado se calienta o enfría isocóricamente, su masa cambia, por lo que la ley de Charles no funciona en este caso. La dependencia de la presión de vapor saturado de la temperatura ya no será una función lineal.

4. La presión del vapor saturado aumenta con la temperatura más rápido que según una ley lineal.

De hecho, al aumentar la temperatura, la densidad del vapor saturado aumenta y, según la ecuación (2.6), la presión es proporcional al producto de la densidad y la temperatura.

La dependencia de la presión de vapor saturado de la temperatura es exponencial (figura 2.17). Está representado por la sección 1-2 del gráfico. Esta dependencia no puede derivarse de las leyes de los gases ideales.

par de isocoras

Arroz. 2.17. Dependencia de la presión del vapor de la temperatura.

En el punto 2 todo el líquido se evapora; con un aumento adicional de la temperatura, el vapor se vuelve insaturado y su presión aumenta linealmente de acuerdo con la ley de Charles (sección 2-3).

Recordemos que el aumento lineal de la presión de un gas ideal se debe a un aumento en la intensidad de los impactos de las moléculas en las paredes del recipiente. Cuando se calienta vapor saturado, las moléculas comienzan a batir no sólo con más fuerza, sino también con mayor frecuencia porque el vapor se hace más grande. La acción simultánea de estos dos factores provoca un aumento exponencial de la presión de vapor saturado.

2.7.4 Humedad del aire

La humedad absoluta es la presión parcial del vapor de agua en el aire (es decir, la presión que ejercería el vapor de agua por sí solo, en ausencia de otros gases). A veces, la humedad absoluta también se denomina densidad del vapor de agua en el aire.

La humedad relativa del aire "es la relación entre la presión parcial del vapor de agua que contiene y la presión del vapor de agua saturado a la misma temperatura. Como regla general, esto es

la relación se expresa como porcentaje:

" = p 100%: pн

De la ecuación de Mendeleev-Clapeyron (2.6) se deduce que la relación de presiones de vapor es igual a la relación de densidades. Dado que la propia ecuación (2.6), recordemos, describe el vapor saturado sólo de forma aproximada, tenemos una relación aproximada:

" = 100%:n

Uno de los dispositivos que mide la humedad del aire es un psicrómetro. Incluye dos termómetros, el depósito de uno de los cuales está envuelto en un paño húmedo. Cuanto menor es la humedad, más intensa es la evaporación del agua del tejido, más se enfría el depósito del termómetro húmedo y mayor es la diferencia entre sus lecturas y las del termómetro seco. A partir de esta diferencia, la humedad del aire se determina mediante una tabla psicrométrica especial.

Evaporación - Se trata de una vaporización que se produce únicamente desde la superficie libre de un líquido que bordea un medio gaseoso o el vacío.

Distribución desigual de la energía cinética. movimiento térmico moléculas lleva al hecho de que a cualquier temperatura la energía cinética de algunas moléculas de un líquido o sólido puede exceder la energía potencial de su conexión con otras moléculas.

Evaporación Es un proceso en el que se expulsan moléculas de la superficie de un líquido o sólido, cuya energía cinética excede la energía potencial de interacción entre las moléculas. La evaporación va acompañada del enfriamiento del líquido.

Consideremos el proceso de evaporación desde el punto de vista de la teoría cinética molecular. Para salir de un líquido, las moléculas deben realizar un trabajo disminuyendo su energía cinética. Entre las moléculas de un líquido que se mueven caóticamente en su capa superficial, siempre habrá moléculas que tienden a salir volando del líquido. Cuando una molécula de este tipo abandona la capa superficial, surge una fuerza que la empuja de regreso al líquido. Por lo tanto, sólo salen del líquido aquellas moléculas cuya energía cinética es mayor que el trabajo necesario para superar la oposición de fuerzas moleculares.

La tasa de evaporación depende de:

a) según el tipo de líquido;

b) sobre el área de su superficie libre. Cuanto mayor sea esta área, más rápido se evapora el líquido.

c) cuanto menor es la densidad de vapor de un líquido sobre su superficie, mayor más velocidad evaporación. Por lo tanto, bombear vapor (viento) desde la superficie acelerará su evaporación.

d) al aumentar la temperatura, aumenta la tasa de evaporación del líquido.

Vaporización- Esta es la transición de una sustancia del estado líquido al estado gaseoso.

Condensación - Esta es la transición de una sustancia del estado gaseoso al estado líquido.

Durante la vaporización energía interna La cantidad de sustancia aumenta y durante la condensación disminuye.

Calor de vaporización – es la cantidad de calor Q necesaria para convertir un líquido en vapor a temperatura constante.

Calor específico de vaporización L se mide por la cantidad de calor necesaria para convertir una unidad de masa de líquido en vapor a una temperatura constante.

Vapor saturado e insaturado. La evaporación de un líquido en un recipiente cerrado a temperatura constante conduce a un aumento gradual de la concentración de moléculas de la sustancia que se evapora en estado gaseoso. Algún tiempo después del inicio del proceso de evaporación, la concentración de la sustancia en estado gaseoso alcanza un valor en el que el número de moléculas que regresan al líquido por unidad de tiempo se vuelve igual al número de moléculas que abandonan la superficie del líquido durante el proceso de evaporación. Mismo tiempo. Se establece un equilibrio dinámico entre los procesos de evaporación y condensación de la sustancia.

Balance dinámico- aquí es cuando el proceso de evaporación del líquido se compensa completamente con la condensación del vapor, es decir Cuantas moléculas salen volando de un líquido, el mismo número regresa a él.

Vapor saturado Es un vapor que se encuentra en estado de equilibrio dinámico con su líquido. La presión y la densidad del vapor saturado están determinadas únicamente por su temperatura.

Vapor insaturado – es el vapor que existe sobre la superficie del líquido cuando predomina la evaporación sobre la condensación, y el vapor cuando no hay líquido. Su presión es menor que la presión de vapor saturado. .

Cuando se comprime vapor saturado, aumenta la concentración de moléculas de vapor, se altera el equilibrio entre los procesos de evaporación y condensación y parte del vapor se convierte en líquido. A medida que el vapor saturado se expande, la concentración de sus moléculas disminuye y parte del líquido se convierte en vapor. Por tanto, la concentración de vapor saturado permanece constante independientemente del volumen. Dado que la presión del gas es proporcional a la concentración y la temperatura, la presión del vapor saturado a temperatura constante no depende del volumen.

La intensidad del proceso de evaporación aumenta al aumentar la temperatura del líquido. Por tanto, el equilibrio dinámico entre evaporación y condensación al aumentar la temperatura se establece en altas concentraciones de moléculas de gas.

DEFINICIÓN

Evaporación es el proceso de convertir líquido en vapor.

En un líquido (o sólido) a cualquier temperatura hay un cierto número de moléculas "rápidas" cuya energía cinética es mayor que la energía potencial de su interacción con otras partículas de la sustancia. Si tales moléculas se encuentran cerca de la superficie, pueden vencer la atracción de otras moléculas y salir volando del líquido, formando vapor sobre él. La evaporación de sólidos también suele denominarse sublimación o sublimación.

La evaporación ocurre a cualquier temperatura a la que una sustancia determinada pueda estar en estado líquido o sólido. Sin embargo, la tasa de evaporación depende de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, aumenta el número de moléculas "rápidas" y, en consecuencia, aumenta la intensidad de la evaporación. La velocidad de evaporación también depende de la superficie libre del líquido y del tipo de sustancia. Por ejemplo, el agua vertida en un platillo se evaporará más rápido que el agua vertida en un vaso. El alcohol se evapora más rápido que el agua, etc.

Condensación

La cantidad de líquido en un recipiente abierto disminuye continuamente debido a la evaporación. Pero esto no sucede en un recipiente bien cerrado. Esto se explica por el hecho de que simultáneamente con la evaporación en un líquido (o sólido) ocurre el proceso inverso. Las moléculas de vapor se mueven caóticamente sobre el líquido, por lo que algunas de ellas, bajo la influencia de la atracción de moléculas de la superficie libre, vuelven a caer al líquido. El proceso de convertir vapor en líquido se llama condensación. El proceso de convertir vapor en sólido generalmente se llama cristalización a partir de vapor.

Después de verter el líquido en el recipiente y cerrarlo herméticamente, el líquido comenzará a evaporarse y aumentará la densidad del vapor sobre la superficie libre del líquido. Sin embargo, al mismo tiempo, aumentará el número de moléculas que regresan al líquido. En un recipiente abierto la situación es diferente: las moléculas que han abandonado el líquido pueden no volver al líquido. En un recipiente cerrado, con el tiempo, se establece un estado de equilibrio: el número de moléculas que salen de la superficie del líquido se vuelve igual al número de moléculas de vapor que regresan al líquido. Esta condición se llama estado de equilibrio dinámico(Figura 1). En un estado de equilibrio dinámico entre líquido y vapor, la evaporación y la condensación ocurren simultáneamente y ambos procesos se compensan entre sí.

Figura 1. Fluido en estado de equilibrio dinámico.

Vapor saturado e insaturado

DEFINICIÓN

Vapor saturado Es vapor en estado de equilibrio dinámico con su líquido.

El nombre "saturado" enfatiza que no puede haber más vapor presente en un volumen determinado a una temperatura determinada. El vapor saturado tiene una densidad máxima a una temperatura determinada y, por tanto, ejerce una presión máxima sobre las paredes del recipiente.

DEFINICIÓN

Vapor insaturado- vapor que no ha alcanzado un estado de equilibrio dinámico.

Para diferentes líquidos, la saturación de vapor se produce con diferentes densidades, lo que se debe a diferencias en la estructura molecular, es decir. diferencias en las fuerzas de interacción intermolecular. En líquidos en los que las fuerzas de interacción molecular son fuertes (por ejemplo, en el mercurio), se logra un estado de equilibrio dinámico con bajas densidades de vapor, ya que el número de moléculas capaces de abandonar la superficie del líquido es pequeño. Por el contrario, en líquidos volátiles con bajas fuerzas de atracción molecular, a las mismas temperaturas, un número significativo de moléculas salen volando del líquido y se logra la saturación de vapor a alta densidad. Ejemplos de tales líquidos son etanol, éter, etc.

Dado que la intensidad del proceso de condensación del vapor es proporcional a la concentración de moléculas de vapor, y la intensidad del proceso de evaporación depende únicamente de la temperatura y aumenta drásticamente con su crecimiento, la concentración de moléculas en el vapor saturado depende únicamente de la temperatura del líquido. . Es por eso La presión de vapor saturado depende sólo de la temperatura y no depende del volumen. Además, al aumentar la temperatura, la concentración de moléculas de vapor saturado y, en consecuencia, la densidad y presión del vapor saturado aumentan rápidamente. Las dependencias específicas de la presión y la densidad del vapor saturado con la temperatura son diferentes para diferentes sustancias y se pueden encontrar en las tablas de referencia. Resulta que el vapor saturado, por regla general, está bien descrito por la ecuación de Clayperon-Mendeleev. Sin embargo, cuando se comprime o se calienta, la masa de vapor saturado cambia.

El vapor insaturado obedece las leyes de los gases ideales con un grado suficiente de precisión.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

EJEMPLO 2

Boleto No. 1

Vapor saturado.

Si un recipiente con líquido se cierra herméticamente, la cantidad de líquido primero disminuirá y luego permanecerá constante. A temperatura constante, el sistema líquido-vapor llegará a un estado de equilibrio térmico y permanecerá en él el tiempo que se desee. Simultáneamente al proceso de evaporación se produce también la condensación; ambos procesos, en promedio, se compensan entre sí.

En el primer momento, después de verter el líquido en el recipiente y cerrarlo, el líquido se evaporará y la densidad del vapor sobre él aumentará. Sin embargo, al mismo tiempo, aumentará el número de moléculas que regresan al líquido. Cuanto mayor es la densidad del vapor, mayor es el número de sus moléculas que regresan al líquido. Como resultado, en un recipiente cerrado en temperatura constante Se establecerá un equilibrio dinámico (móvil) entre líquido y vapor, es decir, el número de moléculas que abandonan la superficie del líquido durante un cierto período de tiempo será igual, en promedio, al número de moléculas de vapor que regresan al líquido durante al mismo tiempo.

El vapor que está en equilibrio dinámico con su líquido se llama vapor saturado. Esta definición enfatiza que no puede existir una cantidad mayor de vapor en un volumen determinado a una temperatura determinada.

Presión de vapor saturado.

¿Qué pasará con el vapor saturado si se reduce el volumen que ocupa? Por ejemplo, si se comprime vapor que está en equilibrio con el líquido en un cilindro debajo de un pistón, se mantiene constante la temperatura del contenido del cilindro.

Cuando se comprime el vapor, el equilibrio comenzará a alterarse. Al principio, la densidad del vapor aumentará ligeramente y una mayor cantidad de moléculas comenzarán a pasar del gas al líquido que del líquido al gas. Después de todo, el número de moléculas que salen del líquido por unidad de tiempo depende sólo de la temperatura, y la compresión del vapor no cambia este número. El proceso continúa hasta que se restablece el equilibrio dinámico y la densidad del vapor, y por tanto la concentración de sus moléculas toma sus valores anteriores. En consecuencia, la concentración de moléculas de vapor saturado a temperatura constante no depende de su volumen.

Dado que la presión es proporcional a la concentración de moléculas (p=nkT), de esta definición se deduce que la presión del vapor saturado no depende del volumen que ocupa.

Presión p n.p. La presión de vapor a la que un líquido está en equilibrio con su vapor se llama presión de vapor saturado.

Dependencia de la presión de vapor saturado de la temperatura.

El estado del vapor saturado, como muestra la experiencia, se describe aproximadamente mediante la ecuación de estado de un gas ideal y su presión está determinada por la fórmula

A medida que aumenta la temperatura, aumenta la presión. Dado que la presión de vapor saturado no depende del volumen, depende sólo de la temperatura.

Sin embargo, la dependencia de p.n. de T, encontrada experimentalmente, no es directamente proporcional, como en un gas ideal a volumen constante. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la presión del vapor saturado real. más rápido que la presión de un gas ideal (Fig. sección de la curva 12). ¿Por qué está pasando esto?

Cuando un líquido se calienta en un recipiente cerrado, parte del líquido se convierte en vapor. Como resultado, según la fórmula P = nkT, la presión de vapor saturado aumenta no solo debido a un aumento en la temperatura del líquido, pero también debido a un aumento en la concentración de moléculas (densidad) del vapor. Básicamente, el aumento de presión al aumentar la temperatura está determinado precisamente por el aumento de concentración.

(La principal diferencia en el comportamiento de un gas ideal y un vapor saturado es que cuando cambia la temperatura del vapor en un recipiente cerrado (o cuando el volumen cambia a una temperatura constante), la masa del vapor cambia. El líquido se vuelve parcialmente en vapor o, por el contrario, el vapor se condensa parcialmente. C Nada de esto sucede en un gas ideal.)

Cuando todo el líquido se haya evaporado, el vapor dejará de estar saturado con un calentamiento adicional y su presión a un volumen constante aumentará en proporción directa a la temperatura absoluta (ver Fig., sección de la curva 23).

Hirviendo.

La ebullición es una intensa transición de una sustancia del estado líquido al gaseoso, que se produce en todo el volumen del líquido (y no solo en su superficie). (La condensación es el proceso inverso).

A medida que aumenta la temperatura del líquido, aumenta la velocidad de evaporación. Finalmente, el líquido comienza a hervir. Al hervir, se forman burbujas de vapor de rápido crecimiento en todo el volumen del líquido, que flotan hacia la superficie. El punto de ebullición del líquido permanece constante. Esto sucede porque toda la energía suministrada al líquido se gasta convirtiéndolo en vapor.

¿En qué condiciones comienza la ebullición?

Un líquido siempre contiene gases disueltos, liberados en el fondo y las paredes del recipiente, así como en partículas de polvo suspendidas en el líquido, que son centros de vaporización. Los vapores líquidos dentro de las burbujas están saturados. Al aumentar la temperatura la presión vapores saturados aumenta y las burbujas aumentan de tamaño. Bajo la influencia de la fuerza de flotación flotan hacia arriba. Si las capas superiores del líquido tienen una temperatura más baja, entonces se produce condensación de vapor en burbujas en estas capas. La presión cae rápidamente y las burbujas colapsan. El colapso se produce tan rápidamente que las paredes de la burbuja chocan y se produce algo parecido a una explosión. Muchas de estas microexplosiones crean un ruido característico. Cuando el líquido se caliente lo suficiente, las burbujas dejarán de colapsar y flotarán hacia la superficie. El líquido hervirá. Observe atentamente la tetera en la estufa. Verás que casi deja de hacer ruido antes de hervir.

La dependencia de la presión de vapor saturado de la temperatura explica por qué el punto de ebullición de un líquido depende de la presión sobre su superficie. Una burbuja de vapor puede crecer cuando la presión del vapor saturado en su interior excede ligeramente la presión en el líquido, que es la suma de la presión del aire sobre la superficie del líquido (presión externa) y la presión hidrostática de la columna de líquido.

La ebullición comienza a la temperatura a la que la presión del vapor saturado en las burbujas es igual a la presión en el líquido.

Cuanto mayor es la presión externa, mayor es el punto de ebullición.

Y viceversa, al reducir la presión externa, bajamos el punto de ebullición. Bombeando aire y vapor de agua fuera del matraz, puedes hacer que el agua hierva a temperatura ambiente.

Cada líquido tiene su propio punto de ebullición (que permanece constante hasta que todo el líquido se ha evaporado), que depende de su presión de vapor saturado. Cuanto mayor sea la presión del vapor saturado, menor será el punto de ebullición del líquido.

Calor específico de vaporización.

La ebullición se produce con la absorción de calor.

La mayor parte del calor suministrado se gasta en romper los enlaces entre las partículas de la sustancia, el resto en el trabajo realizado durante la expansión del vapor.

Como resultado, la energía de interacción entre las partículas de vapor se vuelve mayor que entre las partículas de líquido, por lo que la energía interna del vapor es mayor que la energía interna del líquido a la misma temperatura.

La cantidad de calor necesaria para convertir el líquido en vapor durante el proceso de ebullición se puede calcular mediante la fórmula:

donde m es la masa del líquido (kg),

L - calor específico de vaporización (J/kg)

El calor específico de vaporización muestra cuánto calor se necesita para convertir 1 kg de una sustancia determinada en vapor en el punto de ebullición. Unidad calor especifico vaporización en el sistema SI:

[L] = 1 J/kg

Humedad del aire y su medición.

Casi siempre hay cierta cantidad de vapor de agua en el aire que nos rodea. La humedad del aire depende de la cantidad de vapor de agua que contiene.

El aire húmedo contiene mayor porcentaje moléculas de agua que secas.

De gran importancia es la humedad relativa del aire, cuyos mensajes se escuchan todos los días en los informes meteorológicos.

La humedad relativa es la relación entre la densidad del vapor de agua contenido en el aire y la densidad del vapor saturado a una temperatura determinada, expresada como porcentaje. (muestra qué tan cerca está el vapor de agua en el aire de la saturación)

punto de rocío

La sequedad o humedad del aire depende de qué tan cerca esté el vapor de agua de la saturación.

Si se enfría el aire húmedo, el vapor que contiene se puede saturar y luego se condensará.

Una señal de que el vapor se ha saturado es la aparición de las primeras gotas de líquido condensado: el rocío.

La temperatura a la que el vapor del aire se satura se llama punto de rocío.

El punto de rocío también caracteriza la humedad del aire.

Ejemplos: rocío que cae por la mañana, empañamiento de un vidrio frío al respirar sobre él, formación de una gota de agua en una tubería de agua fría, humedad en los sótanos de las casas.

Para medir la humedad del aire se utilizan instrumentos de medición: higrómetros. Existen varios tipos de higrómetros, pero los principales son los capilares y los psicrométricos. Dado que es difícil medir directamente la presión del vapor de agua en el aire, humedad relativa el aire se mide indirectamente.

Se sabe que la tasa de evaporación depende de la humedad relativa del aire. Cuanto menor sea la humedad del aire, más fácil será que la humedad se evapore.

El psicrómetro tiene dos termómetros. Uno es ordinario, se llama seco. Mide la temperatura del aire ambiente. El bulbo de otro termómetro se envuelve en una mecha de tela y se coloca en un recipiente con agua. El segundo termómetro no muestra la temperatura del aire, sino la temperatura de la mecha húmeda, de ahí el nombre de termómetro húmedo. Cuanto menor es la humedad del aire, más intensamente se evapora la humedad de la mecha, mayor es la cantidad de calor por unidad de tiempo que se elimina del termómetro humedecido, más bajas son sus lecturas, por lo tanto, mayor es la diferencia en las lecturas de seco y Termómetros humedecidos saturación = 100°C y características específicas del estado. rico liquido y seco rico par v"=0,001 v""=1,7 ... mojado saturado vapor con el grado de sequedad Calculamos las extensas características de la humedad rico par Por...

Siempre hay vapores de este líquido sobre la superficie libre de un líquido. Si un recipiente con un líquido no está cerrado, siempre habrá moléculas de vapor que se alejarán de la superficie del líquido y no podrán regresar al líquido. En un recipiente cerrado, la condensación del vapor se produce simultáneamente con la evaporación del líquido. Primero, el número de moléculas que salen del líquido en 1 s es mas numero Las moléculas regresan y la densidad y, por lo tanto, la presión de vapor aumentan. El número de moléculas de vapor aumenta hasta que el número de moléculas que salen del líquido (evaporadas) se vuelve igual al número de moléculas que regresan al líquido (condensadas) en el mismo período de tiempo. Esta condición se llama balance dinámico.

El vapor que se encuentra en estado de equilibrio dinámico con su líquido se llama vapor saturado. Las siguientes cantidades se utilizan para describir el vapor saturado: presión de vapor saturado pag norte y densidad de vapor saturado n. A una temperatura determinada, el vapor saturado tiene la máxima presión y densidad de vapor posibles.

El vapor cuya presión es menor que la presión del vapor saturado a una temperatura dada se llama insaturado. De manera similar, fue posible dar una definición en términos de densidad de vapor.

La experiencia demuestra que los vapores insaturados obedecen todas las leyes de los gases y cuanto más lejos estén de la saturación, con mayor precisión.

Propiedades de los vapores saturados.

Las siguientes propiedades son características de los vapores saturados:

Por eso, El vapor saturado no obedece las leyes de los gases de un gas ideal.. Los valores de presión y densidad del vapor saturado a una temperatura determinada se determinan a partir de tablas (ver tabla).

Mesa. Presión ( R) y densidad (ρ) del vapor de agua saturado en diferentes temperaturas (t).

Humedad del aire

Como resultado de la evaporación del agua de numerosos cuerpos de agua (mares, lagos, ríos, etc.), así como de la vegetación en aire atmosférico siempre contiene vapor de agua. La cantidad de vapor de agua contenida en el aire afecta el clima, el bienestar humano, el funcionamiento de muchos de sus órganos, la vida vegetal, así como la seguridad de los objetos técnicos, las estructuras arquitectónicas y las obras de arte. Por eso, es muy importante controlar la humedad del aire y poder medirla.

El vapor de agua en el aire suele ser insaturado. Moviente masas de aire, causado en última instancia por la radiación del Sol, lleva al hecho de que en algunos lugares de nuestro planeta en este momento La evaporación del agua predomina sobre la condensación, mientras que en otros, por el contrario, predomina la condensación.

Humedad absolutaρ de aire es un valor numéricamente igual a la masa de vapor de agua contenida en 1 m 3 de aire (es decir, la densidad del vapor de agua en el aire en determinadas condiciones).

La unidad SI de humedad absoluta es kilogramo por metro cúbico (kg/m3). A veces se utilizan unidades no sistémicas de gramos por metro cúbico (g/m3).

Humedad absoluta ρ y presión pag El vapor de agua está interconectado por la ecuación de estado.

\(~p \cdot V = \dfrac (m \cdot M)(R \cdot T) \Rightarrow p = \dfrac(\rho)(M) \cdot R \cdot T\)

Si sólo se conoce la humedad absoluta, todavía es imposible juzgar qué tan seco o húmedo está el aire. Para determinar el grado de humedad del aire, es necesario saber si el vapor de agua está cerca o lejos de la saturación.

Humedad relativa aire φ es la relación porcentual entre la humedad absoluta y la densidad ρ 0 del vapor saturado a una temperatura determinada (o relación de presión pag vapor de agua a presión pag 0 vapor saturado a una temperatura determinada):

\(~\varphi = \dfrac(\rho)(\rho_0) \cdot 100\;\%, \;\; ~\varphi = \dfrac(p)(p_0) \cdot 100\;\%.\)

Cuanto menor es la humedad relativa, cuanto más lejos está el vapor de la saturación, más intensa se produce la evaporación. Presión de vapor saturado pag 0 a una temperatura determinada es un valor tabular. Presión pag El vapor de agua (y por tanto la humedad absoluta) está determinado por el punto de rocío.

dejar a temperatura t 1 presión de vapor de agua pag 1 . Estado de Steam en el diagrama. R, t estará representado por un punto A(Figura 5).

Cuando se enfría isobáricamente a una temperatura t p vapor se satura y su estado se representa con un punto EN. Temperatura t p al cual el vapor de agua se satura se llama punto de rocío. Cuando se enfría por debajo del punto de rocío, comienza la condensación de vapor: aparece niebla, cae rocío y las ventanas se empañan. El punto de rocío le permite determinar la presión del vapor de agua. pag 1 en aire a una temperatura t 1 .

De hecho, en la Figura 5 vemos que la presión pag 1 es igual a la presión de vapor saturado en el punto de rocío pag 1 = pag 0tp. Por lo tanto, \(~\varphi = \dfrac(p_(0tp))(p_0) \cdot 100 \;\%\)

Psicrómetro. Higrómetro

A medida que la temperatura disminuye, la humedad relativa aumenta. A cierta temperatura ( punto de rocío) el vapor de agua se satura. Una disminución adicional de la temperatura conduce al hecho de que el exceso de vapor de agua resultante comienza a condensarse en forma de gotas de rocío o niebla.

Para determinar la humedad relativa del aire, puede reducir artificialmente la temperatura del aire en un área limitada hasta el punto de rocío. La humedad absoluta y, en consecuencia, la presión del vapor de agua permanecerán sin cambios. Comparando la presión del vapor de agua en el punto de rocío con la presión del vapor saturado que podría estar a la temperatura que nos interesa, encontraremos la humedad relativa del aire. Se puede lograr un enfriamiento rápido mediante la evaporación intensa de algún líquido volátil. Este método se utiliza para medir la humedad mediante un higrómetro de condensación.

Higrómetro de condensación Consta de una caja metálica con dos orificios (Fig. 6).

Se vierte éter en la caja. Usando una pera de goma, se bombea aire a través de la caja. El éter se evapora muy rápidamente, la temperatura de la caja y del aire cercano disminuye y la humedad relativa aumenta. A una determinada temperatura, que se mide con un termómetro insertado en el orificio del dispositivo, la superficie de la caja se cubre de pequeñas gotas de rocío. Para registrar con mayor precisión el momento en que aparece rocío en la superficie de la caja de rocío, esta superficie se pule hasta obtener un acabado de espejo y se coloca un anillo de metal pulido al lado de la caja para su control.

En los higrómetros de condensación modernos, se utiliza un elemento semiconductor para enfriar el espejo, cuyo principio de funcionamiento se basa en el efecto Peltier, y la temperatura del espejo se mide mediante una resistencia de cable o un microtermómetro semiconductor integrado en él.

Acción higrómetro de cabello se basa en la propiedad del cabello humano desengrasado de cambiar su longitud cuando cambia la humedad del aire, lo que permite medir la humedad relativa del 30 al 100%. El cabello 1 (Fig. 7) se estira sobre un marco de metal 2. El cambio en la longitud del cabello se transmite a la flecha 3, moviéndose a lo largo de la escala.

Acción higrómetro de cerámica basado en la dependencia de la resistencia eléctrica de la masa cerámica sólida y porosa (una mezcla de arcilla, silicio, caolín y algunos óxidos metálicos) de la humedad del aire.