포화 증기.

있는 선박의 경우 액체를 단단히 닫으면 액체의 양이 먼저 감소한 다음 일정하게 유지됩니다. 그렇지 않을 때멘 이 온도에서 액체-증기 시스템은 열평형 상태에 도달하고 원하는 만큼 오랫동안 그 상태를 유지합니다. 증발 과정과 동시에 응축도 발생하며, 두 과정 모두 평균적으로 비슷합니다.서로를 격려하십시오. 첫 번째 순간에 액체를 용기에 붓고 닫은 후 액체가증발하고 그 위의 증기 밀도가 증가합니다. 그러나 동시에 액체로 돌아가는 분자의 수도 증가합니다. 증기의 밀도가 클수록 액체로 되돌아가는 분자의 수가 많아집니다. 결과적으로, 일정한 온도의 닫힌 용기에서 액체와 증기 사이에 동적(이동) 평형이 이루어집니다. 즉, 특정 시간 후에 액체 표면을 떠나는 분자의 수입니다.아르 자형 두 번째 시간은 평균적으로 같은 시간 동안 액체로 되돌아오는 증기 분자의 수와 같습니다.비. 증기, 아니 액체와 동적 평형 상태로 떠 있는 것을 포화 증기라고 합니다. 밑줄의 정의는 다음과 같습니다.이는 주어진 온도와 주어진 부피에 더 많은 양의 증기가 존재할 수 없음을 의미합니다.

포화 증기압 .

포화증기가 차지하는 부피가 감소하면 포화증기는 어떻게 될까요? 예를 들어 피스톤 아래 실린더에서 액체와 평형을 이루는 증기를 압축하면 실린더 내용물의 온도가 일정하게 유지됩니다. 증기가 압축되면 평형이 깨지기 시작합니다. 처음에는 증기 밀도가 약간 증가하고 액체에서 기체로 이동하는 것보다 더 많은 수의 분자가 기체에서 액체로 이동하기 시작합니다. 결국, 단위 시간당 액체를 떠나는 분자의 수는 온도에만 의존하며 증기의 압축은 이 수를 변경하지 않습니다. 이 과정은 동적 평형과 증기 밀도가 다시 확립될 때까지 계속되며, 따라서 분자의 농도는 이전 값을 취합니다. 결과적으로, 일정한 온도에서 포화 증기 분자의 농도는 부피에 의존하지 않습니다. 압력은 분자의 농도(p=nkT)에 비례하므로 이 정의에 따르면 포화 증기의 압력은 그것이 차지하는 부피에 의존하지 않습니다. 압력 p n.p. 액체가 증기와 평형을 이루는 증기압을 포화 증기압이라고 합니다.

온도에 따른 포화 증기압의 의존성.

경험에서 알 수 있듯이 포화 증기의 상태는 이상 기체의 상태 방정식으로 대략 설명되며 압력은 공식 P = nkT로 결정됩니다. 온도가 증가함에 따라 압력도 증가합니다. 포화 증기압은 부피에 의존하지 않으므로 온도에만 의존합니다. 그러나 p.n. 실험적으로 발견된 T는 일정한 부피의 이상 기체에서와 같이 정비례하지 않습니다. 온도가 증가함에 따라 실제 포화 증기의 압력은 이상 기체의 압력보다 빠르게 증가합니다(그림 1).배수 곡선 12). 왜 이런 일이 발생합니까? 밀폐된 용기에서 액체를 가열하면 액체의 일부가 증기로 변합니다. 결과적으로 P = nkT 공식에 따르면 액체 온도의 증가뿐만 아니라 증기의 분자 농도 (밀도) 증가로 인해 포화 증기압이 증가합니다. 기본적으로 온도 증가에 따른 압력 증가는 농도 증가에 의해 정확하게 결정됩니다.본부 ii. (행동과이상 기체와 포화 증기는 닫힌 용기 안의 증기 온도가 변할 때(또는 일정한 온도에서 부피가 변할 때) 증기의 질량이 변한다는 것입니다. 액체가 부분적으로 증기로 변하거나 반대로 증기가 부분적으로 응축됩니다.tsya. 이상기체에서는 이런 일이 일어나지 않습니다.) 모든 액체가 증발하면 추가 가열로 인해 증기의 포화가 중단되고 일정한 부피에서의 압력이 증가합니다.절대 온도에 정비례합니다(그림, 곡선 섹션 23 참조).

비등.

끓는다는 것은 물질이 액체에서 기체 상태로 강하게 전환되는 것이며, 액체의 표면뿐만 아니라 전체 부피에서 발생합니다. (응축은 반대 과정입니다.) 액체의 온도가 증가함에 따라 증발 속도가 증가합니다. 마침내 액체가 끓기 시작합니다. 끓을 때 액체의 전체 부피에 걸쳐 빠르게 성장하는 증기 기포가 형성되어 표면으로 떠오릅니다. 액체의 끓는점은 일정하게 유지됩니다. 이는 액체에 공급된 모든 에너지가 액체를 증기로 변환하는 데 소비되기 때문에 발생합니다. 어떤 조건에서 끓기가 시작되나요?

액체에는 항상 용기 바닥과 벽에서 방출되는 용해된 가스뿐만 아니라 기화 중심인 액체에 부유하는 먼지 입자도 포함되어 있습니다. 기포 내부의 액체 증기는 포화되어 있습니다. 온도가 증가함에 따라 포화 증기압이 증가하고 기포의 크기가 증가합니다. 부력의 영향으로 그들은 위쪽으로 떠오릅니다. 액체의 상부 층의 온도가 더 낮으면 이러한 층의 기포에 증기 응축이 발생합니다. 압력이 급격히 떨어지고 기포가 붕괴됩니다. 붕괴가 너무 빨리 일어나서 거품의 벽이 충돌하여 폭발과 같은 현상이 발생합니다. 이러한 미세 폭발은 대부분 특유의 소음을 발생시킵니다. 액체가 충분히 따뜻해지면 거품이 붕괴를 멈추고 표면으로 떠오를 것입니다. 액체가 끓을 것입니다. 스토브 위의 주전자를 주의 깊게 살펴보세요. 끓기 전에 소음이 거의 멈춘다는 것을 알게 될 것입니다. 온도에 대한 포화 증기압의 의존성은 액체의 끓는점이 표면의 압력에 의존하는 이유를 설명합니다. 증기 기포는 내부의 포화 증기 압력이 액체 표면의 공기 압력(외부 압력)과 액체 기둥의 정수압의 합인 액체 내 압력을 약간 초과할 때 성장할 수 있습니다. 끓는점은 기포의 포화 증기압이 액체의 압력과 같아지는 온도에서 시작됩니다. 외부 압력이 클수록 끓는점이 높아집니다. 반대로 외부 압력을 줄임으로써 끓는점을 낮춥니다. 플라스크에서 공기와 수증기를 펌핑하면 실온에서 물을 끓일 수 있습니다. 각 액체에는 포화 증기압에 따라 달라지는 자체 끓는점(모든 액체가 끓을 때까지 일정하게 유지됨)이 있습니다. 포화 증기압이 높을수록 액체의 끓는점은 낮아집니다.

공기 습도 및 측정.

우리 주변 공기에는 거의 항상 어느 정도의 수증기가 존재합니다. 공기의 습도는 그 안에 포함된 수증기의 양에 따라 달라집니다. 습한 공기는 건조한 공기보다 물 분자의 비율이 더 높습니다.통증 가장 중요한 것은 공기의 상대 습도이며, 일기 예보 보고서에서 매일 듣는 메시지입니다.

에 관하여강한 습도는 특정 온도에서 공기에 포함된 수증기 밀도와 포화 증기 밀도의 비율로, 백분율로 표시됩니다(공기 중 수증기가 포화 상태에 얼마나 가까운지를 나타냄).

이슬점

공기의 건조함이나 습도는 수증기가 포화 상태에 얼마나 가까운지에 따라 달라집니다. 습한 공기가 냉각되면 그 안의 증기가 포화되어 응축될 수 있습니다. 증기가 포화되었다는 신호는 응축된 액체의 첫 번째 방울인 이슬이 나타나는 것입니다. 공기 중의 증기가 포화되는 온도를 이슬점이라고 합니다. 이슬점은 또한 공기 습도의 특징입니다. 예: 아침에 이슬이 내리는 것, 숨을 쉬면 차가운 유리에 김이 서리는 것, 냉수관에 물방울이 맺히는 것, 집 지하실의 습기. 공기 습도를 측정하기 위해 측정 도구(습도계)가 사용됩니다. 습도계에는 여러 유형이 있지만 주요 습도계는 모발 및 습도계입니다.

통합 국가 시험 코드화의 주제: 포화 및 불포화 증기, 공기 습도.

유리잔에 담긴 물을 오랫동안 방치하면 결국 물은 완전히 증발하게 됩니다. 더 정확하게는 증발합니다. 증발이란 무엇이며 왜 발생합니까?

증발 및 응축

주어진 온도에서 액체 분자의 속도는 다릅니다. 대부분의 분자의 속도는 특정 평균값(이 온도의 특징)에 가깝습니다. 그러나 속도가 평균과 크게 다르거나 작거나 큰 분자가 있습니다.

그림에서. 그림 1은 속도에 따른 액체 분자 분포의 대략적인 그래프를 보여줍니다. 파란색 배경은 속도가 평균값을 중심으로 그룹화되어 있는 대부분의 분자를 보여줍니다. 그래프의 빨간색 "꼬리"는 소수의 "빠른" 분자이며, 그 속도는 대량의 액체 분자의 평균 속도를 크게 초과합니다.

쌀. 1. 속도에 따른 분자 분포

이렇게 매우 빠른 분자가 액체의 자유 표면(즉, 액체와 공기 사이의 경계면)에 있을 때, 이 분자의 운동 에너지는 다른 분자의 인력을 극복하고 액체 밖으로 날아가기에 충분할 수 있습니다. . 이 과정은 증발, 그리고 액체 형태를 떠나는 분자 증기.

그래서, 증발은 액체를 액체의 자유 표면에서 발생하는 증기로 변환하는 과정입니다.(특수한 조건에서는 액체의 전체 부피에 걸쳐 액체가 증기로 변환될 수 있습니다. 이 과정은 여러분에게 잘 알려져 있습니다. 비등).

일정 시간이 지나면 증기 분자가 다시 액체로 되돌아오는 일이 발생할 수 있습니다.

증기 분자가 액체로 변하는 과정을 응축이라고 합니다.. 증기 응축은 액체 증발의 역과정입니다.

동적 균형

액체가 담긴 용기를 밀봉하면 어떻게 되나요? 액체 표면 위의 증기 밀도가 증가하기 시작합니다. 증기 입자는 밖으로 날아가는 다른 액체 분자를 점점 더 방해하고 증발 속도가 감소하기 시작합니다. 동시에 증기 농도가 증가함에 따라 액체로 돌아오는 분자의 수가 점점 더 많아지기 때문에 응축 속도가 증가하기 시작합니다.

마지막으로, 어느 시점에서는 응축 속도가 증발 속도와 같아집니다. 올 것이다 동적 평형액체와 증기 사이: 단위 시간당 동일한 수의 분자가 증기에서 액체로 되돌아가면서 액체 밖으로 날아갑니다. 이 순간부터 액체의 양은 더 이상 감소하지 않고 증기의 양은 더 이상 증가하지 않습니다. 증기는 "포화"에 도달합니다.

포화 증기는 액체와 동적 평형 상태에 있는 증기입니다. 액체와 동적 평형 상태에 도달하지 못한 증기를 불포화라고 합니다..

포화 증기의 압력과 밀도는 및 로 표시됩니다. 분명히 과 는 주어진 온도에서 증기가 가질 수 있는 최대 압력과 밀도입니다. 즉, 포화 증기의 압력과 밀도는 항상 불포화 증기의 압력과 밀도를 초과합니다.

포화 증기의 성질

포화 증기(및 불포화 증기)의 상태는 이상 기체의 상태 방정식(Mendeleev-Clapeyron 방정식)으로 대략적으로 설명할 수 있는 것으로 나타났습니다. 특히 포화 증기압과 밀도 사이에는 대략적인 관계가 있습니다.

(1)

이는 실험을 통해 확인된 매우 놀라운 사실이다. 실제로 포화 증기는 그 특성상 이상 기체와 크게 다릅니다. 이러한 차이점 중 가장 중요한 차이점을 나열해 보겠습니다.

1. 일정한 온도에서 포화 증기의 밀도는 부피에 의존하지 않습니다.

예를 들어 포화 증기가 등온 압축되면 밀도가 첫 번째 순간에 증가하고 응축 속도가 증발 속도를 초과하며 증기의 일부가 액체로 응축됩니다. 동적 평형이 다시 발생할 때까지 증기는 밀도는 이전 값으로 돌아갑니다.

마찬가지로 포화 증기의 등온 팽창 중에 밀도는 처음에는 감소하고(증기는 불포화 상태가 됨) 증발 속도는 응축 속도를 초과하며 액체는 동적 평형이 다시 설정될 때까지 추가로 증발합니다. 증기가 동일한 밀도로 다시 포화될 때까지.

2. 포화 증기의 압력은 부피에 의존하지 않습니다.

이는 포화 증기의 밀도가 부피에 의존하지 않고 압력이 방정식 (1)에 의해 밀도와 고유하게 관련된다는 사실에서 비롯됩니다.

우리가 볼 수 있듯이, 이상기체에 대해 유효한 보일-마리오트의 법칙은 포화 증기에 대해서는 만족되지 않습니다.. 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 결국 가스의 질량이 일정하게 유지된다는 가정하에 Mendeleev-Clapeyron 방정식에서 얻어집니다.

3. 일정한 부피에서 포화 증기의 밀도는 온도가 증가함에 따라 증가하고 온도가 감소함에 따라 감소합니다..

실제로 온도가 증가하면 액체 증발 속도도 증가합니다.

첫 번째 순간에 동적 평형이 중단되고 액체의 일부가 추가로 증발합니다. 동적 평형이 다시 복원될 때까지 쌍이 추가됩니다.

마찬가지로 온도가 낮아지면 액체 증발 속도가 느려지고 증기의 일부는 동적 평형이 회복될 때까지 응축되지만 증기의 양은 줄어듭니다.

따라서 포화 증기를 등색적으로 가열하거나 냉각하면 질량이 변하므로 이 경우 샤를의 법칙이 성립하지 않습니다. 온도에 대한 포화 증기압의 의존성은 더 이상 선형 함수가 아닙니다.

4. 포화 증기압은 선형보다 빠르게 온도에 따라 증가합니다..

실제로 온도가 증가함에 따라 포화 증기의 밀도는 증가하며, 식 (1)에 따르면 압력은 밀도와 온도의 곱에 비례합니다.

온도에 대한 포화 증기압의 의존성은 지수적입니다(그림 2). 이는 그래프의 섹션 1-2로 표시됩니다. 이러한 의존성은 이상기체 법칙에서 파생될 수 없습니다.

쌀. 2. 온도에 따른 증기압의 의존성

지점 2에서는 모든 액체가 증발합니다. 온도가 더 올라가면 증기는 불포화 상태가 되고 압력은 샤를의 법칙(섹션 2-3)에 따라 선형적으로 증가합니다.

이상 기체의 압력이 선형적으로 증가하는 것은 용기 벽에 대한 분자의 충격 강도가 증가함에 따라 발생한다는 것을 기억해 봅시다. 포화 증기가 가열되면 분자는 더 세게 뛸 뿐만 아니라 더 자주 치기 시작합니다. 왜냐하면 증기가 더 커지기 때문입니다. 이 두 가지 요소의 동시 작용으로 인해 포화 증기압이 기하급수적으로 증가합니다.

공기 습도

절대습도공기 중 수증기의 분압(즉, 다른 기체가 없을 때 수증기가 자체적으로 발휘하는 압력)입니다. 때로는 절대습도를 공기 중의 수증기 밀도라고도 합니다.

상대습도-이것은 동일한 온도에서 포화 수증기의 압력에 대한 수증기의 분압의 비율입니다. 일반적으로 이 비율은 백분율로 표시됩니다.

Mendeleev-Clapeyron 방정식 (1)에서 증기압의 비율은 밀도의 비율과 같습니다. 방정식 (1) 자체는 포화 증기를 대략적으로만 설명하므로 대략적인 관계가 있습니다.

습도를 측정하는 장치 중 하나는 건습계. 여기에는 두 개의 온도계가 포함되어 있으며 그 중 하나의 저장소는 젖은 천으로 싸여 있습니다. 습도가 낮을수록 직물에서 물의 증발이 더 강해지고 "습식" 온도계의 저장통이 더 많이 냉각되며 판독값과 건식 온도계 판독값의 차이가 더 커집니다. 이 차이로부터 공기 습도는 특수 건습계 테이블을 사용하여 결정됩니다.

유리잔에 담긴 물을 오랫동안 방치하면 결국 물은 완전히 증발하게 됩니다. 더 정확하게는 증발합니다. 증발이란 무엇이며 왜 발생합니까?

2.7.1 증발 및 응축

주어진 온도에서 액체 분자의 속도는 다릅니다. 대부분의 분자의 속도는 특정 평균값(이 온도의 특징)에 가깝습니다. 그러나 속도가 평균과 크게 다르거나 작거나 큰 분자가 있습니다.

그림에서. 그림 2.16은 액체 분자의 속도 분포에 대한 대략적인 그래프를 보여줍니다. 파란색 배경은 속도가 평균값을 중심으로 그룹화되어 있는 대부분의 분자를 보여줍니다. 그래프의 빨간색 "꼬리"는 소수의 "빠른" 분자이며, 그 속도는 대량의 액체 분자의 평균 속도를 크게 초과합니다.

분자 수

빠른 분자

분자의 속도

쌀. 2.16. 속도에 따른 분자 분포

이렇게 매우 빠른 분자가 액체의 자유 표면(즉, 액체와 공기 사이의 경계면)에 있을 때, 이 분자의 운동 에너지는 다른 분자의 인력을 극복하고 액체 밖으로 날아가기에 충분할 수 있습니다. . 이 과정은 증발이며, 액체를 떠나는 분자는 증기를 형성합니다.

따라서 증발은 액체의 자유 표면에서 발생하는 액체를 증기로 변환하는 과정입니다7.

일정 시간이 지나면 증기 분자가 다시 액체로 되돌아오는 일이 발생할 수 있습니다.

증기 분자가 액체로 변하는 과정을 응축이라고 합니다. 증기 응축은 액체 증발의 역과정입니다.

2.7.2 동적 균형

액체가 담긴 용기를 밀봉하면 어떻게 되나요? 액체 표면 위의 증기 밀도가 증가하기 시작합니다. 증기 입자는 밖으로 날아가는 다른 액체 분자를 점점 더 방해하고 증발 속도가 감소하기 시작합니다. 동시에 시작됩니다

7 특수한 조건에서는 액체의 전체 부피에 걸쳐 액체가 증기로 변환될 수 있습니다. 이 과정은 여러분에게 잘 알려져 있습니다 - 끓이는 것.

p n = n RT:

증기 농도가 증가하면 액체로 되돌아가는 분자 수가 증가하므로 응축 속도가 증가합니다.

마지막으로, 어느 시점에서는 응축 속도가 증발 속도와 같아집니다. 액체와 증기 사이에 동적 평형이 발생합니다. 단위 시간당 동일한 수의 분자가 증기에서 액체로 되돌아갈 때 액체 밖으로 날아갑니다. 이 순간부터 액체의 양은 더 이상 감소하지 않고 증기의 양은 더 이상 증가하지 않습니다. 증기는 ¼포화도에 도달합니다.

포화 증기는 액체와 동적 평형 상태에 있는 증기입니다. 액체와 동적 평형 상태에 도달하지 않은 증기를 불포화라고 합니다.

포화 증기의 압력과 밀도는 pн으로 지정됩니다. 분명히 pn in은 주어진 온도에서 증기가 가질 수 있는 최대 압력과 밀도입니다. 즉, 포화 증기의 압력과 밀도는 항상 불포화 증기의 압력과 밀도를 초과합니다.

2.7.3 포화 증기의 성질

포화 증기(및 불포화 증기)의 상태는 이상 기체의 상태 방정식(Mendeleev-Clapeyron 방정식)으로 대략적으로 설명할 수 있는 것으로 나타났습니다. 특히 포화 증기압과 밀도 사이에는 대략적인 관계가 있습니다.

이는 실험을 통해 확인된 매우 놀라운 사실이다. 실제로 포화 증기는 그 특성상 이상 기체와 크게 다릅니다. 이러한 차이점 중 가장 중요한 차이점을 나열해 보겠습니다.

1. 일정한 온도에서 포화 증기의 밀도는 부피에 의존하지 않습니다.

예를 들어 포화 증기가 등온으로 압축되면 밀도가 첫 번째 순간에 증가하고 응축 속도가 증발 속도를 초과하며 증기의 일부는 동적 평형이 다시 발생할 때까지 액체로 응축됩니다. 이전 값으로 돌아갑니다.

마찬가지로 포화 증기의 등온 팽창 중에 밀도는 첫 번째 순간에 감소하고(증기는 불포화 상태가 됨) 증발 속도는 응축 속도를 초과하며 액체는 동적 평형이 다시 설정될 때까지 더 증발합니다. , 증기가 다시 동일한 밀도로 포화될 때까지.

2. 포화 증기의 압력은 부피에 의존하지 않습니다.

이는 포화 증기의 밀도가 부피에 의존하지 않고 압력이 방정식 (2.6)에 따라 밀도와 고유하게 관련된다는 사실에서 비롯됩니다.

이상기체에 적용되는 보일-마리오트의 법칙은 포화증기에는 적용되지 않습니다. 이는 가스의 질량이 일정하게 유지된다는 가정 하에 Mendeleev-Clapeyron 방정식에서 얻어졌기 때문에 놀라운 일이 아닙니다.

3. 일정한 부피에서 포화 증기의 밀도는 온도가 증가함에 따라 증가하고 온도가 감소함에 따라 감소합니다.

실제로 온도가 증가하면 액체 증발 속도도 증가합니다. 동적 평형은 첫 번째 순간에 중단되고 추가로

일부 액체의 증발. 동적 평형이 다시 복원될 때까지 쌍이 추가됩니다.

마찬가지로 온도가 낮아지면 액체 증발 속도가 느려지고 증기의 일부가 응축되어 동적 평형이 회복되지만 증기의 양은 줄어듭니다.

따라서 포화 증기를 등색적으로 가열하거나 냉각하면 질량이 변하므로 이 경우 샤를의 법칙이 성립하지 않습니다. 온도에 대한 포화 증기압의 의존성은 더 이상 선형 함수가 아닙니다.

4. 포화 증기압은 선형 법칙에 따른 것보다 온도에 따라 더 빠르게 증가합니다.

실제로 온도가 증가함에 따라 포화 증기의 밀도는 증가하며 식(2.6)에 따르면 압력은 밀도와 온도의 곱에 비례합니다.

온도에 대한 포화 증기압의 의존성은 기하급수적입니다(그림 2.17). 이는 그래프의 섹션 1-2로 표시됩니다. 이러한 의존성은 이상기체 법칙에서 파생될 수 없습니다.

아이소코어 쌍

쌀. 2.17. 온도에 따른 증기압의 의존성

지점 2에서는 모든 액체가 증발합니다. 온도가 더 올라가면 증기는 불포화 상태가 되고 압력은 샤를의 법칙(섹션 2-3)에 따라 선형적으로 증가합니다.

이상 기체의 압력이 선형적으로 증가하는 것은 용기 벽에 대한 분자의 충격 강도가 증가함에 따라 발생한다는 것을 기억해 봅시다. 포화 증기가 가열되면 분자는 더 세게 뛰기 시작할 뿐만 아니라 증기가 더 커지기 때문에 더 자주 뛰기 시작합니다. 이 두 가지 요소의 동시 작용으로 인해 포화 증기압이 기하급수적으로 증가합니다.

2.7.4 공기 습도

절대 습도는 공기 중 수증기의 부분압(즉, 다른 가스가 없을 때 수증기가 자체적으로 발휘하는 압력)입니다. 때로는 절대습도를 공기 중의 수증기 밀도라고도 합니다.

상대 공기 습도 "는 동일한 온도에서 포화 수증기 압력에 대한 수증기 분압의 비율입니다. 일반적으로 이는 다음과 같습니다.

비율은 백분율로 표시됩니다.

" = p 100%: pн

Mendeleev-Clapeyron 방정식(2.6)에 따르면 증기압 비율은 밀도 비율과 같습니다. 방정식 (2.6) 자체는 포화 증기를 대략적으로만 설명하므로 대략적인 관계가 있습니다.

" = 100%:n

공기 습도를 측정하는 장치 중 하나는 건습계입니다. 여기에는 두 개의 온도계가 포함되어 있으며 그 중 하나의 저장소는 젖은 천으로 싸여 있습니다. 습도가 낮을수록 직물에서 물의 증발이 강해지고 습온계 저장소가 더 많이 냉각되며 판독값과 건식 온도계 판독값의 차이가 커집니다. 이 차이로부터 공기 습도는 특수 건습계 테이블을 사용하여 결정됩니다.

액체의 자유 표면 위에는 항상 이 액체의 증기가 있습니다. 액체가 담긴 용기가 닫혀 있지 않으면 액체 표면에서 멀어지고 액체로 다시 돌아갈 수 없는 증기 분자가 항상 존재하게 됩니다. 밀폐된 용기에서는 액체의 증발과 동시에 증기의 응축이 발생합니다. 첫째, 1초 안에 액체 밖으로 날아가는 분자의 수가 다시 돌아오는 분자의 수보다 많아 밀도, 즉 증기압이 증가합니다. 증기 분자의 수는 액체를 떠나는(증발된) 분자의 수가 같은 시간 동안 액체로 돌아오는(응축된) 분자의 수와 같아질 때까지 증가합니다. 이 조건을 동적 균형.

액체와 동적 평형 상태에 있는 증기를 증기라고 합니다. 포화 증기. 포화 증기를 설명하기 위해 다음 양이 사용됩니다. 포화 증기압 피 n 그리고 포화 증기 밀도ρ 엔. 주어진 온도에서 포화 증기는 가능한 최대 압력과 증기 밀도를 갖습니다.

주어진 온도에서 포화증기압보다 압력이 낮은 증기를 증기라고 한다. 불포화. 마찬가지로, 증기 밀도 측면에서 정의를 내리는 것도 가능했습니다.

경험에 따르면 불포화 증기는 모든 가스 법칙을 준수하며 포화 상태에서 멀어질수록 더 정확합니다.

포화 증기의 특성

포화 증기의 특징은 다음과 같습니다.

따라서, 포화 증기는 이상 기체의 기체 법칙을 따르지 않습니다. 주어진 온도에서 포화 증기의 압력과 밀도 값은 표에서 결정됩니다 (표 참조).

테이블. 압력 ( 아르 자형) 및 다양한 온도에서 포화 수증기의 밀도(ρ)( 티).

공기 습도

수많은 수역(바다, 호수, 강 등)과 식물에서 물이 증발한 결과 대기 공기에는 항상 수증기가 포함되어 있습니다. 공기에 포함된 수증기의 양은 날씨, 인간의 안녕, 많은 기관의 기능, 식물의 생명뿐만 아니라 기술 대상, 건축 구조 및 예술 작품의 안전에도 영향을 미칩니다. 따라서 공기 습도를 모니터링하고 측정할 수 있는 것이 매우 중요합니다.

공기 중의 수증기는 일반적으로 불포화 상태입니다. 궁극적으로 태양 복사에 의해 발생하는 기단의 이동은 현재 지구상의 일부 장소에서는 물의 증발이 응축보다 우세하고 다른 곳에서는 응축이 우세하다는 사실로 이어집니다.

절대습도공기의 ρ는 공기 1m 3에 포함된 수증기의 질량(즉, 주어진 조건에서 공기 중의 수증기 밀도)과 수치적으로 동일한 값입니다.

절대 습도의 SI 단위는 입방미터당 킬로그램(kg/m3)입니다. 때때로 입방미터당 그램(g/m3)이라는 비체계적 단위가 사용됩니다.

절대습도 ρ 및 압력 피수증기는 상태방정식으로 연결되어 있다

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

절대습도만 알더라도 공기가 얼마나 건조한지 또는 습한지 판단하는 것은 여전히 ​​불가능합니다. 공기 습도의 정도를 결정하려면 수증기가 포화 상태에 가깝거나 멀리 있는지 알아야 합니다.

상대습도공기 Φ는 주어진 온도 (또는 압력 비율)에서 포화 증기의 밀도 ρ 0에 대한 절대 습도의 백분율 비율입니다. 피수증기를 압력으로 피주어진 온도에서 포화 증기 0):

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

상대 습도가 낮을수록 증기가 포화 상태에서 멀어질수록 증발이 더 강하게 발생합니다. 포화 증기압 피주어진 온도에서 0은 표 값입니다. 압력 피수증기(따라서 절대 습도)는 이슬점에 의해 결정됩니다.

온도에 두십시오 티 1 수증기압 피 1 . 다이어그램의 증기 상태 아르 자형, 티점으로 표현하겠습니다 ㅏ(그림 5).

등압적으로 온도까지 냉각될 때 티 p 증기가 포화되어 그 상태가 점으로 표시됩니다. 안에. 온도 티수증기가 포화되는 지점을 p라고 한다. 이슬점. 이슬점 이하로 냉각되면 증기 응축이 시작됩니다. 안개가 나타나고 이슬이 내리고 창문에 안개가 낀다. 이슬점을 통해 수증기압을 결정할 수 있습니다. 피 1 온도의 공기 중 티 1 .

실제로 그림 5에서 우리는 압력이 피 1은 이슬점에서의 포화 증기압과 같습니다. 피 1 = 피 0tp. 따라서 \(~\varphi = \dfrac(p_(0tp))(p_0) \cdot 100 \;\%\)

건습계. 습도계

온도가 낮아지면 상대습도가 증가합니다. 특정 온도( 이슬점) 수증기가 포화됩니다. 온도가 더 낮아지면 과도한 수증기가 이슬이나 안개 방울 형태로 응축되기 시작합니다.

상대 공기 습도를 결정하기 위해 제한된 지역의 공기 온도를 이슬점까지 인위적으로 낮출 수 있습니다. 절대 습도와 그에 따른 수증기압은 변하지 않습니다. 이슬점에서의 수증기압을 우리가 관심 있는 온도에 있을 수 있는 포화 증기압과 비교함으로써 공기의 상대 습도를 찾을 수 있습니다. 일부 휘발성 액체를 집중적으로 증발시켜 급속 냉각을 달성할 수 있습니다. 응축습도계를 이용하여 습도를 측정하는 방법입니다.

결로습도계두 개의 구멍이 있는 금속 상자로 구성됩니다(그림 6).

에테르가 상자에 부어집니다. 고무 전구를 사용하여 공기가 상자를 통해 펌핑됩니다. 에테르는 매우 빠르게 증발하고 상자의 온도와 상자 근처의 공기는 감소하며 상대 습도는 증가합니다. 장치의 구멍에 삽입된 온도계로 측정되는 특정 온도에서 상자 표면은 작은 이슬 방울로 덮여 있습니다. 듀박스 표면에 이슬이 맺히는 순간을 보다 정확하게 기록하기 위해 이 표면을 경면 마감으로 연마하고 박스 옆에 광택 처리된 금속 링을 배치하여 조절합니다.

최신 응축 습도계에서는 반도체 소자를 사용하여 거울을 냉각하는데, 그 작동 원리는 펠티에 효과를 기반으로 하며, 거울의 온도는 거울에 내장된 와이어 저항 또는 반도체 마이크로 온도계로 측정됩니다.

행동 모발 습도계탈지된 사람의 머리카락은 공기의 습도가 변하면 길이가 변하는 특성을 바탕으로 30~100%의 상대습도를 측정할 수 있습니다. 머리카락 1(그림 7)은 금속 프레임 2 위로 늘어납니다. 머리카락 길이의 변화는 눈금을 따라 이동하는 화살표 3으로 전달됩니다.

쌀. 7

행동 세라믹 습도계공기 습도에 대한 고체 및 다공성 세라믹 덩어리(점토, 실리콘, 카올린 및 일부 금속 산화물의 혼합물)의 전기 저항의 의존성을 기반으로 합니다.

분명히 많은 사람들이 열려 있던 물통이 얼마 후 비어 있음이 밝혀지는 모습을 본 적이 있을 것입니다. 뚜껑을 덮으면 물이 아무데도 가지 않습니다. 그 이유는 모든 사람에게 알려져 있습니다. 물이 증발합니다. 이 현상에 대한 설명은 간단합니다. 일부 물 분자는 액체를 떠날 만큼 충분히 빠른 이동 속도를 가지고 있습니다. 액체가 기체 상태로 변하는 과정을 증발이라고 합니다.

또 다른 과정, 즉 증기가 액체로 변환되는 과정을 응축이라고 합니다. 증발과 응축이라는 두 가지 과정은 지속적으로 발생합니다. 물의 일부는 증발하고 일부는 응축됩니다. 수면 위의 부피가 무제한이라면 증발 과정이 우세합니다. 예를 들어, 열린 물 표면 위에서 발생하는 것처럼 증발된 물은 제거되고 액체는 점차적으로 기체 상태인 증기로 변합니다.

그러나 액체 위의 여유 공간이 제한되면 약간 다른 상황이 발생합니다. 증발된 물은 이 부피를 떠날 수 없으며 포화 증기가 물 표면 위에 형성됩니다. 증발된 물과 응축된 증기의 양이 동일할 때 평형 상태에 있는 증기의 이름입니다. 물은 감소하거나 증가하지 않으며 증발과 응축 사이에서 평형 상태가 발생합니다.

이제 우리는 포화 증기가 무엇인지 알고 있으며 그 특성이 우리에게 매우 흥미로울 수 있습니다. 우리는 처음부터 액체 표면 위의 여유 공간이 제한되어 있다고 판단했습니다. 그 위에 포화 증기가 형성되었습니다. 이제 이 여유 볼륨을 줄이면 어떻게 될까요? 무슨 일이 일어날 것? 이 경우 응축과 증발 사이에 확립된 평형이 중단됩니다. 응축 과정이 우세해지기 시작하고 수분량이 증가하며 증기가 감소합니다.

액체와 평형을 이루는 증기압을 물 위의 자유 공간의 부피를 줄이면 증기압이 증가합니다. 그 결과 증기가 물로 전환됩니다. 확대하면 포화증기보다 공간을 덜 차지한다. 또 다른 결론은 다음과 같습니다. 온도가 일정하면 포화 증기압은 모든 부피에 대해 동일합니다.

증기의 거동에 대한 또 다른 옵션이 있습니다. 수면 위의 부피는 줄어들지만 증기가 액체로 전환되는 현상은 발생하지 않습니다. 이는 표면 위에 불포화 증기가 있음을 의미합니다. 이어서, 일정한 온도에서 부피가 감소함에 따라 증기가 물로 변하기 시작하는데, 이는 포화 증기가 형성되었음을 의미합니다. 그러나 모든 일이 일정한 온도에서 일어난다는 조건이 규정된 것은 아무것도 아닙니다. 증기가 액체로 변할 수 있는 특정 값이 있습니다.

이 값을 임계온도라고 합니다. 물질은 임계온도보다 높은 온도에서는 기체로 남아 있지만, 임계온도보다 낮으면 기체는 액체로 변합니다. 각 물질에는 고유한 의미가 있으며 증기의 두 가지 특징에 더 주목할 가치가 있습니다. 즉, 습하거나 건조한 포화 증기일 수 있습니다. 습증기는 물방울을 포함하고, 건증기는 수분을 포함하지 않습니다.

소위 과열 증기도 있습니다. 이는 온도가 임계보다 높은 건조 증기입니다. 이 경우 닫힌 부피에는 더 이상 액체가 없고 증기만 있는 것으로 간주됩니다. 과열증기는 주로 기술과 에너지 분야에 사용됩니다. 과열 증기를 사용하면 증기 파이프라인을 사용하여 운송하고 다음에서 사용할 수 있습니다. 과열 증기에 물이 없기 때문에 터빈의 수명이 늘어납니다.

이 기사에서는 포화 증기가 무엇인지, 그 유형과 특성은 물론, 포화 증기가 형성되고 액체로 변환되는 과정에 대해 설명합니다.