Zależność prężności pary nasyconej od temperatury. Gotowanie – Hipermarket wiedzy. Chemia ropy naftowej

Ponieważ para nasycona jest jednym ze składników układu równowagi termodynamicznej substancji o jednorodnym składzie, ale różnym udziale fazowym, zrozumienie wpływu poszczególnych czynników fizycznych na wielkość wytwarzanego przez nią ciśnienia pozwala wykorzystać tę wiedzę w zajęcia praktyczne na przykład przy określaniu szybkości wypalania niektórych cieczy w przypadku pożaru itp.

Zależność prężności pary nasyconej od temperatury

Prężność pary nasyconej wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. W tym przypadku zmiana wartości nie jest wprost proporcjonalna, ale następuje znacznie szybciej. Dzieje się tak dlatego, że wraz ze wzrostem temperatury ruch cząsteczek względem siebie przyspiesza i łatwiej jest im pokonać siły wzajemnego przyciągania i przejść do innej fazy, tj. liczba cząsteczek w stanie ciekłym maleje, a w stanie gazowym wzrasta, aż cała ciecz zamieni się w parę. To rosnące ciśnienie powoduje podniesienie pokrywy garnka lub gdy woda zaczyna wrzeć.

Zależność prężności pary nasyconej od innych czynników

Na ilość ciśnienia pary nasyconej wpływa również ilość stan gazowy cząsteczki, ponieważ ich liczba określa masę pary powstałej w zamkniętym naczyniu. Wartość ta nie jest stała, ponieważ przy różnicy temperatur między dnem naczynia a pokrywką, która je zakrywa, stale zachodzą dwa wzajemnie przeciwne procesy - parowanie i kondensacja.

Ponieważ dla każdej substancji w określonej temperaturze znane są wskaźniki przejścia określonej liczby cząsteczek z jednej fazy stanu substancji do drugiej, możliwa jest zmiana wartości prężności pary nasyconej poprzez zmianę objętości naczynie. Zatem ta sama objętość wody, na przykład 0,5 litra, wytworzy różne ciśnienia w pięciolitrowym kanistrze i czajniku.

Czynnikiem decydującym o określeniu wartości odniesienia prężności pary nasyconej przy stałej objętości i stopniowym wzroście temperatury jest struktura molekularna samej podgrzewanej cieczy. Zatem wskaźniki acetonu, alkoholu i zwykłej wody będą się znacznie od siebie różnić.

Aby zobaczyć proces wrzenia cieczy, konieczne jest nie tylko doprowadzenie ciśnienia pary nasyconej do pewnych granic, ale także skorelowanie tej wartości z zewnętrznym ciśnieniem atmosferycznym, ponieważ proces wrzenia jest możliwy tylko wtedy, gdy ciśnienie na zewnątrz jest wyższe niż ciśnienie wewnątrz naczynia.

Prężność pary nasyconej cieczy składającej się z cząsteczek silnie oddziałujących ze sobą jest mniejsza niż prężność pary nasyconej cieczy składającej się ze słabo oddziałujących cząsteczek. TMG 1600 6 0,4 - transformator TMG tmtorg.ru.

Punkt rosy to temperatura, w której para zawarta w powietrzu ulega nasyceniu. Kiedy w powietrzu lub na przedmiotach, z którymi się styka, osiągnięty zostanie punkt rosy, para wodna zaczyna się skraplać.

Para nasycona, w przeciwieństwie do pary nienasyconej, nie podlega prawom gazu doskonałego.

Zatem ciśnienie pary nasyconej nie zależy od objętości, ale zależy od temperatury (w przybliżeniu opisanej równaniem stanu gazu doskonałego p = nkT). Zależności tej nie można wyrazić prostym wzorem, dlatego na podstawie eksperymentalnych badań zależności prężności pary nasyconej od temperatury opracowano tabele, z których można określić jej ciśnienie w różnych temperaturach.

Wraz ze wzrostem temperatury ciśnienie pary nasyconej rośnie szybciej niż gazu doskonałego. Gdy ciecz jest podgrzewana w zamkniętym naczyniu, prężność pary wzrasta nie tylko ze względu na wzrost temperatury, ale także ze względu na wzrost stężenia cząsteczek (masy pary) w wyniku odparowania cieczy. Nie dzieje się tak w przypadku gazu doskonałego. Gdy cała ciecz odparuje, para przestanie być nasycona po dalszym ogrzewaniu, a jej ciśnienie przy stałej objętości będzie wprost proporcjonalne do temperatury.

Ze względu na ciągłe parowanie wody z powierzchni zbiorników, gleby i roślinności, a także oddychanie ludzi i zwierząt, atmosfera zawsze zawiera parę wodną. Dlatego ciśnienie atmosferyczne jest sumą ciśnienia suchego powietrza i zawartej w nim pary wodnej. Ciśnienie pary wodnej będzie maksymalne, gdy powietrze będzie nasycone parą.

WILGOTNOŚĆ POWIETRZA (uczeń 10. klasy, s. 294-295, uczeń 8. klasy, s. 46-47)

Pojęcie wilgotności powietrza i jej zależność od temperatury

Oznaczanie wilgotności względnej. Formuła. Jednostki.

Punkt rosy

Oznaczanie wilgotności względnej poprzez prężność pary nasyconej. Formuła

Higrometry i psychrometry

W tej samej temperaturze zawartość pary wodnej w powietrzu może się znacznie różnić: od zera (absolutnie suche powietrze) do maksymalnej możliwej (para nasycona)

Co więcej, dzienna zmiana wilgotności względnej jest przeciwieństwem dziennej zmiany temperatury. W ciągu dnia wraz ze wzrostem temperatury, a co za tym idzie wraz ze wzrostem ciśnienia nasycenia, wilgotność względna maleje, a w nocy wzrasta. Ta sama ilość pary wodnej może nasycić lub nie nasycić powietrze. Obniżając temperaturę powietrza, znajdującą się w nim parę można doprowadzić do nasycenia.

Częściowe ciśnienie pary wodnej (lub ciśnienie pary wodnej)

Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną różnych gazów i pary wodnej.

Ciśnienie, jakie wytworzyłaby para wodna, gdyby nie było wszystkich innych gazów, nazywa się ciśnieniem cząstkowym pary wodnej.

Częściowe ciśnienie pary wodnej przyjmuje się jako jeden ze wskaźników wilgotności powietrza.

Wyrażone w jednostkach ciśnienia - Pa lub mmHg.

Bezwzględna wilgotność powietrza

Ponieważ prężność pary jest proporcjonalna do stężenia cząsteczek, wilgotność bezwzględną można zdefiniować jako gęstość pary wodnej obecnej w powietrzu w danej temperaturze, wyrażoną w kilogramach na metr sześcienny.

Wilgotność bezwzględna pokazuje, ile gramów pary wodnej znajduje się w 1m3 powietrza w danych warunkach.

Oznaczenie - ρ

Jest to gęstość pary wodnej.

Wilgotność względna

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej nie jest w stanie ocenić, jak blisko jest nasycenia. Od tego zależy mianowicie intensywność parowania wody. Dlatego też wprowadza się wartość, która pokazuje, jak blisko pary wodnej w danej temperaturze jest nasycenie – wilgotność względna.

Wilgotność względna powietrza φ to stosunek ciśnienia cząstkowego p pary wodnej zawartej w powietrzu w danej temperaturze do ciśnienia p0 pary nasyconej w tej samej temperaturze, wyrażony w procentach:

Wilgotność względna powietrza - procentowy stosunek stężenia pary wodnej w powietrzu do stężenia pary nasyconej w tej samej temperaturze

Stężenie pary nasyconej to maksymalne stężenie, jakie para może mieć nad cieczą. Dlatego wilgotność względna może zmieniać się od 0 do nn.p.

Im niższa wilgotność względna powietrza, tym bardziej suche jest powietrze i następuje intensywniejsze parowanie.

Dla optymalnej wymiany ciepła przez człowieka optymalna wilgotność względna wynosi 25% w temperaturze +20-25°C. Przy wyższych temperaturach optymalna wilgotność wynosi 20%

Ponieważ stężenie pary jest powiązane z ciśnieniem (p = nkT), wilgotność względną można wyrazić jako procent prężności pary w powietrzu i prężności pary nasyconej w tej samej temperaturze:

Większość zjawisk obserwowanych w przyrodzie, np. szybkość parowania, wysychania różnych substancji, więdnięcia roślin, nie zależy od ilości pary wodnej w powietrzu, ale od tego, jak blisko tej ilości jest nasycenia, czyli. , na wilgotność względną, która charakteryzuje stopień nasycenia powietrza parą wodną.

W niskich temperaturach i wysokiej wilgotności wzrasta przenikanie ciepła i osoba popada w hipotermię. Przeciwnie, w wysokich temperaturach i wilgotności przenoszenie ciepła jest znacznie zmniejszone, co prowadzi do przegrzania ciała. Najbardziej korzystna dla człowieka w średnich szerokościach klimatycznych jest wilgotność względna wynosząca 40-60%.

Jeśli wilgotne powietrze zostanie schłodzone, wówczas w określonej temperaturze parę w nim można doprowadzić do nasycenia. Przy dalszym chłodzeniu para wodna zacznie się skraplać w postaci rosy. Pojawia się mgła i opada rosa.

Idź do strony:

Prężność pary nasyconej (elastyczność) pojedynczej substancji lub mieszaniny substancji to ciśnienie fazy parowej znajdującej się w równowadze (tj. w stanie granicznym, niezmiennym) z fazą ciekłą w danej temperaturze. Szeroko stosowany w rafinacji ropy naftowej standardowa metoda z bombą Reida zgodnie z GOST 1756-2000, która ma dwie komory wysokociśnieniowe hermetycznie połączone gwintem, objętość komory parowej jest 4 razy większa niż objętość komory cieczy. Do dolnej komory wlewa się badaną ciecz, np. benzynę, łączy się komory i podgrzewa w termostacie do standardowej temperatury 38°C. Po odczekaniu do osiągnięcia równowagi pomiędzy fazą gazową (parą nasyconą) i fazą ciekłą, ciśnienie pary nasyconej określa się za pomocą manometru umieszczonego na komorze parowej. Ta metoda eksperymentalna jest przybliżona (ponieważ aby osiągnąć stan równowagi w zasadzie wymagane przez czas nieokreślony wielki czas oraz powietrze i para wodna znajdowały się w komorze parowej przed eksperymentem), ale metoda ta jest wystarczająca do oceny warunków transportu i przechowywania, wielkości strat wskutek parowania, właściwości handlowych benzyny, stabilnych kondensatów gazowych i gazów skroplonych. Na przykład produkty GPP obejmują etan, propan, butan, benzynę gazową (lub ich mieszaniny). Benzyna to skroplone węglowodory ekstrahowane z ropy naftowej i gazów ziemnych. Prężność pary nasyconej komercyjnej benzyny gazowej powinna wynosić 0,07-0,23 MPa (0,7-2,4 kg/cm2), propan (ciecz) - nie więcej niż 1,45 MPa (14,8 kg/cm2), butan (ciecz) - nie więcej niż 0,48 MPa (4,9 kg/cm2), a benzyna silnikowa i stabilne kondensaty gazów do przewozu w cysternach kolejowych – nie więcej niż 66,7-93,3 kPa (500-700 mm Hg. ). Zatem prężność pary nasyconej zależy od składu cieczy źródłowej i temperatury. Prężność par nasyconych węglowodorów i ich mieszanin - najważniejsza cecha do obliczania różnych procesów przenoszenia masy (pojedyncze odparowanie mieszanin ciekłych, pojedyncza kondensacja mieszaniny gazów, absorpcja gazów węglowodorowych, rektyfikacja ciekłych surowców wieloskładnikowych itp.).

Dlatego w literaturze podaje się zarówno dane referencyjne, jak i liczne wzory empiryczne służące do wyznaczania prężności pary nasyconej dla różnych temperatur i ciśnień. Podstawowy właściwości fizyczne niektóre węglowodory i gazy podano w tabeli. 2.3 i 2.4.

Ze względu na ruch termiczny niektóre cząsteczki na powierzchni cieczy mają prędkości wystarczająco duże, aby pokonać siły spójności, które utrzymują cząsteczki w cieczy i opuszczają ciecz. Zjawisko to nazywa się parowaniem. W wyniku zderzenia cząsteczki pary mogą ponownie znaleźć się blisko powierzchni cieczy i wniknąć głębiej.

W ten sposób poszczególne cząsteczki opuszczają ciecz i ponownie do niej wracają. Jeśli więcej cząsteczek wydostanie się na zewnątrz niż z powrotem, ciecz wyparuje. Jeśli natomiast mniej cząsteczek wylatuje niż powraca, następuje kondensacja pary. W przypadku, gdy ta sama liczba cząsteczek opuszcza ciecz w drodze powrotnej, między parą a cieczą ustala się równowaga. Steam w tym przypadku nazywa się bogaty. Prężność pary nasyconej w stałej temperaturze jest wartością stałą.

Prężność pary nasyconej dla niektórych substancji w temperaturze T = 20 °C

W przypadku roztworu prężność pary nasyconej jest sumą prężności pary nasyconej składników roztworu, z uwzględnieniem ich stężeń, i jest określona przez prawo Raoulta.

Wartość prężności pary nasyconej charakteryzuje lotność cieczy. Ta ostatnia cecha jest praktycznie bardzo istotna dla fazy ciekłej wywoływaczy stosowanych w warunkach polowych, zwłaszcza w okresie jesienno-zimowym, kiedy temperatura powietrza spada i wydajność procesu sterowania gwałtownie spada na skutek długiego suszenia wywoływacza. Ponadto zmienność wiąże się z bezpieczeństwem środowiskowym defektoskopu, a także bezpieczeństwem pożarowym i wybuchowym całego obiektu.

Kondensacja kapilarna– jest to kondensacja pary wodnej w kapilarach i mikropęknięciach ciał porowatych, a także w przestrzeniach pomiędzy sąsiadującymi ze sobą cząstkami lub ciałami stałymi. Kondensacja kapilarna rozpoczyna się od adsorpcji cząsteczek pary przez powierzchnię kondensacji i powstania płynnych łąkotek. Ponieważ ma miejsce zwilżanie, kształt łąkotki w kapilarach jest wklęsły, a prężność pary nasyconej p nad nimi jest niższa niż prężność pary nasyconej p 0 nad płaską powierzchnią.

Zatem kondensacja kapilarna zachodzi przy ciśnieniach niższych niż p0. Objętość cieczy skondensowanej w porach osiąga wartość graniczną przy p = p 0. W tym przypadku powierzchnia styku ciecz-gaz ma zerową krzywiznę (płaskość).

Kondensacja kapilarna zwiększa absorpcję (sorpcję) par przez ciała porowate, szczególnie w pobliżu punktu nasycenia parą. Kondensacja kapilarna może prowadzić do znacznego pogorszenia właściwości wywoływaczy stosowanych do wykrywania wad kapilarnych, gdy są one przechowywane w luźno zamkniętych pojemnikach, zwłaszcza w warunkach dużej wilgotności.

A co stanie się z parą nasyconą, jeśli zmniejszy się jej objętość? Na przykład, jeśli sprężasz parę znajdującą się w równowadze z cieczą w cylindrze pod tłokiem, utrzymując stałą temperaturę zawartości cylindra.

Gdy para zostanie sprężona, równowaga zacznie być zakłócana. Na początku gęstość pary nieznacznie wzrośnie i większa liczba cząsteczek zacznie przemieszczać się z gazu do cieczy niż z cieczy do gazu. Przecież liczba cząsteczek opuszczających ciecz w jednostce czasu zależy tylko od temperatury, a kompresja pary nie zmienia tej liczby. Proces trwa do momentu ponownego ustalenia się równowagi dynamicznej i gęstości pary, dzięki czemu stężenie jej cząsteczek odzyskuje poprzednią wartość. Dlatego, stężenie cząsteczek pary nasyconej w stałej temperaturze nie zależy od jej objętości.

Ponieważ ciśnienie jest proporcjonalne do stężenia cząsteczek (P = nkT), to z tej definicji wynika, że ciśnienie pary nasyconej nie zależyot objętości, jaką zajmuje.

Ciśnienie pary, w którym ciecz znajduje się w równowadze z parą, nazywa się ciśnieniem pary nasyconej.

• Para nienasycona.

Użyliśmy tego słowa wiele razy gaz I para. Nie ma zasadniczej różnicy pomiędzy gazem i parą. Ale jeśli w stałej temperaturze gaz można zamienić w ciecz poprzez proste sprężanie, wówczas nazywamy to parą, a dokładniej: para nienasycona.

• Zależność prężności pary nasyconej od temperatury.

Stan pary nasyconej, jak mówi doświadczenie, w przybliżeniu opisuje równanie stanu gazu doskonałego, a jego ciśnienie określa wzór

Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ciśnienie. Ponieważ D Ciśnienie nasyconeilość pary nie zależy od objętości,to tylko zależyna temperaturę.

Jednak ta zależność usta), stwierdzona eksperymentalnie nie jest wprost proporcjonalna, jak w przypadku gazu doskonałego przy stałej objętości. Wraz ze wzrostem temperatury ciśnienie pary nasyconej rośnie szybciej niż ciśnienie gazu doskonałego (ryc. 30, przekrój krzywej AB). Staje się to szczególnie oczywiste, jeśli przeciągniemy izochorę przez ten punkt A(linia przerywana) Dlaczego tak się dzieje?

Kiedy ciecz jest podgrzewana w zamkniętym pojemniku, część cieczy zamienia się w parę. W rezultacie zgodnie ze wzorem
ciśnienie para nasycona rośnie nie tylko z powodu rosnącej temperatury płynów, ale także ze względu na zwiększoną stężenie cząsteczek (gęstość ness) para . Zasadniczo wzrost ciśnienia wraz ze wzrostem temperatury jest dokładnie określony przez wzrost stężenia. Główna różnica w zachowaniu gazu doskonałego i pary nasyconej polega na tym, że gdy zmienia się temperatura pary w zamkniętym naczyniu (lub gdy zmienia się objętość przy stałej temperaturze), zmienia się masa pary. Ciecz częściowo zamienia się w parę lub odwrotnie, para częściowo się skrapla. Kiedy cała ciecz odparuje, para przestanie być nasycona po dalszym ogrzewaniu, a jej ciśnienie przy stałej objętości wzrośnie wprost proporcjonalnie do temperatury bezwzględnej (patrz rys. 30, rozdz. Słońce).