El vapor de agua se obtiene en calderas de vapor a presión constante y temperatura constante... Primero, el agua se calienta hasta punto de ebullición (permanece constante) o temperatura de saturación. ... Con un calentamiento adicional, el agua hirviendo se convierte en vapor y su temperatura permanece constante hasta que el agua se evapora por completo. La ebullición es el proceso de vaporización en todo el volumen de un líquido. Evaporación - vaporización de la superficie del líquido.

Transferencia de materia desde estado liquido en gaseoso se llama vaporización , y de un estado gaseoso a un líquido condensación ... La cantidad de calor que debe impartirse al agua para convertirla de estado líquido a vapor en el punto de ebullición se llama calor de evaporación .

La cantidad de calor necesaria para calentar 1 Kg el agua a 1 0 C se llama capacidad calorífica del agua . = 1 kcal / kg. Viva.

El punto de ebullición del agua depende de la presión (hay tablas especiales disponibles):

P abs = 1 kgf / cm 2 = 1 atm, t к = 100 ° С

P abs = 1,7 kgf / cm 2, t к = 115 ° С

P abs = 5 kgf / cm 2, t к = 151 ° С

P abs = 10 kgf / cm 2, t к = 179 ° С

P abs = 14 kgf / cm 2, t к = 195 ° С

A una temperatura del agua en las salas de calderas a la salida de 150 ° C y retorno t en-

d 70 ° С cada kg de agua lleva 80 kcal calor.

En sistemas de suministro de vapor 1 Kg agua vaporizada aprox.600 kcal calor.

El agua prácticamente no está comprimida. El volumen más pequeño ocupa en t =+ 4 ° C. A t por encima y por debajo de + 4 ° C, el volumen de agua aumenta. La temperatura a la que el exceso de vapor de agua comienza a condensarse se denomina t "punto de rocío".

Distinguir el vapor saturado y sobrecalentado. Durante la evaporación, algunas de las moléculas salen volando de la superficie del líquido y forman vapor sobre él. Si la temperatura del líquido se mantiene constante, es decir, se le suministra calor continuamente, entonces aumentará el número de moléculas que escapan, mientras que debido al movimiento caótico de las moléculas de vapor, simultáneamente con la formación de vapor, ocurre el proceso opuesto: condensación en la que parte de las moléculas de vapor vuelve al líquido ...

Si la evaporación ocurre en un recipiente cerrado, entonces la cantidad de vapor aumentará hasta que se produzca el equilibrio, es decir, la cantidad de líquido y vapor se vuelve constante.

El vapor, que está en equilibrio dinámico con su líquido y tiene la misma temperatura y presión, se llama vapor saturado.

Vapor húmedo saturado, se llama vapor, en el que hay gotas de agua de caldera; vapor saturado sin gotas de agua se llama vapor seco saturado .

La proporción de vapor seco saturado en vapor húmedo se denomina sequedad del vapor (x). En este caso, la humedad del vapor será igual a 1 - NS. Para vapor saturado seco x = 1. Si se suministra calor a vapor saturado seco a presión constante, se obtiene vapor sobrecalentado. La temperatura del vapor sobrecalentado es más alta que la temperatura del agua de la caldera. El vapor sobrecalentado se obtiene a partir de vapor seco saturado en sobrecalentadores, que se instalan en los conductos de gas de la caldera.

El uso de vapor húmedo saturado no es aconsejable, ya que cuando se mueve a lo largo de las tuberías de vapor, los choques hidráulicos (golpes bruscos dentro de las tuberías) de condensado se acumulan en los accesorios, en las curvas y en los lugares rebajados de las tuberías de vapor, así como en las bombas de vapor. es posible. Muy peligrosa un fuerte declive presión en la caldera de vapor a la atmosférica, lo que puede ocurrir como resultado de una violación de emergencia de la resistencia de la caldera, ya que la temperatura del agua antes de tal cambio de presión era superior a 100 ° C, entonces la cantidad excesiva de calor se gasta en la vaporización , que ocurre casi instantáneamente. La cantidad de vapor aumenta bruscamente, lo que conduce a un aumento instantáneo de la presión en la caldera y a daños graves. Cuanto mayor sea el volumen de agua en la caldera y mayor sea su temperatura, mayores serán las consecuencias de dicha destrucción. El volumen de vapor es 1.700 veces el volumen de agua.

Sobrecalentado vapor - vapor al tener una temperatura superior a la saturada a la misma presión, no tiene humedad. El vapor sobrecalentado se obtiene en un dispositivo especial: un sobrecalentador, donde se calienta el vapor seco saturado. gases de combustión... El vapor sobrecalentado no se usa para calentar calderas, por lo tanto, no hay sobrecalentador.

Propiedades básicas del vapor saturado:

1) t sat. vapor = t fardo. agua a una P dada

2) t bale. el agua depende de Ppair en la caldera

3) se condensa vapor saturado.

Las principales propiedades del vapor sobrecalentado:

1) el vapor sobrecalentado no se condensa

2) t de vapor sobrecalentado no depende de la presión del vapor en la caldera.

(Esquema de obtención de vapor en una caldera de vapor) (los mapas de la página 28 son opcionales)

Propiedades del vapor de agua

Como gas real, consideremos el vapor de agua, que se usa ampliamente en muchas ramas de la tecnología y, en primer lugar, en la ingeniería de energía térmica, donde es el principal fluido de trabajo. Por tanto, el estudio de las propiedades termodinámicas del agua y el vapor es de gran importancia práctica.

En todas las áreas producción industrial obtuve mucho uso del par varias sustancias: agua, amoniaco, dióxido de carbono, etc. De los cuales más extendido recibido vapor de agua, que es un fluido de trabajo en turbinas de vapor, máquinas de vapor, en instalaciones nucleares, como refrigerante en diversos intercambiadores de calor, etc.

El proceso de convertir una sustancia de un estado líquido a un gaseoso se llama vaporización. Evaporación llamada vaporización, que siempre ocurre a cualquier temperatura de la superficie libre del líquido, o sólido... El proceso de evaporación consiste en el hecho de que las moléculas individuales superan la atracción de moléculas vecinas a altas velocidades y vuelan hacia el espacio circundante. La tasa de evaporación aumenta con el aumento de la temperatura del líquido.

El proceso de ebullición consiste en el hecho de que si se suministra calor al líquido, entonces a una cierta temperatura dependiendo de propiedades físicas fluido de trabajo y presión, el proceso de vaporización comienza tanto en la superficie libre del líquido como en su interior.

La transición de una sustancia de un estado gaseoso a un líquido o sólido se llama condensación. El proceso de condensación, como el proceso de vaporización, tiene lugar a una temperatura constante, si la presión no cambia. El líquido obtenido por condensación de vapor se llama condensar.

El proceso de transición de un sólido directamente a vapor se llama sublimación. El proceso inverso de la transición del vapor a un estado sólido se llama desublimación.

El proceso de vaporización. Conceptos y definiciones básicos. Considere el proceso de obtener vapor. Para ello, colocamos 1 kg de agua a una temperatura de O ° C en un cilindro con pistón móvil. Aplicamos una cierta fuerza constante al pistón desde el exterior. R. Entonces, con el área del pistón F, la presión será constante e igual a p = P / F. Representemos el proceso de vaporización, es decir, la transformación de una sustancia de un estado líquido a un estado gaseoso, en p, v diagrama (Fig.14).

Arroz. 14. El proceso de vaporización en pv- diagrama

Estado inicial del agua a presión R y que tiene una temperatura de 0 ° C, se representa en el diagrama mediante los puntos a 1, a 2, a 3 . Cuando se suministra calor al agua, su temperatura aumenta gradualmente hasta alcanzar el punto de ebullición t s , correspondiente a la presión dada. En este caso, el volumen específico del líquido primero disminuye, alcanza valor mínimo en t = 4 ° C, y luego comienza a aumentar. (Pocos líquidos tienen tal anomalía: un aumento de densidad cuando se calientan en un cierto rango de temperatura). Para la mayoría de los líquidos, el volumen específico aumenta monótonamente cuando se calienta.) El estado del líquido llevado al punto de ebullición se representa en el diagrama mediante los puntos b 1, b 2, b 3 .

Con un suministro adicional de calor, el agua comienza a hervir con un fuerte aumento de volumen. El cilindro ahora contiene un medio de dos fases: una mezcla de agua y vapor, llamado vapor húmedo saturado. Saturado Se llama vapor, que se encuentra en equilibrio térmico y dinámico con el líquido del que se forma. El equilibrio dinámico significa que el número de moléculas que escapan del agua al espacio de vapor es igual al número de moléculas que se condensan en su superficie. En este estado de equilibrio, el espacio de vapor contiene el máximo número posible de moléculas a una temperatura dada. A medida que aumenta la temperatura, aumenta el número de moléculas con energía suficiente para escapar al espacio de vapor. El equilibrio se restablece debido a un aumento de la presión de vapor, lo que conduce a un aumento de su densidad y, en consecuencia, del número de moléculas que se condensan en la superficie del agua por unidad de tiempo. De aquí se sigue que la presión del vapor saturado es una función que aumenta monótonamente de su temperatura o, lo que es lo mismo, la temperatura del vapor saturado es una función que aumenta monótonamente de su presión.

Con un aumento en el volumen por encima de la superficie de un líquido que tiene una temperatura de saturación, una cierta cantidad de líquido pasa a vapor; con una disminución en el volumen, el "exceso" de vapor pasa nuevamente a un líquido, pero en ambos casos la presión de vapor permanece constante.

Si la vaporización de un líquido ocurre en un espacio ilimitado, entonces todo puede convertirse en vapor. Si la vaporización de un líquido ocurre en un recipiente cerrado, entonces las moléculas que escapan del líquido llenan el espacio libre sobre él, mientras que parte de las moléculas que se mueven en el espacio de vapor sobre la superficie regresa al líquido. En algún punto entre la vaporización y la transición inversa de moléculas de vapor a líquido, puede ocurrir una igualdad, en la que el número de moléculas que escapan del líquido es igual al número de moléculas que regresan al líquido. En este momento, el máximo número posible de moléculas estará en el espacio sobre el líquido. El vapor en este estado adquiere la densidad máxima a una temperatura dada y se llama saturado.

Por lo tanto, el vapor que está en contacto con un líquido y está en equilibrio térmico con él se llama saturado. Con un cambio en la temperatura del líquido, el equilibrio se altera, provocando un cambio correspondiente en la densidad y presión del vapor saturado.

Una mezcla de dos fases, que es un vapor con gotitas de líquido suspendidas en ella, se llamavapor húmedo saturado... Por lo tanto, el vapor húmedo saturado se puede considerar como una mezcla de vapor seco saturado con las gotas más pequeñas de agua suspendidas en su masa.

La fracción de masa de vapor seco saturado en vapor húmedo se denomina grado de sequedad del vapor y se indica con la letra NS.Fracción de masa agua hirviendo en vapor húmedo, igual a 1- NS, llamado el grado de humedad. Para hervir líquido X= 0, y para vapor saturado seco x = 1. El estado del vapor húmedo se caracteriza por dos parámetros: la presión (o temperatura de saturación t s, que determina esta presión) y el grado de sequedad del vapor.

A medida que se suministra calor, la cantidad de fase líquida disminuye, mientras que aumenta la cantidad de fase de vapor. En este caso, la temperatura de la mezcla permanece invariable e igual at s, ya que todo el calor se gasta en la evaporación de la fase líquida. En consecuencia, el proceso de vaporización en esta etapa es isobárico-isotérmico. Por fin, Último intento el agua se convierte en vapor y el cilindro se llena solo con vapor, que se denomina saturado seco.

El vapor saturado, en el que no hay partículas en suspensión de la fase líquida, se denomina vapor saturado seco. Su volumen y temperatura específicos son funciones de la presión. Por lo tanto, el estado del vapor seco se puede configurar mediante cualquiera de los parámetros: presión, volumen específico o temperatura.

Su estado está representado por los puntos c 1, c 2, c 3.

Los puntos representan vapor sobrecalentado. Cuando se suministra calor a un vapor seco a la misma presión, su temperatura aumentará, el vapor se sobrecalentará. El punto d (d 1, d 2, d 3) representa el estado del vapor sobrecalentado y, dependiendo de la temperatura del vapor, puede estar en diferentes distancias desde el punto c.

Por lo tanto, sobrecalentado Se llama vapor cuya temperatura excede la temperatura del vapor saturado de la misma presión.

Dado que el volumen específico de vapor sobrecalentado a la misma presión es mayor que el del vapor saturado, hay menos moléculas por unidad de volumen de vapor sobrecalentado, lo que significa que tiene una densidad más baja. El estado del vapor sobrecalentado, como cualquier gas, está determinado por dos parámetros independientes cualesquiera.

El proceso de obtención de vapor saturado seco a presión constante se describe en caso general el gráfico abc, y el vapor sobrecalentado en el caso general - el gráfico abcd, mientras que ab es el proceso de calentamiento del agua hasta el punto de ebullición, bc es el proceso de vaporización que ocurre simultáneamente a presión constante y a temperatura constante, es decir, el proceso bc es isobárico y al mismo tiempo isotérmico y, finalmente, cd es el proceso de sobrecalentamiento del vapor a presión constante, pero a una temperatura creciente. Entre los puntos byc existe vapor húmedo con diferentes valores intermedios para el grado de sequedad.

Curva I agua fría se representa mediante una línea paralela al eje de ordenadas, asumiendo que el agua es incompresible y, por lo tanto, el volumen específico de agua es casi independiente de la presión. La curva II se denomina curva de límite inferior o curva de líquido y la curva III, curva de límite superior o curva de vapor seco saturado. La curva II del diagrama separa la región de líquido de la región de vapores saturados, y la curva III separa la región de vapores saturados de la región de vapores sobrecalentados.

Los puntos a 1, a 2 y a 3, que representan el estado de 1 kg de agua fría a una temperatura de 0 ° C y diferentes presiones, se ubican prácticamente en la misma vertical. Los puntos b 1, b 2 yb 3 se desplazan hacia la derecha al aumentar la presión, ya que en este caso los puntos de ebullición t H y, en consecuencia, los volúmenes específicos de agua hirviendo también aumentan. Los puntos c 1, c 2 y c 3 se desplazan hacia la izquierda, por lo que al aumentar la presión, el volumen específico de vapor disminuye a pesar del aumento de temperatura.

Se puede ver en el diagrama pv que al aumentar la presión los puntos b 1, b 2 y b 3 y c 1 con 2 y con 3 se acercan entre sí, es decir, la diferencia en los volúmenes específicos de vapor seco saturado y agua hirviendo. disminuye gradualmente (segmentos bc). Finalmente, a cierta presión, esta diferencia se vuelve igual a cero, es decir, los puntos byc coinciden y las líneas II y III convergen. El punto de encuentro de ambas curvas se denomina punto crítico y se denota con la letra k. El estado correspondiente al punto k se llama estado crítico.

Los parámetros del estado crítico del vapor de agua son los siguientes: presión p k = 225,65 ata; temperatura t = 374.15 ° С, volumen específico v K = 0.00326 m 3 / kg.

En el punto crítico, el agua hirviendo y el vapor tienen los mismos parámetros de estado, y un cambio en el estado de agregación no va acompañado de un cambio en el volumen. En otras palabras, en un estado crítico, el límite condicional que separa estas dos fases de la materia desaparece. A temperaturas superiores a la temperatura crítica (t> t K), ningún aumento de presión puede provocar que el vapor (gas) sobrecalentado se convierta en líquido.

La temperatura crítica es la máxima temperatura posible la coexistencia de dos fases: líquido y vapor saturado. A temperaturas superiores a las críticas, solo es posible una fase. El nombre de esta fase (líquido o vapor sobrecalentado) es algo arbitrario y suele estar determinado por su temperatura. Todos los gases son vapores fuertemente recalentados por encima de T cr. Cuanto mayor sea la temperatura de recalentamiento (a una presión determinada), más cercanas estarán las propiedades del vapor al gas ideal.

Vapor de agua - fluido de trabajo en turbinas de vapor, máquinas de vapor, en instalaciones nucleares, refrigerante en varios intercambiadores de calor.

Vapor - un cuerpo gaseoso en un estado cercano a un líquido en ebullición.

Generación de vapor - el proceso de convertir una sustancia de un estado líquido a un vapor.

Evaporación - vaporización, que siempre ocurre a cualquier temperatura desde la superficie del líquido.

A cierta temperatura, dependiendo de la naturaleza del líquido y la presión a la que se encuentra, se produce la vaporización en toda la masa del líquido. Este proceso se llama hirviendo .

El proceso inverso de vaporización se llama condensación ... La condensación, como la vaporización, tiene lugar a una temperatura constante.

El proceso de convertir un sólido directamente en vapor se llama sublimación ... El proceso inverso de la transición de vapor a de Estado sólido llamada desublimación .

Cuando el líquido se evapora en un espacio confinado (en calderas de vapor), el fenómeno opuesto ocurre simultáneamente: condensación de vapor. Si la tasa de condensación se vuelve igual velocidad evaporación, entonces ocurre el equilibrio dinámico. El vapor en este caso tiene la densidad máxima y se llama saturado transportar .

Si la temperatura del vapor es más alta que la temperatura del vapor saturado de la misma presión, entonces este vapor se llama sobrecalentado .

La diferencia entre la temperatura del vapor sobrecalentado y la temperatura del vapor saturado de la misma presión se llama grado de sobrecalentamiento .

Dado que el volumen específico de vapor sobrecalentado es mayor que el volumen específico de vapor saturado, la densidad del vapor sobrecalentado es menor que la densidad del vapor saturado. Por lo tanto, el vapor sobrecalentado está insaturado.

En el momento de la evaporación de la última gota de líquido en un espacio confinado sin cambiar la temperatura y la presión (es decir, cuando el líquido deja de evaporarse), seco saturado vapor ... El estado de dicho vapor está determinado por un parámetro: la presión.

Una mezcla mecánica de gotitas secas y diminutas de líquido se llama mojado transportar .

Fracción de masa de vapor seco en vapor húmedo - grado de sequedad NS:

x = m cn / m vicepresidente , (6.7)

donde metro cn- masa de vapor seco en húmedo; metro vicepresidente- masa de vapor húmedo.

Fracción de masa a líquidos en vapor húmedo - grado humedad :

a= 1–X = 1–metro cn / m vicepresidente = (metro vicepresidente –metro cn)/metro vicepresidente . (6.8)

6.4. Características del aire húmedo

El aire atmosférico, que consiste principalmente en oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, siempre contiene una cierta cantidad de vapor de agua.

Una mezcla de aire seco y vapor de agua se llama mojado por aire ... El aire húmedo a una presión y temperatura determinadas puede contener diferentes cantidades de vapor de agua.

Una mezcla que consta de aire seco y vapor de agua saturado se llama húmedo saturado por aire ... En este caso, el aire húmedo contiene la máxima cantidad de vapor de agua posible para una temperatura determinada. Cuando este aire se enfría, el vapor de agua se condensará. La presión parcial del vapor de agua en esta mezcla es igual a la presión de saturación a una temperatura dada.

Si el aire húmedo contiene vapor de agua sobrecalentado a una temperatura determinada, se denomina insaturado ... Dado que no contiene la máxima cantidad de vapor de agua posible para una temperatura dada, es capaz de humedecer más. Este aire se usa como agente de secado en varias plantas de secado.

Presión de la ley de Dalton R el aire húmedo es la suma de las presiones parciales del aire seco R en y vapor de agua R NS :

p = p en + p NS . (6.9)

Valor máximo pag NS a una temperatura dada del aire húmedo es la presión del vapor de agua saturado pag norte .

Para encontrar la presión parcial del vapor, use un dispositivo especial: higrómetro ... Este dispositivo se utiliza para determinar punto de rocío , es decir, la temperatura t pag, al que se debe enfriar el aire a presión constante para que se sature.

Conociendo el punto de rocío, puede usar las tablas para determinar la presión de vapor parcial en el aire como la presión de saturación pag norte punto de rocío t pag .

Absoluto humedad aire es la cantidad de vapor de agua en 1 m 3 de aire húmedo. La humedad absoluta es igual a la densidad del vapor a su presión parcial y temperatura del aire. t norte .

La relación entre la humedad absoluta del aire insaturado a una temperatura dada y la humedad absoluta del aire saturado a la misma temperatura se llama relativo humedad aire

φ = con NS /con norte o φ= (con NS /con norte) 100%, (6,10)

Para aire seco φ = 0, para insaturados φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

Considerando el vapor de agua como un gas ideal, es posible, de acuerdo con la ley de Boyle-Mariotte, reemplazar la relación de densidad con la relación de presión. Luego:

φ=ρ NS /ρ norte o φ= pag NS / pag norte· 100%. (6,11)

La densidad del aire húmedo se compone de las masas de aire seco y vapor de agua contenidas en 1 m 3 del volumen:

ρ=ρ en +ρ NS = pag en / (R en T)+φ/ v′′ . (6.12)

El peso molecular del aire húmedo está determinado por la fórmula:

μ =28,95–10,934φ∙ pag norte / pag . (6.13)

Los valores pag norte y v′′ a temperatura del aire t tomado de la tabla de vapor de agua, φ - según el psicrómetro, pag- por el barómetro.

Contenido de humedad es la relación entre la masa de vapor y la masa de aire seco:

d = M NS / M en , (6.14)

donde METRO NS , METRO en- masas de vapor y aire seco en aire húmedo.

Relación entre contenido de humedad y humedad relativa:

D=0,622φ· pag norte ·/( pag - φ· pag norte). (6.15)

Aire constante de gas:

R=8314/μ = 8314 / (28,95-10,934 · μ· pag norte / pag). (6.16)

La fórmula también es válida:

R = (287+462D)/(1+D).

El volumen de aire húmedo por 1 kg de aire seco:

V ow. en = R T /pag. (6.17)

Volumen específico de aire húmedo:

v= V ow. en /(1+D). (6.17a)

Capacidad calorífica de masa específica de la mezcla vapor-aire:

con cm = con en + d s NS . (6.18)

Usted, por supuesto, notó que si abandona el río y no se limpia con una toalla, después de un tiempo su piel se secará.

Esto indica que el agua de la superficie de su cuerpo se ha evaporado. El proceso de evaporación es la transición del estado líquido del agua a vapor. Puedes observar este fenómeno en la naturaleza en todas partes.

La evaporación se produce constantemente desde la capa superficial de los mares y océanos, objetos húmedos (por ejemplo, cuando se limpia la pizarra con un trapo húmedo).

Para todos los seres vivos y plantas, el proceso de evaporación también es característico. Gracias a este fenómeno, los organismos vivos pueden regular su temperatura corporal. Probablemente haya notado que el agua de la superficie del cuerpo se evapora más rápido si hace viento o si el sol brilla intensamente afuera.

De hecho, con un aumento de temperatura y la presencia de viento, la evaporación es más intensa, por lo que en verano los charcos se secan más rápido que en otoño. En invierno, este proceso se ralentiza por completo, pero no se detiene. Incluso la ropa mojada que se cuelga en la calle y está cubierta con una costra de hielo se secará. El proceso de evaporación continúa incluso en tales condiciones. A una temperatura de + 100 ° C, el estado líquido del agua, debido a la ebullición, se convierte en vapor. En este momento, se observa el proceso de evaporación más activo.

El vapor formado comienza a elevarse desde la superficie de la tierra. Sabes que el aire caliente es mucho más liviano que el aire frío, por lo que comienza a ascender, corriendo hacia arriba. Pero con un aumento de altitud, la temperatura del aire comienza a descender bruscamente y el agua se enfría, formando pequeñas gotas de agua. Así aparecen las nubes, que puedes observar en el cielo todos los días. Pueden contener numerosas gotas de agua. Estas son nubes de agua. Algunos de ellos pueden contener pequeños cristales. Estas nubes se llaman heladas. Y si se observan gotas de agua y cristales en la composición, entonces se mezclan. Las nubes de hielo se forman en las altitudes más altas.

El proceso de formación de gotas de agua a partir del vapor es el reverso del proceso de evaporación, se llama condensación (del latín - "espesamiento"). En la naturaleza, puede observar este proceso cuando cae el rocío y aparecen las nieblas.

El fenómeno de la condensación se utiliza activamente en farmacología. Así, se depura el agua, que se utiliza en la investigación de laboratorio y en la fabricación de medicamentos. El proceso consta de tres etapas: el agua se convierte en vapor, el vapor se vuelve líquido nuevamente y las gotas resultantes se recolectan por drenaje (destilación). El resultado es agua destilada. Pero no está absolutamente limpio, porque se mezclan partículas de aire atmosférico. Casi la misma composición se observa en la nieve tratada o en el agua de lluvia.

COMBINAR ÚTIL CON AGRADABLE !

¿De dónde proviene el agua?

Objetivo

Introduce el proceso de condensación.

Materiales (editar)

• recipiente con agua caliente
• espejo.

Sostuve el espejo helado sobre el vapor. Examiné las gotas de agua que aparecieron en él. ¿De dónde vino esta agua?

Este vapor se posó en el espejo y se enfrió, convirtiéndose en agua. También repitieron, pero con un espejo tibio, hay muy pocas gotas de agua.

¿Por qué?

El proceso de convertir vapor en agua ocurre cuando el vapor se enfría.

¿Dónde desaparece el agua?

Objetivo

Revelar el proceso de evaporación del agua, la dependencia de la tasa de evaporación de las condiciones (temperatura del aire, presencia de viento).

Materiales (editar)

• Tres recipientes idénticos con la misma cantidad de agua.

Es necesario verter la misma cantidad de agua en el recipiente, hacer una marca de nivel y colocarlo en diferentes condiciones: en la batería, cerca de la ventana y en un lugar fresco (bordillo).

Ahora estamos observando el proceso de evaporación del agua, registrado en el diario de observación..

¿Por qué?

El agua se evapora más rápido en el calor (cerca del radiador), luego cerca de la ventana (viento - corriente), por último en el bordillo (hace frío allí, no hay corriente).

¿El vapor de agua se convierte en gotas de agua?

Necesitará:

• .Pava
• .Quemador
• .Agua
• .Taza de metal
• Varias botas de hielo y agua helada

Proceso tecnológico:

1. Llena la tetera con agua.
2. Deja que hierva el agua.
3. Coloque algunos cubitos de hielo y agua helada en una taza de metal.
4. Cuando la tetera esté hirviendo, dirija el vapor hacia la taza de metal.

Cual es el resultado?

Aparecen gotas de agua en la superficie exterior de la taza de metal.

¿Por qué?

El vapor de agua se convierte en gotas de agua en contacto con una superficie fría. Este proceso, durante el cual el agua cambia su estado gaseoso a líquido, se llama "condensación". Debido al hecho de que la taza de metal es mucho más fría que el agua hirviendo en la tetera, la corriente de vapor que sale de ella se convierte en gotas de agua tan pronto como toca la superficie de la taza.

VAPOR DE AGUA EN LA ATMÓSFERA

HUMEDAD DEL AIRE. CARACTERÍSTICAS DEL CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN LA ATMÓSFERA

La humedad del aire es el contenido de vapor de agua en la atmósfera. El vapor de agua es uno de los componentes más importantes de la atmósfera terrestre.

El vapor de agua ingresa continuamente a la atmósfera debido a la evaporación del agua de la superficie de los cuerpos de agua, el suelo, la nieve, el hielo y la cubierta vegetal, por lo que se gasta un promedio del 23% de la radiación solar que llega a la superficie terrestre.

La atmósfera contiene un promedio de 1,29 1013 toneladas de humedad (vapor de agua y agua líquida), lo que equivale a una capa de agua de 25,5 mm.

La humedad del aire se caracteriza por los siguientes valores: humedad absoluta, presión parcial de vapor de agua, presión de vapor saturado, humedad relativa, deficiencia de saturación de vapor de agua, temperatura del punto de rocío y humedad específica.

Humedad absoluta a (g / m3): la cantidad de vapor de agua, expresada en gramos, contenida en 1 m3 de aire.

Presión parcial (elasticidad) del vapor de agua e - la presión real del vapor de agua en el aire, medida en milímetros de mercurio (mm Hg), milibares (mb) y hectopascales (hPa). La elasticidad del vapor de agua a menudo se denomina humedad absoluta. Sin embargo, estos diferentes conceptos no pueden confundirse, ya que reflejan diferentes cantidades físicas de aire atmosférico.

La presión del vapor de agua saturado, o la elasticidad de saturación, E es el valor máximo posible de la presión parcial a una temperatura dada; medida en las mismas unidades que e) La elasticidad de saturación aumenta con el aumento de temperatura. Esto significa que para más alta temperatura el aire puede contener más vapor de agua que a una temperatura más baja.

La humedad relativa f es la relación entre la presión parcial del vapor de agua contenido en el aire y la presión del vapor de agua saturado a una temperatura dada. Por lo general, se expresa como un porcentaje con una precisión entera:

La humedad relativa expresa el grado en que el aire está saturado de vapor de agua.

Deficiencia de saturación de vapor de agua (falta de saturación) d - la diferencia entre la elasticidad de saturación y la elasticidad real del vapor de agua:

= mi- mi.

El déficit de saturación se expresa en las mismas unidades y con la misma precisión que los valores de ey E. Con un aumento de la humedad relativa, el déficit de saturación disminuye y a / = 100% se vuelve igual a cero.

Dado que E depende de la temperatura del aire, ye - del contenido de vapor de agua en él, el déficit de saturación es una cantidad compleja que refleja el contenido de calor y humedad del aire. Esto permite utilizar el déficit de saturación más ampliamente que otras características de la humedad para evaluar las condiciones de crecimiento de las plantas agrícolas.

El punto de rocío td (° С) es la temperatura a la que el vapor de agua contenido en el aire a una presión determinada alcanza un estado de saturación con respecto a una superficie de agua plana químicamente limpia. Con / = 100%, la temperatura real del aire coincide con el punto de rocío. A temperaturas por debajo del punto de rocío, la condensación del vapor de agua comienza con la formación de nieblas, nubes y rocío, y se forman escarcha y escarcha en la superficie de la tierra y los objetos.

Humedad específica q (g / kg) - la cantidad de vapor de agua en gramos contenida en 1 kg de aire húmedo:

q= 622 e / P,

donde e es la presión del vapor de agua, hPa; P - presión atmosférica, hPa.

La humedad específica se tiene en cuenta en los cálculos zoometeorológicos, por ejemplo, al determinar la evaporación de la superficie de los órganos respiratorios en los animales de granja y al determinar los costos de energía correspondientes.

CARACTERÍSTICAS DE LA HUMEDAD DEL AIRE EN LA ATMÓSFERA CON ALTITUD

La mayor cantidad de vapor de agua está contenida en las capas de aire inferiores directamente adyacentes a la superficie de evaporación. El vapor de agua penetra en las capas superpuestas como resultado de la difusión turbulenta.

La penetración del vapor de agua en las capas suprayacentes se ve facilitada por el hecho de que es 1,6 veces más ligero que el aire (la densidad del vapor de agua en relación con el aire seco a 0 ° C es 0,622), por lo tanto, el aire enriquecido con vapor de agua, como menos denso, tiende a elevarse hacia arriba.

La distribución vertical de la elasticidad del vapor de agua depende del cambio de presión y temperatura con la altura, de los procesos de condensación y formación de nubes. Por lo tanto, es difícil establecer teóricamente el patrón exacto de cambios en la elasticidad del vapor de agua con la altura.

La presión parcial del vapor de agua disminuye con la altura 4 ... 5 veces más rápido que la presión atmosférica. Ya a una altitud de 6 km, la presión parcial de vapor de agua es 9 veces menor que al nivel del mar. Esto se debe al hecho de que el vapor de agua ingresa continuamente a la capa superficial de la atmósfera como resultado de la evaporación de la superficie activa y su difusión debido a la turbulencia. Además, la temperatura del aire disminuye con la altura, y el posible contenido de vapor de agua está limitado por la temperatura, ya que su disminución contribuye a la saturación del vapor y su condensación.

La disminución de la presión de vapor con la altura puede alternar con su aumento. Por ejemplo, en una capa de inversión, la presión de vapor generalmente aumenta con la altura.

La humedad relativa se distribuye de manera desigual a lo largo de la vertical, pero en promedio disminuye con la altura. En la capa superficial de la atmósfera en los días de verano, aumenta ligeramente con la altura debido a una rápida disminución de la temperatura del aire, luego comienza a disminuir debido a una disminución en el suministro de vapor de agua y nuevamente aumenta al 100% en la capa de nubes. formación. En las capas de inversión, disminuye drásticamente con la altura como resultado de un aumento de temperatura. La humedad relativa cambia de manera especialmente desigual hasta una altitud de 2 ... 3 km.

TASA DIARIA Y ANUAL DE HUMEDAD DEL AIRE

En la capa superficial de la atmósfera, se observa una variación diaria y anual muy pronunciada del contenido de humedad, asociada a los correspondientes cambios periódicos de temperatura.

La variación diurna de la presión del vapor de agua y la humedad absoluta sobre los océanos, mares y áreas terrestres costeras es similar a la variación diurna de las temperaturas del agua y del aire: mínima antes del amanecer y máxima a las 14 ... 15 horas. evaporación débil (o su ausencia en absoluto) a esta hora del día. Durante el día, a medida que aumenta la temperatura y, en consecuencia, la evaporación, aumenta el contenido de humedad en el aire. Lo mismo ocurre con la variación diaria de la elasticidad del vapor de agua sobre los continentes en invierno.

En la estación cálida, en el interior de los continentes, la variación diaria del contenido de humedad tiene la forma de una doble onda (Fig. 5.1). El primer mínimo ocurre temprano en la mañana junto con una temperatura mínima. Después del amanecer, la temperatura de la superficie activa aumenta, la tasa de evaporación aumenta y la cantidad de vapor de agua en la atmósfera inferior aumenta rápidamente. Este crecimiento continúa hasta las 8 ... 10 h, mientras que la evaporación prevalece sobre la transferencia de vapor de las capas inferiores a las superiores. Después de 8 ... 10 horas, la intensidad de la mezcla turbulenta aumenta y, por lo tanto, el vapor de agua se transporta rápidamente hacia arriba. Esta salida de vapor de agua ya no tiene tiempo para ser compensada por la evaporación, como resultado de lo cual el contenido de humedad y, en consecuencia, la elasticidad del vapor de agua en la capa superficial disminuye y alcanza un segundo mínimo a las 15 ... 16 horas. .a la atmósfera por evaporación todavía está en curso. La presión de vapor y la humedad absoluta en el aire comienzan a aumentar y a las 20 ... 22 horas alcanzan el segundo máximo. Por la noche, la evaporación casi se detiene, como resultado de lo cual disminuye el contenido de vapor de agua.

La variación anual de la presión del vapor de agua y la humedad absoluta coincide con la variación anual de la temperatura del aire tanto sobre el océano como sobre la tierra. En el hemisferio norte, el contenido máximo de humedad del aire se observa en julio y el mínimo en enero. Por ejemplo, en San Petersburgo, la presión de vapor mensual promedio en julio es de 14.3 hPa y en enero de 3.3 hPa.

La variación diaria de la humedad relativa depende de la presión de vapor y la elasticidad de saturación. Con un aumento en la temperatura de la superficie de evaporación, la tasa de evaporación aumenta y, por lo tanto, aumenta e. Pero E crece mucho más rápido que e, por lo tanto, con un aumento en la temperatura de la superficie, y con ella la temperatura del aire, la humedad relativa. disminuye [ver. fórmula (5.1)]. Como resultado, su curso cerca de la superficie de la tierra resulta ser el inverso de la temperatura de la superficie y del aire: la humedad relativa máxima ocurre antes del amanecer y la mínima, a las 15:00 (Fig. 5.2). Su disminución diaria es especialmente pronunciada en los continentes en el verano, cuando, como resultado de la difusión turbulenta de vapor hacia arriba, e en la superficie disminuye, y debido a un aumento de la temperatura del aire, E aumenta. Por tanto, la amplitud de las fluctuaciones diarias de la humedad relativa en los continentes es mucho mayor que en las superficies del agua.

Durante el curso anual, la humedad relativa del aire, por regla general, también cambia inversamente con el curso de la temperatura. Por ejemplo, en San Petersburgo la humedad relativa promedia el 65% en mayo y el 88% en diciembre (Figura 5.3). En áreas con un clima monzónico, la humedad relativa mínima ocurre en invierno y la máxima en verano debido a la transferencia de masas de aire húmedo del mar a la tierra en verano: por ejemplo, en Vladivostok en verano / = 89%, en invierno / = 68%.

El curso del déficit de saturación de vapor de agua es paralelo al curso de la temperatura del aire. Durante el día, el déficit es mayor a las 14 ... 15 en punto, y el menor, antes del amanecer. Durante el año, el déficit de saturación de vapor de agua tiene un máximo en el mes más caluroso y un mínimo en el mes más frío. En las áridas regiones esteparias de Rusia, en el verano a las 13:00, se observa anualmente un déficit de saturación superior a 40 hPa. En San Petersburgo, el déficit de saturación de vapor de agua en junio promedia 6,7 ​​hPa, y en enero, solo 0,5 hPa

HUMEDAD DEL AIRE EN LA CUBIERTA DE LA PLANTA

La cubierta vegetal tiene una gran influencia en la humedad del aire. Las plantas evaporan una gran cantidad de agua y, por lo tanto, enriquecen la capa superficial de la atmósfera con vapor de agua; se observa un mayor contenido de humedad del aire en comparación con la superficie desnuda. Esto también se ve facilitado por la disminución de la velocidad del viento por parte de la cubierta vegetal y, en consecuencia, la difusión turbulenta del vapor. Esto es especialmente pronunciado durante el día. La elasticidad del vapor dentro de las copas de los árboles en los días despejados de verano puede ser de 2 ... 4 hPa más que en un lugar abierto, en algunos casos incluso de 6 ... 8 hPa. Dentro de las agrofitocenosis, es posible aumentar la presión de vapor en comparación con el campo de vapor en 6 ... 11 hPa. Por la tarde y por la noche, la influencia de la vegetación sobre el contenido de humedad es menor.

La cubierta vegetal también tiene una gran influencia en la humedad relativa. Entonces, en los días despejados de verano, la humedad relativa dentro de los cultivos de centeno y trigo es 15 ... 30% más alta que en un área abierta, y en cultivos de cultivos altos (maíz, girasol, cáñamo) - 20 ... 30% más que sobre suelo desnudo. En los cultivos, la humedad relativa más alta se observa en la superficie del suelo sombreada por las plantas, y la más baja, en la capa superior de hojas (Cuadro 5.1). Distribución vertical de la humedad relativa y el déficit de saturación

El déficit de saturación de vapor de agua, respectivamente, en los cultivos es significativamente menor que en el suelo desnudo. Su distribución se caracteriza por una disminución de la capa superior de hojas a la inferior (ver Tabla 5.1).

Anteriormente se señaló que la cubierta vegetal afecta significativamente el régimen de radiación (ver Capítulo 2), la temperatura del suelo y del aire (ver Capítulos 3 y 4), cambiándolos significativamente en comparación con el área abierta, es decir, su propio régimen meteorológico especial: el fitoclima. . Cuánto se expresa depende de la especie, el hábito y la edad de las plantas, la densidad de la siembra, el método de siembra (plantación).

Afecta el fitoclima y las condiciones climáticas: en condiciones de nubes bajas y cielo despejado, las características fitoclimáticas son más pronunciadas.

LA IMPORTANCIA DE LA HUMEDAD DEL AIRE PARA LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

El vapor de agua en la atmósfera es, como se señaló en el Capítulo 2, de gran importancia para retener el calor en la superficie de la tierra, ya que absorbe el calor que irradia. La humedad del aire es uno de los elementos climáticos esenciales para la producción agrícola.

La humedad del aire tiene una gran influencia en la planta. Determina en gran medida la intensidad de la transpiración. A altas temperaturas y baja humedad (/ "< 30 %) транспирация резко увеличивается и у растений возникает большой недостаток воды, что отражается на их росте и развитии. Например, отмечается недоразвитие генеративных органов, задерживается цветение.

La escasez de humedad durante el período de floración provoca que el polen se seque y, en consecuencia, una fertilización incompleta, que, por ejemplo, en los cereales, provoca a través del grano. Durante el período de llenado del grano, la sequedad excesiva del aire conduce al hecho de que el grano se vuelve débil, el rendimiento disminuye.

Un bajo contenido de humedad en el aire conduce a una pequeña productividad de frutas, cultivos de bayas, uvas, mala brotación para la cosecha del próximo año y, en consecuencia, una disminución en el rendimiento.

La humedad del aire también afecta la calidad del cultivo. Se observa que la baja humedad reduce la calidad de la fibra de lino, pero aumenta la calidad de horneado del trigo, las propiedades técnicas del aceite de linaza, el contenido de azúcar en las frutas, etc.

Una disminución de la humedad relativa del aire con falta de humedad del suelo es especialmente desfavorable. Si el clima es cálido y seco durante mucho tiempo, las plantas pueden secarse.

Un aumento a largo plazo en el contenido de humedad (/> 80%) también afecta negativamente el crecimiento y desarrollo de las plantas. La humedad del aire excesivamente alta determina la estructura de células grandes del tejido vegetal, lo que posteriormente conduce al alojamiento de los cultivos de cereales. Durante el período de floración, dicha humedad del aire impide la polinización normal de las plantas y reduce el rendimiento, ya que las anteras se abren menos y el vuelo de los insectos disminuye.

El aumento de la humedad del aire retrasa el inicio de la madurez completa del grano, aumenta el contenido de humedad en el grano y la paja, lo que, en primer lugar, afecta negativamente el funcionamiento de las máquinas cosechadoras y, en segundo lugar, requiere costos adicionales para secar el grano (Cuadro 5.2).

Una disminución del déficit de saturación a 3 hPa y más conduce prácticamente a la terminación de la cosecha debido a las malas condiciones.

En la estación cálida, la alta humedad del aire contribuye al desarrollo y propagación de una serie de enfermedades fúngicas de los cultivos agrícolas (tizón tardío de las papas y tomates, mildiú de la uva, podredumbre blanca del girasol, diferentes tiposóxido de cereales, etc.). La influencia de este factor se ve especialmente reforzada con un aumento de temperatura (Tabla 5.3).

5.3. El número de plantas de trigo de primavera Cesio 111, afectadas por el carbón, según la humedad y la temperatura del aire.

En el balance de calor de animales de granja y humanos, el intercambio de calor está asociado con la humedad del aire. A temperaturas del aire por debajo de 10 ° C, la alta humedad aumenta la transferencia de calor de los organismos y, a altas temperaturas, se ralentiza.