Vandens garai gaunami iš garo katilai esant pastoviam slėgiui ir pastovi temperatūra. Pirma, vanduo pašildomas iki virimo temperatūra (ji išlieka pastovi) arba soties temperatūra. . Toliau kaitinant, verdantis vanduo virsta garais ir jo temperatūra išlieka pastovi, kol vanduo visiškai išgaruoja. Virimas yra garavimo procesas visame skysčio tūryje. Garavimas - garinimas nuo skysčio paviršiaus.

Medžiagos perkėlimas iš skysta būsenaį dujinę vadinama garinimas , o iš dujinės būsenos į skystą kondensacija . Šilumos kiekis, kuris turi būti perduotas vandeniui, kad jis virimo temperatūroje iš skystos būsenos virstų garų būsena, vadinamas garavimo šiluma .

Šilumos kiekis, reikalingas šildymui 1 kilogramas vandens per 1 0 C vadinamas vandens šiluminė talpa . = 1 kcal/kg. deg.

Vandens virimo temperatūra priklauso nuo slėgio (yra specialios lentelės):

R abs = 1 kgf / cm 2 = 1 atm, t k \u003d 100 ° С

R abs = 1,7 kgf / cm2, t k \u003d 115 ° С

R abs = 5 kgf / cm2, t k \u003d 151 ° С

R abs = 10 kgf / cm2, t k = 179°С

R abs = 14 kgf / cm2, t k = 195°С

Esant vandens temperatūrai katilinėse prie išėjimo 150 ° C ir grąžinimo t in-

70°C temperatūroje kiekvienas kilogramas vandens perneša 80 kcalšiluma.

Garo tiekimo sistemose 1 kilogramas vandens garuose nešiojamas apie 600 kcalšiluma.

Vanduo praktiškai nesuspaudžiamas. Užima mažiausią tūrį t=+4°С. At t aukščiau ir žemiau +4°C vandens tūris didėja. Temperatūra, kurioje prasideda vandens garų pertekliaus kondensacija, vadinama t „rasos tašku“.

Atskirkite prisotintus garus Ir perkaitusi. Garinimo metu dalis molekulių nuskrenda nuo skysčio paviršiaus ir virš jo susidaro garai. Jei skysčio temperatūra bus palaikoma pastovi, ty į jį nuolat tiekiama šiluma, tada išstumiamų molekulių skaičius padidės, o dėl chaotiško garų molekulių judėjimo kartu su garų susidarymu vyksta atvirkštinis procesas. - kondensacija, kurios metu dalis garų molekulių grįžta į skystį.

Jei garavimas vyksta uždarame inde, tada garų kiekis didės tol, kol bus pasiekta pusiausvyra, t.y. skysčio ir garų kiekis taps pastovus.

Garai, kurie yra dinaminėje pusiausvyroje su skysčiu ir kurių temperatūra bei slėgis yra vienodi, vadinami sočiųjų garų.

Drėgni prisotinti garai, vadinamas garu, kuriame yra katilo vandens lašeliai; vadinami sotieji garai be vandens lašelių sausi sotieji garai .

Sausų sočiųjų garų dalis drėgnuose garuose vadinama garų sausumo laipsniu (x). Tokiu atveju garų drėgnis bus lygus 1 - X. Sausiems sotiems garams x = 1. Jei esant pastoviam slėgiui, sausam prisotintam garui perduodama šiluma, gaunami perkaitinti garai. Perkaitinto garo temperatūra yra aukštesnė už katilo vandens temperatūrą. Perkaitinti garai gaunami iš sausų sočiųjų garų perkaitintuvuose, kurie įrengiami katilo dūmtakiuose.

Drėgno prisotinto garo naudojimas nepageidautinas, nes jam judant garo vamzdynais susidaro kondensato hidrauliniai smūgiai (aštrūs smūgiai vamzdžių viduje), kuris kaupiasi jungiamosiose detalėse, kreivėse ir žemose garo vamzdynų vietose, taip pat garo siurbliuose. , yra įmanomi. Labai pavojingas staigus nuosmukis slėgis garo katile iki atmosferos, kuris gali atsirasti dėl avarinio katilo stiprumo pažeidimo, nes vandens temperatūra prieš tokį slėgio pokytį buvo aukštesnė nei 100 ° C, tada šilumos perteklius išleidžiamas garo gamybai. , kuris atsiranda beveik akimirksniu. Garų kiekis smarkiai pakyla, todėl katile akimirksniu padidėja slėgis ir daroma rimta žala. Kuo didesnis vandens tūris katile ir aukštesnė jo temperatūra, tuo didesnės tokio sunaikinimo pasekmės. Garų tūris yra 1700 kartų didesnis už vandens tūrį.

perkaitintas poros turintis aukštesnę temperatūrą nei prisotintas prie to paties slėgio – neturi drėgmės. Perkaitinti garai gaunami specialiame įrenginyje – perkaitintuve, kuriame kaitinami sausi sotieji garai dūmų dujos. Šildymo katilinėse perkaitintas garas nenaudojamas, todėl perkaitintuvo nėra.

Pagrindinės sočiųjų garų savybės:

1) t sat. garai = t kip. vandens tam tikru R

2) t b.p. vanduo priklauso nuo Rsteam katile

3) sotieji garai kondensuojasi.

Pagrindinės perkaitinto garo savybės:

1) perkaitinti garai nesikondensuoja

2) t perkaitinti garai nepriklauso nuo garo slėgio katile.

(Garų gavimo garų katile schema) (kortelės 28 puslapyje yra neprivalomos)

Vandens garų savybės

Tikromis dujomis laikome vandens garus, kurie plačiai naudojami daugelyje technologijų šakų, o visų pirma šiluminėje energetikoje, kur jie yra pagrindinis darbinis skystis. Todėl vandens ir vandens garų termodinaminių savybių tyrimas turi didelę praktinę reikšmę.

Visose srityse pramoninės gamybos gavo daug naudos įvairių medžiagų: vanduo, amoniakas, anglies dioksidas ir kt. Iš jų labiausiai paplitęs gavo vandens garų, kurie yra darbinis skystis garo turbinos, garo varikliai, branduoliniuose įrenginiuose, aušinimo skystis įvairiuose šilumokaičiuose ir kt.

Medžiagos pakeitimo iš skystos būsenos į dujinę būseną procesas vadinamas garinimas. išgaruojant vadinamas garinimu, kuris visada vyksta bet kokioje temperatūroje nuo laisvo skysčio paviršiaus arba tvirtas kūnas. Garavimo procesas susideda iš to, kad atskiros molekulės dideliu greičiu įveikia gretimų molekulių trauką ir išskrenda į aplinkinę erdvę. Garavimo greitis didėja kylant skysčio temperatūrai.

Virimo procesas susideda iš to, kad jei skysčiui tiekiama šiluma, tada tam tikroje temperatūroje, priklausomai nuo fizines savybes darbinio skysčio ir slėgio, garavimo procesas prasideda tiek laisvajame skysčio paviršiuje, tiek jo viduje.

Vadinamas medžiagos perėjimas iš dujinės būsenos į skystą arba kietą kondensacija. Kondensacijos procesas, kaip ir garinimo procesas, vyksta pastovioje temperatūroje, jei slėgis nesikeičia. Skystis, susidarantis kondensuojantis garams, vadinamas kondensatas.

Procesas, kurio metu kieta medžiaga tiesiogiai virsta garais, vadinamas sublimacija. Vadinamas atvirkštinis garų perėjimo į kietą būseną procesas desublimacija.

Garinimo procesas. Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai. Apsvarstykite garo gavimo procesą. Norėdami tai padaryti, į cilindrą su judančiu stūmokliu įpilame 1 kg 0 ° C temperatūros vandens. Taikykime tam tikrą pastovią jėgą stūmokliui iš išorės R. Tada su stūmoklio sritimi F slėgis bus pastovus ir lygus p = P/F. Pavaizduokime garinimo procesą, t.y. medžiagos virsmą iš skystos būsenos į dujinę. p, v diagrama (14 pav.).

Ryžiai. 14. Garinimo procesas pv- diagrama

Pradinė suslėgto vandens būsena R ir kurio temperatūra yra 0 ° C, diagramoje pavaizduota taškais a 1, a 2, a 3 . Kai šiluma tiekiama vandeniui, jo temperatūra palaipsniui kyla, kol pasiekia virimo tašką t s , atitinkantį šį slėgį. Tokiu atveju savitasis skysčio tūris pirmiausia sumažėja, pasiekia minimali vertė esant t = 4°C, o vėliau pradeda didėti. (Tokia anomalija - tankio padidėjimas kaitinant tam tikroje temperatūros diapazone - mažai skysčių turi). Daugumos skysčių savitasis tūris kaitinant didėja monotoniškai.) Skysčio, pašildyto iki virimo temperatūros, būsena diagramoje pavaizduota taškais b 1, b 2, b 3 .

Toliau tiekiant šilumą, vanduo pradeda virti, smarkiai padidėjus tūriui. Dabar cilindre yra dviejų fazių terpė – vandens ir garų mišinys, vadinamas šlapiu sočiuoju garu. Sočiųjų vadinami garais, kurie yra šiluminėje ir dinaminėje pusiausvyroje su skysčiu, iš kurio susidaro. Dinaminė pusiausvyra yra ta, kad molekulių, išskrendančių iš vandens į garų erdvę, skaičius yra lygus jo paviršiuje kondensuojančių molekulių skaičiui. Šioje pusiausvyros būsenoje garų erdvėje tam tikroje temperatūroje yra didžiausias galimas molekulių skaičius. Kylant temperatūrai, daugėja molekulių, kurių energijos pakanka patekti į garų erdvę. Pusiausvyra atkuriama padidėjus garų slėgiui, dėl kurio padidėja jo tankis ir atitinkamai per laiko vienetą vandens paviršiuje kondensuojasi molekulių skaičius. Iš to išplaukia, kad sočiųjų garų slėgis yra monotoniškai didėjanti jo temperatūros funkcija arba, kas yra tas pats, sočiųjų garų temperatūra yra monotoniškai didėjanti jo slėgio funkcija.

Padidėjus tūriui virš skysčio paviršiaus, kurio soties temperatūra, tam tikras skysčio kiekis pereina į garus, o sumažėjus tūriui, „garų perteklius“ vėl pereina į skystį, tačiau abiem atvejais garų slėgis išlieka pastovus. .

Jei skystis išgaruoja neribotoje erdvėje, visa tai gali virsti garais. Jeigu skystis išgaruoja uždarame inde, tai iš skysčio išbėgančios molekulės užpildo virš jo esančią laisvą erdvę, o kai kurios molekulės, judančios garų erdvėje virš paviršiaus, grįžta atgal į skystį. Tam tikru momentu tarp garavimo ir atvirkštinio molekulių perėjimo iš garų į skystį gali įvykti lygybė, kai iš skysčio išeinančių molekulių skaičius yra lygus molekulių, grįžtančių atgal į skystį, skaičiui. Šiuo metu didžiausias galimas molekulių skaičius bus erdvėje virš skysčio. Tokios būsenos garai tam tikroje temperatūroje įgyja maksimalų tankį ir yra vadinami prisotintas.

Taigi garai, besiliečiantys su skysčiu ir esantys su juo šiluminėje pusiausvyroje, vadinami sočiaisiais. Keičiantis skysčio temperatūrai, pusiausvyra sutrinka, atitinkamai pasikeičia sočiųjų garų tankis ir slėgis.

Dviejų fazių mišinys, kuris yra garai su jame suspenduotais skysčio lašeliais, vadinamasdrėgni prisotinti garai. Taigi, drėgni sočiųjų vandens garai gali būti laikomi sausų sočiųjų garų mišiniu su mažyčiais vandens lašeliais, pakibusiais jo masėje.

Sausų sočiųjų garų masės dalis šlapiuose garuose vadinama garų sausumo laipsniu ir žymima raide X.Masės dalis verdantis vanduo šlapiuose garuose, lygus 1- X, vadinamas drėgmės laipsniu. Skysčiui virinti x= 0, o sausiems sotiems garams x= 1. Drėgno garo būsena apibūdinama dviem parametrais: slėgiu (arba soties temperatūra t s , kuri lemia šį slėgį) ir garo sausumo laipsniu.

Tiekiant šilumą, skystosios fazės kiekis mažėja, o garų fazė didėja. Mišinio temperatūra išlieka nepakitusi ir lygi t s , nes visa šiluma eikvojama skystos fazės išgaravimui. Vadinasi, garinimo procesas šiame etape yra izobarinis-izoterminis. Pagaliau, Paskutinis lašas vanduo virsta garais, o cilindras užpildomas tik garais, kurie vadinami sausais prisotintais.

Sotieji garai, kuriuose nėra skystos fazės suspenduotų dalelių, vadinami sausi sotieji garai. Jo specifinis tūris ir temperatūra yra slėgio funkcijos. Todėl sauso garo būseną galima nustatyti bet kuriuo iš parametrų – slėgiu, specifiniu tūriu arba temperatūra.

Jo būsena pavaizduota taškais c 1 , c 2 , c 3 .

Taškai žymi perkaitintus garus. Kai šiluma perduodama sausiems garams esant tokiam pat slėgiui, jo temperatūra padidės, garai perkais. Taškas d (d 1, d 2, d 3) vaizduoja perkaitintų garų būseną ir, priklausomai nuo garų temperatūros, gali būti ant skirtingi atstumai nuo c taško.

Šiuo būdu, perkaitusi vadinami garais, kurių temperatūra viršija tokio pat slėgio sočiųjų garų temperatūrą.

Kadangi specifinis perkaitinto garo tūris esant tokiam pačiam slėgiui yra didesnis nei sočiųjų garų, perkaitinto garo tūrio vienete yra mažiau molekulių, o tai reiškia, kad jo tankis yra mažesnis. Perkaitinto garo, kaip ir bet kokių dujų, būsena nustatoma pagal bet kuriuos du nepriklausomus parametrus.

Sausų sočiųjų garų gavimo esant pastoviam slėgiui procesas pavaizduotas bendras atvejis grafikas abc, o perkaitinti garai bendru atveju - grafikas abсd, tuo tarpu ab yra vandens kaitinimo iki virimo taško procesas, bc yra garavimo procesas, vykstantis tuo pačiu metu esant pastoviam slėgiui ir pastoviai temperatūrai, ty procesas bc yra izobarinis ir tuo pačiu metu izoterminis ir, galiausiai, cd - garo perkaitinimo procesas esant pastoviam slėgiui, bet didėjant temperatūrai. Tarp taškų b ir c yra drėgnas garas su įvairiomis tarpinėmis sausumo laipsnio reikšmėmis.

I kreivė saltas vanduo yra pavaizduota linija, lygiagrečia y ašiai, darant prielaidą, kad vanduo yra nesuspaudžiamas ir todėl specifinis vandens tūris beveik nepriklauso nuo slėgio. II kreivė vadinama apatinės ribos kreive arba skysčio kreive, o III kreivė vadinama viršutine ribine kreive arba sauso sočiųjų garų kreive. II kreivė diagramoje atskiria skysčio sritį nuo sočiųjų garų srities, o III kreivė atskiria sočiųjų garų sritį nuo perkaitintų garų srities.

Taškai a 1 , a 2 ir a 3 , vaizduojantys 1 kg šalto vandens būseną 0 ° C temperatūroje ir skirtingu slėgiu, yra beveik toje pačioje vertikalioje padėtyje. Didėjant slėgiui, taškai b 1 , b 2 ir b 3 pasislenka į dešinę, nes atitinkamai didėja ir virimo temperatūra t H, taigi ir savitieji verdančio vandens tūriai. Taškai c 1 , c 2 ir c 3 pasislenka į kairę, todėl didėjant slėgiui savitasis garų tūris mažėja nepaisant temperatūros padidėjimo.

Iš pv diagramos matyti, kad didėjant slėgiui, taškai b 1, b 2 ir b 3 ir c 1 su 2 ir su 3 artėja, ty skiriasi sausų sočiųjų garų ir verdančio vandens savitieji tūriai. palaipsniui mažėja (segmentai bc). Galiausiai, esant tam tikram slėgiui, šis skirtumas tampa lygus nuliui, t.y. taškai b ir c sutampa, o II ir III tiesės susilieja. Abiejų kreivių susitikimo taškas vadinamas kritiniu tašku ir žymimas raide k. Tašką k atitinkanti būsena vadinama kritine.

Kritinės būsenos vandens garų parametrai yra tokie: slėgis p k = 225,65 ata; temperatūra t \u003d 374,15 ° C, savitasis tūris v K \u003d 0,00326 m 3 / kg.

Kritiniame taške verdantis vanduo ir garai turi tuos pačius būsenos parametrus, o agregacijos būsenos pasikeitimas nelydi tūrio pokyčio. Kitaip tariant, kritinėje būsenoje išnyksta sąlyginė riba, skirianti šias dvi materijos fazes. Esant aukštesnei nei kritinei temperatūrai (t > t K), perkaitusių garų (dujų) negalima paversti skysčiu, padidėjus slėgiui.

Kritinė temperatūra yra maksimali galima temperatūra dviejų fazių sambūvis: skysčio ir sočiųjų garų. Esant aukštesnei nei kritinei temperatūrai, galima tik viena fazė. Šios fazės pavadinimas (skysti arba perkaitinti garai) tam tikru mastu yra savavališkas ir dažniausiai nustatomas pagal jos temperatūrą. Visos dujos yra labai perkaitintos per T cr poras. Kuo aukštesnė perkaitimo temperatūra (esant tam tikram slėgiui), tuo garo savybės artimesnės idealioms dujoms.

vandens garai - darbinis skystis garo turbinose, garo mašinose, atominėse elektrinėse, aušinimo skystis įvairiuose šilumokaičiuose.

Garai - dujinis kūnas, artimas verdančiam skysčiui.

garinimas - medžiagos pakeitimo iš skystos būsenos į garų būseną procesas.

Garavimas - garinimas, kuris visada vyksta bet kokioje temperatūroje nuo skysčio paviršiaus.

Tam tikroje temperatūroje, priklausomai nuo skysčio pobūdžio ir slėgio, kuriame jis yra, išgaruoja visa skysčio masė. Šis procesas vadinamas verdantis .

Atvirkštinis garinimo procesas vadinamas kondensacija . Kondensatas, kaip ir garavimas, vyksta pastovioje temperatūroje.

Procesas, kurio metu kieta medžiaga tiesiogiai virsta garais, vadinamas sublimacija . Atvirkštinis garų perėjimo į procesą procesas kietojo paskambino desublimacija .

Skysčiui išgaravus uždaroje erdvėje (garo katiluose), vienu metu vyksta priešingas reiškinys – garų kondensacija. Jei kondensacijos greitis tampa vienodas greitis išgaruoja, tada susidaro dinaminė pusiausvyra. Garai šiuo atveju turi didžiausią tankį ir yra vadinami turtingas keltas .

Jei garo temperatūra aukštesnė už tokio pat slėgio sočiųjų garų temperatūrą, tai tokie garai vadinami perkaitusi .

Skirtumas tarp perkaitintų garų ir sočiųjų garų temperatūrų esant tokiam pačiam slėgiui vadinamas perkaitimo laipsnis .

Kadangi specifinis perkaitinto garo tūris yra didesnis už specifinį sočiųjų garų tūrį, perkaitinto garo tankis yra mažesnis už sočiųjų garų tankį. Todėl perkaitinti garai yra nesotūs.

Tuo metu, kai ribotoje erdvėje išgaruoja paskutinis skysčio lašas, nekeičiant temperatūros ir slėgio (ty kai skystis nustoja garuoti), sausas prisotintas garai . Tokių garų būseną lemia vienas parametras – slėgis.

Mechaninis sausų ir mažų skysčio lašelių mišinys vadinamas šlapias keltas .

Sausų garų masės dalis šlapiuose garuose - sausumo laipsnis X:

x=m cn /m vp , (6.7)

kur m cn- sausų garų masė šlapiame; m vp yra šlapių garų masė.

Masės dalis adresu skysčiai šlapiuose garuose - laipsnį drėgmės :

adresu= 1–x = 1–m cn /m vp = (m vp –m cn)/m vp . (6.8)

6.4. Drėgno oro charakteristikos

Atmosferos ore, kurį daugiausia sudaro deguonis, azotas, anglies dioksidas, visada yra šiek tiek vandens garų.

Sauso oro ir vandens garų mišinys vadinamas šlapias oro . Tam tikro slėgio ir temperatūros drėgname ore gali būti įvairaus vandens garų kiekio.

Sauso oro ir sočiųjų vandens garų mišinys vadinamas prisotintas šlapias oro . Šiuo atveju didžiausias galimas vandens garų kiekis tam tikrai temperatūrai yra drėgname ore. Šiam orui vėsstant, kondensuosis vandens garai. Dalinis vandens garų slėgis šiame mišinyje yra lygus soties slėgiui tam tikroje temperatūroje.

Jei drėgname ore tam tikroje temperatūroje yra perkaitintų vandens garų, tai vadinama nesočiųjų . Kadangi jame nėra didžiausio galimo vandens garų kiekio tam tikrai temperatūrai, jis gali toliau drėkinti. Šis oras naudojamas kaip džiovinimo priemonėįvairiose džiovyklose.

Pagal Daltono dėsnį spaudimas R drėgnas oras yra sauso oro dalinių slėgių suma R in ir vandens garai R P :

p = p in + p P . (6.9)

Didžiausia vertė p P esant tam tikrai drėgno oro temperatūrai yra sočiųjų vandens garų slėgis p n .

Norint nustatyti dalinį garų slėgį, naudojamas specialus prietaisas - higrometras . Šis prietaisas naudojamas nustatyti rasos taškas , tai yra temperatūra t pį kurį oras turi būti aušinamas esant pastoviam slėgiui, kad jis būtų prisotintas.

Žinant rasos tašką, iš lentelių galima nustatyti dalinį garų slėgį ore kaip soties slėgį p n atitinkantis rasos tašką t p .

Absoliutus drėgmės oru vadinamas vandens garų kiekis 1 m 3 drėgno oro. Absoliuti drėgmė lygi garų tankiui esant daliniam slėgiui ir oro temperatūrai t n .

Neprisotinto oro absoliučios drėgmės tam tikroje temperatūroje santykis su absoliučios prisotinto oro drėgnumu toje pačioje temperatūroje vadinamas giminaitis drėgmės oro

φ=s P /iš n arba φ= (iš P /iš n) 100 % (6,10)

Sausam orui φ =0, nesočiųjų φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

Laikant vandens garus idealiomis dujomis, pagal Boyle-Mariotte dėsnį tankių santykis gali būti pakeistas slėgių santykiu. Tada:

φ=ρ P /ρ n arba φ= p P / p n·šimtas%. (6.11)

Drėgno oro tankį sudaro sauso oro ir vandens garų masės, esančios 1 m 3 tūrio:

ρ=ρ in +ρ P = p in / (R in T)+φ/ v′′ . (6.12)

Drėgno oro molekulinė masė nustatoma pagal formulę:

μ =28,95–10,934φ∙ p n / p . (6.13)

Vertybės p n Ir v′′ esant oro temperatūrai t paimtas nuo vandens garų stalo, φ - pagal psichrometrą, p- pagal barometrą.

Drėgmės kiekis yra garų masės ir sauso oro masės santykis:

d=M P /M in , (6.14)

kur M P , M in- garų ir sauso oro masės drėgname ore.

Ryšys tarp drėgmės kiekio ir santykinės drėgmės:

d=0,622φ· p n ·/( p - φ· p n). (6.15)

Oro dujų konstanta:

R=8314/μ =8314/(28,95–10,934 μ· p n / p). (6.16)

Taip pat galioja ši formulė:

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

Drėgno oro tūris 1 kg sauso oro:

V ow.v = R T/p. (6.17)

Specifinis drėgno oro tūris:

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

Garo ir oro mišinio savitoji masės šiluminė talpa:

iš cm = su in +d s P . (6.18)

Jūs, žinoma, pastebėjote, kad jei paliksite upę ir nenusivalysite rankšluosčiu, tada po kurio laiko oda išsausės.

Tai reiškia, kad vanduo iš jūsų kūno paviršiaus išgaravo. Garavimas yra perėjimas iš skystos vandens būsenos į garus. Šį reiškinį gamtoje galite stebėti visur.

Nuo paviršinio jūrų ir vandenyno sluoksnio, šlapių daiktų (pavyzdžiui, šluostydami lentą šlapiu skudurėliu) garavimas vyksta nuolat.

Visoms gyvoms būtybėms ir augalams taip pat būdingas garavimo procesas. Šio reiškinio dėka gyvi organizmai gali reguliuoti savo kūno temperatūrą. Tikriausiai pastebėjote, kad vanduo iš kūno paviršiaus greičiau išgaruoja, jei pučia vėjas arba lauke skaisčiai šviečia saulė.

Iš tiesų, kylant temperatūrai ir pučiant vėjui, garavimas vyksta intensyviau, todėl vasarą balos greičiau išdžiūsta nei rudenį. Žiemą šis procesas visiškai sulėtėja, bet nesustoja. Net šlapi drabužiai, pakabinti lauke ir padengti ledo pluta, vis tiek išdžius. Garavimo procesas, net ir tokiomis sąlygomis, vis tiek tęsiasi. Esant + 100 ° C temperatūrai, skysta vandens būsena dėl virimo virsta garais. Šiuo metu stebimas aktyviausias garavimo procesas.

Susidarę garai nuo žemės paviršiaus pradeda kilti. Jūs žinote, kad šiltas oras yra daug lengvesnis už šaltą, todėl jis pradeda kilti, veržiasi aukštyn. Tačiau didėjant aukščiui, oro temperatūra pradeda smarkiai mažėti, o vanduo atvėsta, sudarydamas mažus vandens lašelius. Taigi danguje yra debesų, kuriuos galite stebėti kiekvieną dieną. Juose gali būti daug vandens lašelių. Tai vandens debesys. Kai kuriuose iš jų gali būti mažų kristalų. Tokie debesys vadinami ledo debesimis. Ir jei kompozicijoje pastebimi vandens lašeliai ir kristalai, jie sumaišomi. Ledo debesys susidaro didžiausiame aukštyje.

Vandens lašelių susidarymo iš garų procesas yra atvirkštinis garavimo procesui, jis vadinamas kondensacija (iš lotynų kalbos - "kondensacija"). Gamtoje šį procesą galite stebėti, kai krinta rasa ir atsiranda rūkas.

Kondensacijos reiškinys aktyviai naudojamas farmakologijoje. Taip išvalomas vanduo, kuris naudojamas laboratoriniams tyrimams ir vaistų gamyboje. Procesas susideda iš trijų etapų: vanduo paverčiamas garais, garai vėl suskystinami, o susidarę lašeliai surenkami nubėgant (distiliuojant). Gavo distiliuoto vandens. Tačiau jis nėra visiškai grynas, nes su juo susimaišo atmosferos oro dalelės. Beveik panaši sudėtis stebima išvalytame sniege ar lietaus vandenyje.

DERINKITE NAUDINGĄ SU MALONU !

Iš kur atsiranda vanduo?

Tikslas

Sužinokite apie kondensacijos procesą.

medžiagų

• karšto vandens indas
• veidrodis.

Laikiau atšalusį veidrodį virš garų. Ištyriau ant jo pasirodžiusius vandens lašelius. Iš kur atsirado šis vanduo?

Šie garai nusėdo ant veidrodžio ir atvėso, virsdami vandeniu. Jie taip pat kartojo, bet su šiltu veidrodžiu - vandens lašų yra labai mažai.

Kodėl?

Garų pavertimo vandeniu procesas vyksta, kai garai atšaldomi.

Kur eina vanduo?

Tikslas

Nustatyti vandens garavimo procesą, garavimo greičio priklausomybę nuo sąlygų (oro temperatūros, vėjo buvimo).

medžiagų

• Trys vienodi indai su tokiu pat kiekiu vandens.

Į indą reikia įpilti tiek pat vandens, padaryti lygio žymę ir pastatyti skirtingomis sąlygomis: ant akumuliatoriaus, prie lango ir vėsioje vietoje (spintoje).

Dabar stebime vandens garavimo procesą, įrašome į stebėjimo dienoraštį.

Kodėl?

Vanduo greičiau išgaruoja karštyje (prie akumuliatoriaus), tada prie lango (vėjas – skersvėjis), paskutinis – spintelėje (ten vėsu, nėra skersvėjo).

Vandens garai virsta vandens lašeliais?

Jums reikės:

• .Virdulys
• .Degiklis
• .Vanduo
• .Metalinis puodelis
• Keli ledo kubeliai ir ledinis vanduo

Technologinis procesas:

1. Užpildykite virdulį vandeniu.
2. Leiskite vandeniui užvirti.
3. Į metalinį puodelį įdėkite kelis ledo kubelius ir ledinį vandenį.
4. Kai virdulys užvirs, įsitikinkite, kad garų srovė būtų nukreipta į metalinį puodelį.

Koks rezultatas?

Ant metalinio puodelio išorinio paviršiaus atsiranda vandens lašelių.

Kodėl?

Vandens garai, kai liečiasi su šaltu paviršiumi, virsta vandens lašeliais. Šis procesas, kurio metu vanduo iš dujinės būsenos pereina į skystą, vadinamas „kondensacija“. Dėl to, kad metalinis puodelis yra daug šaltesnis nei virdulio verdantis vanduo, iš jo išeinanti garų srovė, vos palietusi puoduko paviršių, virto vandens lašeliais.

VANDENS GARAI ATMOSFERA

ORO DRĖGMĖ. VANDENS GARŲ KIEKIO ATMOSFERA SAVYBĖS

Drėgmė yra vandens garų kiekis atmosferoje. Vandens garai yra vienas iš svarbiausių žemės atmosferos komponentų.

Vandens garai nuolat patenka į atmosferą dėl vandens garavimo nuo vandens telkinių paviršiaus, dirvožemio, sniego, ledo ir augalijos, kuri sunaudoja vidutiniškai 23% į žemės paviršių patenkančios saulės spinduliuotės.

Atmosferoje vidutiniškai yra 1,29 1013 tonų drėgmės (vandens garų ir skysto vandens), tai prilygsta 25,5 mm vandens sluoksniui.

Oro drėgmę apibūdina šie dydžiai: absoliuti drėgmė, dalinis vandens garų slėgis, soties garų slėgis, santykinė drėgmė, vandens garų prisotinimo deficitas, rasos taško temperatūra ir savitoji drėgmė.

Absoliuti drėgmė a (g / m3) - vandens garų kiekis, išreikštas gramais, esantis 1 m3 oro.

Vandens garų dalinis slėgis (elastingumas) e – tikrasis vandens garų slėgis ore, matuojamas gyvsidabrio stulpelio milimetrais (mm Hg), milibarais (mb) ir hektopaskaliais (hPa). Vandens garų slėgis dažnai vadinamas absoliučia drėgme. Tačiau šių skirtingų sąvokų negalima painioti, nes jos atspindi skirtingus fizinius atmosferos oro kiekius.

Sočiųjų vandens garų slėgis, arba prisotinimo elastingumas, E yra didžiausia galima dalinio slėgio reikšmė tam tikroje temperatūroje; matuojamas tais pačiais vienetais kaip ir e. Prisotinimo elastingumas didėja didėjant temperatūrai. Tai reiškia, kad su daugiau aukštos temperatūros oras gali sulaikyti daugiau vandens garų nei žemesnėje temperatūroje.

Santykinė drėgmė f yra ore esančių vandens garų dalinio slėgio ir sočiųjų vandens garų slėgio santykis tam tikroje temperatūroje. Paprastai jis išreiškiamas procentais iki artimiausio sveikojo skaičiaus:

Santykinė drėgmė išreiškia oro prisotinimo vandens garais laipsnį.

Vandens garų prisotinimo trūkumas (sotumo trūkumas) d yra skirtumas tarp prisotinimo elastingumo ir faktinio vandens garų elastingumo:

= E- e.

Prisotinimo deficitas išreiškiamas tais pačiais vienetais ir tokiu pačiu tikslumu kaip ir e ir E reikšmės. Didėjant santykinei oro drėgmei, prisotinimo deficitas mažėja ir esant / = 100 % tampa lygus nuliui.

Kadangi E priklauso nuo oro temperatūros, o e - nuo vandens garų kiekio jame, soties deficitas yra kompleksinė reikšmė, atspindinti oro šilumos ir drėgmės kiekį. Tai leidžia plačiau nei kitas drėgmės charakteristikas panaudoti prisotinimo deficitą žemės ūkio augalų augimo sąlygoms įvertinti.

Rasos taškas td (°C) – temperatūra, kurioje vandens garai, esantys ore esant tam tikram slėgiui, pasiekia prisotinimo būseną, palyginti su chemiškai švariu plokščiu vandens paviršiumi. Esant /= 100%, tikroji oro temperatūra yra lygi rasos taškui. Esant žemesnei nei rasos taško temperatūrai, prasideda vandens garų kondensacija, susidaro rūkas, debesys, o žemės paviršiuje ir objektuose susidaro rasa, šerkšnas ir šerkšnas.

Savitasis drėgnis q (g / kg) - vandens garų kiekis gramais, esantis 1 kg drėgno oro:

q= 622 e/R,

čia e – vandens garų elastingumas, hPa; P yra atmosferos slėgis, hPa.

Į savitąją drėgmę atsižvelgiama zoometeorologiniuose skaičiavimuose, pavyzdžiui, nustatant garavimą nuo ūkinių gyvūnų kvėpavimo organų paviršiaus ir nustatant atitinkamas energijos sąnaudas.

ORO DRĖGMĖS CHARAKTERISTIKŲ POKYČIAI ATMOSFEROJE SU AUKŠČIU

Didžiausias vandens garų kiekis yra apatiniuose oro sluoksniuose, esančiuose tiesiai prie garuojančio paviršiaus. Vandens garai prasiskverbia į viršutinius sluoksnius dėl turbulentinės difuzijos.

Vandens garų prasiskverbimą į viršutinius sluoksnius palengvina tai, kad jis yra 1,6 karto lengvesnis už orą (vandens garų tankis sauso oro atžvilgiu 0 °C temperatūroje yra 0,622), todėl vandens garais prisodrintas oras yra mažesnis. tankus, linkęs kilti aukštyn.

Vandens garų elastingumo pasiskirstymas išilgai vertikalės priklauso nuo slėgio ir temperatūros kitimo su aukščiu, nuo kondensacijos ir debesų susidarymo procesų. Todėl teoriškai sunku nustatyti tikslų vandens garų elastingumo pokyčių modelį su aukščiu.

Dalinis vandens garų slėgis didėjant aukščiui mažėja 4-5 kartus greičiau nei atmosferos slėgis. Jau 6 km aukštyje dalinis vandens garų slėgis yra 9 kartus mažesnis nei jūros lygyje. Tai paaiškinama tuo, kad vandens garai nuolat patenka į paviršinį atmosferos sluoksnį dėl garavimo nuo aktyvaus paviršiaus ir jo difuzijos dėl turbulencijos. Be to, didėjant aukščiui, oro temperatūra mažėja, o galimą vandens garų kiekį riboja temperatūra, nes ją nuleidus prisidedama prie garų prisotinimo ir jų kondensacijos.

Garų slėgio mažėjimas didėjant aukščiui gali keistis su jo padidėjimu. Pavyzdžiui, inversiniame sluoksnyje garų slėgis paprastai didėja didėjant aukščiui.

Santykinė drėgmė vertikaliai pasiskirsto netolygiai, tačiau vidutiniškai mažėja didėjant aukščiui. Paviršiniame atmosferos sluoksnyje vasaros dienomis dėl sparčiai mažėjančios oro temperatūros jis kiek didėja aukštyje, vėliau pradeda mažėti sumažėjus vandens garų tiekimui ir vėl padidėja iki 100% debesų susidarymo sluoksnyje. . Inversiniuose sluoksniuose dėl temperatūros padidėjimo jis smarkiai mažėja didėjant aukščiui. Ypač netolygiai santykinė oro drėgmė kinta iki 2...3 km aukščio.

DIENOS IR METINĖS ORO DRĖGMĖS KITIMAI

Paviršiniame atmosferos sluoksnyje stebimas aiškiai apibrėžtas kasdienis ir metinis drėgmės kiekio kitimas, susijęs su atitinkamais periodiniais temperatūros pokyčiais.

Vandens garų elastingumo ir absoliučios drėgmės srautas per vandenynus, jūras ir sausumos pakrantės zonas yra panašus į vandens ir oro temperatūros paros eigą: minimumas prieš saulėtekį ir didžiausias 14...15 val. dėl labai silpno garavimo (arba jo visai nebuvimo) šiuo paros metu. Dienos metu, kylant temperatūrai ir atitinkamai garuojant, drėgmės kiekis ore didėja. Tai yra ta pati paros vandens garų elastingumo eiga žemynuose žiemą.

Šiltuoju metų laiku žemynų gelmėse paros drėgmės kitimas turi dvigubos bangos formą (5.1 pav.). Pirmasis minimumas būna anksti ryte kartu su temperatūros minimumu. Po saulėtekio pakyla aktyvaus paviršiaus temperatūra, didėja garavimo greitis, o vandens garų kiekis žemutinėje atmosferoje sparčiai didėja. Toks augimas tęsiasi iki 8-10 valandų, o garavimas vyrauja, o ne garų perkėlimas iš apačios į aukštesnius sluoksnius. Po 8-10 valandų padidėja turbulentinio maišymo intensyvumas, dėl kurio vandens garai greitai patenka į viršų. Šio vandens garų nutekėjimo nebespėja kompensuoti garavimas, dėl to drėgmės kiekis ir atitinkamai vandens garų elastingumas paviršiniame sluoksnyje sumažėja ir antrą minimumą pasiekia 15–16 val. atmosfera išgaruojant vis dar vyksta. Garų slėgis ir absoliuti drėgmė ore pradeda didėti ir pasiekia antrąjį maksimumą 20-22 val. Naktį garavimas beveik sustoja, todėl sumažėja vandens garų kiekis.

Metinis vandens garų elastingumo ir absoliučios drėgmės kursas sutampa su metine oro temperatūros raida tiek virš vandenyno, tiek virš sausumos. Šiaurės pusrutulyje didžiausias oro drėgnumas stebimas liepos mėnesį, minimalus – sausio mėnesį. Pavyzdžiui, Sankt Peterburge vidutinis mėnesio garo slėgis liepos mėnesį siekia 14,3 hPa, o sausį – 3,3 hPa.

Paros santykinės drėgmės eiga priklauso nuo garų slėgio ir prisotinimo elastingumo. Didėjant garuojančio paviršiaus temperatūrai, didėja garavimo greitis ir atitinkamai didėja e. Bet E auga daug greičiau nei e, todėl kylant paviršiaus temperatūrai, o kartu ir oro temperatūrai, santykinei oro drėgmei. mažėja [žr. formulė (5.1)]. Dėl to jo eiga prie žemės paviršiaus pasirodo esanti atvirkštinė paviršiaus ir oro temperatūrai: didžiausia santykinė oro drėgmė būna prieš saulėtekį, o minimali – 15 val. (5.2 pav.). Jo paros sumažėjimas ypač ryškus žemynuose vasarą, kai dėl turbulentinės garų difuzijos aukštyn mažėja e arti paviršiaus, o dėl oro temperatūros pakilimo padidėja E. Todėl kasdienių santykinės drėgmės svyravimų amplitudė žemynuose yra daug didesnė nei virš vandens paviršių.

Kasmet santykinė oro drėgmė, kaip taisyklė, taip pat kinta priešinga temperatūrai kryptimi. Pavyzdžiui, Sankt Peterburge vidutinė santykinė oro drėgmė gegužės mėnesį yra 65%, o gruodį – 88% (5.3 pav.). Regionuose, kuriuose vyrauja musoninis klimatas, minimali santykinė oro drėgmė būna žiemą, o didžiausia – vasarą dėl vasarą drėgno jūros oro masės pernešimo į sausumą: pavyzdžiui, Vladivostoke vasarą /= 89%, žiemą /= 68 proc.

Vandens garų prisotinimo deficito eiga lygiagreti oro temperatūros eigai. Dienos metu deficitas didžiausias 14-15 val., o mažiausias – prieš saulėtekį. Per metus vandens garų prisotinimo deficitas yra didžiausias karščiausią mėnesį ir minimumas – šalčiausią mėnesį. Sausuose Rusijos stepių regionuose vasarą 13 val. kasmet stebimas soties deficitas, viršijantis 40 hPa. Sankt Peterburge vandens garų prisotinimo deficitas birželį vidutiniškai siekia 6,7 ​​hPa, o sausį – tik 0,5 hPa.

ORO DRĖGĖ AUGMENINĖJE DANGOJE

Didelę įtaką oro drėgmei turi augalinė danga. Augalai išgarina didelį kiekį vandens ir taip vandens garais praturtina paviršinį atmosferos sluoksnį, jame pastebimas padidėjęs oro drėgnumas, lyginant su pliku paviršiumi. Tai taip pat palengvina vėjo greičio sumažėjimas dėl augalinės dangos, taigi ir turbulentinė garų difuzija. Tai ypač ryšku dienos metu. Garų slėgis medžių lajų viduje giedromis vasaros dienomis gali būti 2...4 hPa didesnis nei lauke, kai kuriais atvejais net 6...8 hPa. Agrofitocenozių viduje galima padidinti garo elastingumą lyginant su garo lauku 6...11 hPa. Vakare ir naktį augalijos įtaka drėgmės kiekiui mažesnė.

Didelę įtaką santykinei oro drėgmei turi ir augmenija. Taigi giedromis vasaros dienomis rugių ir kviečių pasėlių viduje santykinė oro drėgmė yra 15 ... virš plikos žemės. Pasėliuose didžiausia santykinė oro drėgmė stebima augalų užtamsintame dirvos paviršiuje, o mažiausia – viršutinėje lapų pakopoje (5.1 lentelė). Vertikalus santykinės drėgmės ir soties deficito pasiskirstymas

Vandens garų prisotinimo trūkumas atitinkamai pasėliuose yra daug mažesnis nei plikoje dirvoje. Jo paplitimui būdingas mažėjimas nuo viršutinio lapų sluoksnio iki apatinio (žr. 5.1 lentelę).

Anksčiau buvo pažymėta, kad augalinė danga reikšmingai įtakoja radiacinį režimą (žr. 2 sk.), dirvožemio ir oro temperatūrą (žr. 3 ir 4 sk.), reikšmingai pakeisdama juos lyginant su atvira teritorija, ty augale. bendrija, sava, ypatingas meteorologinis režimas – fitoklimatas. Kaip stipriai jis išreikštas, priklauso nuo augalų rūšies, įpročio ir amžiaus, sodinimo tankumo, sėjos (sodinimo) būdo.

Įtakoti fitoklimatą ir oro sąlygas – debesuotu ir giedru oru fitoklimato ypatumai išryškėja.

ORO DRĖGMĖS VERTĖ ŽEMĖS ŪKIO GAMYBAI

Kaip minėta 2 skyriuje, atmosferoje esantys vandens garai yra labai svarbūs palaikant šilumą žemės paviršiuje, nes jie sugeria jų skleidžiamą šilumą. Drėgmė yra vienas iš oro elementų, būtinų žemės ūkio gamybai.

Didelę įtaką augalui turi oro drėgmė. Tai daugiausia lemia transpiracijos intensyvumą. Esant aukštai temperatūrai ir žemai drėgmei (/"< 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.

Žydėjimo laikotarpiu esant žemai drėgmei žiedadulkės išdžiūsta ir dėl to nepilnai tręšiama, o tai, pavyzdžiui, javai sukelia per grūdus. Grūdų pildymo laikotarpiu dėl per didelio oro sausumo grūdai būna smulkūs, sumažėja derlius.

Mažas oro drėgnumas lemia smulkiavaisius vaisius, uogas, vynuoges, blogą pumpurų klojimą kitų metų pasėliams ir dėl to mažėja derlius.

Drėgmė taip pat turi įtakos derliaus kokybei. Pastebima, kad esant žemai drėgmei, pablogėja linų pluošto kokybė, tačiau pagerėja kviečių kepimo kokybė, sėmenų aliejaus techninės savybės, cukraus kiekis vaisiuose ir kt.

Ypač nepalankus yra santykinės oro drėgmės sumažėjimas, kai trūksta dirvožemio drėgmės. Jei karštas ir sausas oras tęsis ilgai, augalai gali išdžiūti.

Neigiamai augalų augimui ir vystymuisi turi ir ilgalaikis drėgmės padidėjimas (/> 80%). Pernelyg didelė oro drėgmė sukelia stambialąstę augalų audinio struktūrą, dėl kurios vėliau išgula grūdiniai augalai. Žydėjimo laikotarpiu tokia oro drėgmė trukdo normaliam augalų apdulkinimui ir sumažina derlių, nes mažiau atsiskleidžia dulkiniai, sumažėja vabzdžių skraidis.

Padidėjęs oro drėgnumas atitolina pilnos grūdų brandos pradžią, padidina drėgmės kiekį grūduose ir šiauduose, o tai, pirma, neigiamai veikia kombainų darbą, antra, reikalauja papildomų išlaidų grūdų džiovinimui (5.2 lentelė).

Sumažėjus soties deficitui iki 3 hPa ar daugiau, derliaus nuėmimas dėl prastų sąlygų beveik nutrūksta.

Šiltuoju metų laiku padidėjusi oro drėgmė prisideda prie daugelio žemės ūkio kultūrų grybinių ligų išsivystymo ir plitimo (vėlyvas bulvių ir pomidorų puvinys, vynuogių miltligė, saulėgrąžų baltasis puvinys, Skirtingos rūšys grūdinių kultūrų rūdys ir kt.). Šio veiksnio įtaka ypač didėja didėjant temperatūrai (5.3 lentelė).

5.3. Vasarinių kviečių Cesium 111 augalų, paveiktų dūmų, skaičius, priklausomai nuo drėgmės ir oro temperatūros

Ūkinių gyvūnų ir žmonių šilumos balanse šilumos perdavimas siejamas su oro drėgme. Esant žemesnei nei 10 °C oro temperatūrai, didelė drėgmė sustiprina organizmų šilumos perdavimą, o esant aukštai – lėtina.