Vattenånga erhålls i ångpannor vid konstant tryck och konstant temperatur. Först värms vattnet till koktemperatur (den förblir konstant) eller mättnadstemperatur. . Vid ytterligare uppvärmning förvandlas kokande vatten till ånga och dess temperatur förblir konstant tills vattnet helt avdunstar. Kokning är processen för förångning genom hela volymen vätska. avdunstning - förångning från vätskans yta.

Överföring av materia från flytande tillstånd till gasformig kallas förångning och från ett gasformigt tillstånd till ett flytande tillstånd kondensation . Mängden värme som måste tillföras vatten för att omvandla det från vätska till ånga vid kokpunkten kallas förångningsvärme .

Mängd värme som krävs för uppvärmning 1 kg vatten vid 1 0 C kallas vattnets värmekapacitet . = 1 kcal/kg. hagel

Vattnets kokpunkt beror på trycket (det finns speciella tabeller):

R abs = 1 kgf/cm2 = 1 atm, tc = 100°C

R abs = 1,7 kgf/cm 2, tc = 115°C

R abs = 5 kgf/cm 2, tc = 151°C

R abs = 10 kgf/cm 2 tc = 179°C

R abs = 14 kgf/cm 2 tc = 195°C

När vattentemperaturen i pannrummen vid utloppet är 150°C och omvänt t i-

dy 70°C varje kg vatten överför 80 kcal värme.

I ångförsörjningssystem 1 kg vatten omvandlas till ånga bärbar ca 600 kcal värme.

Vatten är praktiskt taget inte komprimerat. Den minsta volymen upptas av t=+4°C. På töver och under +4°C ökar vattenvolymen. Temperaturen vid vilken kondensering av överskott av vattenånga börjar kallas t "daggpunkt".

Det finns mättad ånga Och överhettad Under avdunstning flyger vissa molekyler ut från vätskans yta och bildar ånga ovanför den. Om temperaturen på vätskan hålls konstant, d.v.s. värme tillförs den kontinuerligt, kommer antalet utsläppande molekyler att öka, och på grund av den kaotiska rörelsen av ångmolekylerna, samtidigt med bildandet av ånga, sker den omvända processen - kondensation, där en del av ångmolekylerna återgår till vätskan.

Om avdunstning sker i ett slutet kärl kommer mängden ånga att öka tills jämvikt uppnås, det vill säga mängden vätska och ånga blir konstant.

Ånga som är i dynamisk jämvikt med sin vätska och har samma temperatur och tryck som den kallas Mättad ånga.

Blöt mättad ånga, kallas ånga i vilken det finns droppar av pannvatten; mättad ånga utan vattendroppar kallas torr mättad ånga .

Andelen torr mättad ånga i våt ånga kallas graden av ångtorrhet (x). I det här fallet kommer ångans fuktighet att vara lika med 1 - X. För torr mättad ånga x = 1. Om du ger värme till torr mättad ånga vid konstant tryck får du överhettad ånga. Temperaturen på den överhettade ångan är högre än temperaturen på pannvattnet. Överhettad ånga erhålls från torr mättad ånga i ångöverhettare, som installeras i pannans rökkanaler.

Det är inte tillrådligt att använda våt mättad ånga, eftersom när den rör sig genom ångledningar, kommer hydrauliska stötar (skarpa stötar inuti rören) av kondensat som ackumuleras i kopplingar, vid kurvor och på låga platser i ångledningar, såväl som i ångpumpar, är möjliga. Väldigt farligt en kraftig nedgång trycket i ångpannan till atmosfäriskt, vilket kan uppstå som ett resultat av en nödsituation överträdelse av pannans styrka, eftersom vattentemperaturen före en sådan tryckförändring var över 100 ° C, används överskottsmängden värme på ångbildning, vilket inträffar nästan omedelbart. Mängden ånga ökar kraftigt, vilket leder till en omedelbar ökning av trycket i pannan och till allvarlig skada. Ju större vattenvolymen i pannan och ju högre dess temperatur är, desto mer betydande blir konsekvenserna av sådan förstörelse. Volymen av ånga är 1700 gånger volymen vatten.

Överhettad ånga- ånga Med en högre temperatur än mättad vid samma tryck har den ingen fukt. Överhettad ånga produceras i en speciell anordning - en överhettare, där torr mättad ånga värms upp influensa gaser. I uppvärmning av pannhus används inte överhettad ånga, därför finns det ingen överhettare.

Grundläggande egenskaper för mättad ånga:

1) t satt. ånga = t bal vatten vid ett givet P

2) inte koka. vatten beror på P ånga i pannan

3) mättad ånga kondenserar.

Huvudegenskaper hos överhettad ånga:

1) överhettad ånga kondenserar inte

2) t överhettad ånga beror inte på ångtrycket i pannan.

(Diagram för generering av ånga i en ångpanna) (karta på sidan 28 behövs inte)

Egenskaper för vattenånga

Som en riktig gas, låt oss betrakta vattenånga, som används allmänt inom många teknikgrenar, och framför allt inom termisk kraftteknik, där det är den huvudsakliga arbetsvätskan. Därför är studiet av de termodynamiska egenskaperna hos vatten och vattenånga av stor praktisk betydelse.

På alla områden industriell produktion har fått stor användning av paret olika ämnen: vatten, ammoniak, koldioxid, etc. Av dessa största fördelningen tagit emot vattenånga, som är arbetsvätskan i ångturbiner, ångmotorer, i kärnkraftverk, kylvätska i olika värmeväxlare m.m.

Processen att ändra ett ämne från ett flytande till ett gasformigt tillstånd kallas förångning. avdunstning kallas förångning, som alltid sker vid vilken temperatur som helst från den fria ytan av en vätska eller fast. Förångningsprocessen består i det faktum att enskilda molekyler vid höga hastigheter övervinner attraktionen av närliggande molekyler och flyger ut i det omgivande utrymmet. Avdunstningens intensitet ökar med ökande temperatur på vätskan.

Kokningsprocessen är att om värme tillförs vätskan, då vid en viss temperatur beroende på fysikaliska egenskaper arbetsvätska och tryck, förångningsprocessen börjar både på den fria ytan av vätskan och inuti den.

Övergången av ett ämne från ett gasformigt tillstånd till ett flytande eller fast ämne kallas kondensation. Kondensationsprocessen, liksom förångningsprocessen, sker vid en konstant temperatur om trycket inte ändras. Den vätska som erhålls genom kondensering av ånga kallas kondensat

Processen med att ett fast ämne direkt omvandlas till ånga kallas sublimering. Den omvända processen för övergång av ånga till ett fast tillstånd kallas desublimering.

Förångningsprocess. Grundläggande begrepp och definitioner. Låt oss överväga processen att generera ånga. För att göra detta, placera 1 kg vatten vid en temperatur av 0 °C i en cylinder med en rörlig kolv. Låt oss applicera en viss konstant kraft på kolven från utsidan R. Då, med kolvarean F, kommer trycket att vara konstant och lika p = P/F. Låt oss skildra processen för förångning, d.v.s. omvandlingen av ett ämne från ett flytande tillstånd till ett gasformigt tillstånd, i p,v diagram (fig. 14).

Ris. 14. Förångningsprocessen i pv- diagram

Initialt tillstånd för vatten under tryck R och med en temperatur på 0 °C, representeras på diagrammet av punkterna a 1, a 2, a 3 . När värme tillförs vatten ökar dess temperatur gradvis tills det når kokpunkten t s , motsvarande det givna trycket. I det här fallet minskar den specifika volymen vätska först och når lägsta värde vid t = 4°C och börjar sedan öka. (Få vätskor har en sådan anomali - en ökning av densiteten när de värms upp i ett visst temperaturområde). För de flesta vätskor ökar den specifika volymen monotont vid upphettning.) Tillståndet för en vätska som bringas till kokpunkten visas i diagrammet med punkterna b 1, b 2, b 3 .

Med ytterligare värmetillförsel börjar vattnet koka med en kraftig volymökning. Cylindern innehåller nu ett tvåfasmedium - en blandning av vatten och ånga, kallad våt mättad ånga. Mättad kallas ånga som är i termisk och dynamisk jämvikt med vätskan som den bildas av. Dynamisk jämvikt är att antalet molekyler som flyger ut ur vattnet in i ångutrymmet är lika med antalet molekyler som kondenserar på dess yta. I ångutrymmet vid detta jämviktstillstånd finns det maximala antalet molekyler som är möjligt vid en given temperatur. När temperaturen ökar ökar antalet molekyler med tillräcklig energi för att fly in i ångutrymmet. Jämvikten återställs på grund av en ökning av ångtrycket, vilket leder till en ökning av dess densitet och följaktligen antalet molekyler som kondenserar på vattenytan per tidsenhet. Det följer att trycket hos mättad ånga är en monotont ökande funktion av dess temperatur, eller, vilket är densamma, temperaturen hos mättad ånga är en monotont ökande funktion av dess tryck.

När volymen ovanför ytan av en vätska vid mättnadstemperatur ökar förvandlas en viss mängd vätska till ånga, när volymen minskar förvandlas den "överskotts" ångan till vätska igen, men i båda fallen förblir ångtrycket konstant.

Om förångning av en vätska sker i ett obegränsat utrymme, kan allt förvandlas till ånga. Om förångning av en vätska sker i ett slutet kärl, fyller molekylerna som flyger ut ur vätskan det fria utrymmet ovanför den, medan några av molekylerna som rör sig i ångutrymmet ovanför ytan återvänder till vätskan. Vid någon tidpunkt kan en jämlikhet uppstå mellan bildandet av ånga och den omvända övergången av molekyler från ånga till vätska, där antalet molekyler som lämnar vätskan är lika med antalet molekyler som återvänder till vätskan. I detta ögonblick kommer det maximala antalet molekyler att finnas i utrymmet ovanför vätskan. Ånga i detta tillstånd antar maximal densitet vid en given temperatur och kallas mättad.

Således kallas ånga i kontakt med en vätska och i termisk jämvikt med den mättad. När temperaturen på vätskan ändras störs jämvikten, vilket orsakar en motsvarande förändring av den mättade ångans densitet och tryck.

En tvåfasblandning, som är ånga med vätskedroppar suspenderade i den, kallasvåt mättad ånga. Således kan våt mättad vattenånga betraktas som en blandning av torr mättad ånga med små droppar vatten suspenderade i dess massa.

Massfraktionen av torr mättad ånga i våt ånga kallas graden av ånga torrhet och betecknas med bokstaven X.Massfraktion kokande vatten i våt ånga, lika med 1- X, kallas graden av fuktighet. För kokande vätska x= 0, och för torr mättad ånga x= 1. Tillståndet för våt ånga kännetecknas av två parametrar: tryck (eller mättnadstemperatur t s, som bestämmer detta tryck) och graden av ångtorrhet.

När värme tillförs minskar mängden vätskefas och ångfasen ökar. Blandningens temperatur förblir oförändrad och lika med t s, eftersom all värme förbrukas på avdunstning av vätskefasen. Följaktligen är förångningsprocessen i detta skede isobarisk-isotermisk. Till sist, Sista strået vatten förvandlas till ånga, och cylindern fylls endast med ånga, som kallas torr mättad.

Mättad ånga, i vilken det inte finns några suspenderade partiklar i vätskefasen, kallas torr mättad ånga. Dess specifika volym och temperatur är funktioner av tryck. Därför kan tillståndet för torr ånga ställas in av någon av parametrarna - tryck, specifik volym eller temperatur.

Dess tillstånd representeras av punkterna c 1, c 2, c 3.

Prickarna representerar överhettad ånga. När värme tillförs torr ånga vid samma tryck kommer dess temperatur att öka och ångan överhettas. Punkt d (d 1, d 2, d 3) visar tillståndet för överhettad ånga och kan, beroende på ångans temperatur, ligga på olika avstånd från punkt c.

Således, överhettad kallas ånga vars temperatur överstiger temperaturen för mättad ånga med samma tryck.

Eftersom den specifika volymen av överhettad ånga vid samma tryck är större än den för mättad ånga, innehåller en enhetsvolym av överhettad ånga färre molekyler, vilket betyder att den har en lägre densitet. Tillståndet för överhettad ånga, som vilken gas som helst, bestäms av två oberoende parametrar.

Processen att producera torr mättad ånga vid konstant tryck visas i allmänt fall graf abc, och överhettad ånga i det allmänna fallet - graf abcd, medan ab är processen att värma vatten till kokpunkten, bc är förångningsprocessen, som sker samtidigt vid konstant tryck och vid konstant temperatur, dvs. process bc är isobarisk och samtidigt isotermisk och slutligen cd - processen att överhetta ånga vid konstant tryck, men vid ökande temperatur. Mellan punkterna b och c finns våt ånga med olika mellanvärden på torrhetsgraden.

Kurva I kallt vatten avbildas av en linje parallell med ordinataaxeln, förutsatt att vatten är inkompressibelt och därför är den specifika vattenvolymen nästan oberoende av trycket. Kurva II kallas den nedre gränskurvan, eller vätskekurvan, och kurvan III kallas den övre gränskurvan, eller torr mättad ångkurva. Kurva II separerar vätskeområdet från området med mättad ånga på diagrammet, och kurva III separerar området med mättad ånga från området med överhettad ånga.

Punkterna a 1, a 2 och a 3, som visar tillståndet för 1 kg kallt vatten vid en temperatur på 0 ° C och olika tryck, är placerade nästan på samma vertikal. Punkterna b 1, b 2 och b 3 skiftar åt höger med ökande tryck, eftersom samtidigt koktemperaturerna t H och följaktligen också de specifika volymerna av kokande vatten ökar i enlighet därmed. Punkterna c 1, c 2 och c 3 skiftar åt vänster, så med ökande tryck minskar den specifika volymen av ånga trots ökningen i temperatur.

Från pv-diagrammet är det tydligt att med ökande tryck kommer punkterna b 1, b 2 och b 3 och c 1 med 2 och c 3 närmare, dvs skillnaden i de specifika volymerna av torr mättad ånga och kokande vatten (segment bc) minskar gradvis. Slutligen, vid ett visst tryck blir denna skillnad lika med noll, dvs punkterna b och c sammanfaller, och linjerna II och III konvergerar. Mötespunkten för båda kurvorna kallas den kritiska punkten och betecknas med bokstaven k. Tillståndet som motsvarar punkten k kallas ett kritiskt tillstånd.

Parametrarna för vattenånga i kritiskt tillstånd är följande: tryck pk = 225,65 ata; temperatur t = 374,15°C, specifik volym vK = 0,00326 m3/kg.

Vid den kritiska punkten har kokande vatten och ånga samma tillståndsparametrar, och en förändring i aggregationstillståndet åtföljs inte av en förändring i volymen. Med andra ord, i ett kritiskt tillstånd försvinner den konventionella gränsen som separerar dessa två faser av ämnet. Vid temperaturer över kritiska (t > t K) kan överhettad ånga (gas) inte omvandlas till vätska genom någon tryckökning.

Den kritiska temperaturen är den maximala möjlig temperatur samexistens av två faser: flytande och mättad ånga. Vid temperaturer över den kritiska temperaturen kan endast en fas existera. Namnet på denna fas (flytande eller överhettad ånga) är i viss mån godtycklig och bestäms vanligtvis av dess temperatur. Alla gaser är starkt överhettade ångor över Tcr. Ju högre överhettningstemperatur (vid ett givet tryck), desto närmare är ångan i sina egenskaper en idealgas.

vattenånga - arbetsvätska i ångturbiner, ångmotorer, kärnkraftverk, kylvätska i olika värmeväxlare.

Ånga - en gasformig kropp i ett tillstånd nära en kokande vätska.

Förångning - processen att omvandla ett ämne från flytande till ångtillstånd.

avdunstning - förångning, som alltid sker vid vilken temperatur som helst från vätskans yta.

Vid en viss temperatur, beroende på vätskans natur och det tryck under vilket den är belägen, sker förångning genom hela vätskans massa. Denna process kallas kokande .

Den omvända processen med förångning kallas kondensation . Kondensation, liksom förångning, sker vid en konstant temperatur.

Processen med att ett fast ämne direkt omvandlas till ånga kallas sublimering . Den omvända processen för ångövergång till fast tillstånd kallad desublimering .

När vätska avdunstar i ett begränsat utrymme (i ångpannor) inträffar det motsatta fenomenet samtidigt - ångkondensation. Om kondenshastigheten blir lika hastighet avdunstning, då uppstår dynamisk jämvikt. Ångan i detta fall har en maximal densitet och kallas rik färja .

Om temperaturen på ångan är högre än temperaturen för mättad ånga med samma tryck, kallas sådan ånga överhettad .

Skillnaden mellan temperaturen på överhettad ånga och temperaturen på mättad ånga med samma tryck kallas grad av överhettning .

Eftersom den specifika volymen av överhettad ånga är större än den specifika volymen av mättad ånga, är densiteten för överhettad ånga mindre än densiteten för mättad ånga. Därför är överhettad ånga omättad.

I ögonblicket för avdunstning av den sista droppen vätska i ett begränsat utrymme utan att ändra temperatur och tryck (det vill säga när vätskan slutar avdunsta), torr rik ånga . Tillståndet för sådan ånga bestäms av en parameter - tryck.

En mekanisk blandning av torra och små vätskedroppar kallas våt färja .

Massfraktion av torr ånga i våt ånga - grad av torrhet X:

x=m samriskföretag /m VP , (6.7)

Var m samriskföretag- massa av torr ånga i våt ånga; m VP- massa våt ånga.

Massfraktion på vätskor i våt ånga - grad fuktighet :

på= 1–x = 1–m samriskföretag /m VP = (m VP –m samriskföretag)/m VP . (6.8)

6.4. Egenskaper för fuktig luft

Atmosfärisk luft, huvudsakligen bestående av syre, kväve, koldioxid, innehåller alltid en viss mängd vattenånga.

En blandning av torr luft och vattenånga kallas våt luft . Fuktig luft vid ett givet tryck och temperatur kan innehålla olika mängder vattenånga.

En blandning av torr luft och mättad vattenånga kallas mättad fuktig luft . I detta fall innehåller den fuktiga luften den maximala mängden vattenånga som är möjlig för en given temperatur. När denna luft svalnar kommer vattenånga att kondensera. Partialtrycket av vattenånga i denna blandning är lika med mättnadstrycket vid en given temperatur.

Om fuktig luft innehåller vattenånga i ett överhettat tillstånd vid en given temperatur, så kallas det omättad . Eftersom den inte innehåller den maximala mängden vattenånga som är möjlig för en given temperatur, kan den befuktas ytterligare. Denna luft används som torkmedel i olika torkanläggningar.

Enligt Daltons lag, tryck R fuktig luft är summan av partialtrycken för torr luft R V och vattenånga R P :

p = p V + sid P . (6.9)

Maximalt värde sid P vid en given temperatur av fuktig luft är trycket av mättad vattenånga sid n .

För att hitta ångans partialtryck, använd en speciell anordning - hygrometer . Denna enhet används för att fastställa daggpunkt dvs temperatur t sid, till vilken luften måste kylas vid konstant tryck så att den blir mättad.

Genom att känna till daggpunkten kan du använda tabellerna för att bestämma partialtrycket av ånga i luften som mättnadstryck sid n, motsvarande daggpunkten t sid .

Absolut fuktighet luft är mängden vattenånga som finns i 1 m 3 fuktig luft. Absolut luftfuktighet är lika med ångdensiteten vid dess partialtryck och lufttemperatur t n .

Förhållandet mellan den absoluta luftfuktigheten hos omättad luft vid en given temperatur och den absoluta fuktigheten hos mättad luft vid samma temperatur kallas relativ fuktighet luft

φ=с P /Med n eller φ= (Med P /Med n)·100 %, (6,10)

För torr luft φ =0, för omättad φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

Med tanke på vattenånga som en idealgas är det enligt Boyle-Mariottes lag möjligt att ersätta densitetsförhållandet med tryckförhållande. Sedan:

φ=ρ P /ρ n eller φ= sid P / sid n·100%. (6.11)

Densiteten av fuktig luft består av massorna av torr luft och vattenånga som finns i 1 m3 volym:

ρ=ρ V +ρ P = sid V / (R V T)+φ/ v′′ . (6.12)

Molekylvikten för fuktig luft bestäms av formeln:

μ =28,95–10,934φ∙ sid n / sid . (6.13)

Värderingar sid n Och v′′ vid lufttemperatur t taget från vattenångsbordet, φ - enligt psykrometerdata, sid- enligt barometern.

Fukthalt representerar förhållandet mellan massan av ånga och massan av torr luft:

d=M P /M V , (6.14)

Var M P , M V- massor av ånga och torr luft i fuktig luft.

Samband mellan fukthalt och relativ fuktighet:

d=0,622φ· sid n ·/( sid - φ· sid n). (6.15)

Luftens gaskonstant:

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

Formeln är också giltig:

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

Volym fuktig luft per 1 kg torr luft:

V vl.v = R·T/sid. (6.17)

Specifik volym fuktig luft:

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

Specifik massa värmekapacitet för ång-luftblandningen:

Med centimeter = c V +d s P . (6.18)

Du har naturligtvis märkt att om du lämnar floden och inte torkar dig med en handduk, så kommer din hud att bli torr efter ett tag.

Det betyder att vattnet på kroppens yta har avdunstat. Förångningsprocessen är övergången av vattnets flytande tillstånd till ångtillståndet. Du kan observera detta fenomen överallt i naturen.

Avdunstning sker ständigt från ytskiktet av hav och hav, och våta föremål (till exempel när du torkar en skolbräda med en våt trasa).

Alla levande varelser och växter genomgår också processen av avdunstning. Tack vare detta fenomen kan levande organismer reglera sin kroppstemperatur. Du har säkert märkt att vatten avdunstar snabbare från kroppens yta om det blåser ute eller solen skiner starkt.

Faktum är att med stigande temperaturer och närvaron av vind sker avdunstning mer intensivt, så pölar torkar ut snabbare på sommaren än på hösten. På vintern saktar denna process ner helt, men slutar inte. Även våt tvätt som hängts utanför och täckt med en isskorpa blir fortfarande torr. Förångningsprocessen fortsätter, även under sådana förhållanden. Vid en temperatur på +100°C förvandlas vattnets flytande tillstånd till ånga på grund av kokning. I detta ögonblick observeras den mest aktiva avdunstningsprocessen.

Den resulterande ångan från jordens yta börjar stiga. Du vet att varm luft är mycket lättare än kall luft, vilket är anledningen till att den börjar stiga och rusar uppåt. Men med ökande höjd börjar lufttemperaturen sjunka kraftigt och vattnet svalnar och bildar små vattendroppar. Det är så moln dyker upp som du kan se på himlen varje dag. De kan innehålla många droppar vatten. Dessa är vattenmoln. Vissa av dem kan innehålla små kristaller. Sådana moln kallas ismoln. Och om kompositionen innehåller både vattendroppar och kristaller, blandas de. Ismoln bildas på de högsta höjderna.

Processen för bildandet av vattendroppar från ånga är motsatsen till förångningsprocessen, det kallas kondensation (från latin - "förtjockning"). I naturen kan du observera denna process när dagg faller och dimma uppstår.

Fenomenet kondensering används också aktivt inom farmakologi. På så sätt renas vatten som används i laboratorieforskning och vid tillverkning av läkemedel. Processen består av tre steg: vatten omvandlas till ånga, ångan återgår till flytande tillstånd och de resulterande dropparna samlas upp genom dränering (destillation). Resultatet blev destillerat vatten. Men det är inte absolut rent, eftersom atmosfäriska luftpartiklar blandas med det. En nästan liknande sammansättning observeras i renat snö eller regnvatten.

KOMBINERA NYTTIGT MED TREVLIGT !

Var kommer vatten ifrån?

Mål

Introducera kondensationsprocessen.

Material

• varmvattenbehållare
• spegel.

Jag höll den kylda spegeln över ångan. Jag undersökte vattendropparna som dök upp på den. Var kom detta vatten ifrån?

Denna ånga lade sig på spegeln och kyldes och förvandlades till vatten. Vi upprepade samma sak, men med en varm spegel - det var väldigt få droppar vatten.

Varför?

Processen att omvandla ånga till vatten sker när ångan svalnar.

Vart tar vattnet vägen?

Mål

Identifiera processen för vattenavdunstning, beroendet av förångningshastigheten på förhållandena (lufttemperatur, närvaro av vind).

Material

• Tre identiska behållare med samma mängd vatten.

Du måste hälla samma mängd vatten i behållare, göra ett nivåmärke och placera dem under olika förhållanden: på en radiator, nära ett fönster och på en sval plats (ett skåp).

Nu observerar vi processen med vattenavdunstning och registrerar den i en observationsdagbok.

Varför?

Vattnet avdunstar snabbare i värmen (nära radiatorn), sedan nära fönstret (vind - drag) och sist i skåpet (det är svalt där, inget drag).

Förvandlas vattenånga till vattendroppar?

Du kommer behöva:

• . Vattenkokare
• .Brännare
• .Vatten
• .Mugg i metall
• Några isvadare och isvatten

Teknisk process:

1. Fyll vattenkokaren med vatten.
2. Låt vattnet koka.
3. Lägg några isbitar och isvatten i en metallmugg.
4. När vattenkokaren kokar, rikta ångströmmen mot metallmuggen.

Vad är resultatet?

Vattendroppar visas på utsidan av metallmuggen.

Varför?

Vattenånga förvandlas till vattendroppar när den kommer i kontakt med en kall yta. Denna process, under vilken vatten övergår från gasform till flytande, kallas "kondensering". Eftersom metallmuggen är mycket svalare än det kokande vattnet i vattenkokaren, förvandlades ångströmmen som kom ut ur den till vattendroppar så fort den vidrörde muggens yta.

VATTENÅNGA I ATMOSFÄREN

LUFTFUKTIGHET. KARAKTERISTIKA PÅ VATTENÅNGANNEHÅLLET I ATMOSFÄREN

Fuktighet är innehållet av vattenånga i atmosfären. Vattenånga är en av de viktigaste komponenterna i jordens atmosfär.

Vattenånga kommer kontinuerligt in i atmosfären på grund av avdunstning av vatten från ytan av reservoarer, jord, snö, is och vegetation, som förbrukar i genomsnitt 23 % av solstrålningen som kommer till jordens yta.

Atmosfären innehåller i genomsnitt 1,29 1013 ton fukt (vattenånga och flytande vatten), vilket motsvarar ett vattenskikt på 25,5 mm.

Luftfuktighet kännetecknas av följande mängder: absolut fuktighet, partialtryck av vattenånga, mättat ångtryck, relativ fuktighet, mättnadsunderskott av vattenånga, daggpunktstemperatur och specifik luftfuktighet.

Absolut luftfuktighet a (g/m3) - mängden vattenånga, uttryckt i gram, som finns i 1 m3 luft.

Partialtryck (elasticitet) för vattenånga e - det faktiska trycket för vattenånga i luften, mätt i millimeter kvicksilver (mmHg), millibar (mb) och hektopascal (hPa). Vattenångtryck kallas ofta för absolut fuktighet. Dessa olika begrepp kan dock inte blandas, eftersom de återspeglar olika fysiska mängder atmosfärisk luft.

Mättat vattenångtryck, eller mättnadselasticitet, E - det maximala möjliga värdet av partialtryck vid en given temperatur; mätt i samma enheter som e. Mättnadselasticiteten ökar med stigande temperatur. Det betyder att med mer hög temperatur luft kan hålla mer vattenånga än vid lägre temperaturer.

Relativ fuktighet f är förhållandet mellan partialtrycket av vattenånga som finns i luften och trycket av mättad vattenånga vid en given temperatur. Det uttrycks vanligtvis som en procentandel som är korrekt till heltal:

Relativ luftfuktighet uttrycker graden av mättnad av luft med vattenånga.

Mättnadsunderskott av vattenånga (brist på mättnad) d - skillnaden mellan mättnadselasticiteten och den faktiska elasticiteten för vattenånga:

= E- e.

Mättnadsunderskottet uttrycks i samma enheter och med samma noggrannhet som värdena för e och E. Med ökande relativ luftfuktighet minskar mättnadsunderskottet och vid / = 100 % blir det lika med noll.

Eftersom E beror på lufttemperaturen och e - på vattenånginnehållet i den, är mättnadsunderskottet ett komplext värde som återspeglar luftens värme- och fuktinnehåll. Detta gör att mättnadsunderskottet kan användas mer brett än andra fuktegenskaper för att bedöma odlingsförhållandena för jordbruksväxter.

Daggpunkt td (°C) är den temperatur vid vilken vattenånga som finns i luften vid ett givet tryck når ett tillstånd av mättnad i förhållande till en kemiskt ren plan vattenyta. Vid / = 100 % sammanfaller den faktiska lufttemperaturen med daggpunkten. Vid temperaturer under daggpunkten börjar kondensering av vattenånga med bildandet av dimma, moln och dagg, frost och frost bildas på jordens yta och föremål.

Specifik luftfuktighet q (g/kg) - mängden vattenånga i gram som finns i 1 kg fuktig luft:

q= 622 e/R,

där e är vattenångtrycket, hPa; P - atmosfärstryck, hPa.

Specifik luftfuktighet beaktas i zoometeorologiska beräkningar, till exempel vid bestämning av avdunstning från ytan av andningsorganen hos husdjur och vid bestämning av motsvarande energikostnader.

FÖRÄNDRINGAR I KARAKTERISTIKA PÅ LUFTFUKTIGHET I ATMOSFÄREN MED HÖJD

Den största mängden vattenånga finns i de nedre luftlagren i direkt anslutning till den förångande ytan. Vattenånga tränger in i de överliggande skikten som ett resultat av turbulent diffusion

Inträngningen av vattenånga i de överliggande skikten underlättas av det faktum att den är 1,6 gånger lättare än luft (densiteten av vattenånga i förhållande till torr luft vid 0 °C är 0,622), därför är luft anrikad med vattenånga, mindre tät. , tenderar att stiga uppåt.

Den vertikala fördelningen av vattenångtryck beror på förändringar i tryck och temperatur med höjden, på kondensationsprocesser och molnbildning. Därför är det svårt att teoretiskt fastställa det exakta mönstret av förändringar i vattenångans elasticitet med höjden.

Partialtrycket av vattenånga minskar med höjden 4...5 gånger snabbare än atmosfärstrycket. Redan på en höjd av 6 km är partialtrycket av vattenånga 9 gånger mindre än vid havsnivån. Detta förklaras av det faktum att vattenånga kontinuerligt kommer in i atmosfärens ytskikt som ett resultat av avdunstning från den aktiva ytan och dess diffusion på grund av turbulens. Dessutom minskar lufttemperaturen med höjden, och det möjliga innehållet av vattenånga begränsas av temperaturen, eftersom dess minskning främjar mättnad av ångan och dess kondensation.

En minskning av ångtrycket med höjden kan alternera med dess ökning. Till exempel, i ett inversionsskikt, ökar ångtrycket vanligtvis med höjden.

Relativ luftfuktighet fördelas ojämnt vertikalt, men i genomsnitt minskar den med höjden. I atmosfärens ytskikt på sommardagar ökar den något med höjden på grund av en snabb minskning av lufttemperaturen, börjar sedan minska på grund av en minskning av tillförseln av vattenånga och ökar återigen till 100 % i molnbildningsskiktet. I inversionsskikt minskar den kraftigt med höjden till följd av ökande temperatur. Den relativa luftfuktigheten ändras särskilt ojämnt upp till en höjd av 2...3 km.

DAGLIG OCH ÅRLIG VARIATION AV LUFTFUKTIGHET

I atmosfärens ytskikt finns en väldefinierad daglig och årlig variation i fukthalt förknippad med motsvarande periodiska temperaturförändringar.

Den dagliga variationen av vattenångtryck och absolut luftfuktighet över haven, haven och kustområdena på land liknar den dagliga variationen av vatten- och lufttemperatur: minimum före soluppgång och maximum vid 14...15 timmar.Minimum beror p.g.a. mycket svag avdunstning (eller dess frånvaro alls) vid denna tid på dagen. Under dagen, när temperaturen ökar och följaktligen avdunstning, ökar fukthalten i luften. Den dagliga variationen av vattenångtrycket över kontinenterna på vintern är densamma.

Under den varma årstiden, i det inre av kontinenterna, tar den dagliga variationen av fukthalten formen av en dubbelvåg (fig. 5.1). Det första minimum inträffar tidigt på morgonen tillsammans med temperaturminimum. Efter soluppgången stiger temperaturen på den aktiva ytan, avdunstningshastigheten ökar och mängden vattenånga i det nedre lagret av atmosfären ökar snabbt. Denna tillväxt fortsätter i upp till 8...10 timmar, tills avdunstning råder över överföringen av ånga underifrån till högre skikt. Efter 8...10 timmar ökar intensiteten av turbulent blandning, och därför överförs vattenånga snabbt uppåt. Detta utflöde av vattenånga hinner inte längre kompenseras genom avdunstning, vilket resulterar i att fukthalten och följaktligen elasticiteten hos vattenångan i ytskiktet minskar och når ett andra minimum vid 15...16 timmar. Under kvällstimmarna försvagas turbulensen, medan en ganska intensiv tillförsel av vattenånga till atmosfären genom avdunstning fortfarande pågår. Ångtrycket och den absoluta fuktigheten i luften börjar öka och vid 20...22 timmar når de ett andra maximum. På natten upphör avdunstningen nästan, vilket resulterar i en minskning av innehållet av vattenånga.

Den årliga variationen av vattenångtryck och absolut luftfuktighet sammanfaller med den årliga variationen av lufttemperatur både över havet och över land. På norra halvklotet observeras den maximala luftfuktigheten i juli, den lägsta i januari. Till exempel, i St Petersburg är det genomsnittliga månatliga ångtrycket i juli 14,3 hPa och i januari - 3,3 hPa.

Den dagliga variationen av relativ luftfuktighet beror på ångtryck och mättnadstryck. Med ökande temperatur på den förångande ytan ökar förångningshastigheten och därför ökar e. Men E ökar mycket snabbare än e, därför, med ökande yttemperatur, och med det lufttemperaturen, minskar den relativa fuktigheten [se. formel (5.1)]. Som ett resultat visar sig dess förlopp nära jordens yta vara motsatsen till kursen för yt- och lufttemperatur: den maximala relativa luftfuktigheten inträffar före soluppgången och den lägsta klockan 15:00 (fig. 5.2). Dess dagliga minskning är särskilt uttalad över kontinenterna på sommaren, när, som ett resultat av turbulent diffusion av ånga uppåt, E vid ytan minskar, och på grund av en ökning av lufttemperaturen ökar E. Därför är amplituden av dagliga fluktuationer i relativ fuktighet på kontinenter mycket större än över vattenytor.

I årscykeln ändras den relativa luftfuktigheten som regel också omvänt mot temperaturtrenden. Till exempel i St Petersburg är den relativa luftfuktigheten i maj i genomsnitt 65% och i december - 88% (Fig. 5.3). I områden med monsunklimat inträffar den lägsta relativa luftfuktigheten på vintern och den maximala på sommaren på grund av sommaröverföringen av fuktiga havsluftmassor till land: till exempel i Vladivostok på sommaren / = 89%, på vintern / = 68 %.

Förloppet för mättnadsunderskottet av vattenånga är parallellt med lufttemperaturens förlopp. Under dagen är underskottet störst vid 14...15 timmar, och det minsta - före soluppgången. Under året har mättnadsunderskottet av vattenånga ett maximum i den varmaste månaden och ett minimum i den kallaste månaden. I de torra stäppregionerna i Ryssland på sommaren klockan 13:00 observeras ett mättnadsunderskott som överstiger 40 hPa årligen. I St. Petersburg är underskottet av vattenångans mättnad i juni i genomsnitt 6,7 hPa och i januari - endast 0,5 hPa

LUFTFUKTIGHET I växtskyddet

Vegetationstäcke har stor inverkan på luftfuktigheten. Växter avdunstar en stor mängd vatten och berikar därmed atmosfärens markskikt med vattenånga, det finns en ökad fukthalt i luften jämfört med den kala ytan. Detta underlättas också av minskningen av vindhastigheten genom vegetationstäcket, och följaktligen den turbulenta diffusionen av ånga. Detta är särskilt uttalat under dagtid. Ångtrycket inuti trädkronor kan klara sommardagar vara 2...4 hPa högre än i ett öppet område, i vissa fall till och med 6...8 hPa. Inuti agrofytocenoser är det möjligt att öka ångtrycket med 6...11 hPa jämfört med ångfältet. På kvälls- och natttimmarna är vegetationens inverkan på fukthalten mindre.

Vegetationstäcket har också stor inverkan på den relativa luftfuktigheten. Så på klara sommardagar, inuti grödor av råg och vete, är den relativa luftfuktigheten 15...30% högre än över det öppna området, och i grödor av höga grödor (majs, solros, hampa) - 20.. 0,30 % högre än över bar jord. I grödor observeras den högsta relativa luftfuktigheten vid jordytan som skuggas av växter, och den lägsta är i det övre bladskiktet (tabell 5.1). Vertikal fördelning av relativ fuktighet och mättnadsunderskott

Följaktligen är mättnadsunderskottet av vattenånga i grödor betydligt mindre än på bar jord. Dess utbredning kännetecknas av en minskning från det övre skiktet av löv till det nedre (se tabell 5.1).

Det har tidigare noterats att vegetationstäcket avsevärt påverkar strålningsregimen (se kapitel 2), mark- och lufttemperaturen (se kapitel 3 och 4), vilket väsentligt förändrar dem jämfört med en öppen plats, det vill säga en egen speciell meteorologisk regim - fytoklimat. Hur starkt det uttrycks beror på växternas typ, vana och ålder, planteringens täthet och sättet för sådd (plantering).

Väderförhållandena påverkar också fytoklimatet - i delvis molnigt och klart väder är fytoklimatiska egenskaper mer uttalade.

VIKTIGHETEN AV LUFTFUKTIGHET FÖR JORDBRUKSPRODUKTION

Vattenånga som finns i atmosfären, som nämnts i kapitel 2, är av stor betydelse för att upprätthålla värmen på jordens yta, eftersom den absorberar värmen som den avger. Luftfuktighet är ett av väderelementen som också är väsentligt för jordbruksproduktionen.

Luftfuktigheten har stor inverkan på växten. Det bestämmer till stor del transpirationens intensitet. Vid höga temperaturer och låg luftfuktighet (/"< 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.

Låg luftfuktighet under blomningsperioden gör att pollen torkar ut och följaktligen ofullständig gödsling, vilket i till exempel spannmål orsakar transkorn. Under perioden med spannmålsfyllning leder överdriven torr luft till att spannmålet blir litet och utbytet minskar.

Låg fukthalt i luften leder till småfruktiga frukter, bärskördar, vindruvor, dålig knoppbildning inför nästa års skörd och följaktligen minskad skörd.

Luftfuktigheten påverkar också kvaliteten på grödan. Det har noterats att låg luftfuktighet minskar kvaliteten på linfibrer, men ökar vetets bakegenskaper, linoljans tekniska egenskaper, sockerhalten i frukter, etc.

En minskning av den relativa luftfuktigheten med brist på markfuktighet är särskilt ogynnsam. Om varmt och torrt väder håller i sig under lång tid kan växterna torka ut.

En långvarig ökning av fukthalten (> 80%) har också en negativ effekt på växternas tillväxt och utveckling. Alltför hög luftfuktighet orsakar växtvävnadens storcellsstruktur, vilket sedan leder till att spannmålsgrödor fastnar. Under blomningsperioden förhindrar sådan luftfuktighet normal pollinering av växter och minskar avkastningen, eftersom ståndarknapparna öppnar sig mindre och insekternas flygning minskar.

Ökad luftfuktighet fördröjer uppkomsten av full mognad av spannmål, ökar fukthalten i spannmål och halm, vilket för det första påverkar driften av skördemaskiner negativt och för det andra kräver extra kostnader för torkning av spannmål (tabell 5.2).

En minskning av mättnadsunderskottet till 3 hPa eller mer leder till att skördearbetet praktiskt taget upphör på grund av dåliga förhållanden.

Under den varma årstiden bidrar ökad luftfuktighet till utvecklingen och spridningen av ett antal svampsjukdomar hos jordbruksgrödor (sen smuts av potatis och tomater, mögel på vindruvor, vitröta av solros, olika sorter rost av spannmålsgrödor etc.). Inverkan av denna faktor ökar särskilt med ökande temperatur (tabell 5.3).

5.3. Antalet växter av vårvete Cesium 111 som påverkas av smuts, beroende på fuktighet och lufttemperatur (av, Tidpunkten för ett antal jordbruksarbeten beror också på luftfuktigheten: ogräsbekämpning, utläggning av foder för ensilage, ventilation av lager, spannmålstorkning , etc.

I den termiska balansen hos husdjur och människor är värmeväxling förknippad med luftfuktighet. Vid lufttemperaturer under 10 °C ökar ökad luftfuktighet värmeöverföringen från organismer, och vid höga temperaturer saktar den ner.