أثناء التبخر ، بالتزامن مع انتقال الجزيئات من السائل إلى البخار ، تحدث العملية العكسية أيضًا. تتحرك بشكل عشوائي فوق سطح السائل ، وبعض الجزيئات التي تركته تعود إلى السائل مرة أخرى.

ضغط البخار المشبع.

عند ضغطه بخار مشبع، مع الحفاظ على درجة حرارة ثابتة ، سيبدأ التوازن أولاً في الانزعاج: ستزداد كثافة البخار ، ونتيجة لذلك ، سوف تنتقل جزيئات أكثر من الغاز إلى السائل أكثر من السائل إلى الغاز ؛ سيستمر هذا حتى يصبح تركيز البخار في الحجم الجديد كما هو ، بما يتوافق مع تركيز البخار المشبع عند درجة حرارة معينة (ويتم استعادة التوازن). يفسر ذلك حقيقة أن عدد الجزيئات التي تترك السائل لكل وحدة زمنية يعتمد فقط على درجة الحرارة.

لذلك ، فإن تركيز جزيئات البخار المشبعة عند درجة حرارة ثابتة لا يعتمد على حجمها.

نظرًا لأن ضغط الغاز يتناسب مع تركيز جزيئاته ، فإن ضغط البخار المشبع لا يعتمد على الحجم الذي يشغله. ضغط ص 0، حيث يكون السائل في حالة توازن مع بخاره ، يسمى ضغط البخار المشبع.

عندما يتم ضغط البخار المشبع ، يتحول معظمه إلى سائل. يحتل السائل حجمًا أصغر من بخار من نفس الكتلة. نتيجة لذلك ، يتناقص حجم البخار بكثافة ثابتة.

اعتماد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة.

للحصول على غاز مثالي ، الاعتماد الخطيالضغط مقابل درجة الحرارة عند حجم ثابت. يطبق على البخار المشبع بالضغط ص 0يتم التعبير عن هذا الاعتماد من خلال المساواة:

ص 0 = nkT.

نظرًا لأن ضغط البخار المشبع لا يعتمد على الحجم ، فإنه بالتالي يعتمد فقط على درجة الحرارة.

الاعتماد المحدد تجريبيا ص 0 (T)يختلف عن التبعية ( ص 0 = nkT) للحصول على غاز مثالي.

مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد ضغط البخار المشبع أسرع من ضغط الغاز المثالي (جزء من المنحنى ABعلى الصورة). يصبح هذا واضحًا بشكل خاص إذا قمنا برسم متساوي الضلع من خلال النقطة أ(خط متقطع). يحدث هذا لأنه عندما يتم تسخين السائل ، يتحول جزء منه إلى بخار ، وتزداد كثافة البخار. لذلك ، وفقًا للصيغة ( ص 0 = nkT) ، يزداد ضغط البخار المشبع ليس فقط نتيجة لزيادة درجة حرارة السائل ، ولكن أيضًا بسبب زيادة تركيز جزيئات (كثافة) البخار. يتمثل الاختلاف الرئيسي في سلوك الغاز المثالي والبخار المشبع في التغير في كتلة البخار مع تغير درجة الحرارة عند حجم ثابت (في وعاء مغلق) أو مع تغير في الحجم عند درجة حرارة ثابتة. لا شيء من هذا القبيل يمكن أن يحدث مع الغاز المثالي (النظرية الحركية الجزيئية للغاز المثالي لا توفر انتقالًا طوريًا للغاز إلى سائل).

بعد تبخر كل السائل ، سيتوافق سلوك البخار مع سلوك الغاز المثالي (القسم شمسمنحنى في الشكل أعلاه).

بخار غير مشبع.

إذا كان في مكان يحتوي على بخار سائل ، يمكن أن يحدث مزيد من التبخر لهذا السائل ، فإن البخار الموجود في هذا الفضاء يكون غير مشبع.

يسمى البخار الذي لا يتوازن مع سائله غير المشبع.

علبة بخار غير مشبعة ضغط بسيطتتحول إلى سائل. بمجرد أن يبدأ هذا التحول ، يصبح البخار في حالة توازن مع السائل مشبعًا.

في هذا الدرس ، سنقوم بتحليل خصائص بخار مشبع بالغاز محدد نوعًا ما. سنحدد هذا الغاز ، ونوضح كيف يختلف اختلافًا جوهريًا عن الغازات المثالية التي درسناها سابقًا ، وبشكل أكثر تحديدًا ، كيف يختلف اعتماد ضغط الغاز المشبع. في هذا الدرس أيضًا ، سيتم النظر في عملية مثل الغليان ووصفها.

لفهم الاختلافات بين البخار المشبع والغاز المثالي ، عليك أن تتخيل تجربتين.

أولاً ، لنأخذ إناءً مغلقًا بإحكام بالماء ونبدأ في تسخينه. مع زيادة درجة الحرارة ، ستزداد جزيئات السائل الطاقة الحركية، وهذا كل شيء كمية كبيرةيمكن للجزيئات الهروب من السائل (انظر الشكل 2) ، وبالتالي ، سيزداد تركيز البخار ، وبالتالي ضغطه. لذا فإن المركز الأول:

يعتمد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة

أرز. 2.

ومع ذلك ، فإن هذا الحكم متوقع تمامًا وليس مثيرًا للاهتمام مثل ما يلي. إذا وضعت سائلًا ببخاره المشبع تحت مكبس متحرك وبدأت في خفض هذا المكبس ، فإن تركيز البخار المشبع سيزداد بلا شك بسبب انخفاض الحجم. ومع ذلك ، بعد مرور بعض الوقت ، سيتحرك البخار مع السائل إلى توازن ديناميكي جديد عن طريق تكثيف كمية زائدة من البخار ، ولن يتغير الضغط في النهاية. الموقف الثاني لنظرية البخار المشبع:

ضغط البخار المشبع لا يعتمد على الحجم

الآن ، تجدر الإشارة إلى أن ضغط البخار المشبع ، على الرغم من أنه يعتمد على درجة الحرارة ، مثل الغاز المثالي ، إلا أن طبيعة هذا الاعتماد مختلفة نوعًا ما. الحقيقة هي أنه ، كما نعلم من المعادلة الأساسية لـ MKT ، يعتمد ضغط الغاز على درجة الحرارة وتركيز الغاز. وبالتالي ، فإن ضغط البخار المشبع يعتمد على درجة الحرارة غير الخطية حتى يزداد تركيز البخار ، أي حتى يتبخر كل السائل. يوضح الرسم البياني أدناه (الشكل 3) طبيعة اعتماد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة ،

أرز. 3

علاوة على ذلك ، فإن الانتقال من قسم غير خطي إلى قسم خطي يعني فقط نقطة تبخر السائل بأكمله. نظرًا لأن ضغط الغاز المشبع يعتمد فقط على درجة الحرارة ، فمن الممكن بشكل لا لبس فيه تحديد ضغط البخار المشبع عند درجة حرارة معينة. يتم سرد هذه النسب (وكذلك قيم كثافة البخار المشبع) في جدول خاص.

دعونا الآن نوجه انتباهنا إلى عملية فيزيائية مهمة مثل الغليان. في الصف الثامن ، تم تعريف الغليان بالفعل على أنه عملية تبخير أكثر كثافة من التبخر. الآن سنقوم بتوسيع هذا المفهوم إلى حد ما.

تعريف. الغليان- عملية التبخير التي تحدث في جميع أنحاء حجم السائل. ما هي آلية الغليان؟ الحقيقة هي أن هناك دائمًا هواء مذاب في الماء ، ونتيجة لزيادة درجة الحرارة ، تقل قابليته للذوبان ، وتتشكل الفقاعات الدقيقة. نظرًا لأن قاع الإناء وجدرانه ليست ناعمة تمامًا ، فإن هذه الفقاعات تتشبث بالمخالفات. داخلوعاء. الآن يوجد قسم الماء والهواء ليس فقط على سطح الماء ، ولكن أيضًا داخل حجم الماء ، وتبدأ جزيئات الماء بالمرور إلى الفقاعات. وهكذا يظهر بخار مشبع داخل الفقاعات. علاوة على ذلك ، تبدأ هذه الفقاعات في الطفو ، وتزداد في الحجم وتأخذ المزيد من جزيئات الماء في نفسها ، وتنفجر بالقرب من السطح ، وتطلق بخارًا مشبعًا في البيئة (الشكل 4).

أرز. 4. عملية الغليان ()

شرط تكوين هذه الفقاعات وصعودها هو عدم المساواة التالي: يجب أن يكون ضغط البخار المشبع أكبر من أو يساوي الضغط الجوي.

وبالتالي ، نظرًا لأن ضغط بخار التشبع يعتمد على درجة الحرارة ، يتم تحديد نقطة الغليان بواسطة الضغط بيئة: كلما كانت أصغر ، كلما انخفضت درجة حرارة السائل الذي يغلي ، والعكس صحيح.

في الدرس التالي ، سنبدأ في النظر في خصائص الأجسام الصلبة.

فهرس

1. مياكيشيف ج يا ، سينياكوف أ. الفيزياء الجزيئية. الديناميكا الحرارية. - م: بوستارد ، 2010.
2. جيندينشتاين إل إي ، ديك يو. الصف العاشر في الفيزياء. - م: إليكسا ، 2005.
3. كاسيانوف ف. الصف العاشر في الفيزياء. - م: بوستارد ، 2010.

1. Physics.ru ().
2. Chemport.ru ().
3. Narod.ru ().

الواجب المنزلي

1. صفحة 74: رقم 546-550. الفيزياء. كتاب المهام. 10-11 درجات. ريمكيفيتش أ. - م: بوستارد ، 2013. ()
2. لماذا لا يستطيع المتسلقون سلق البيض على ارتفاع؟
3. ما هي بعض الطرق التي يمكنك من خلالها تبريد الشاي الساخن؟ بررهم من حيث الفيزياء.
4. لماذا ينخفض ​​ضغط الغاز على الموقد بعد غليان الماء؟
5. * كيف يمكن تسخين الماء فوق مائة درجة مئوية؟

نظرًا لأن حجم ضغط بخار التشبع يعتمد على درجة حرارة الهواء ، مع زيادة في الأخير ، يمكن للهواء امتصاص المزيد من بخار الماء ، بينما يزيد ضغط التشبع. لا تحدث الزيادة في ضغط التشبع خطيًا ، بل تحدث على طول منحنى طويل. هذه الحقيقة مهمة جدًا لبناء الفيزياء بحيث لا ينبغي إغفالها. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة 0 درجة مئوية (273.16 كلفن) ، يكون ضغط بخار بخار مشبع 610.5 باسكال (باسكال) ، عند +10 درجة مئوية (283.16 كلفن) يتضح أنه يساوي 1228.1 باسكال ، عند +20 ° С (293.16 K) 2337.1 Pa ، وعند +30 درجة مئوية (303.16 K) تساوي 4241.0 Pa. لذلك ، مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية (10 كلفن) ، سيتضاعف ضغط بخار التشبع تقريبًا.

يظهر اعتماد الضغط الجزئي لبخار الماء على التغيرات في درجات الحرارة في الشكل. 3.

الرطوبة المطلقة و

كثافة بخار الماء ، أي يُطلق على محتواه في الهواء الرطوبة المطلقة للهواء ويقاس بوحدة جرام / م.

تسمى الكثافة القصوى لبخار الماء التي يمكن الحصول عليها عند درجة حرارة معينة للهواء كثافة البخار المشبع ، والتي بدورها تخلق ضغط التشبع. كثافة fsat البخار المشبع وضغطه تزداد مع زيادة درجة حرارة الهواء. زيادته هي أيضًا منحنية ، لكن مسار هذا المنحنى ليس حادًا مثل مسار منحنى rnas. كلا المنحنيين يعتمدان على القيمة 273.16 / Tact [K]. لذلك ، إذا كانت نسبة pnas / fus معروفة ، فيمكن التحقق منها مقابل بعضها البعض.

لا تعتمد الرطوبة المطلقة للهواء في مكان مغلق مغلق على درجة الحرارة

درجة الحرارة حتى يتم الوصول إلى كثافة البخار المشبع. يوضح الشكل اعتماد الرطوبة المطلقة للهواء على درجة حرارته. أربعة.

الرطوبة النسبية

نسبة الكثافة الفعلية لبخار الماء إلى كثافة البخار المشبع أو نسبة الرطوبة المطلقة للهواء إلى الحد الأقصى لرطوبة الهواء عند درجة حرارة معينة تسمى الرطوبة النسبية للهواء. ويتم التعبير عنها كنسبة مئوية.

عندما تنخفض درجة حرارة مساحة مغلقة محكمة الغلق ، ستزداد الرطوبة النسبية للهواء حتى تصبح قيمة تساوي 100٪ وبالتالي يتم الوصول إلى كثافة بخار التشبع. مع مزيد من التبريد ، تتكثف الكمية الزائدة المقابلة من بخار الماء.

مع زيادة درجة حرارة مكان مغلق ، تنخفض قيمة الرطوبة النسبية للهواء. أرز. 5 يوضح اعتماد الرطوبة النسبية للهواء على درجة الحرارة. يتم قياس الرطوبة النسبية للهواء باستخدام مقياس رطوبة أو مقياس رطوبة. يقيس مقياس رطوبة الشفط Assmann الموثوق به للغاية الفرق في درجة الحرارة بين مقياسين دقيقين ، أحدهما ملفوف بشاش رطب. فكلما زاد التبريد بسبب تبخر الماء ، كلما كان الهواء المحيط أكثر جفافاً. من نسبة اختلاف درجة الحرارة إلى درجة حرارة الهواء الفعلية ، يمكن تحديد الرطوبة النسبية للهواء المحيط.

بدلاً من مقياس رطوبة الشعر الرقيق ، والذي يستخدم أحيانًا في الرطوبة العالية ، يتم استخدام مسبار قياس كلوريد الليثيوم. شارك-

إنه مصنوع من غلاف معدني بغمد من الألياف الزجاجية ، ولف منفصل لسلك تسخين ومقياس حرارة مقاوم. يُملأ غمد القماش بمحلول كلوريد الليثيوم المائي ويكون تحت تأثير الجهد المتناوب بين كلا الملفين. يتبخر الماء ويحدث تبلور الملح وتزداد المقاومة بشكل ملحوظ. نتيجة لذلك ، فإن محتوى بخار الماء في الهواء المحيط وقوة التسخين متوازنة. وفقًا لاختلاف درجة الحرارة بين الهواء المحيط وميزان الحرارة المدمج ، باستخدام دائرة قياس خاصة ، حدد الرطوبة النسبيةهواء.

يتفاعل مسبار القياس مع تأثير رطوبة الهواء على الألياف المسترطبة ، والتي تم تصميمها بحيث ينشأ تيار كافٍ بين القطبين. هذا الأخير ينمو مع زيادة الرطوبة النسبية في اعتماد معين على درجة حرارة الهواء.

مسبار القياس السعوي عبارة عن مكثف مع لوحة مثقبة ، ومجهز بعازل استرطابي ، تتغير سعته مع التغيرات في الرطوبة النسبية ، وكذلك درجة حرارة الهواء المحيط. يمكن استخدام مسبار القياس كجزء مما يسمى عنصر RC للدائرة متعددة الأجزاء. في هذه الحالة ، يتم تحويل رطوبة الهواء إلى تردد معين ، يمكن أن يكون له قيم عالية. بهذه الطريقة ، يتم تحقيق حساسية عالية للغاية للأداة ، مما يجعل من الممكن تسجيل الحد الأدنى من التغييرات في الرطوبة.

الضغط الجزئي لبخار الماء ص

على عكس ضغط بخار التشبع pnas ، والذي يشير إلى أقصى ضغط جزئي لبخار الماء في الهواء عند درجة حرارة معينة ، يشير مفهوم الضغط الجزئي لبخار الماء p إلى ضغط البخار الذي يكون في حالة غير مشبعة ، لذلك في كل حالة يجب أن يكون هذا الضغط كن اقل من رناس.

مع زيادة محتوى بخار الماء في الهواء الجاف ، تقترب قيمة p من القيمة المقابلة لـ pnas. في نفس الوقت ، يظل الضغط الجوي Ptot ثابتًا. نظرًا لأن الضغط الجزئي لبخار الماء p ليس سوى جزء صغير من الضغط الكلي لجميع مكونات الخليط ، فلا يمكن تحديد قيمته عن طريق القياس المباشر. على العكس من ذلك ، يمكن تحديد ضغط البخار عن طريق خلق فراغ في الوعاء أولاً ثم إدخال الماء فيه. يتوافق حجم الزيادة في الضغط بسبب التبخر مع قيمة pnas ، والتي تشير إلى درجة حرارة الفضاء المشبع بالبخار.

مع معرفة psa ، يمكن قياس p بشكل غير مباشر على النحو التالي. يحتوي الوعاء على خليط من الهواء وبخار الماء ، أولاً وقبل كل شيء ذو تركيبة غير معروفة. الضغط داخل الوعاء Ptot = pv + p ، أي الضغط الجوي للهواء المحيط. إذا قمت الآن بإغلاق الوعاء وإدخال كمية معينة من الماء فيه ، فسوف يزداد الضغط داخل الوعاء. بعد تشبع بخار الماء ، سيكون pv + rnas. يتم طرح فرق الضغط pnas - p الذي تم إنشاؤه بمساعدة مقياس ميكرومتر من القيمة المعروفة بالفعل لضغط البخار المشبع ، والذي يتوافق مع درجة الحرارة في الوعاء. سوف تتوافق النتيجة مع الضغط الجزئي p للمحتويات الأصلية للوعاء ، أي الهواء المحيط.

من الأسهل حساب الضغط الجزئي p باستخدام بيانات من جداول ضغط البخار المشبع pnas لمستوى درجة حرارة معين. تتوافق قيمة النسبة p / rnas مع قيمة نسبة كثافة بخار الماء f إلى كثافة البخار المشبع fsat ، والتي تساوي قيمة الرطوبة النسبية

جودة الهواء. وهكذا نحصل على المعادلة

ني ع = rnas.

نتيجة لذلك ، عند درجة حرارة الهواء المعروفة وضغط التشبع pnas ، يمكن للمرء أن يحدد بسرعة وبشكل واضح قيمة الضغط الجزئي p. على سبيل المثال ، تبلغ الرطوبة النسبية للهواء 60٪ ودرجة حرارة الهواء 10 درجة مئوية. بعد ذلك ، بما أن ضغط البخار المشبع psa = 1228.1 Pa عند درجة الحرارة هذه ، فإن الضغط الجزئي p سيكون مساويًا لـ 736.9 Pa (الشكل 6).

نقطة ندى بخار الماء t

عادة ما يكون بخار الماء الموجود في الهواء في حالة غير مشبعة وبالتالي يكون له ضغط جزئي معين p ورطوبة نسبية معينة للهواء.<р < 100%.

إذا كان الهواء على اتصال مباشر بمواد صلبة تقل درجة حرارة سطحها عن درجة حرارتها ، فعندئذ مع اختلاف درجة الحرارة المناسبة ، يبرد هواء الطبقة الحدودية وتزداد رطوبتها النسبية حتى تصل قيمتها إلى 100٪ ، أي. كثافة البخار المشبع. حتى مع وجود تبريد إضافي طفيف ، يبدأ بخار الماء بالتكثف على سطح مادة صلبة. سيستمر هذا حتى يتم إنشاء حالة توازن جديدة لدرجة حرارة سطح المادة وكثافة البخار المشبع. بسبب الكثافة العالية ، يغرق الهواء المبرد ، بينما يرتفع الهواء الأكثر دفئًا. ستزداد كمية المكثفات حتى يتم تحقيق التوازن وتتوقف عملية التكثيف.

ترتبط عملية التكثيف بإطلاق الحرارة ، والتي تتوافق مقدارها مع حرارة تبخر الماء. وهذا يؤدي إلى زيادة درجة حرارة سطح المواد الصلبة.

نقطة الندى t هي درجة حرارة السطح ، كثافة البخار القريبة تصبح مساوية لكثافة البخار المشبع ، أي تصل الرطوبة النسبية للهواء إلى 100٪. يبدأ تكثف بخار الماء فورًا بعد انخفاض درجة حرارته إلى ما دون نقطة الندى.

إذا كانت درجة حرارة الهواء AT والرطوبة النسبية معروفتين ، فيمكن عمل المعادلة p (AT) = rnat (t) = pat. لحساب القيمة المطلوبة من pnas ، استخدم جدول ضغط البخار المشبع.

لنأخذ مثالاً على مثل هذا الحساب (الشكل 7). درجة حرارة الهواء vv \ u003d 10 ° C ، الرطوبة النسبية \ u003d 60٪ ، pnas (+10 ° C) \ u003d 1228.1 P pnas (t) \ u003d \ u003d 0 6 x 1228.1 Pa \ u003d 736.9 Pa ، نقطة الندى \ u003d + 2.6 درجة مئوية (الجدول).

يمكن تحديد نقطة الندى بيانياً باستخدام منحنى ضغط التشبع ، ولا يمكن حساب نقطة الندى إلا إذا كانت الرطوبة النسبية معروفة بالإضافة إلى درجة حرارة الهواء. بدلاً من الحساب ، يمكنك استخدام القياس. إذا قمت بتبريد السطح المصقول لصفيحة (أو غشاء) مصنوع من مادة موصلة للحرارة ببطء حتى يبدأ التكثيف في السقوط عليها ، ثم قم بقياس درجة حرارة هذا السطح ، يمكنك العثور مباشرة على نقطة الندى للهواء المحيط. لا تتطلب هذه الطريقة معرفة الرطوبة النسبية للهواء ، على الرغم من أنه من الممكن حساب القيمة الإضافية من درجة حرارة الهواء ونقطة الندى

بناءً على هذا المبدأ ، يعتمد تشغيل مقياس الرطوبة لتحديد نقطة الندى لدانيال ورينولت ، والذي تم تطويره في النصف الأول من القرن التاسع عشر. في الآونة الأخيرة ، بفضل استخدام الإلكترونيات ، تم تحسينه كثيرًا بحيث يمكنه تحديد نقطة الندى بدقة عالية جدًا. وبالتالي ، من الممكن معايرة مقياس رطوبة عادي بشكل صحيح والتحكم فيه باستخدام مقياس رطوبة نقطة الندى.

تبخر السوائل. أزواج مشبعة وغير مشبعة. ضغط البخار المشبع. رطوبة الجو.

تبخر- حدوث تبخير عند أي درجة حرارة من السطح الحر للسائل. يؤدي التوزيع غير المتكافئ للطاقة الحركية للجزيئات أثناء الحركة الحرارية إلى حقيقة أنه في أي درجة حرارة يمكن أن تتجاوز الطاقة الحركية لبعض جزيئات سائل أو صلب الطاقة الكامنة لاتصالها بالجزيئات الأخرى. تتمتع الجزيئات ذات السرعة العالية بطاقة حركية أكبر ، وتعتمد درجة حرارة الجسم على سرعة حركة جزيئاتها ، وبالتالي فإن التبخر يصاحب تبريد السائل. معدل التبخر يعتمد على: مساحة السطح المفتوحة ، درجة الحرارة ، تركيز الجزيئات بالقرب من السائل.

تركيز- عملية انتقال المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.

يؤدي تبخر السائل في وعاء مغلق عند درجة حرارة ثابتة إلى زيادة تدريجية في تركيز جزيئات المادة المتبخرة في الحالة الغازية. بعد مرور بعض الوقت على بدء التبخر ، سيصل تركيز المادة في الحالة الغازية إلى هذه القيمة التي يصبح عندها عدد الجزيئات العائدة إلى السائل مساويًا لعدد الجزيئات التي تترك السائل في نفس الوقت. يتم إنشاء توازن ديناميكي بين عمليتي التبخر وتكثيف المادة. تسمى المادة الموجودة في الحالة الغازية والتي تكون في حالة توازن ديناميكي مع سائل بخار مشبع. (البخار عبارة عن مجموعة من الجزيئات التي تركت السائل في عملية التبخر.) يسمى البخار عند ضغط أقل من التشبع غير المشبع.

بسبب التبخر المستمر للمياه من أسطح الخزانات والتربة والنباتات ، وكذلك تنفس البشر والحيوانات ، يحتوي الغلاف الجوي دائمًا على بخار الماء. لذلك فإن الضغط الجوي هو مجموع ضغط الهواء الجاف وبخار الماء فيه. سيكون ضغط بخار الماء عند الحد الأقصى عندما يكون الهواء مشبعًا بالبخار. البخار المشبع ، على عكس البخار غير المشبع ، لا يخضع لقوانين الغاز المثالي. وبالتالي ، فإن ضغط بخار التشبع لا يعتمد على الحجم ، ولكنه يعتمد على درجة الحرارة. لا يمكن التعبير عن هذا الاعتماد بصيغة بسيطة ، لذلك ، بناءً على دراسة تجريبية لاعتماد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة ، تم تجميع جداول يمكن من خلالها تحديد ضغطه عند درجات حرارة مختلفة.

يسمى ضغط بخار الماء في الهواء عند درجة حرارة معينة بالرطوبة المطلقة أو ضغط بخار الماء. نظرًا لأن ضغط البخار يتناسب مع تركيز الجزيئات ، يمكن تعريف الرطوبة المطلقة على أنها كثافة بخار الماء في الهواء عند درجة حرارة معينة ، معبرًا عنها بالكيلوجرام لكل متر مكعب (ع).

معظم الظواهر التي لوحظت في الطبيعة ، على سبيل المثال ، معدل التبخر ، وتجفيف المواد المختلفة ، وذبول النباتات ، لا تعتمد على كمية بخار الماء في الهواء ، ولكن على مدى قرب هذه الكمية من التشبع ، أي على الرطوبة النسبية ، والتي تميز درجة تشبع الهواء ببخار الماء. في درجات الحرارة المنخفضة والرطوبة العالية ، يزداد انتقال الحرارة ويتعرض الشخص لانخفاض درجة الحرارة. في درجات الحرارة والرطوبة المرتفعة ، يتم تقليل انتقال الحرارة بشكل حاد ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الجسم. الأكثر ملاءمة للبشر في خطوط العرض المناخية المتوسطة هي الرطوبة النسبية من 40-60٪. الرطوبة النسبية هي نسبة كثافة بخار الماء (أو الضغط) في الهواء عند درجة حرارة معينة إلى كثافة (أو ضغط) بخار الماء عند نفس درجة الحرارة ، معبرًا عنها كنسبة مئوية ، أي.

الرطوبة النسبية تختلف على نطاق واسع. علاوة على ذلك ، فإن الاختلاف النهاري للرطوبة النسبية معكوس للتغير اليومي في درجة الحرارة. أثناء النهار ، مع زيادة درجة الحرارة ، وبالتالي مع زيادة ضغط التشبع ، تنخفض الرطوبة النسبية ، وفي الليل تزداد. يمكن أن تشبع نفس كمية بخار الماء الهواء أو لا تشبعه. من خلال خفض درجة حرارة الهواء ، من الممكن جعل البخار الموجود فيه يتشبع. نقطة الندى هي درجة الحرارة التي يتشبع عندها البخار الموجود في الهواء. عندما يتم الوصول إلى نقطة الندى في الهواء أو على الأشياء التي تتلامس معها ، يبدأ بخار الماء في التكثف. لتحديد رطوبة الهواء ، يتم استخدام أجهزة تسمى مقاييس الرطوبة وأجهزة قياس الرطوبة.

تسمح النظرية الحركية الجزيئية ليس فقط بفهم سبب وجود المادة في الحالة الغازية والسائلة والصلبة ، ولكن أيضًا لتفسير عملية انتقال المادة من حالة إلى أخرى.

التبخر والتكثيف.تتناقص كمية الماء أو أي سائل آخر في وعاء مفتوح تدريجيًا. يحدث تبخر للسائل ، وقد تم وصف آليته في سياق فيزياء الفئة السابعة. أثناء الحركة الفوضوية ، تكتسب بعض الجزيئات طاقة حركية كبيرة بحيث تترك السائل ، وتتغلب على قوى الجذب من بقية الجزيئات.

بالتزامن مع التبخر ، تحدث العملية العكسية - انتقال جزء من جزيئات البخار بشكل عشوائي إلى سائل. هذه العملية تسمى التكثيف. إذا كان الوعاء مفتوحًا ، فقد لا تعود الجزيئات التي تركت السائل إليها

سائل. في هذه الحالات ، لا يتم تعويض التبخر عن طريق التكثيف وتقل كمية السائل. عندما ينقل تدفق الهواء فوق الوعاء الأبخرة المتكونة بعيدًا ، يتبخر السائل بشكل أسرع ، نظرًا لأن جزيء البخار لديه فرصة أقل للعودة إلى السائل مرة أخرى.

بخار مشبع.إذا تم إغلاق الوعاء الذي يحتوي على السائل بإحكام ، فسيتوقف انخفاضه قريبًا. عند درجة حرارة ثابتة ، سيصل نظام "البخار السائل" إلى حالة توازن حراري وسيبقى فيه لفترة طويلة بشكل عشوائي.

في اللحظة الأولى ، بعد سكب السائل في الوعاء وإغلاقه ، سوف يتبخر وستزداد كثافة البخار فوق السائل. ومع ذلك ، في نفس الوقت ، سيزداد عدد الجزيئات العائدة إلى السائل. كلما زادت كثافة البخار ، زاد عدد جزيئات البخار التي عادت إلى السائل. نتيجة لذلك ، في وعاء مغلق عند درجة حرارة ثابتة ، سيتم في النهاية إنشاء توازن ديناميكي (متحرك) بين السائل والبخار. سيكون عدد الجزيئات التي تترك سطح السائل مساويًا لعدد جزيئات البخار العائدة إلى السائل في نفس الوقت. بالتزامن مع عملية التبخر ، يحدث التكثيف ، وكلتا العمليتين ، في المتوسط ​​، تعوض بعضهما البعض.

يسمى البخار في التوازن الديناميكي مع سائله بالبخار المشبع. يؤكد هذا الاسم أن حجمًا معينًا عند درجة حرارة معينة لا يمكن أن يحتوي على مزيد من البخار.

إذا تم سابقًا ضخ الهواء من الوعاء مع السائل ، فسيكون البخار المشبع فقط فوق سطح السائل.

ضغط البخار المشبع.ماذا سيحدث للبخار المشبع إذا تم تقليل الحجم الذي يشغله ، على سبيل المثال عن طريق ضغط البخار في حالة توازن مع السائل في أسطوانة أسفل مكبس ، مع الحفاظ على درجة حرارة محتويات الأسطوانة ثابتة؟

عندما يتم ضغط البخار ، سيبدأ التوازن في الاختلال. في اللحظة الأولى ، تزداد كثافة البخار قليلاً ، ويبدأ عدد أكبر من الجزيئات بالمرور من الغاز إلى السائل أكثر من السائل إلى الغاز. يستمر هذا حتى يتم إنشاء التوازن والكثافة مرة أخرى ، وبالتالي لا يأخذ تركيز الجزيئات نفس القيمة. لذلك فإن تركيز جزيئات البخار المشبعة يكون مستقلاً عن الحجم عند درجة حرارة ثابتة.

نظرًا لأن الضغط يتناسب مع التركيز وفقًا للصيغة ، فإن استقلال تركيز (أو كثافة) الأبخرة المشبعة عن الحجم يتبع استقلالية ضغط البخار المشبع عن الحجم الذي يشغله.

يسمى ضغط البخار المستقل عن الحجم الذي يكون فيه السائل في حالة اتزان مع بخاره ضغط بخار التشبع.

عندما يتم ضغط البخار المشبع ، يذهب المزيد والمزيد منه إلى الحالة السائلة. سائل من كتلة معينة يحتل حجمًا أصغر من بخار من نفس الكتلة. نتيجة لذلك ، يتناقص حجم البخار بكثافة ثابتة.

لقد استخدمنا كلمتي "غاز" و "بخار" عدة مرات. لا يوجد فرق جوهري بين الغاز والبخار ، وهذه الكلمات متكافئة بشكل عام. لكننا اعتدنا على نطاق معين صغير نسبيًا من درجات الحرارة المحيطة. عادة ما يتم تطبيق كلمة "غاز" على تلك المواد التي يكون ضغط بخار تشبعها في درجات الحرارة العادية أعلى من الغلاف الجوي (على سبيل المثال ، ثاني أكسيد الكربون). على العكس من ذلك ، يتحدثون عن البخار عندما يكون ضغط البخار المشبع في درجة حرارة الغرفة أقل من الضغط الجوي وتكون المادة أكثر استقرارًا في الحالة السائلة (على سبيل المثال ، بخار الماء).

تم تحديد استقلالية ضغط البخار المشبع عن الحجم في العديد من التجارب على الضغط المتساوي الحرارة للبخار في حالة توازن مع سائله. دع المادة بكميات كبيرة تكون في الحالة الغازية. مع زيادة الضغط المتساوي الحرارة ، تزداد كثافته وضغطه (قسم من متساوي الحرارة AB في الشكل 51). عند الوصول إلى الضغط ، يبدأ البخار بالتكثف. علاوة على ذلك ، عند ضغط البخار المشبع ، لا يتغير الضغط حتى يتحول البخار كله إلى سائل (الخط المستقيم BC في الشكل 51). بعد ذلك ، يبدأ الضغط أثناء الانضغاط في الزيادة بشكل حاد (جزء من المنحنى ، لأن السوائل قليلة الانضغاط.

يُطلق على المنحنى الموضح في الشكل 51 درجة حرارة الغاز الحقيقي.