Чому вологі повітря легше?

Розглянемо наступний приклад. Звичайно, я хочу сказати, що вологі повітря важче, тому що, на відміну від сухою, є також молекули води. Однак, якщо ми говоримо про таку ж температуру та тиск, закон Далтона каже: що, якщо ви додасте пару води в сухому повітрі, то його тиск збільшиться. Так що тиск вологого повітря дорівнює тиску сухого, необхідно зменшити кількість молекул повітря у вологому повітрі, а відповідь на питання порівняння мас сухого та вологого повітря не так первісний.

Тому давайте акуратно використовуємо закони Клапайрона Менделєєва та Далтона, порівнюйте масу сухого та вологого повітря. Тиск сухого повітря, який займає обсяг V, визначається законом Клапайроне Менделєєва

(один)

де n - кількість молекул повітря - t - його температура. Тиск вологого повітря в тому ж об`ємі при однаковій температурі визначається законом Далтона

(2)

де n - кількість молекул повітря - T - вода. З порівняння формул (1) та (2) ми бачимо, що з тим же тиском, об`ємом і температурою, сухим і вологим повітрям містять однакову кількість молекул. Тому порівняння мас сухого та вологого повітря визначається шляхом порівняння маси однієї молекули повітря та однієї молекули води. Звичайно, такий об`єкт як "молекула повітря" взагалі не існує, оскільки повітря являє собою суміш різних газів, найбільша кількість, в якій представлені азот, кисень, аргон та діоксид вуглецю. Проте концепція середньої молярної маси повітря може бути введена, і ця середня молярна маса дорівнює 29 г / моль. Тому можна припустити, що маса однієї "середньої" молекули повітря становить 29 a.Е.М. Маса однієї молекули води 18 a.Е.М. З цих номерів випливає, що мокрий повітря легше сухий при тих же температурах і тиску.

Трохи про вологість повітря

На землі, багато відкритих водосховищ, з поверхні якої вода випаровується: океани та море займають близько 80% поверхні Землі. Тому завжди водяна пара в повітрі.

Це легше, ніж повітря, тому що молярна вага води (18 * 10^-3 кг моль^-один) Менш молярна маса азоту та кисню, з яких повітря в основному складається. Тому водяна пара піднімається. У цьому випадку він розширюється, оскільки тиск нижчий у верхніх шарах атмосфери, ніж поверхня землі. Цей процес може бути приблизно розглянутим адіабатичним, тому що протягом часу, поки не станеться, пара теплообміну з навколишнім повітрям не має часу.

Як ми побачимо далі, при охолодженні до певної температури, яка називається точкою роси, водяна пара починає конденсувати, збираючи в крихітних крапель води. Тому хмари утворюються.

Вони не падають, тому що висхідна лінія повітря просочується в сході. Але коли краплі в хмарах стають занадто великими, вони починають падати: дощ.

Вміст водяної пари в повітрі часто характеризується тиском, який він матиме, якщо не було інших газів. Це називається парціальним тиском водяної пари. ("Часткова" перекладена з латинського засобу "частково".)

Ми відчуваємо себе комфортно, коли водяний тиск при кімнатній температурі (20 ºС) становить близько 1,2 кПа.

Відносна вологість повітря φ називається вираженим у відсотковій частині парціального тиску P від ​​водяної пари для тиску P_Н Насичена пара при однаковій температурі:

φ = (p / p_Н) * 100%.

Комфортні умови для людей відповідають відносній вологості 50-60%. Якщо відносна вологість значно менше, повітря здається сухим, і якщо більше - вологий. Коли відносна вологість наближається до 100%, повітря сприймається як сировина. Калюжі не висихають, тому що процеси випаровування води та конденсації пару компенсують один одного.

Для людини, значення вологості є дуже важливим параметром навколишнього середовища, т. до. Наше тіло дуже активно реагує на свої зміни. Наприклад, такий механізм регулювання функціонування тіла, як потовиділення, безпосередньо пов`язаний з температурою та вологості навколишнього середовища. З підвищеною вологістю, процеси випаровування вологи з поверхні шкіри практично компенсуються процесами його конденсації, а тепла розсіювання порушується з організму, що призводить до розладів терморегуляції. З низькою вологістю, процеси випаровування вологи переважають над конденсаційними процесами, а тіло втрачає занадто багато рідини, що може призвести до зневоднення.

Величина вологості важлива не тільки для людини та інших живих організмів, а й для потоку технологічних процесів. Наприклад, завдяки відомим властивостям води, його електричний струм здійснюється в повітрі, може серйозно вплинути на правильну роботу більшості електричних приладів.

Крім того, концепція вологості є найважливішим критерієм оцінки погодних умов, які всі відомі прогнозами погоди. Варто зазначити, що якщо порівнювати вологість у різний час року в наших звичайних кліматичних умовах, він вище влітку та нижче взимку, який пов`язаний, зокрема, з інтенсивністю процесів випаровування при різних температурах.

Отже, про відносну вологість суддів повітря, скільки водяної пари в повітрі близька до насичення.

Якщо повітря з ненасиченим водяним парою в ній ізотермально стиснута, він збільшить як тиск повітря, так і тиск ненасиченої пари. Але тиск водяного пари лише збільшиться, поки він не стане насиченим!

З подальшим зменшенням обсягу повітряного тиску буде продовжувати збільшуватися, а тиск водяної пари буде постійним - він залишається рівним тиску насиченої пари при заданій температурі. Надлишок пара конденсується, тобто перетвориться на воду.