Водна пара

Сред реалните газове специално място заема водната пара. Той стана много разпространен в много области на технологията и се използва като охлаждаща течност в електроцентрали... Водната пара обикновено се използва при налягания и температури, където трябва да се счита за истински газ. Водната пара може да се получи по два начина: чрез изпаряване и кипене на вода.

Изпарението е процес на образуване на пари от вода, който се получава само от свободна повърхност. Този процес протича при всякаква температура. По време на изпарението молекули с най-висока кинетична енергия се отделят от повърхността на водата и излитат в околното пространство. В резултат на това над течността се образуват водни пари. Интензивността на процеса на изпаряване се увеличава с повишаване на температурата.

Кипенето е процес на образуване на водна пара в целия обем на течността. При нагряване до определена температура вътре в течността се образуват парни мехурчета, които, свързвайки се помежду си, излитат в околното пространство. За да се образува и след това да расте парен мехур, е необходимо процесът на изпаряване да протича вътре в мехурчетата, а това е възможно само ако кинетичната енергия на водните молекули е достатъчна за това. Тъй като кинетичната енергия на молекулите се определя от температурата на течността, следователно, кипенето при дадено външно налягане може да започне само при съвсем определена температура. Тази температура се нарича точка на кипене или температура на насищане и се обозначава с t n. Точката на кипене при дадено налягане остава постоянна, докато цялата течност се превърне в пара.

Парите, които се образуват над повърхността на кипящата течност, се наричат ​​наситени пари. Наситената пара може да бъде суха или мокра. Суха наситена пара е пара, която, намирайки се над повърхността на кипяща течност, не съдържа суспендирани течни капчици. Мокра наситена пара или просто мокра пара е механична смес от суха наситена пара и вряща течност. Характеристика на мократа пара е нейната сухота x. Степента на изсушаване е делът на сухата наситена пара във влажна пара, т.е. съотношението на масата на сухата наситена пара в мокра пара към теглото на мократа пара. Стойността 1 - x се нарича степен на влага или съдържание на влага в мокра наситена пара, т.е. масова частвряща течност във влажен въздух. Параметрите, които напълно определят състоянието на суха наситена пара или вряща течност, са температура или налягане и степен на сухота.

Ако топлината се подава към суха наситена пара в отсъствието на вряща течност при същото налягане като налягането на сухата наситена пара, тя ще се трансформира в прегрята пара. Температурата му ще започне да се покачва. Прегрятата пара е пара, която има повече от висока температурапри дадено налягане, отколкото суха наситена пара. Температурата на прегрятата пара се обозначава с буквата t, а температурната разлика t – t се нарича степен на прегряване, или прегряване на парата. С увеличаване на прегряването на пара, обемът му ще се увеличи, разстоянието между молекулите ще се увеличи и, следователно, силите на взаимно привличане ще намалят, т.е. прегрятата пара при високи степени на прегряване ще се доближи до идеалния газ по своите свойства. Параметрите, които определят състоянието на прегрятата пара са налягане и температура (или специфичен обем).

Обратният процес на изпаряване, т.е. процесът на преход на пара в течност се нарича процес на кондензация.

Когато казвам „пара“, си спомням времената, когато бях още в началното училище. След това, прибирайки се от училище, родителите започнаха да готвят вечеря и сложиха тенджера с вода газова печка... И след десет минути в тенджерата започнаха да се появяват първите мехурчета. Този процес винаги ме е очаровал, струва ми се, че мога да го гледам завинаги. И след това, известно време след появата на мехурчетата, самата пара започна да отива. Веднъж попитах майка ми: "Откъде идват тези бели облаци?" (Така ги наричах преди.) На което тя ми отговори: „Всичко това се случва заради нагряването на водата“. Въпреки че отговорът не даде пълна представа за процеса на образуване на пара, в уроците си по физика научих всичко, което исках за парата. Така...

Какво е водна пара

От научна гледна точка водната пара е просто един от три физическисъстояния на самата вода... Известно е, че възниква при нагряване на водата. Подобно на нея самата пара е безцветна, без вкус и без мирис. Но не всеки знае, че парните клубове имат свой собствен натиск, който зависи от неговия обем. И тя се изразява в паскал(в чест на известния учен).

Водната пара не само ни заобикаля, когато готвим нещо в кухнята. Той постоянно присъства във външния въздух и атмосферата. И неговият процент съдържание се нарича "абсолютна влажност".

Факти и характеристики на водната пара

И така, няколко интересни точки:

• толкова по-висока е температуратакойто действа върху водата, толкова по -бързо протича процесът на изпаряване;
• Освен това, скоростта на изпаряване се увеличава с размера на площтаповърхността, върху която се намира тази вода. С други думи, ако започнем да нагряваме малък воден слой върху широка метална чаша, тогава изпаряването ще стане много бързо;
• за живота на растенията е необходима не само течна вода, но и газообразна... Този факт може да се обясни с факта, че изпарението постоянно тече от листата на всяко растение, охлаждайки го. Опитайте се да докоснете лист от дърво в горещ ден - и ще забележите, че е хладно;
• същото важи и за хората, същата система работи с нас като с горните растения. Парите охлаждат кожата ни в горещ ден... Изненадващо, дори при малки натоварвания тялото ни оставя около два литра течност на час. Какво можем да кажем за повишените натоварвания и знойните летни дни?

Ето как можете да опишете същността на парата и нейната роля в нашия свят. Надявам се, че сте открили много интересни неща за себе си!

Какви други вещества, освен газове, са включени във въздуха?

1. Разпространение на водни пари във въздуха.След дъжда всички наблюдавахте как покривите на къщите, стволовете на дърветата и листата се намокрят, образуват се локви навсякъде. След като облаците се разсеят, се появява Слънцето и всичко наоколо изсъхва. Където изчезва безследно дъждовна вода? Превръща се във водна пара. Тъй като е безцветен, като въздуха, ние не го виждаме.
Всеки въздух съдържа определено количество отвода под формата на водна пара. Във въздуха в помещението се съдържат и частици вода под формата на пара. Това не е трудно да се забележи. През зимата обърнете внимание на метални предмети (брава за куфарчета, кънки и т.н.), донесени от улицата. След известно време те започват да се "изпотяват". Означава, че топъл въздухв стаята, при контакт със студен предмет, отделя водни капчици.
Влагата на земната повърхност се изпарява от почвата, блатата, реките, езерата, моретата и океаните под формата на водна пара в атмосферата. Голямо количество вода (86%) се изпарява от океаните и моретата.
В природата водната пара е в непрекъснат цикъл. Водните пари, издигащи се над океаните и земните повърхности, навлизат в атмосферата. Въздушните течения го носят със себе си на други места. Водната пара от своя страна, когато се охлади, се превръща в облаци и под формата на валежи отново се връща на повърхността на Земята.

2. Зависимост на водната пара във въздуха от температурата.Съдържанието на водни пари във въздуха зависи от състоянието на изпарената повърхност и температурата. Има много водни пари във въздуха над океана, но малко над сушата. Освен това, колкото по-висока е температурата, толкова по-високо е съдържанието на водни пари във въздуха.

Както може да се види от таблицата, въздухът може да съдържа водни пари, съответно, при определена температура. Ако въздухът съдържа толкова водни пари, колкото може да съдържа при дадена температура, тогава той се нарича наситен. Например, за да се насити 1m3 въздух с водни пари при температура + 30 ° C, са необходими 30 g водни пари. Ако количеството водни пари е само 25 g, тогава въздухът ще бъде ненаситен, сух.
С повишаване на температурата наситеният въздух става ненаситен. Например, за насищане на 1 m3 въздух при температура от 0 ° C са необходими 5 g водна пара. Ако температурата на въздуха се повиши до + 10 ° C, тогава 4 g водни пари няма да са достатъчни за насищане на въздуха.

3. Абсолютна и относителна влажност.Съдържанието на водна пара във въздуха се определя от абсолютната и относителната влажност.
Абсолютната влажност е количеството водна пара в грамове на 1 m3 въздух (g / m3).
Относителната влажност е съотношението на количеството влага, налично в 1 m3 въздух, към количеството водна пара, която насища въздуха при дадена температура. Относителната влажност се изразява като процент.
Относителната влажност показва колко водни пари има във въздуха. Например, 1 m3 въздух може да съдържа 1 g водна пара при температура -20 ° C. Въздухът съдържа 0,5 g влага. Тогава относителната влажност е 50%. Когато въздухът е наситен с водна пара, относителната влажност достига 100%.

4. Кондензация на водни пари.След насищане на въздуха с водна пара, останалата пара се превръща във водни капчици. Ако в 1 m3 въздух при температура -10 ° C вместо 2 g водни пари се съберат 3 g, тогава допълнителните 1 g пари се превръщат във водни капчици. Когато температурата на наситения въздух намалява, той не може да задържи толкова много водна пара. Например, за да се насити 1 м3 въздух при + 10 ° С, са необходими 9 г водни пари. Ако температурата падне до 0 °, тогава въздухът съдържа само 5 g водна пара, а допълнителните 4 g се превръщат във водни капчици.
При определени условия преминаването на водната пара в течно състояние (водни капчици) се нарича кондензация (на лат. кондензация- удебеляване). При температура от 0 ° C водната пара се превръща в твърдо състояние, т.е. се превръща в ледени кристали.

5. Измерване на влажността на въздуха.Относителната влажност се измерва с уред - хигрометър за коса(на гръцки хигрос -мокър, метър- мярка). Това устройство използва свойството на човешката коса, която се удължава с увеличаване на влажността. Когато влагата намалее, косата се скъсява. Косата е прикрепена към стрелката на циферблата, когато удължава или скъсява косата, стрелката, движеща се по циферблата, показва относителна влажноств проценти (фиг. 54).

Ориз. 54. Хигрометър за коса.

Хигрометър, подобно на термометър, се поставя в метеорологична кабина.
В метеорологичните станции влажността на въздуха се определя с по-точни инструменти и с помощта на специални таблици.

1. Защо съдържанието на водни пари във въздуха над екватора е по -високо, отколкото в умерения пояс?

2. Какво се случва с водната пара във въздуха при промяна на височината?
3. Температура на въздуха + 10 ° С. Абсолютна влажност 6 g / m3. При какви условия въздухът ще се насити с водни пари? (Решете по 2 начина.)
4. Запознайте се със структурата на хигрометъра и измерете относителната влажност.

5*. Температурата на въздуха е + 30 ° С, а абсолютната влажност е 20 g / m3. Изчислете относителната влажност.

Въпрос 1. В какви агрегатни състояния може да има вода?

1) Твърдо вещество - лед, 2) Течно - вода, 3) Газообразно - пара.

Въпрос 2. Каква е разликата между агрегатните състояния едно от друго?

Агрегатното състояние на веществото се определя от местоположението, характера на движението и взаимодействието на молекулите.

Въпрос 3. Могат ли валежите да падат извън облаците?

Не, тъй като валежите са вода в течно или твърдо състояние, падаща от облаци или отложена от въздуха върху земната повърхност и всякакви обекти.

Въпрос 4. Защо мъглата се появява по -често, рано сутрин или вечер?

Той е свързан със студен поток въздух, който пада върху топли повърхности на суша или вода.

Въпрос 5. Какво е водна пара?

Водната пара е водна молекула. Тоест водната пара е газ.

Въпрос 6. Какво е облак?

Облакът е съвкупност от малки водни капчици или ледени кристали в атмосферата.

Въпрос 7. Какви видове облаци има?

Основните видове облаци са: слоеве, купести, цир.

Въпрос 8. Избройте видовете валежи.

Дъжд, дъжд, дъжд, сняг, мъгла, градушка, роса, слана.

Въпрос 9. Винаги ли валежите падат от облаците?

Валежите могат да паднат от въздуха под формата на замръзване, роса, когато топъл въздух влезе в контакт със студена повърхност.

Въпрос 10. Каква е влажността на въздуха?

Влажността на въздуха е количество, което характеризира съдържанието на водни пари в земната атмосфера.

Въпрос 11. Как се генерира водна пара?

Водната пара се образува от водни молекули, когато се изпарява.

Въпрос 12. Какъв е основният модел на разпределение на влагата върху земната повърхност?

Тъй като влажността на въздуха зависи от температурата на въздуха, въздухът над екватора и над океаните винаги е по -влажен от въздуха над полюсите и континентите.

Въпрос 13. Защо при равни други условия топлият въздух съдържа повече водна пара от студения въздух?

Тъй като с повишаване на температурата процесът на изпаряване се ускорява.

Въпрос 14. Каква е същността на процеса на генериране на мъгла?

Мъглата се образува чрез кондензация. Към сутринта повърхността на Земята е силно охладена. Въздухът над него също се охлажда. Когато се охлади, въздухът, подобно на други вещества, се компресира. Молекулите на водната пара стават тесни, те се приближават все по -близо един до друг. Накрая те започват да се сблъскват помежду си и да образуват най -малките капчици. Те са толкова малки, че не можем да видим всеки поотделно, но заедно образуват мъгла.

Въпрос 15. При какви условия водната пара се кондензира в природата?

Кондензацията е превръщането на водната пара в състояние на капчица (течност). При охлаждане на въздуха се получава кондензация.

Въпрос 16. Каква е разликата между облак и облак?

Количеството вода в облаците надвишава количеството вода в облаците, в резултат на което излишната влага пада под формата на различни валежи: дъжд, сняг или градушка.

Въпрос 17. Направете схема за класификация на валежите въз основа на текста на параграфа.

Въпрос 18. Използвайки данните в таблицата, изчислете годишните валежи.

Годишни валежи: 10 + 15 + 20 + 25 + 15 + 10 + 5 + 5 + 15 + 20 + 25 + 20 = 185 мм.

Вие, разбира се, забелязахте, че ако напуснете реката и не се избършете с кърпа, след известно време кожата ви ще стане суха.

Това показва, че водата от повърхността на тялото ви се е изпарила. Процесът на изпаряване е преминаването на течното състояние на водата в пара. Можете да наблюдавате това явление в природата навсякъде.

Изпарението постоянно се случва от повърхностния слой на моретата и океаните, мокри предмети (например, когато избършете дъската с мокра кърпа).

Характерен за всички живи същества и растения е процесът на изпаряване. Благодарение на това явление живите организми са в състояние да регулират телесната си температура. Сигурно сте забелязали, че водата от повърхността на тялото се изпарява по-бързо, ако е ветровито или слънцето грее ярко навън.

Наистина, с повишаване на температурата и наличието на вятър, изпарението е по-интензивно, така че през лятото локвите изсъхват по-бързо, отколкото през есента. През зимата този процес се забавя напълно, но не спира. Дори мокрото пране, което е окачено на улицата и покрито с кора от лед, пак ще изсъхне. Процесът на изпаряване продължава дори при такива условия. При температура + 100 ° С течно състояниеводата поради кипене преминава в пара. В този момент се наблюдава най -активният процес на изпаряване.

Образуваната пара започва да се издига от повърхността на земята. Знаете, че топлият въздух е много по -лек от студения, затова започва да се издига, като се втурва нагоре. Но с увеличаване на надморската височина температурата на въздуха започва рязко да спада и водата се охлажда, образувайки малки капчици вода. Така се появяват облаците, които можете да наблюдавате на небето всеки ден. Те могат да съдържат множество водни капчици. Това са водни облаци. Някои от тях могат да съдържат малки кристали. Такива облаци се наричат ​​ледени. И ако в състава се наблюдават водни капчици и кристали, тогава те се смесват. На най-високите височини се образуват ледени облаци.

Образуването на водни капчици от пара е обратен процесизпарение, той получи името - кондензация (от латински - "сгъстяване"). В природата можете да наблюдавате този процес, когато падне роса и се появят мъгли.

Феноменът кондензация се използва активно във фармакологията. По този начин водата, която се използва за лабораторни изследванияи в производството на лекарства. Процесът се състои от три етапа: водата се превръща в пара, парата се връща в течно състояние и получените капчици се събират чрез източване (дестилация). Резултатът е дестилирана вода. Но не е абсолютно чист, защото с него се смесват частици от атмосферния въздух. Почти същият състав се наблюдава в пречистения сняг или дъждовна вода.

КОМБИНИРАЙТЕ ПОЛЕЗНО С ПРИЯТНО !

Откъде идва водата?

Цел

Въведете процеса на кондензация.

Материали (редактиране)

• контейнер с гореща вода
• огледало.

Държах охладеното огледало над парата. Разгледах водните капчици, които се появиха върху него. Откъде дойде тази вода?

Тази пара се настани върху огледалото и се охлади, превръщайки се във вода. Те също повториха, но с топло огледало - има много малко капки вода.

Защо?

Процесът на превръщане на парата във вода се случва, когато парата се охлажда.

Къде изчезва водата?

Цел

Определете процеса на изпаряване на водата, зависимостта на скоростта на изпаряване от условията (температура на въздуха, наличието на вятър).

Материали (редактиране)

• Три еднакви контейнера със същото количество вода.

Необходимо е да се излее същото количество вода в контейнера, да се направи маркировка за ниво и да се постави различни условия: на батерията, близо до прозорец и на хладно място (пиедестал).

Сега наблюдаваме процеса на изпаряване на водата, записан в дневника за наблюдение.

Защо?

Водата се изпарява по -бързо на топлина (близо до радиатора), след това близо до прозореца (вятър - течение), на последно място в бордюра (там е хладно, няма течение).

Водната пара се превръща във водни капчици?

Ще имаш нужда:

• .Кейл
• .Борнер
• .Вода
• .Метална чаша
• Няколко ледени блатове и ледено студена вода

Технологичен процес:

1. Напълнете чайника с вода.
2. Оставете водата да заври.
3. Поставете няколко кубчета лед и ледена вода в метална чаша.
4. Когато чайникът кипи, насочете парата към металната халба.

Какъв е резултатът?

На външната повърхност на металната халба се появяват водни капчици.

Защо?

Водната пара се превръща във водни капчици при контакт със студена повърхност. Този процес, по време на който водата променя газообразното си състояние в течно, се нарича "кондензация". Поради факта, че металната халба е много по -студена от врящата вода в чайника, струята пара, излизаща от нея, се превръща във водни капчици веднага щом докосне повърхността на халбата.