Лидеры рейтинга

ID: 226425

Konstantin Shvetski

Мастер-Эксперт

1098

Россия, Северодвинск


ID: 401284

Михаил Александров

Академик

419

Россия, Санкт-Петербург


ID: 259041

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

397

Россия, пос. Теплоозёрск, ЕАО


ID: 137394

Megaloman

Мастер-Эксперт

330

Беларусь, Гомель


ID: 165461

Лангваген Сергей Евгеньевич

Советник

99

Россия, Московская обл.


ID: 400669

epimkin

Профессионал

50


ID: 400484

solowey

Профессор

44


8.1.6

02.01.2021

JS: 2.2.2
CSS: 4.2.0
jQuery: 3.5.1


 

Консультации и решение задач по физике.

Администратор раздела: Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)


Коцюрбенко Алексей Владимирович
Статус: Старший модератор
Рейтинг: 1992
Konstantin Shvetski
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 1098
Михаил Александров
Статус: Академик
Рейтинг: 419
 

Перейти к консультации №:
 

Консультация онлайн # 199560
Раздел: • Физика
Автор вопроса: qv1nty (Посетитель)
Дата: 07.11.2020, 23:45
Поступило ответов: 1

по определению рп это парциальное давление паров воды при данной температуре в смеси "воздух - пары воды"
С чего оно остается постоянным при нагревании?

Состояние: Консультация закрыта

Ответ # 280306 от Konstantin Shvetski (Мастер-Эксперт)

Здравствуйте,уважаемый qv1nty!
Полагаю, ваш вопрос связан с консультацией №199471, об относительной влажности в холодной и затем прогретой комнате, на которую Вашему покорному слуге выпала удача ответить, получить поддержку коллег и высокую оценку посетителя.
Давайте начнем с азов.
Итак,
1. Жидкость испаряется при любой температуре, но при более высокой - испаряется интенсивнее. При этом над жидкостью образуется её пар.
2. Одновременно с испарением происходит обратный процесс - конденсация - часть молекул пара возвращается в жидкость. В открытом сосуде бОльшая часть молекул пара улетает, меньшая часть - возвращается. То есть, можно сказать, что скорость испарения больше скорости конденсации.
3. В закрытом сосуде, при постоянном объеме, количество молекул пара над жидкостью постепенно увеличивается, все больше молекул возвращаются в жидкость и в какой-то момент скорость испарения становится равной скорости конденсации - наступает динамическое равновесие - жидкость перестала испарятся. Пар стал насыщенным.
4. Концентрация молекул насыщенного пара (n), его плотность 0) и давление (p0) имеют максимальное значение для данной жидкости и при данной температуре (Т).
Теперь внимательно...
5. При повышении температуры увеличивается и концентрация молекул насыщенного пара и, соответственно, его давление, в соответствии с формулой
p=n*k*T (*)
здесь n=N/V - концентрация молекул, T=t+273 - абсолютная температура, k=1,38*10-23 Дж/К - постоянная Больцмана.
!Еще раз... Давление повышается как за счет увеличения температуры, так и за счет увеличения концентрации молекул. Поэтому зависимость давления насыщенного пара от температуры нелинейная.
Я изобразил эту зависимость на графике красным цветом. Для построения графика я воспользовался всё тем же справочником Еноховича [1, с.125] и приложением MS Excel.

6. Для ненасыщенных паров, в соответствии всё с той же формулой (*), давление при постоянном объёме линейно зависит !только от температуры, концентрация не изменяется (работает закон Шарля - ненасыщенный пар подобен идеальному газу и все законы идеального газа выполняются и для ненасыщенного пара).
Обратите внимание на синюю линию АВ на графике - это изохора. Хотя на первый взгляд это может быть незаметно. Точка А на этой линии соответствует первоначальному состоянию пара в воздухе холодной комнаты (из консультации №199471) - температуре t=-15ºC и парциальному давлению pп=0,127 кПа. Если продолжить эту линию влево (синий пунктир), то она упрется в начало координат - абсолютный нуль (Т=0 К) и давление p=0 Па). А при температуре ≈ -19°С - пар в комнате становится насыщенным - стены комнаты покроет иней.
Если воспользоваться законом Шарля (pA/pB=TA/TB), то можно рассчитать давление пара, соответствующее конечной температуре (25ºС=298 К). Я это сделал. Парциальное давление в конечной точке процесса В равно 0,147 кПа !!!!!!! АГА! т.е. всё таки не 0,127! smile
Теперь можно посчитать относительную влажность. Давайте-ка, сделаем...
φ2=pП/p02 = 0,147/3,168 ≈ 0,046 = 4,6% округляем до 5% - казалось бы -ошибка в решении задачи. Может быть можно пренебречь?... так часто физики делают - для упрощения решения - не такая уж и большая погрешность - порядка 10%... нет? smile
7. Но, не забываем - все наши рассуждения в п.6 - для закрытого сосуда, для постоянного объема пара. А комнату в доме или сам дом, как бы он не был хорошо утеплен нельзя считать закрытым сосудом. Давление воздуха в комнате будет равно атмосферному и при температуре -15, и при 25ºС. А значит и парциальное давление водяного пара, как часть давления воздуха, также не изменится. ч.т.д. Процесс изобарный - зеленая линия на рисунке.
***
Мне кажется, если я правильно понял ваш вопрос, - я на него ответил.
Надеюсь, наша короткая лекция окажется для Вас полезной...
Удачи
smile
_______________
[1] Енохович А.С. Справочник по физике. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Просвещение, 1990. - 384 с.


Консультировал: Konstantin Shvetski (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 08.11.2020, 02:52

Рейтинг ответа:

+2

[подробно]

Сообщение
модераторам

Отправлять сообщения
модераторам могут
только участники портала.
ВОЙТИ НА ПОРТАЛ »
регистрация »

Мини-форум консультации № 199560

Konstantin Shvetski

Мастер-Эксперт

ID: 226425

1

= общий = |  08.11.2020, 00:45 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Экспертам раздела:

о, вопрос задал крутой чувак. Ребята, это мой клиент, прошу прощения за его лексику и в тональность ля-бемоль-мажор - как у нас принято - он немного не попал.

Последнее редактирование 08.11.2020, 12:16 Konstantin Shvetski (Мастер-Эксперт)

=====
С уважением shvetski

qv1nty

Посетитель

ID: 404446

2

= общий = |  08.11.2020, 03:08 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Konstantin Shvetski:

Но что мешает измениться парциальному как части атмосферного? Ведь постоянство полного не гарантирует постоянства части.
Опять же, исходя из определения. Паров воды в воздухе с нагреванием станет больше, и из постоянства атмосферного следует, что парциальное как раз увеличится. (определение из ЗФТШ Физика: задание №2 для 10-х классов (2020 – 2021 учебный год), 2020, 32 с; Составитель: А.З. Нусратуллин, научный сотрудник МФТИ)

Последнее редактирование 08.11.2020, 03:17 qv1nty (Посетитель)

Konstantin Shvetski

Мастер-Эксперт

ID: 226425

3

= общий = |  08.11.2020, 04:58 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
qv1nty:

Начну со второй части вашего дополнительного вопроса.
Паров воды не станет больше.
Смотрим на график

Допустим состояние пара в воздухе комнаты соответствует положению точки С (температура 14 ºС и парциальное давление 1 кПа). Пар в комнате ненасыщенный - точка С не лежит на красной линии графика. Каким образом пар в комнате может стать насыщенным? -
1. движемся по стрелке вверх к точке Х - точка Х лежит на красной линии - пар стал насыщенным. Как фактически это можно сделать? - набрызгать в комнате воды из распылителя или вылить на пол ведро воды - тогда вода начнет испарятся - концентрация молекул водяного пара увеличится - давление пара возрастет и достигнет точки Х. рх=1,6 кПа - максимальное давление водяного пара при данной температуре - пар стал насыщенным. Больше давление пара при 14 градусах быть не может. Вода больше испарятся не будет.
2 способ. - движемся по стрелке влево к точке Y. Фактически - уменьшаем температуру воздуха в помещении. Количество молекул пара (и концентрация), в соответствии с формулой (*) уменьшается, давление пара при этом остается постоянным. Но что при этом происходит с точкой Х - проследите взглядом - она приближается к точке Y. Давление р0 уменьшается при постоянном давлении рп. Воды в воздухе сколько было, столько и осталось. Изменилось отношение pп0 - относительная влажность стала больше. И в какой-то момент парциальное давление рп стало равно давлению насыщенного пара р0 - пар стал насыщенным. Это произошло при температуре ... какой там - порядка 7 градусов. Это температура - точка росы (tp).
Так, еще раз! - при уменьшении температуры (движение по стрелке С→Y) - количество водяного пара в воздухе не меняется. Меняется соотношение парциального давления и давления насыщенного пара при соответствующей температуре. Теперь попробуйте догадаться - при движении от Y к С, при повышении температуры - будет ли меняться количество водяного пара в воздухе?... Оставлю вопрос без ответа - думайте сами.
Теперь еще по формуле
p=n*k*T
при pА=pВ ⇒ nА/nВВА - т.е. при повышении температуры концентрация молекул пара уменьшится - опять же уменьшается влажность.
Теперь про изменение части целого...
pатм=p1+p2+...+pп+...+pN = (n1+n2+...+nп+...+nN)*kT - при изменении температуры воздуха пропорционально будут изменятся концентрации молекул всех газов, входящих в состав воздуха, причем, как мы показали несколькими строчками ранее, концентрации будут уменьшаться с увеличением температуры. Чтобы вдруг стала увеличиваться концентрация молекул воды в воздухе при постоянных концентрациях других газов, как это было также показано выше, необходимо или распылить, или испарить дополнительно некоторую массу воды.
Так, всё, можно я посплю немного?... у меня с утра мероприятия всякие smile

Последнее редактирование 08.11.2020, 10:29 Konstantin Shvetski (Мастер-Эксперт)

=====
С уважением shvetski

qv1nty

Посетитель

ID: 404446

4

= общий = |  08.11.2020, 09:02 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение

Понял, спасибо за разъяснение

Konstantin Shvetski

Мастер-Эксперт

ID: 226425

5

= общий = |  08.11.2020, 14:44 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
qv1nty:


Буду благодарен, если ребята из МФТШ (преподаватели и/или студенты) прокомментируют мои размышления, укажут на ошибки или неточности в выводах.
Спасибо

=====
С уважением shvetski

Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.