Относительная влажность, определение и ее зависимость от переменных состояния

Относительная влажность ( р ЧАС ) определяется следующим уравнением:

р ЧАС "=" п в а п п с а т

Где п в а п давление пара и п с а т - давление насыщенного пара.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА

Давление газа п в а п - парциальное давление водяного пара в воздухе.

ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОГО ПАРА

Давление пара насыщения п с а т - парциальное давление водяного пара, при котором пар и жидкое/твердое состояния сосуществуют. Это давление может быть непосредственно получено из изотерм в п ( В ) графики, где изменение объемов происходит при постоянном давлении. Это внутреннее свойство воды. Давление пара насыщения зависит только от температуры, и существуют эмпирические законы, описывающие его экспоненциальное поведение (примеры см. в уравнениях Ардена Бака).

ПРИМЕР:

введите описание изображения здесь

На этом изображении показано давление насыщенного пара при Т 1 .

ВОПРОСЫ

  • Какой физический процесс определяет давление пара п в а п в заданном состоянии ( п , В , Т ) в закрытом контейнере? Какой баланс сил (давлений) определяет величину п в а п ?
  • Что значит давление пара п в а п зависит от? Является ли это свойством только воды и ее состояния или зависит еще и от условий окружающей среды, например, от атмосферного давления?

КОНТЕКСТ

  • Эти и другие вопросы возникли при попытке ответить на следующее. Дано закрытое помещение с воздухом заданной относительной влажности. Представьте, что вы берете два стакана и ставите их вверх дном на стол. Один покрывает определенное количество воды (только что вылитой на стол), а другой пустой. Как изменится относительная влажность в двух стаканах?

Моя трудность при ответе на этот вопрос заключается в оценке того, насколько п в а п изменится в двух ситуациях, я не понимаю, как мать-природа ограничивает значение п в а п :).

Давайте сосредоточимся на вашей конкретной проблеме. Что вы думаете об этом до сих пор? Термин, который вы используете для п в а п правильнее называть просто парциальным давлением водяного пара в газовой фазе. Я бы не назвал это давлением пара, так как это обычно также относится к равновесному давлению пара.
Скоро добавлю свои рассуждения, но мне не хватает информации о p_vap. Поэтому меня больше интересуют "вопросы", а не "контекст". Я согласен с термином «парциальное давление», я назвал его давлением пара, потому что он так назывался в моих старых заметках и некоторых других источниках, которые я нашел в Интернете.
Вас устраивает концепция парциального давления по отношению, скажем, к кислороду и азоту в воздухе. Так, для кислорода парциальное давление составляет около 0,21 бар, а для азота — около 0,79 бар. Чувствуете ли вы, что концептуально существует фундаментальная разница между ними и парциальным давлением водяного пара?

Ответы (2)

Представьте, что вы берете два стакана и ставите их вверх дном на стол. Один покрывает определенное количество воды (только что вылитой на стол), а другой пустой. Как изменится относительная влажность в двух стаканах?

Если температура в помещении остается постоянной, то относительная влажность газовой смеси в стакане, не покрывающем воду, останется неизменной по следующей причине.

Как вы указали, относительная влажность (RH) определяется как

р ЧАС "=" п в п с а т

Поскольку количество молекул воды под стеклом не меняется, для изменения ОВ давление насыщения ( п с а т ) необходимо изменить. Последняя зависит от температуры (уменьшается при понижении температуры и наоборот).

Для стекла, покрывающего воду, при условии, что вода имеет комнатную температуру, относительная влажность увеличится. Это связано с тем, что вода будет испаряться, увеличивая парциальное давление газа. ЧАС 2 О , максимум до 100 %, в зависимости от количества покрытой воды и объема стакана.

Теперь, что касается опережения в вопросах.

Какой физический процесс определяет давление пара п в а п в заданном состоянии (p,V,T) в закрытом контейнере? Какой баланс сил (давлений) определяет величину п в а п ?

Физический процесс включает испарение. Количество воды, которая может испаряться, ограничено количеством воды, доступной для испарения, пространством, доступным для ее заполнения (объемом), и температурой воздуха в пространстве (которая определяет давление насыщения воздуха). Чем больше каждый из них, тем больше воды в газовой фазе может быть размещено. Когда вода испаряется, давление пара над поверхностью воды увеличивается, замедляя скорость испарения. Испарение уравновешивает конденсацию на поверхности, когда относительная влажность контейнера достигает 100 %.

Что значит давление пара п в а п зависит от? Является ли это свойством только воды и ее состояния или зависит еще и от условий окружающей среды, например, от атмосферного давления?

Парциальное давление газообразного ЧАС 2 О это давление, которое он один оказал бы, если бы все другие газы в контейнере были удалены. Это свойство воды (температура насыщения и давление воды). Это зависит от окружающей среды, поскольку температура окружающей среды определяет давление насыщения. В атмосфере на уровне моря парциальное давление водяного пара очень мало. Например, при температуре 20°С и относительной влажности 50% парциальное давление водяного пара составляет всего около 1% от общего атмосферного давления.

ПРИЛОЖЕНИЕ

В целом ваши вопросы касаются предмета психрометрии, изучения водяного пара в атмосферном воздухе. Удобным справочником, показывающим взаимосвязь между термодинамическими переменными, относящимися к парциальному давлению газообразного водяного пара, является психрометрическая диаграмма. Диаграмма предполагает, что вы имеете дело со стандартным атмосферным давлением. Диаграмма включает в себя следующие свойства:

• Относительная влажность

• Коэффициент влажности

• Температура по сухому термометру

• Температура смоченного термометра

• Температура насыщения (точка росы) (давление насыщения)

• Удельная энтальпия

• Удельный объем

По диаграмме при заданных значениях любых двух из вышеперечисленных свойств можно определить или, по крайней мере, оценить любое из остальных свойств. В то время как парциальное давление газообразного водяного пара п в а п отсутствует на диаграмме, ее можно рассчитать по характеристикам относительной влажности и температуры по сухому термометру на диаграмме.

Надеюсь это поможет.

Спасибо за ваш ответ! Мне нужно время, чтобы прочитать его подробно, но я не понимаю вашего объяснения в самом начале. Ты сказал, что вся вода испарится в стакане. Между испарением и конденсацией нет равновесия. Разве что равновесие достигается только при pv=psat. Вы говорите, что до относительной влажности 100% вода будет испаряться, а после этого вода больше не будет испаряться из-за равновесия (конденсация / испарение). Почему не весь воздух имеет относительную влажность 100%, ведь на нашей планете есть вода, которую нужно испарять? Я вернусь, как только у меня будет время, чтобы прочитать остальное в деталях.
Если я посмотрю на график P(V), который я показал, у меня сложится впечатление, что сосуществование жидкости и газа происходит только в синей области. Что произойдет, если в стакане с водой я нахожусь в точке (P,V) в синей области? А для (P,V) вне синей области? (оба для данного T, скажем, T1).
@WorldsheepI не верю, что сказал, что вся жидкость под стеклом обязательно испарится. В любом случае все это испарится, если парциальное давление газа останется меньше давления насыщения газа. Весь воздух на нашей планете не имеет относительной влажности 100%, потому что вода постоянно испаряется в рамках цикла испарения, конденсации (образование облаков, тумана и тумана) и осадков (когда атмосфера насыщается водяным паром).
@WorldsheepСиняя область на диаграмме PV соответствует температуре кипения воды, при которой жидкая вода и водяной пар сосуществуют при различном общем давлении. Например, при давлении в 1 атмосферу температура кипения составляет 100 С. Это не относится к испарению воды при 1 атмосфере и комнатной температуре (20 С). Испарение, с другой стороны, включает переход между жидкой и газовой фазами при температурах ниже температуры кипения. Микроскопически это происходит так:
@Worldsheep Температура воды является мерой средней поступательной кинетической энергии молекул воды. Однако кинетическая энергия отдельных молекул распределяется выше и ниже среднего. Более энергичные молекулы на поверхности воды ускользают и становятся ЧАС 2 О газ. Некоторые молекулы возвращаются и снова конденсируются в жидкость.
@WorldsheepКогда парциальное давление ЧАС 2 О газ достигает давления насыщения (около 2% от общего давления при 20°С), скорость испарения равна скорости конденсации (динамическое равновесие), а количество жидкости и газа остается постоянным. Я надеюсь, что это проясняет ситуацию дальше.

Какой физический процесс определяет давление паров pvap в данном состоянии (p,V,T) в закрытом сосуде? Какой баланс сил (давлений) фиксирует величину pvap?

От чего зависит давление паров pvap? Является ли это свойством только воды и ее состояния или зависит еще и от условий окружающей среды, например, от атмосферного давления?

Для данного чистого компонента давление паров является только функцией температуры, как указано в уравнении Антуана: https://en.wikipedia.org/wiki/Antoine_equation

Относительная влажность, определение и ее зависимость от переменных состояния
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v