Почему теплый воздух насыщен водой больше, чем холодный?

Я задавался вопросом об этом некоторое время, но все, что я обычно читаю, это просто: «Теплый / горячий воздух имеет более высокую энергию, поэтому, когда он попадает на поверхность жидкости, он имеет более высокую вероятность передачи энергии, в результате чего молекулы воды покидают жидкость".

Хотя это имеет смысл, я не думаю, что это на самом деле причина. Он только описывает сам фазовый переход, но не объясняет, почему горячий воздух может содержать больше воды, чем холодный. Проще говоря: высвобождение чего-либо не означает, что вы можете это сдержать (?!).

ах, в вопросе использовались разные термины. Мне уже было интересно, что больше никто об этом не спрашивал :) Спасибо!

Ответы (2)

Дело в воде, а не в воздухе. Вода и другие вещества имеют «давление пара»: давление, при котором молекулы, покидающие поверхность, находятся в динамическом равновесии с молекулами пара, вновь присоединяющимися к поверхности. Если вы потянете вакуум над жидкой водой, вакуум будет заполняться молекулами воды до тех пор, пока не будет достигнуто давление пара. Равновесное давление пара зависит от температуры на границе жидкости.

Твердая вода также имеет ненулевое давление пара; это причина «сублимации», а также причина, по которой старый лед в вашем морозильнике имеет другую текстуру, чем свежий лед.

Кипение происходит, когда давление пара превышает давление внутри жидкости: тогда образование пузырьков энергетически выгодно.

Дело не только в воде: молекулы на границе связанной фазы (твердой или жидкой) имеют ненулевой, зависящий от температуры шанс покинуть поверхность любого материала. Летучие металлы цезий и рубидий имеют особенно высокое давление и могут образовывать газы с интересными оптическими свойствами в скромной печи. Жидкая ртуть часто используется в качестве барьера в вакуумных системах, поскольку давление ее паров особенно низкое, но не равно нулю.

Спасибо за подробный ответ! Я хотел бы затронуть тот аспект, что вода испаряется даже при вакууме над ней. Вы упоминаете, что это, наконец, температура на этой границе. Когда есть вакуум, это в основном температура жидкости, или?
Да, если вакуум настолько разрежен, что температура пара не может быть точно определена, то именно температура жидкости определяет, что происходит на границе жидкость-пар. Обратите внимание, что самые энергичные молекулы покидают жидкость, а наименее энергичные молекулы возвращаются, поэтому испарительное охлаждение в вакууме очень сильное --- хотя, как только давление окружающей среды падает ниже давления пара, вода закипает, так что "испарительное" не имеет значения. не совсем правильный термин. Обычная научно-музейная демонстрация нагнетает вакуум на воду, чтобы она остыла до тройной точки, закипев под ледяной коркой.
В чем причина давления пара? Почему молекулы покидают жидкость, даже если над ней вакуум?
@ Бен, это может лучше сработать как новый вопрос. Вы можете дать ссылку на этот для контекста.
Хорошо, только что сделал. Тем не менее, у меня есть другой вопрос: можно ли объяснить явление без использования жидкости?
Да; см. замечания в ответе о сублимации.

Легче думать об этом в терминах молекулярных движений. Если воздух теплее, он будет нагревать температуру поверхности жидкости, с которой он находится в контакте. Это увеличит тепловую энергию молекул в жидкости, увеличивая вероятность того, что у молекулы будет достаточно энергии, чтобы покинуть жидкость и присоединиться к пару.

Мне непонятно, почему вы думаете, что воздух «содержит» воду? Это не так. Он только нагревает поверхность, чтобы обеспечить испарение. Пар не «удерживается» (разве что в сосуде). Он состоит из тех молекул, которые избежали защитной оболочки. Давление пара - это парциальное давление пара в воздухе, которое (по крайней мере, в первом приближении) не изменяется под давлением воздуха.

разве это не то, что я описал в вопросе? :)
Возможно, я не понял вопроса. Дело в том, что к испарению имеет отношение только кинетическая энергия отдельных молекул. "Сдерживание" не применяется.
Почему теплый воздух насыщен водой больше, чем холодный?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v