Почему вода не закипает в почве?

Рассмотрим следующие два сценария:

Я беру сосуд, наполненный водой, и выкачиваю воздух, вода закипит (вернее, может) закипеть; если давление в сосуде << атмосферного давления. (Скажем -1e3 гПа)

Теперь рассмотрим почти сухую пористую среду, такую ​​как произвольный ком почвы. При этом вода может перемещаться согласно капиллярным силам из одного места в (энергетически) более низкое место. Какая сила обычно измеряется в «водном потенциале», который может составлять всего ~ -1e7 гПа.

Почему вода закипает в вакуумированном сосуде (-1e3 гПа), а не в сухих грунтах с водными потенциалами < -1e3 гПа?

Где ошибка в моем мышлении?

Кипение определяется как превращение жидкости в газ и ничего не говорит о теплоте. В вакуумной камере вода не горячая. Таким образом, в комке грязи «кипение» просто приведет к усиленному испарению грязи. Есть ли причина, по которой вы думаете, что этого не происходит?
Манометрическое давление -1e3 гПа близко к 0 абсолютному давлению. В задачах, связанных с давлениями, близкими к абсолютному нулю, следует использовать абсолютные давления.

Ответы (3)

В то время как капиллярное давление в почве на много порядков ниже атмосферного давления, вы также должны помнить, что в почве вода все еще находится в контакте с атмосферой и, таким образом, находится под атмосферным давлением плюс капиллярное давление.

Так как атмосферное давление на порядки больше капиллярного, то давление на воду в почве (думаю?)

п "=" п банкомат + п кепка ≈ п банкомат .

Поскольку вода не кипит при атмосферном давлении, вода в почве не кипит, хотя одна только капиллярная составляющая давления низка.

п а т м ≈ 0,1 М п а "=" 1 е 3 час п а ≪ 1 е 7 час п а
Итак, в этом случае п "=" п а т м + п с а п ≈ п с а п
Капиллярное давление снижает общее давление! Это Patm - Pcap в случае смачивания стенок капилляра жидкостью.

Если монослой молекул воды адсорбируется на поверхности поры, то действующий на молекулу потенциал Ван-дер-Ваальса увеличивается из-за отрицательной кривизны поверхности воды (например, вогнутого мениска) и капиллярная конденсация наступает уже ниже давления насыщения вода. Он смещает изотерму сорбции пористого материала в сторону более высокой равновесной влажности. Как следствие, в этом случае для испарения воды требуется более низкое давление по сравнению с обычным испарением.

Как упоминалось в ответе DumpsterDoofus, эти потенциалы, вероятно, относятся к атмосферному давлению, но при величине 1 ГПа это практически не имеет значения.

Именно давление паров газа определяет равновесие. Давление жидкости почти не имеет значения, поэтому в этом случае, даже если капиллярные силы понизят давление ниже абсолютного нуля, скорость испарения останется неизменной.

Хорошим примером этого в природе являются деревья высотой более 15 м. Давление у корней близко к атмосферному и снижается выше абсолютного нуля вплоть до листьев, где капиллярное давление позволяет отрицательному давлению жидкости находиться в равновесии с положительным атмосферным давлением.

Молекулярное объяснение того, почему именно давление пара определяет равновесие, находится здесь: Термодинамика испарения.

Почему вода не закипает в почве?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v