Сильно ли зависит теплота парообразования воды от относительной влажности газа, в который она испаряется?
Некоторый контекст: если мы хотим рассчитать точку росы воды, мы находим температуру, при которой парциальное давление воды находится на границе жидкость/пар фазовой диаграммы воды. Вот почему вода может испаряться из наших тел, даже если мы не нагреваем ее до точки кипения.
Теплота парообразования должна зависеть от давления (в дополнение к зависимости от температуры). Тем не менее, при указании теплоты парообразования в большинстве ссылок указывается только общая температура окружающей среды, обычно 1 атмосфера. Почему в данном случае используется общее давление, а не парциальное давление? И если парциальное давление, в конце концов, имеет значение, то не будет ли важна относительная влажность при расчете теплоты парообразования? Конечно, относительная влажность определяет скорость и общее количество испарения, поэтому мы не можем охладиться, потея во влажную погоду, но мой вопрос не об этом.
Теплота парообразования связана с изменением энтальпии, а точка росы связана с изменением свободной энергии, т.е. энтальпия плюс энтропия. Вот почему они сильно различаются по относительной влажности.
Энтальпия газа более или менее не зависит от давления или парциального давления, потому что молекулы газа на самом деле не взаимодействуют друг с другом. При безумно высоких давлениях, конечно, будет какое-то влияние на энтальпию, но влияние при повседневных давлениях очень мало. Давление в основном влияет на газ через энтропию, а не энтальпию.
Энтальпия жидкости в некоторой степени зависит от общего давления: высокое давление сближает молекулы и, следовательно, изменяет их энергию взаимодействия. Но очевидно, что энтальпия жидкости не зависит от парциальных давлений газа, она может зависеть только от собственного полного внутреннего давления жидкости.
Итак, ответ таков: теплота парообразования, связанная с энтальпией, а не с энтропией, по существу не зависит от относительной влажности. (при постоянном общем давлении воздуха)
-- ОБНОВЛЯТЬ --
К сожалению, всякий раз, когда я писал «энтальпия», я должен был говорить «энтальпия на молекулу» или «энтальпия на моль» [«молярная энтальпия»]. Вы можете проверить сами, что энтальпия на молекулу идеального газа не зависит от давления или парциального давления. Для реального газа это приблизительно независимо. Количество «на моль» имеет значение для точки росы и т. д.
Джон Ренни
клингордон
Стив Бирнс