Mi az abszolút páratartalom. Abszolút nedvesség

Légkörünk egyik nagyon fontos mutatója. Lehet abszolút vagy relatív. Hogyan történik az abszolút páratartalom mérése és milyen képletet kell használni ehhez? Erről cikkünk elolvasásával tájékozódhat.

Levegő páratartalom - mi ez?

Mi a páratartalom? Ez az a vízmennyiség, amelyet bármely fizikai test vagy közeg tartalmaz. Ez a mutató közvetlenül függ a közeg vagy az anyag természetétől, valamint a porozitás mértékétől (ha szilárd anyagokról beszélünk). Ebben a cikkben egy bizonyos típusú páratartalomról fogunk beszélni - a levegő páratartalmáról.

A kémia során mindannyian jól tudjuk, hogy a légköri levegő nitrogénből, oxigénből, szén-dioxidból és néhány egyéb gázból áll, amelyek a teljes tömeg legfeljebb 1%-át teszik ki. De ezeken a gázokon kívül a levegő vízgőzt és egyéb szennyeződéseket is tartalmaz.

A levegő páratartalma alatt azt a vízgőz mennyiséget értjük, amelyet a légtömeg pillanatnyilag (és adott helyen) tartalmaz. Ugyanakkor a meteorológusok két értékét különböztetik meg: ezek az abszolút és a relatív páratartalom.

A levegő páratartalma a Föld légkörének egyik legfontosabb jellemzője, amely befolyásolja a helyi időjárás jellegét. Meg kell jegyezni, hogy a légköri levegő páratartalmának értéke nem azonos - mind a függőleges, mind a vízszintes (szélességi) szakaszban. Szóval, ha bent sarki szélességek a levegő páratartalmának relatív mutatói (a légkör alsó rétegében) körülbelül 0,2-0,5%, majd a trópusiban - akár 2,5%. Ezután megtudjuk, mi az abszolút és relatív páratartalom. Fontolja meg azt is, hogy mi a különbség a két mutató között.

Abszolút páratartalom: meghatározás és képlet

A latinról lefordítva az absolutus szó „tele”-t jelent. Ennek alapján nyilvánvalóvá válik az "abszolút levegő páratartalom" fogalmának lényege. Ez az érték, amely megmutatja, hogy egy adott légtömeg egy köbmétere hány gramm vízgőzt tartalmaz valójában. Ezt a mutatót általában a latin F betű jelöli.

G/m 3 az a mértékegység, amelyben az abszolút páratartalom számítandó. A számítási képlet a következő:

Ebben a képletben az m betű a vízgőz tömegét, a V betű pedig egy adott légtömeg térfogatát jelöli.

Az abszolút páratartalom értéke több tényezőtől függ. Először is ez a levegő hőmérséklete és az advekciós folyamatok természete.

Relatív páratartalom

Most fontolja meg, mi a relatív páratartalom. Ez egy relatív érték, amely megmutatja, hogy mennyi nedvességet tartalmaz a levegő a levegőtömegben egy adott hőmérsékleten lehetséges maximális vízgőz mennyiséghez viszonyítva. A levegő relatív páratartalmát százalékban (%) mérjük. És ez a százalék az, amit gyakran megtudhatunk az időjárás-előrejelzésekből és az időjárás-jelentésekből.

Érdemes megemlíteni egy olyan fontos fogalmat is, mint a harmatpont. Ez a levegőtömeg vízgőzzel való maximális telítettségének jelensége (e pillanatban a relatív páratartalom 100%). Ebben az esetben a felesleges nedvesség lecsapódik, és csapadék, köd vagy felhők képződnek.

A levegő páratartalmának mérési módszerei

A nők tudják, hogy puffadt hajad segítségével érzékelheted a légkör páratartalmának növekedését. Vannak azonban más, pontosabb módszerek és technikai eszközök is. Ezek a higrométer és a pszichrométer.

Az első higrométert a 17. században hozták létre. Ennek az eszköznek az egyik típusa pontosan a haj tulajdonságain alapul, hogy a környezet páratartalmának változásával megváltoztatja a hosszát. Ma már azonban léteznek elektronikus páratartalommérők is. A pszichrométer egy speciális műszer, amely nedves és száraz hőmérővel rendelkezik. A mutatóik különbsége és a páratartalom meghatározása egy adott időpontban.

A levegő páratartalma, mint fontos környezeti mutató

Úgy gondolják, hogy az emberi test számára az optimális 40-60% relatív páratartalom. A páratartalom mutatók nagyban befolyásolják a levegő hőmérsékletének érzékelését is. Tehát alacsony páratartalom mellett úgy tűnik számunkra, hogy a levegő sokkal hidegebb, mint a valóságban (és fordítva). Ez az oka annak, hogy bolygónk trópusi és egyenlítői szélességein utazók annyira megtapasztalják a hőséget és a hőséget.

Ma már léteznek speciális párásítók és párátlanítók, amelyek segítenek az embernek szabályozni a levegő páratartalmát a zárt helyiségekben.

Végül...

Így a levegő abszolút páratartalma a legfontosabb mutató, amely képet ad a légtömegek állapotáról és jellemzőiről. Ebben az esetben meg kell tudni különböztetni ezt az értéket a relatív páratartalomtól. És ha ez utóbbi a levegőben lévő vízgőz arányát mutatja (százalékban), akkor az abszolút páratartalom a vízgőz tényleges mennyisége grammban egy köbméter levegőben.

A levegő páratartalma- a levegő tartalma, amelyet számos érték jellemez. A hevítés során a felszínről elpárolgott víz a troposzféra alsóbb rétegeibe jut, és ott koncentrálódik. Harmatpontnak nevezzük azt a hőmérsékletet, amelyen a levegő nedvességgel telítődik adott vízgőztartalom mellett és változatlan formában.

A páratartalmat a következő mutatók jellemzik:

Abszolút nedvesség(lat. absolutus – teljes). 1 m levegőben lévő vízgőz tömegében fejezzük ki. Kiszámítása gramm vízgőz per 1 m3 levegő. Minél magasabb, annál nagyobb az abszolút páratartalom, mivel több víz hevítéskor folyékonyból gőzállapotba változik. Napközben az abszolút páratartalom magasabb, mint éjszaka. Az abszolút páratartalom mutatója a következőktől függ: a sarki szélességeken például legfeljebb 1 g / 1 m2 vízgőz, az egyenlítőn legfeljebb 30 gramm / 1 m2 Batumiban (, tengerpart) az abszolút páratartalom 6 g 1 m-enként, Verhojanszkban pedig ( , ) - 0,1 gramm 1 m-enként A terület növénytakarója nagymértékben függ a levegő abszolút páratartalmától;

Relatív páratartalom. Ez a levegőben lévő nedvesség mennyiségének és az azonos hőmérsékleten eltartható nedvességtartalomnak az aránya. A relatív páratartalom százalékban kerül kiszámításra. Például a relatív páratartalom 70%. Ez azt jelenti, hogy a levegő az adott hőmérsékleten tárolható gőzmennyiség 70%-át tartalmazza. Ha az abszolút páratartalom napi lefutása egyenesen arányos a hőmérséklet alakulásával, akkor a relatív páratartalom fordítottan arányos ezzel. Az ember akkor érzi jól magát, ha 40-75%. A normától való eltérés a test fájdalmas állapotát okozza.

A természet levegője ritkán telített vízgőzzel, de mindig tartalmaz belőle valamilyen mennyiséget. Sehol a Földön nem regisztráltak 0%-os relatív páratartalmat. A meteorológiai állomásokon a páratartalmat higrométerrel mérik, emellett rögzítőket is használnak - higrográfokat;

A levegő telített és telítetlen. Amikor a víz elpárolog az óceán vagy a szárazföld felszínéről, a levegő nem képes a végtelenségig megtartani a vízgőzt. Ez a határ attól függ. A levegőt, amely már nem képes megtartani a nedvességet, telítettnek nevezzük. Ebből a levegőből a legkisebb lehűléskor harmat formájú vízcseppek kezdenek kiemelkedni. Ennek az az oka, hogy a víz lehűlve állapotából (gőzből) folyadékká változik. A száraz és meleg felület feletti levegő általában kevesebb vízgőzt tartalmaz, mint egy adott hőmérsékleten. Az ilyen levegőt telítetlennek nevezzük. Amikor lehűlt, nem mindig szabadul fel víz. Minél melegebb a levegő, annál jobban felszívja a nedvességet. Például -20°C hőmérsékleten a levegő legfeljebb 1 g/m vizet tartalmaz; + 10 °C hőmérsékleten - körülbelül 9 g/m3, és +20 °C-on - körülbelül 17 g/m

A levegő páratartalmának jellemzésére a következő értékeket használjuk: abszolút, maximális és relatív páratartalom, telítési hiány, harmatpont.

abszolút nedvesség a benne lévő vízgőz mennyiségét grammban nevezzük rendelkezésre álló idő 1 m³ levegőben.

Maximális páratartalom az 1 m³ levegőben lévő vízgőz mennyisége grammban a teljes telítés pillanatában.

relatív páratartalom az abszolút páratartalom és a maximum aránya, százalékban kifejezve.

Telítettség hiánya a különbség a maximális és az abszolút páratartalom között.

Harmatpont - az a hőmérséklet, amelyen az abszolút páratartalom a maximumon van.

A levegő páratartalmának felmérésekor legmagasabb érték relatív páratartalma van.

A relatív páratartalom higrométerrel vagy pszichrométerrel mérhető. alapján higrométer egy zsírtalanított emberi haj, amely egy tömbön keresztül kapcsolódik egy skálán mozgó nyíllal. A haj meghosszabbodik a páratartalom növekedésével, és rövidebb lesz, ha csökken.

Pszikrométerek két egyforma hőmérőből (higany vagy alkohol) áll, az egyik tartályát egy ronggyal borítják, amelyet előzetesen desztillált vízzel megnedvesítettek. Ahogy a víz elpárolog, a tartály lehűl. A hőmérséklet-különbség a levegő páratartalmának megítélésére szolgál, mivel a párolgás intenzitása a környező levegő vízgőzzel való telítettségi fokától függ. Kétféle pszichrométert használnak: álló (augusztus) és aspirációs (Assmann).

augusztusi pszichométer helyhez kötött körülmények között (meteorológiai állomásokon, kórházakban) használják, olyan helyre helyezve, ahol a készülék nincs kitéve hősugárzásnak és szélnek.

Az abszolút páratartalom kiszámítása a Regnot képlet segítségével történik:

K \u003d f - a (t c - t c) x B,

Ahol NAK NEK- abszolút páratartalom, Hgmm;

f- maximális levegő páratartalom nedves hőmérsékleten (az 1.6. táblázat szerint meghatározva);

a- pszichometriai együttható 0,0001;

t s - száraz izzó hőmérséklete;

t in - nedves hőmérséklet;

B- légköri nyomás a megfigyelés időpontjában, Hgmm

Az Assmann pszichrométerben a hőmérő tartályait kettős fémpajzs védi a sugárzó hőtől. A tartályok körül szellőzőcsatornák vannak, amelyeken keresztül állandó sebesség(4 m/s) levegőt szívunk be. A páratartalom mérésére egy kendőbe burkolt hőmérőt desztillált vízzel megnedvesítenek, majd a ventilátorrugót feltekerik és a készüléket a kívánt pontra helyezik. A száraz és nedves hőmérő leolvasását a ventilátor indítása után 4-5 perccel rögzítjük.

Telített és telítetlen gőzök

Telített gőz

A párolgás során a molekulák folyadékból gőzbe való átalakulásával egyidejűleg fordított folyamat is megtörténik. Véletlenszerűen a folyadék felszíne felett mozogva néhány molekula, amely elhagyta azt, ismét visszatér a folyadékba.

Ha a párolgás zárt edényben történik, akkor eleinte a folyadékból kilépő molekulák száma nagyobb lesz, mint a folyadékba visszakerülő molekulák száma. Ezért a gőz sűrűsége az edényben fokozatosan növekszik. A gőzsűrűség növekedésével a folyadékba visszatérő molekulák száma is nő. Hamarosan a folyadékot elhagyó molekulák száma megegyezik a folyadékba visszakerülő gőzmolekulák számával. Ettől kezdve a folyadék feletti gőzmolekulák száma állandó lesz. Vízért at szobahőmérséklet ez a szám körülbelül $10^(22)$ molekula per $1c$/$1cm^2$ felület. A gőz és a folyadék között létrejön az úgynevezett dinamikus egyensúly.

A folyadékkal dinamikus egyensúlyban lévő gőzt telített gőznek nevezzük.

Ez azt jelenti, hogy adott térfogat adott hőmérsékleten nem tartalmazhat több gőzt.

Dinamikus egyensúly esetén a zárt edényben lévő folyadék tömege nem változik, bár a folyadék tovább párolog. Hasonlóképpen, a telített gőz tömege e folyadék felett nem változik, bár a gőz tovább kondenzál.

Telített gőznyomás. A telített gőz összenyomásakor, amelynek hőmérsékletét állandóan tartják, először az egyensúlyi állapot kezd felborulni: a gőz sűrűsége megnő, és ennek eredményeként több molekula jut gázból folyadékba, mint folyadékból gázba; ez addig folytatódik, amíg az új térfogatban a gőzkoncentráció nem lesz azonos, ami megfelel a telített gőz koncentrációjának adott hőmérsékleten (és az egyensúly helyreáll). Ez azzal magyarázható, hogy az egységnyi idő alatt a folyadékot elhagyó molekulák száma csak a hőmérséklettől függ.

Tehát a telített gőzmolekulák koncentrációja állandó hőmérsékleten nem függ a térfogatától.

Mivel a gáz nyomása arányos molekuláinak koncentrációjával, a telített gőz nyomása nem függ az általa elfoglalt térfogattól. Azt a nyomást $p_0$, amelyen a folyadék egyensúlyban van a gőzével, nevezzük telített gőznyomás.

Amikor a telített gőzt összenyomják, nagy része folyékony lesz. Egy folyadék kisebb térfogatot foglal el, mint egy azonos tömegű gőz. Ennek eredményeként az állandó sűrűségű gőz térfogata csökken.

A telített gőz nyomásának függése a hőmérséklettől. Az ideális gázhoz lineáris függőség nyomás a hőmérséklet függvényében állandó térfogaton. A $р_0$ nyomású telített gőzre alkalmazva ezt a függést a következő egyenlőség fejezi ki:

Mivel a telített gőznyomás nem függ a térfogattól, ezért csak a hőmérséklettől függ.

A kísérletileg meghatározott $Р_0(Т)$ függés eltér az ideális gázra vonatkozó $p_0=nkT$ függéstől. A hőmérséklet emelkedésével a telített gőz nyomása gyorsabban növekszik, mint az ideális gázé (az $AB$ görbe szakasza). Ez különösen akkor válik nyilvánvalóvá, ha a $A$ ponton (szaggatott vonalon) keresztül rajzolunk egy izokort. Ez azért történik, mert a folyadék felmelegítése során egy része gőzzé alakul, és a gőz sűrűsége nő.

Ezért a $p_0=nkT$ képlet szerint, A telített gőznyomás nemcsak a folyadék hőmérsékletének emelkedése következtében növekszik, hanem a gőz molekulák koncentrációjának (sűrűségének) növekedése miatt is. Az ideális gáz és a telített gőz viselkedésében a fő különbség a gőz tömegének változása a hőmérséklet változásával állandó térfogat mellett (zárt edényben), vagy térfogatváltozással állandó hőmérsékleten. Ideális gázzal semmi ilyesmi nem fordulhat elő (az ideális gáz MKT-ja nem biztosítja a gáz fázisátalakulását folyadékká).

Az összes folyadék elpárolgása után a gőz viselkedése megfelel az ideális gáz viselkedésének (a $BC$ görbe szakasza).

telítetlen gőz

Ha egy folyadék gőzét tartalmazó térben ennek a folyadéknak további párolgása történhet, akkor a gőz ebben a térben telítetlen.

Telítetlennek nevezzük azt a gőzt, amely nincs egyensúlyban a folyadékával.

A telítetlen gőz egyszerű tömörítéssel folyadékká alakítható. Miután ez az átalakulás megkezdődött, a folyadékkal egyensúlyban lévő gőz telítetté válik.

A levegő páratartalma

A páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége.

A minket körülvevő légköri levegő az óceánok, tengerek, víztestek, nedves talaj és növények felszínéről történő folyamatos vízpárolgás következtében mindig tartalmaz vízgőzt. Minél több vízgőz van egy adott térfogatú levegőben, annál közelebb van a gőz a telítettséghez. Másrészt minél magasabb a levegő hőmérséklete, annál több vízgőz szükséges a telítéséhez.

Egy adott hőmérsékleten a légkörben lévő vízgőz mennyiségétől függően a levegő páratartalma változó.

Nedvesség mennyiségi meghatározása

A levegő páratartalmának számszerűsítésére különösen a fogalmakat használjuk abszolútÉs relatív páratartalom.

Az abszolút páratartalom az adott körülmények között $1m^3$ levegőben található vízgőz grammok száma, azaz a vízgőz sűrűsége $p$ g/$m^3$-ban kifejezve.

A levegő relatív páratartalma $φ$ a levegő abszolút páratartalmának $p$ és az azonos hőmérsékletű telített gőz $p_0$ sűrűségéhez viszonyított aránya.

A relatív páratartalom százalékban van kifejezve:

$φ=((p)/(p_0)) 100%$

A gőzkoncentráció a nyomástól függ ($p_0=nkT$), így a relatív páratartalom százalékban is megadható parciális nyomás$p$ gőz a levegőben a telített gőz $p_0$ nyomására azonos hőmérsékleten:

$φ=((p)/(p_0)) 100%$

Alatt parciális nyomás megérteni a vízgőz nyomását, amelyet akkor termelne, ha az összes többi gáz hiányozna a légköri levegőben.

Ha a nedves levegőt lehűtjük, akkor egy bizonyos hőmérsékleten a benne lévő gőz telíthető. További hűtéssel a vízgőz harmat formájában lecsapódik.

Harmatpont

A harmatpont az a hőmérséklet, amelyre a levegőt le kell hűteni ahhoz, hogy a benne lévő vízgőz állandó nyomáson és adott légnedvesség mellett telítettséget érjen el. Amikor elérjük a harmatpontot a levegőben vagy olyan tárgyakon, amelyekkel érintkezik, a vízgőz lecsapódik. A harmatpont kiszámítható a levegő hőmérsékleti és páratartalmi értékéből, vagy közvetlenül meghatározható kondenzációs higrométer. Nál nél relatív páratartalom$φ = 100%$ a harmatpont megegyezik a levegő hőmérsékletével. φ dollárért

A hőmennyiség. Egy anyag fajlagos hőkapacitása

A hőmennyiséget a test belső energiájának hőátadás során bekövetkező változásának mennyiségi mérőszámának nevezzük.

A hőmennyiség az az energia, amelyet a test a hőcsere során (munkavégzés nélkül) ad le. A hőmennyiséget az energiához hasonlóan joule-ban (J) mérik.

Egy anyag fajlagos hőkapacitása

A hőkapacitás az a hőmennyiség, amelyet a test 1 dollár fokkal felmelegszik, elnyel.

A test hőkapacitását nagybetűkkel jelöljük latin betű VAL VEL.

Mi határozza meg a test hőkapacitását? Először is a tömegétől. Nyilvánvaló, hogy például 1 dollár kilogramm víz melegítésére több hőre van szükség, mint 200 dollár grammra.

Mi a helyzet az anyag fajtájával? Végezzünk egy kísérletet. Vegyünk két egyforma edényt, és miután az egyikbe 400 $ g tömegű vizet, a másikba 400 $ g súlyú növényi olajat öntöttünk, egyforma égők segítségével kezdjük el melegíteni. A hőmérők leolvasását figyelve látni fogjuk, hogy az olaj gyorsabban melegszik fel. A víz és az olaj azonos hőmérsékletű felmelegítéséhez a vizet tovább kell melegíteni. De minél tovább melegítjük a vizet, annál több hőt kap az égőtől.

Így ahhoz, hogy különböző anyagok azonos tömegét azonos hőmérsékletre hevítsük, különböző mennyiségű hőre van szükség. A test felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség és ennek következtében a hőkapacitása attól függ, hogy a test milyen anyagból áll.

Így például az 1$ kg tömegű víz hőmérsékletének $1°$C-kal való növeléséhez $4200$ J hőmennyiségre van szükség, és ugyanennyi napraforgóolaj felmelegítéséhez $1°$C-kal. 1700 $ J hőmennyiségre van szükség.

Azt a fizikai mennyiséget, amely megmutatja, hogy mennyi hőre van szükség 1 $ kg anyag $ 1 ° C-os felmelegítéséhez, az anyag fajhőjének nevezzük.

Minden anyagnak megvan a maga fajlagos hőkapacitása, amelyet a latin $c$ betűvel jelölnek, és joule-ban mérik kilogramm-fokon (J/(kg$·°$C)).

Ugyanazon anyag fajlagos hőkapacitása különböző aggregált halmazállapotokban (szilárd, folyékony és gázhalmazállapotú) eltérő. Például a víz fajlagos hőkapacitása $4200$ J/(kg$·°$C), a jég fajlagos hőkapacitása pedig $2100$J/(kg$·°$C); Az alumínium fajhője szilárd állapotban $920 $ J/(kg$·°$C), folyékony állapotban pedig $1080$ J/(kg$·°$C).

Vegye figyelembe, hogy a víznek nagyon nagy a fajlagos hőkapacitása. Ezért a tengerek és óceánok vize, amely nyáron felmelegszik, felszívódik a levegőből nagyszámú hőség. Emiatt a nagy víztestek közelében található helyeken a nyár nem olyan meleg, mint a víztől távol eső helyeken.

A test felmelegítéséhez szükséges vagy általa a hűtés során felszabaduló hőmennyiség kiszámítása

A fentiekből világosan kitűnik, hogy a test felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség a testet alkotó anyag típusától (azaz fajlagos hőkapacitásától) és a test tömegétől függ. Az is világos, hogy a hőmennyiség attól függ, hogy hány fokkal emeljük a test hőmérsékletét.

Tehát a test felmelegítéséhez szükséges vagy a hűtés során felszabaduló hőmennyiség meghatározásához meg kell szorozni a test fajhőjét a tömegével, valamint a végső és a kezdeti hőmérséklet különbségével:

ahol $Q$ a hőmennyiség, $c$ a fajhő, $m$ a test tömege, $t_1$ a kezdeti hőmérséklet, $t_2$ a végső hőmérséklet.

Amikor a testet felmelegítjük, $t_2 > t_1$ és ennek következtében $Q > 0$. A test hűtésekor $t_2

Ha ismert az egész test $C hőkapacitása, akkor Q$-t a képlet határozza meg

Párolgási, olvadási, égési fajhő

A párolgáshő (párolgáshő) az a hőmennyiség, amelyet az anyagnak (állandó nyomáson és állandó hőmérsékleten) át kell adni ahhoz, hogy egy folyékony anyag gőzzé teljes mértékben átalakuljon.

A párolgáshő egyenlő a gőz folyadékká kondenzálásakor felszabaduló hőmennyiséggel.

A folyadék gőzzé alakulása állandó hőmérsékleten nem vezet a molekulák kinetikus energiájának növekedéséhez, hanem potenciális energiájuk növekedésével jár, mivel a molekulák közötti távolság jelentősen megnő.

Fajlagos párolgási és kondenzációs hő. Kísérletileg megállapították, hogy 2,3 USD MJ energiát kell felhasználni ahhoz, hogy 1 USD kg vizet (forrásponton) teljesen gőzzé alakítsunk. Más folyadékok gőzzé alakításához eltérő mennyiségű hőre van szükség. Például alkohol esetében 0,9 MJ dollár.

Azt a fizikai mennyiséget, amely megmutatja, hogy mennyi hő szükséges ahhoz, hogy egy 1 USD kg-os folyadékot gőzzé alakítsunk a hőmérséklet megváltoztatása nélkül, fajlagos párolgási hőnek nevezzük.

A fajlagos párolgási hőt $r$ betűvel jelöljük, és joule per kilogrammban (J/kg) mérjük.

A párolgáshoz szükséges (vagy a kondenzáció során felszabaduló) hőmennyiség. Ahhoz, hogy kiszámítsuk a forrásponton vett bármilyen tömegű folyadék elpárologtatásához szükséges $Q$ hőmennyiséget, meg kell szorozni a $r$ fajlagos párolgási hőt a $m$ tömeggel:

A gőz lecsapódásakor ugyanannyi hő szabadul fel:

Fajlagos olvadási hő

Az olvadáshő az a hőmennyiség, amelyet állandó nyomáson és állandó hőmérsékleten át kell adni az anyagnak, egyenlő a hőmérséklettel megolvadva, hogy szilárd kristályos állapotból folyékony állapotba kerüljön.

Az olvadáshő egyenlő azzal a hőmennyiséggel, amely egy anyag folyékony halmazállapotú kristályosodása során szabadul fel.

Az olvadás során az anyaghoz juttatott összes hő molekulái potenciális energiáját növeli. A kinetikus energia nem változik, mert az olvadás állandó hőmérsékleten megy végbe.

Kísérletileg vizsgálva az azonos tömegű anyagok olvadását, észrevehető, hogy különböző mennyiségű hőre van szükség ahhoz, hogy ezeket folyadékká alakítsák. Például 332 $ J energiára van szükség egy kilogramm jég felolvasztásához, és 25 $ kJ 1 kg ólom felolvasztásához.

Azt a fizikai mennyiséget, amely megmutatja, hogy mennyi hőt kell átadni egy 1 $ kg tömegű kristályos testnek, hogy az olvadásponton teljesen folyékony halmazállapotúvá alakuljon, fajlagos olvadási hőnek nevezzük.

A fajlagos olvadási hőt joule per kilogrammban (J / kg) mérjük és jelöljük görög levél$λ$ (lambda).

A kristályosodás fajhője megegyezik a fajolvadási hővel, mivel a kristályosodás során ugyanannyi hő szabadul fel, mint amennyi az olvadáskor elnyelődik. Így például, amikor az 1 $ kg tömegű víz megfagy, ugyanaz a 332 $ J energia szabadul fel, amely ahhoz szükséges, hogy ugyanazt a jégtömeget vízzé alakítsa.

Egy tetszőleges tömegű kristálytest megolvasztásához szükséges hőmennyiség meghatározásához, ill fúzió hője, meg kell szorozni ennek a testnek a fajlagos olvadási hőjét a tömegével:

A test által felszabaduló hőmennyiséget negatívnak tekintjük. Ezért egy $ m$ tömegű anyag kristályosodása során felszabaduló hőmennyiség kiszámításakor ugyanazt a képletet kell használni, de mínusz előjellel:

Fajlagos égéshő

A fűtőérték (vagy fűtőérték, fűtőérték) a tüzelőanyag teljes elégetése során felszabaduló hőmennyiség.

A testek melegítésére gyakran az üzemanyag elégetése során felszabaduló energiát használják fel. A hagyományos üzemanyagok (szén, olaj, benzin) szenet tartalmaznak. Az égés során a szénatomok a levegő oxigénatomjaival egyesülnek, ami szén-dioxid-molekulák képződését eredményezi. Ezeknek a molekuláknak a kinetikus energiája nagyobb, mint a kezdeti részecskéké. A molekulák kinetikus energiájának égés közbeni növekedését energiafelszabadulásnak nevezzük. A tüzelőanyag teljes elégetése során felszabaduló energia ennek az üzemanyagnak az égéshője.

A tüzelőanyag égéshője az üzemanyag típusától és tömegétől függ. Minél nagyobb a tüzelőanyag tömege, annál nagyobb a teljes égés során felszabaduló hőmennyiség.

Azt a fizikai mennyiséget, amely megmutatja, hogy egy $1$ kg tömegű tüzelőanyag teljes elégetése során mennyi hő szabadul fel, a tüzelőanyag fajlagos égési hőjének nevezzük.

A fajlagos égéshőt $q$ betűvel jelöljük, és joule per kilogrammban (J/kg) mérjük.

A $m$ kg tüzelőanyag elégetésekor felszabaduló $Q$ hőmennyiséget a következő képlet határozza meg:

Egy tetszőleges tömegű tüzelőanyag teljes elégetése során felszabaduló hőmennyiség meghatározásához meg kell szorozni ennek a tüzelőanyagnak a fajlagos égéshőjét a tömegével.

Hőmérleg egyenlete

Egy zárt (külső testektől elkülönített) termodinamikai rendszerben a $∆U_i$ rendszer bármely testének belső energiájának változása nem vezethet a teljes rendszer belső energiájának változásához. Ennélfogva,

$∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$

Ha a rendszeren belül semmilyen test nem végez munkát, akkor a termodinamika első főtétele szerint bármely test belső energiájának változása csak a rendszer többi testével való hőcsere következtében következik be: $∆U_i= Q_i$. Figyelembe véve ($∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$, a következőt kapjuk:

$Q_1+Q_2+Q_3+...+Q_n=∑↙(i)↖(n)Q_i=0$

Ezt az egyenletet hőmérleg egyenletnek nevezik. Itt $Q_i$ az $i$-edik test által kapott vagy leadott hőmennyiség. A $Q_i$ hőmennyiségek bármelyike ​​jelentheti a test olvadása, a tüzelőanyag elégetése, a párolgás vagy a gőz kondenzációja során felszabaduló vagy elnyelt hőt, ha ilyen folyamatok a rendszer különböző testein mennek végbe, és ezt a rendszer határozza meg. megfelelő arányokat.

A hőmérleg egyenlete a hőátadás során bekövetkező energiamegmaradás törvényének matematikai kifejezése.

… hogyan befolyásolja a levegő relatív páratartalma a vízbázisú festékek és lakkok száradási paramétereit?

A levegő relatív páratartalma - jelentős hatással van a szárítóvíz sebességére és teljességére egyaránt fényezés.

A relatív páratartalom egy olyan paraméter, amely meghatározza, hogy a levegő mennyivel több vizet hajlandó felvenni gőz formájában.

Relatív páratartalom

A relatív páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyiségének és az adott hőmérsékleten lehetséges maximális gőzmennyiségnek az aránya.

A definícióból legalább világossá válik, hogy a levegő csak korlátozott mennyiségű vizet tartalmazhat, és ez a mennyiség a hőmérséklettől függ.

Ha a levegő páratartalma 100%, ez azt jelenti, hogy a lehető legnagyobb mennyiségű vízgőz van a levegőben, és a levegő nem tud többet felvenni. Más szavakkal, a víz elpárologtatása ilyen körülmények között lehetetlen.

Minél alacsonyabb a levegő relatív páratartalma, annál több víz alakulhat gőzzé, és annál nagyobb a párolgás mértéke. De ez a folyamat nem végtelen - ha a párolgás zárt térben történik (például nincs elszívó a szárítóban), akkor egy ponton a párolgás leáll.

Abszolút nedvesség

A táblázat a 100%-os relatív páratartalmú levegő abszolút páratartalmának értékeit mutatja a számunkra érdekes hőmérsékleti tartományban, valamint a relatív páratartalom paraméter viselkedését a hőmérséklet emelkedésével.

Hőmérséklet, °C	Abszolút páratartalom, g/m³	Relatív páratartalom, % 5 °C	Relatív páratartalom, % 15 °C
- 20	1,08	-	-
- 15	1,61	-	-
- 10	2,36	-	-
- 5	3,41	-	-
0	4,85	-	-
5	6,80	100	-
10	9,40	72,35	-
15	12,83	53,01	100
20	17,30	39,31	74,17
25	23,04	29,52	55,69
30	30,36	22,40	42,26
35	39,58	17,19	32,42

A fenti adatokból látható, hogy az abszolút páratartalom értékének megőrzése mellett a hőmérséklet emelkedésével a relatív páratartalom értéke csökken.

Egy adott hőmérsékleten a maximális abszolút páratartalom értéke lehetővé teszi a szárító hatásfokának, pontosabban a szárító hatástalanságának kiszámítását kényszerszellőztetés nélkül.

Tegyük fel, hogy van egy szárítónk - egy 7x4-es szoba és 3 méter magas, ami 84 köbméter. És tegyük fel, hogy ebben a helyiségben 100 db PVC ablakprofilt vagy 160 homlokzati panelt üveg- vagy szálcement panelből szeretnénk szárítani 600 x 600 mm méretben; amely körülbelül 60 nm. felületek.

Egy ilyen felület festéséhez 6 liter festéket kell használni; Körülbelül 2 liter víznek kell elpárolognia, hogy a festék teljesen megszáradjon. Ugyanakkor a táblázat szerint 20 ° C-os hőmérsékleten 84 köbméter. a levegő legfeljebb 1,5 liter vizet tartalmazhat.

Vagyis még ha a levegőnek kezdetben nulla abszolút páratartalma volt, a vízbázisú festék ebben a helyiségben nem szárad ki kényszerszellőztetés nélkül.

Relatív páratartalom csökkentése

Mivel a vízbázisú festék polimerizációjához szükséges feltétel a víz teljes elpárolgása, akkor a levegő relatív páratartalmának értéke jelentősen befolyásolja a száradási sebességet, sőt a polimer bevonat teljesítményét is.

De nem olyan ijesztő, mint amilyennek látszik. Például, ha kívülről 100%-os relatív páratartalmú és 5°C hőmérsékletű levegőt visz be és 15°C-ra melegíti, akkor a levegő csak 53%-os relatív páratartalmú lesz.

A levegőből nem tűnt el a nedvesség, vagyis az abszolút páratartalom nem változott, de a levegő kétszer annyi víz befogadására kész, mint alacsony hőmérsékleten.

Vagyis nem szükséges párátlanítót vagy kondenzátort használni ahhoz, hogy elfogadható paramétereket kapjunk a festék szárításához - elegendő a hőmérsékletet a környezeti hőmérséklet fölé emelni.

Hogyan több különbség a külső levegő és a szárítóba betáplált levegő hőmérséklete, minél alacsonyabb az utóbbi relatív páratartalma.