Care este umiditatea absolută. Umiditate absolută
Unul dintre indicatorii foarte importanți din atmosfera noastră. Poate fi absolut sau relativ. Cum se măsoară umiditatea absolută și ce formulă ar trebui utilizată pentru aceasta? Puteți afla despre acest lucru citind articolul nostru.
Umiditatea aerului - ce este?
Ce este umiditatea? Aceasta este cantitatea de apă care este conținută în orice corp fizic sau mediu. Acest indicator depinde direct de natura însăși a mediului sau a substanței, precum și de gradul de porozitate (dacă vorbim de solide). În acest articol, vom vorbi despre un anumit tip de umiditate - despre umiditatea aerului.
Din cursul chimiei, știm cu toții perfect că aerul atmosferic este format din azot, oxigen, dioxid de carbon și alte gaze, care nu reprezintă mai mult de 1% din masa totală. Dar, pe lângă aceste gaze, aerul conține și vapori de apă și alte impurități.
Umiditatea aerului este înțeleasă ca cantitatea de vapori de apă care este în prezent (și într-un loc dat) conținut în masa de aer. În același timp, meteorologii disting două dintre valorile sale: acestea sunt umiditatea absolută și umiditatea relativă.
Umiditatea aerului este una dintre cele mai importante caracteristici ale atmosferei Pământului, care afectează natura vremii locale. Trebuie remarcat faptul că valoarea umidității atmosferice a aerului nu este aceeași - atât în secțiunea verticală, cât și în secțiunea orizontală (latitudinală). Deci, dacă în latitudini polare indicatorii relativi ai umidității aerului (în stratul inferior al atmosferei) sunt de aproximativ 0,2-0,5%, apoi în tropical - până la 2,5%. În continuare, vom afla ce sunt umiditatea absolută și umiditatea relativă. Luați în considerare, de asemenea, ce diferență există între acești doi indicatori.
Umiditatea absolută: definiție și formulă
Tradus din latină, cuvântul absolutus înseamnă „plin”. Pe baza acestui fapt, esența conceptului de „umiditate absolută a aerului” devine evidentă. Această valoare, care arată câte grame de vapori de apă sunt de fapt conținute într-un metru cub dintr-o anumită masă de aer. De regulă, acest indicator este notat cu litera latină F.
G/m 3 este unitatea de măsură în care se calculează umiditatea absolută. Formula de calcul a acestuia este următoarea:
În această formulă, litera m indică masa vaporilor de apă, iar litera V indică volumul unei anumite mase de aer.
Valoarea umidității absolute depinde de mai mulți factori. În primul rând, aceasta este temperatura aerului și natura proceselor de advecție.
Umiditate relativă
Acum luați în considerare ce este umiditatea relativă. Aceasta este o valoare relativă care arată cât de multă umiditate este conținută în aer în raport cu cantitatea maximă posibilă de vapori de apă din această masă de aer la o anumită temperatură. Umiditatea relativă a aerului se măsoară ca procent (%). Și este acest procent pe care îl putem afla adesea în prognozele meteo și rapoartele meteo.
De asemenea, merită menționat un concept atât de important precum punctul de rouă. Acesta este fenomenul de saturație maximă posibilă a masei de aer cu vapori de apă (umiditatea relativă a acestui moment este de 100%). În acest caz, excesul de umiditate se condensează și se formează precipitații, ceață sau nori.
Metode de măsurare a umidității aerului
Femeile știu că poți detecta creșterea umidității din atmosferă cu ajutorul părului tău umflat. Cu toate acestea, există și alte metode și dispozitive tehnice, mai precise. Acestea sunt higrometrul și psicrometrul.
Primul higrometru a fost creat în secolul al XVII-lea. Unul dintre tipurile acestui dispozitiv se bazează tocmai pe proprietățile părului de a-și schimba lungimea odată cu schimbările de umiditate din mediu. Astăzi, însă, există și higrometre electronice. Un psicrometru este un instrument special care are un termometru umed și uscat. Prin diferența dintre indicatorii lor și determina umiditatea la un anumit moment în timp.
Umiditatea aerului ca un indicator important de mediu
Se crede că optimul pentru corpul uman este o umiditate relativă de 40-60%. Indicatorii de umiditate afectează foarte mult percepția de către o persoană a temperaturii aerului. Deci, la umiditate scăzută ni se pare că aerul este mult mai rece decât în realitate (și invers). De aceea, călătorii de la latitudinile tropicale și ecuatoriale ale planetei noastre experimentează căldura și căldura atât de tare.
Astăzi, există umidificatoare și dezumidificatoare speciale care ajută o persoană să regleze umiditatea aerului din spațiile închise.
In cele din urma...
Astfel, umiditatea absolută a aerului este cel mai important indicator care ne oferă o idee despre starea și caracteristicile maselor de aer. În acest caz, este necesar să se poată distinge această valoare de umiditatea relativă. Și dacă acesta din urmă arată proporția de vapori de apă (în procente) care este prezent în aer, atunci umiditatea absolută este cantitatea reală de vapori de apă în grame într-un metru cub de aer.
Umiditatea aerului- continutul in aer, caracterizat printr-un numar de valori. Apa evaporată de la suprafață când sunt încălzite pătrunde și se concentrează în straturile inferioare ale troposferei. Temperatura la care aerul atinge saturația cu umiditate pentru un anumit conținut de vapori de apă și neschimbată se numește punct de rouă.
Umiditatea este caracterizată de următorii indicatori:
Umiditate absolută(lat. absolutus - complet). Se exprimă ca masa vaporilor de apă în 1 m de aer. Se calculează în grame de vapori de apă la 1 m3 de aer. Cu cât este mai mare, cu atât umiditatea absolută este mai mare, deoarece mai multă apă când este încălzit, se schimbă de la starea lichidă la starea de vapori. În timpul zilei, umiditatea absolută este mai mare decât noaptea. Indicatorul umidității absolute depinde de: în latitudinile polare, de exemplu, este de până la 1 g pe 1 m2 de vapori de apă, la ecuator până la 30 de grame pe 1 m2 în Batumi (, coasta) umiditatea absolută este de 6 g pe 1 m, iar în Verkhoyansk ( , ) - 0,1 grame pe 1 m Acoperirea vegetativă a zonei depinde în mare măsură de umiditatea absolută a aerului;
Umiditate relativă. Acesta este raportul dintre cantitatea de umiditate din aer și cantitatea pe care o poate păstra la aceeași temperatură. Umiditatea relativă este calculată ca procent. De exemplu, umiditatea relativă este de 70%. Aceasta înseamnă că aerul conține 70% din cantitatea de vapori pe care o poate reține la o anumită temperatură. Dacă cursul zilnic al umidității absolute este direct proporțional cu cursul temperaturilor, atunci umiditatea relativă este invers proporțională cu acest curs. O persoană se simte bine atunci când este egală cu 40-75%. Abaterea de la normă provoacă o stare dureroasă a corpului.
Aerul din natură este rareori saturat cu vapori de apă, dar conține întotdeauna o anumită cantitate. Nicăieri pe pământ nu a fost înregistrată o umiditate relativă de 0%. La stațiile meteorologice, umiditatea se măsoară cu ajutorul unui dispozitiv higrometru, în plus, se folosesc înregistratoare - higrografe;
Aerul este saturat și nesaturat. Când apa se evaporă de pe suprafața oceanului sau a pământului, aerul nu poate reține vaporii de apă la infinit. Această limită depinde de . Aerul care nu mai poate reține umiditatea se numește saturat. Din acest aer, la cea mai mică răcire, încep să iasă în evidență picături de apă sub formă de rouă. Acest lucru se datorează faptului că apa, atunci când este răcită, se schimbă dintr-o stare (vapori) într-un lichid. Aerul de deasupra unei suprafețe uscate și calde conține de obicei mai puțini vapori de apă decât ar putea la o anumită temperatură. Un astfel de aer se numește nesaturat. Când se răcește, apa nu este întotdeauna eliberată. Cu cât aerul este mai cald, cu atât este mai mare capacitatea sa de a absorbi umezeala. De exemplu, la o temperatură de -20°C, aerul nu conține mai mult de 1 g/m apă; la o temperatură de + 10°C - aproximativ 9 g/m3, iar la +20°C - aproximativ 17 g/m
Următoarele valori sunt utilizate pentru a caracteriza umiditatea aerului: umiditate absolută, maximă și relativă, deficit de saturație, punct de rouă.
umiditate absolută numita cantitatea de vapori de apa in grame continuta in timp datîn 1 m³ de aer.
Umiditate maximă este cantitatea de vapori de apă în grame conținută în 1 m³ de aer în momentul saturației complete.
umiditate relativă este raportul dintre umiditatea absolută și cea maximă, exprimată în procente.
Deficiență de saturație este diferența dintre umiditatea maximă și cea absolută.
Punct de condensare - temperatura la care umiditatea absolută este maximă.
Când se evaluează umiditatea aerului cea mai mare valoare are o valoare a umidității relative.
Umiditatea relativă poate fi măsurată cu un higrometru sau un psicrometru. bază higrometru este un păr uman degresat conectat printr-un bloc cu o săgeată care se mișcă de-a lungul unei scale. Părul se alungește odată cu creșterea umidității și devine mai scurt când scade.
Psicrometre constau din două termometre identice (mercur sau alcool), rezervorul unuia dintre ele este acoperit cu o cârpă, care este umezită în prealabil cu apă distilată. Pe măsură ce apa se evaporă, rezervorul se răcește. Diferența de temperatură este utilizată pentru a aprecia umiditatea aerului, deoarece intensitatea evaporării depinde de gradul de saturație a aerului din jur cu vapori de apă. Se folosesc două tipuri de psihrometre: staționar (august) și cu aspirație (Assmann).
Psihrometru august utilizat în condiții staționare (la stații meteorologice, în spitale), plasându-l în locuri în care aparatul nu este expus la radiații termice și vântului.
Umiditatea absolută se calculează folosind formula Regnot:
K \u003d f - a (t c - t c) x B,
Unde La- umiditate absoluta, mm Hg;
f- umiditatea maximă a aerului la temperatura bulbului umed (determinată conform Tabelului 1.6);
A- coeficient psihometric egal cu 0,0001;
t s - temperatura bulbului uscat;
staniu - temperatura bulbului umed;
B- presiunea atmosferică la momentul observării, mm Hg
În psicrometrul Assmann rezervoarele termometrului sunt protejate de scuturi metalice duble de căldura radiantă. În jurul rezervoarelor există canale de ventilație prin care viteza constanta(4 m/s) aerul este aspirat. Pentru a măsura umiditatea, un termometru învelit în cârpă este umezit cu apă distilată, apoi arcul ventilatorului este înfășurat și dispozitivul este plasat în punctul dorit. Citirile termometrului uscat și umed sunt înregistrate la 4-5 minute după pornirea ventilatorului.
Vaporii saturați și nesaturați
Abur saturat
În timpul evaporării, concomitent cu trecerea moleculelor de la lichid la vapor, are loc și procesul invers. Mișcându-se aleatoriu deasupra suprafeței lichidului, unele dintre moleculele care l-au părăsit revin din nou în lichid.
Dacă evaporarea are loc într-un vas închis, atunci la început numărul de molecule care ies din lichid va fi mai mare decât numărul de molecule care se întorc înapoi în lichid. Prin urmare, densitatea vaporilor din vas va crește treptat. Pe măsură ce densitatea vaporilor crește, crește și numărul de molecule care se întorc în lichid. Destul de curând, numărul de molecule care părăsesc lichidul va fi egal cu numărul de molecule de vapori care se întorc înapoi în lichid. Din acest moment, numărul de molecule de vapori de deasupra lichidului va fi constant. Pentru apa la temperatura camerei acest număr este aproximativ egal cu $10^(22)$ molecule per $1c$ per $1cm^2$ suprafață. Apare așa-numitul echilibru dinamic între vapori și lichid.
Aburul aflat în echilibru dinamic cu lichidul său se numește abur saturat.
Aceasta înseamnă că un anumit volum la o anumită temperatură nu poate conține mai mult abur.
La echilibru dinamic, masa lichidului dintr-un vas închis nu se modifică, deși lichidul continuă să se evapore. În mod similar, masa vaporilor saturați deasupra acestui lichid nu se modifică, deși vaporii continuă să se condenseze.
Presiunea aburului saturat. Când vaporii saturați sunt comprimați, a căror temperatură este menținută constantă, echilibrul va începe mai întâi să fie perturbat: densitatea vaporilor va crește și, ca urmare, vor trece mai multe molecule din gaz în lichid decât din lichid în gaz; aceasta va continua până când concentrația de vapori în noul volum devine aceeași, corespunzătoare concentrației de vapori saturați la o temperatură dată (și echilibrul este restabilit). Acest lucru se explică prin faptul că numărul de molecule care părăsesc lichidul pe unitatea de timp depinde doar de temperatură.
Deci, concentrația moleculelor de vapori saturati la o temperatură constantă nu depinde de volumul acesteia.
Deoarece presiunea unui gaz este proporțională cu concentrația moleculelor sale, presiunea unui vapor saturat nu depinde de volumul pe care îl ocupă. Se numeste presiunea $p_0$ la care lichidul este in echilibru cu vaporii sai presiunea aburului saturat.
Când vaporii saturati sunt comprimați, cea mai mare parte devine lichid. Un lichid ocupă un volum mai mic decât un vapor de aceeași masă. Ca urmare, volumul de vapori la o densitate constantă scade.
Dependența presiunii vaporilor saturați de temperatură. Pentru un gaz ideal, dependență liniară presiunea față de temperatură la volum constant. Așa cum se aplică aburului saturat cu presiune $р_0$, această dependență este exprimată prin egalitatea:
Deoarece presiunea vaporilor de saturație nu depinde de volum, ea depinde deci doar de temperatură.
Dependența determinată experimental $Р_0(Т)$ diferă de dependența $p_0=nkT$ pentru un gaz ideal. Pe măsură ce temperatura crește, presiunea vaporilor saturați crește mai repede decât presiunea unui gaz ideal (secțiunea curbei $AB$). Acest lucru devine deosebit de evident dacă desenăm o izocoră prin punctul $A$ (linie întreruptă). Acest lucru se întâmplă deoarece, atunci când lichidul este încălzit, o parte din acesta se transformă în vapori, iar densitatea vaporilor crește.
Prin urmare, conform formulei $p_0=nkT$, presiunea vaporilor saturați crește nu numai ca urmare a creșterii temperaturii lichidului, ci și datorită creșterii concentrației de molecule (densitatea) vaporilor. Principala diferență în comportamentul unui gaz ideal și al aburului saturat este modificarea masei aburului cu o modificare a temperaturii la un volum constant (într-un vas închis) sau cu o modificare a volumului la o temperatură constantă. Nimic de genul acesta nu se poate întâmpla cu un gaz ideal (MKT-ul unui gaz ideal nu asigură o tranziție de fază a unui gaz într-un lichid).
După evaporarea întregului lichid, comportamentul vaporilor va corespunde comportamentului unui gaz ideal (secțiunea curbei $BC$).
abur nesaturat
Dacă într-un spațiu care conține vaporii unui lichid, poate avea loc o evaporare suplimentară a acestui lichid, atunci vaporii din acest spațiu sunt nesaturat.
Un vapor care nu este în echilibru cu lichidul său se numește nesaturat.
Vaporii nesaturați pot fi transformați într-un lichid prin simpla comprimare. Odată ce această transformare a început, vaporii aflati în echilibru cu lichidul devin saturati.
Umiditatea aerului
Umiditatea este cantitatea de vapori de apă din aer.
Aerul atmosferic din jurul nostru, datorita evaporarii continue a apei de la suprafata oceanelor, a marilor, a corpurilor de apa, a solului umed si a plantelor, contine intotdeauna vapori de apa. Cu cât există mai mulți vapori de apă într-un anumit volum de aer, cu atât vaporii sunt mai aproape de saturație. Pe de altă parte, cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât este nevoie de mai mulți vapori de apă pentru a-l satura.
În funcție de cantitatea de vapori de apă prezenți în atmosferă la o anumită temperatură, aerul are grade diferite de umiditate.
Cuantificarea umidității
Pentru a cuantifica umiditatea aerului se folosesc, în special, conceptele absolutși umiditate relativă.
Umiditatea absolută este numărul de grame de vapori de apă conținute în $1m^3$ de aer în condiții date, adică este densitatea vaporilor de apă $p$ exprimată în g/$m^3$.
Umiditatea relativă a aerului $φ$ este raportul dintre umiditatea absolută a aerului $p$ și densitatea $p_0$ a aburului saturat la aceeași temperatură.
Umiditatea relativă este exprimată în procente:
$φ=((p)/(p_0)) 100%$
Concentrația aburului este legată de presiune ($p_0=nkT$), astfel încât umiditatea relativă poate fi definită ca procent presiune parțială$p$ vapori în aer la presiunea $p_0$ a vaporilor saturați la aceeași temperatură:
$φ=((p)/(p_0)) 100%$
Sub presiune parțialăînțelegeți presiunea vaporilor de apă pe care ar produce-o dacă toate celelalte gaze ar fi absente în aerul atmosferic.
Dacă aerul umed este răcit, atunci la o anumită temperatură vaporii din el pot fi aduși la saturație. Odată cu răcirea suplimentară, vaporii de apă vor începe să se condenseze sub formă de rouă.
punct de condensare
Punctul de rouă este temperatura la care aerul trebuie să fie răcit pentru ca vaporii de apă din acesta să ajungă la saturație la o presiune constantă și o umiditate dată a aerului. Când punctul de rouă este atins în aer sau pe obiectele cu care intră în contact, vaporii de apă încep să se condenseze. Punctul de rouă poate fi calculat din valorile temperaturii și umidității aerului sau determinat direct higrometru de condensare. La umiditate relativă$φ = 100%$ punctul de rouă este același cu temperatura aerului. Pentru $φ
Cantitatea de căldură. Capacitatea termică specifică a unei substanțe
Cantitatea de căldură se numește o măsură cantitativă a modificării energiei interne a corpului în timpul transferului de căldură.
Cantitatea de căldură este energia pe care organismul o degajă în timpul schimbului de căldură (fără a lucra). Cantitatea de căldură, ca și energia, se măsoară în jouli (J).
Capacitatea termică specifică a unei substanțe
Capacitatea de căldură este cantitatea de căldură absorbită de un corp atunci când este încălzit cu $1$ grad.
Capacitatea termică a unui corp este indicată cu majuscule Literă latină DIN.
Ce determină capacitatea termică a unui corp? În primul rând, din masa sa. Este clar că încălzirea, de exemplu, a unui kilogram de apă de 1 USD va necesita mai multă căldură decât 200 USD grame.
Dar felul de substanță? Să facem un experiment. Să luăm două vase identice și, după ce am turnat apă cu o greutate de 400 $ g într-unul dintre ele și ulei vegetal cu o greutate de $400 $ g în celălalt, vom începe să le încălzim cu ajutorul arzătoarelor identice. Observând citirile termometrelor, vom vedea că uleiul se încălzește mai repede. Pentru a încălzi apa și uleiul la aceeași temperatură, apa trebuie încălzită mai mult timp. Dar cu cât încălzim mai mult apa, cu atât primește mai multă căldură de la arzător.
Astfel, pentru a încălzi aceeași masă de substanțe diferite la aceeași temperatură, sunt necesare cantități diferite de căldură. Cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp și, în consecință, capacitatea acestuia de căldură depind de tipul de substanță din care este compus acest corp.
Deci, de exemplu, pentru a crește temperatura apei cu o masă de $1$ kg cu $1°$C, este necesară o cantitate de căldură egală cu $4200$ J și pentru a încălzi aceeași masă de ulei de floarea soarelui cu $1°$C , este necesară o cantitate de căldură egală cu $1700$ J.
Mărimea fizică care arată câtă căldură este necesară pentru a încălzi $1$ kg dintr-o substanță cu $1°$C se numește căldură specifică a acelei substanțe.
Fiecare substanță are propria sa capacitate termică specifică, care este notă cu litera latină $c$ și se măsoară în jouli pe kilogram-grad (J/(kg$·°$C)).
Capacitatea termică specifică a aceleiași substanțe în diferite stări de agregat (solid, lichid și gazos) este diferită. De exemplu, capacitatea termică specifică a apei este de $4200$ J/(kg$·°$C), iar capacitatea termică specifică a gheții este de $2100$ J/(kg$·°$C); aluminiul în stare solidă are o căldură specifică de $920$ J/(kg$·°$C), iar în stare lichidă este de $1080$ J/(kg$·°$C).
Rețineți că apa are o capacitate termică specifică foarte mare. Prin urmare, apa din mări și oceane, încălzindu-se vara, se absoarbe din aer un numar mare de căldură. Din acest motiv, în acele locuri care sunt situate în apropierea unor corpuri mari de apă, vara nu este la fel de caldă ca în locurile departe de apă.
Calculul cantității de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta în timpul răcirii
Din cele de mai sus, este clar că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi corpul depinde de tipul de substanță din care constă corpul (adică, capacitatea de căldură specifică) și de masa corpului. De asemenea, este clar că cantitatea de căldură depinde de câte grade vom crește temperatura corpului.
Deci, pentru a determina cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta în timpul răcirii, trebuie să înmulțiți căldura specifică a corpului cu masa sa și diferența dintre temperaturile sale finale și inițiale:
unde $Q$ este cantitatea de căldură, $c$ este căldura specifică, $m$ este masa corpului, $t_1$ este temperatura inițială, $t_2$ este temperatura finală.
Când corpul este încălzit, $t_2 > t_1$ și, în consecință, $Q > 0$. La racirea corpului $t_2
Dacă se cunoaşte capacitatea termică a întregului corp $C, Q$ este determinată de formula
Căldura specifică de vaporizare, topire, ardere
Căldura de vaporizare (căldura de vaporizare) este cantitatea de căldură care trebuie transmisă unei substanțe (la presiune constantă și la temperatură constantă) pentru transformarea completă a unei substanțe lichide în vapori.
Căldura de vaporizare este egală cu cantitatea de căldură eliberată atunci când vaporii se condensează într-un lichid.
Transformarea unui lichid în vapori la o temperatură constantă nu duce la o creștere a energiei cinetice a moleculelor, ci este însoțită de o creștere a energiei potențiale a acestora, deoarece distanța dintre molecule crește semnificativ.
Căldura specifică de vaporizare și condensare. Sa stabilit experimental că 2,3$ MJ de energie trebuie cheltuiți pentru a transforma complet 1$ kg de apă (la punctul de fierbere) în abur. Pentru a transforma alte lichide în vapori, este necesară o cantitate diferită de căldură. De exemplu, pentru alcool este de 0,9 USD MJ.
Cantitatea fizică care arată câtă căldură este necesară pentru a transforma un lichid de $1$ kg în abur fără a schimba temperatura se numește căldură specifică de vaporizare.
Căldura specifică de vaporizare se notează cu litera $r$ și se măsoară în jouli pe kilogram (J/kg).
Cantitatea de căldură necesară pentru vaporizare (sau eliberată în timpul condensului). Pentru a calcula cantitatea de căldură $Q$ necesară pentru a vaporiza un lichid de orice masă, luată la punctul de fierbere, trebuie să înmulțiți căldura specifică de vaporizare $r$ cu masa $m$:
Când aburul se condensează, se eliberează aceeași cantitate de căldură:
Căldura specifică de fuziune
Căldura de fuziune este cantitatea de căldură care trebuie transmisă unei substanțe la presiune constantă și temperatură constantă, egal cu temperatura topindu-se pentru a o transfera complet dintr-o stare solidă cristalină într-o stare lichidă.
Căldura de fuziune este egală cu cantitatea de căldură care este eliberată în timpul cristalizării unei substanțe din stare lichidă.
În timpul topirii, toată căldura furnizată substanței duce la creșterea energiei potențiale a moleculelor sale. Energia cinetică nu se modifică deoarece topirea are loc la o temperatură constantă.
Studiind experimental topirea diferitelor substanțe de aceeași masă, se poate observa că sunt necesare cantități diferite de căldură pentru a le transforma într-un lichid. De exemplu, este nevoie de $332$ J de energie pentru a topi un kilogram de gheață și $25$ kJ pentru a topi $1 kg de plumb.
Mărimea fizică care arată cât de multă căldură trebuie transmisă unui corp cristalin cu o masă de $1$ kg pentru a-l transforma complet într-o stare lichidă la temperatura de topire se numește căldură specifică de fuziune.
Căldura specifică de fuziune se măsoară în jouli pe kilogram (J/kg) și se notează Literă greacă$λ$ (lambda).
Căldura specifică de cristalizare este egală cu căldura specifică de fuziune, deoarece aceeași cantitate de căldură este eliberată în timpul cristalizării ca și cea absorbită în timpul topirii. Deci, de exemplu, atunci când apa cu o masă de $1$ kg îngheață, se eliberează aceleași $332$ J de energie care sunt necesare pentru a transforma aceeași masă de gheață în apă.
Pentru a afla cantitatea de căldură necesară pentru a topi un corp cristalin de masă arbitrară, sau căldură de fuziune, este necesar să se înmulțească căldura specifică de fuziune a acestui corp cu masa sa:
Cantitatea de căldură eliberată de organism este considerată negativă. Prin urmare, atunci când se calculează cantitatea de căldură eliberată în timpul cristalizării unei substanțe cu o masă de $m$, ar trebui să folosiți aceeași formulă, dar cu semnul minus:
Căldura specifică de ardere
Puterea calorică (sau puterea calorică, puterea calorică) este cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a combustibilului.
Pentru a încălzi corpurile, este adesea folosită energia eliberată în timpul arderii combustibilului. Combustibilii convenționali (cărbune, petrol, benzină) conțin carbon. În timpul arderii, atomii de carbon se combină cu atomii de oxigen din aer, rezultând formarea de molecule de dioxid de carbon. Energia cinetică a acestor molecule se dovedește a fi mai mare decât cea a particulelor inițiale. Creșterea energiei cinetice a moleculelor în timpul arderii se numește eliberare de energie. Energia eliberată în timpul arderii complete a combustibilului este căldura de ardere a acestui combustibil.
Căldura de ardere a combustibilului depinde de tipul de combustibil și de masa acestuia. Cu cât masa combustibilului este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii sale complete.
Mărimea fizică care arată câtă căldură este eliberată în timpul arderii complete a unui combustibil cu o masă de $1$ kg se numește căldură specifică de ardere a combustibilului.
Căldura specifică de ardere se notează cu litera $q$ și se măsoară în jouli pe kilogram (J/kg).
Cantitatea de căldură $Q$ eliberată în timpul arderii a $m$ kg de combustibil este determinată de formula:
Pentru a afla cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unui combustibil de masă arbitrară, este necesar să se înmulțească căldura specifică de ardere a acestui combustibil cu masa sa.
Ecuația de echilibru termic
Într-un sistem termodinamic închis (izolat de corpurile externe), o modificare a energiei interne a oricărui corp din sistemul $∆U_i$ nu poate duce la o modificare a energiei interne a întregului sistem. Prin urmare,
$∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$
Dacă în interiorul sistemului niciun corp nu lucrează, atunci, conform primei legi a termodinamicii, modificarea energiei interne a oricărui corp are loc numai datorită schimbului de căldură cu alte corpuri ale acestui sistem: $∆U_i= Q_i$. Considerând ($∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$), obținem:
$Q_1+Q_2+Q_3+...+Q_n=∑↙(i)↖(n)Q_i=0$
Această ecuație se numește ecuația de echilibru termic. Aici $Q_i$ este cantitatea de căldură primită sau dată de corpul $i$-al-lea. Oricare dintre cantitățile de căldură $Q_i$ poate însemna căldura eliberată sau absorbită în timpul topirii unui corp, arderii combustibilului, evaporării sau condensării aburului, dacă astfel de procese au loc cu diferite corpuri ale sistemului și vor fi determinate de rapoartele corespunzătoare.
Ecuația de echilibru termic este o expresie matematică a legii conservării energiei în timpul transferului de căldură.
… cum afectează umiditatea relativă a aerului asupra parametrilor de uscare a vopselelor și lacurilor pe bază de apă?
Umiditatea relativă a aerului - are un impact semnificativ atât asupra vitezei, cât și asupra completității apei de uscare vopsea.
Umiditatea relativă este un parametru care determină cât mai multă apă este dispus să primească aerul sub formă de abur.
Umiditate relativă
Umiditatea relativă este raportul dintre cantitatea de vapori de apă din aer și cantitatea maximă posibilă de vapori la o anumită temperatură.
Din definiție, cel puțin devine clar că aerul poate conține doar o cantitate limitată de apă și această cantitate depinde de temperatură.
Când umiditatea aerului este de 100%, aceasta înseamnă că cantitatea maximă posibilă de vapori de apă este în aer și aerul nu poate lua mai mult. Cu alte cuvinte, evaporarea apei în aceste condiții este imposibilă.
Cu cât umiditatea relativă a aerului este mai mică, cu atât mai multă apă poate fi transformată în abur și cu atât este mai mare rata de evaporare. Dar acest proces nu este nesfârșit - dacă evaporarea are loc într-un spațiu închis (de exemplu, nu există hotă în uscător), atunci la un moment dat evaporarea se va opri.
Umiditate absolută
Tabelul prezintă valorile umidității absolute a aerului cu o umiditate relativă de 100% în domeniul de temperatură care ne interesează și comportamentul parametrului de umiditate relativă cu creșterea temperaturii.
| Temperatura, °C | Absolut umiditate, g/m³ | Relativ umiditate, % 5 °C | Relativ umiditate, % 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 |
Din datele de mai sus se poate observa că, menținând valoarea umidității absolute, odată cu creșterea temperaturii, valoarea umidității relative scade.
Valoarea umidității absolute maxime la o anumită temperatură face posibilă calcularea eficienței uscătorului, sau mai precis, a ineficienței uscătorului fără ventilație forțată.
Să presupunem că avem un uscător - o cameră de 7 pe 4 și o înălțime de 3 metri, adică 84 de metri cubi. Și să presupunem că vrem să uscăm 100 de bucăți de profile de ferestre din PVC sau 160 de panouri de fațadă din sticlă sau panouri de fibrociment în dimensiunea de 600 pe 600 mm în această cameră; care este de aproximativ 60 mp. suprafete.
Pentru a vopsi o astfel de suprafață se vor folosi 6 litri de vopsea; Pentru ca vopseaua să se usuce complet, trebuie să se evapore aproximativ 2 litri de apă. În același timp, conform tabelului, la o temperatură de 20 ° C, 84 de metri cubi. aerul poate contine maxim 1,5 litri de apa.
Adică, chiar dacă aerul avea inițial umiditate absolută zero, vopseaua pe bază de apă din această cameră nu se va usca fără ventilație forțată.
Reducerea umidității relative
Deoarece pentru polimerizarea vopselei pe bază de apă conditie necesara este evaporarea completă a apei, atunci valoarea umidității relative a aerului are un impact semnificativ asupra vitezei de uscare și chiar asupra performanței acoperirii polimerice.
Dar nu este atât de înfricoșător pe cât ar părea. De exemplu, dacă aduceți aer din exterior care are 100% umiditate relativă și o temperatură de 5°C și îl încălziți până la 15°C, aerul va avea doar 53% umiditate relativă.
Umiditatea nu a dispărut din aer, adică umiditatea absolută nu s-a schimbat, dar aerul este gata să primească de două ori mai multă apă decât la o temperatură scăzută.
Adică, nu este necesar să folosiți dezumidificatoare sau condensatoare pentru a obține parametri acceptabili pentru uscarea vopselei - este suficient să ridicați temperatura peste temperatura ambiantă.
Cum mai multa diferenta temperatura dintre aerul exterior și aerul care este introdus în uscător, cu atât umiditatea relativă a acestuia din urmă este mai mică.
