Молекулярно-кинетическая теория

Насыщенный пар. Влажность воздуха

Мякишев «Физика 10», МКТ

Пар в динамическом равновесии со своей жидкостью: сколько молекул испаряется, столько же конденсируется.

Главное свойство3

Давление насыщенного пара зависит только от температуры и не зависит от объёма.

Сожми сосуд с насыщенным паром при постоянной температуре — давление не вырастет, лишний пар просто сконденсируется.

Поэтому изотерма $pV = \text{const}$ к насыщенному пару неприменима.

Не применяй к насыщенному пару законы идеального газа. Часть пара уходит в жидкость, и количество вещества в газовой фазе меняется.

Относительная влажность — отношение фактического давления пара к давлению насыщенного при той же температуре.

\varphi = \dfrac{p}{p_{\text{нас}}} \cdot 100\,\%

можно считать и через плотности пара

Почему при нагреве влажность падает3

Пара в воздухе столько же, числитель не изменился. А $p_{\text{нас}}$ с ростом температуры быстро растёт — знаменатель увеличился.

Поэтому зимой в отапливаемой комнате воздух сухой: уличный воздух занесли и нагрели.

Абсолютная влажность — это плотность пара, относительная — процент от насыщения. Их часто путают.

⚗

Опыт в Физлабе

Влажность и точка росы

Охлаждай воздух до выпадения росы и следи за φ.

Точка росы — температура, при которой имеющийся пар становится насыщенным. Кипение — когда давление насыщенного пара сравнялось с внешним.

Что отсюда следует3

Остыл воздух до точки росы — выпала роса, запотели окна, появился туман.

В горах внешнее давление меньше, поэтому вода закипает ниже 100 °C — и картошка там варится дольше.

Под колоколом насоса воду можно заставить кипеть при комнатной температуре.

Разобранные примеры

Парциальное давление пара

1{,}2

кПа, давление насыщенного пара при этой температуре

2{,}4

кПа. Найдите относительную влажность.разбор

Ответ:

50\%

В двух комнатах одинаковая температура, но в первой парциальное давление водяного пара выше. Сравните относительную влажность и плотность пара.разбор

Давление насыщенного пара зависит ТОЛЬКО от температуры — значит в обеих комнатах оно одинаково.
$\varphi=\dfrac{p}{p_{\text{нас}}}$ : больше числитель — больше влажность. В первой комнате влажность выше.
Плотность пара при той же температуре пропорциональна его давлению, значит в первой она тоже больше.

Ответ: в первой комнате влажность и плотность выше