В природе много открытых водоемов, с поверхности которых идет непрерывное испарение воды. Поэтому в состав атмосферы входят и пары воды. Количество водяных паров в воздухе характеризует его абсолютную влажность D – величину, показывающую, какая масса паров воды находится в 1 м³ воздуха.

 Кроме абсолютной влажности необходимо знать и степень насыщения воздуха паром, которая характеризуется его относительной влажностью – величиной, равной отношению абсолютной влажности D к количеству водяного пара D₀ в 1 м³, насыщающего воздух при данной температуре, и выраженной в процентах:

.

Если воздух не содержит паров воды, то его абсолютная и относительная влажность равна нулю (но такого в природе не бывает).

Точка росы.

Абсолютную влажность воздуха можно определить по точке росы. Точка росы – это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным. Значения D₀ для разных температур даются в справочных таблицах. Таким образом, зная точку росы и температуру воздуха и взяв из таблиц значения D и D₀, можно определить f.

Приборы для определения влажности воздуха называются гигрометрами. Работа простейшего гигрометра основана на том, что обезжиренный человеческий волос удлиняется при увеличении влажности воздуха. Проградуировав предварительно прибор, можно по длине волоса непосредственно определять относительную влажность.

Волосяной гигрометр применяют в тех случаях, когда в определении влажности воздуха не требуется большой точности.

Более точно влажность воздуха определяют с помощью психрометра. Он состоит из двух термометров, резервуар одного из них обернут марлей, опущенной в сосуд с водой. Вода, поднимаясь по капиллярам марли, смачивает резервуар термометра. Если воздух не насыщен водяным паром, то вода с марли испаряется, охлаждая термометр, поэтому термометр с влажным резервуаром покажет более низкую температуру, чем термометр с сухим резервуаром. Чем суше воздух, тем больше разность показаний сухого и мокрого термометров. По этой разности из психрометрических таблиц определяют относительную влажность воздуха. Если воздух насыщен водяным паром, то показания термометров будут одинаковыми, относительная влажность составит 100%, что возможно, например, во время дождя, тумана и т. п.

Кипение.

Испарение жидкости происходит с ее свободной поверхности при любой температуре. Чем выше температура, тем быстрее идет испарение.

Кипением называется процесс бурного парообразования не только с поверхности жидкости, но и по всему ее объему. Для этого жидкость должна быть нагрета до достаточно высокой температуры. При кипении важную роль играют пузырьки газа, имею­щиеся в жидкости. Такие пузырьки образуются на границе жидкости и твердого тела. Пузырьки заполнены насыщенным паром жидкости.

При повышении температуры жидкости давление пара в пузырьке возрастает и его объем увеличивается. Выталкивающая сила, действующая на пузырек по закону Архимеда, возрастает с ростом его объема. При определенных условиях она станет больше силы сцепления между пузырьками и твердой стенкой. В этом случае пузырек отрывается от стенки, всплывает и лопается, выбрасывая пар.

Кипение жидкости возможно в том случае, если в ней имеются пузырьки достаточно больших размеров (для воды порядка миллиметра). Кипение начнется в том случае, когда давление насыщенного пара станет равно внешнему давлению над поверхностью жидкости.

Давление насыщенного пара определяется только температурой жидкости. Точка кипения зависит от внешнего давления – с ростом внешнего давления растет и точка кипения. Точка кипения воды при разных давлениях может быть найдена с помощью специальной таблицы.

Количество теплоты, необходимой для превращения жидкости в пар, нагретой до температуры кипения, определяется по формуле

,

где r – удельная теплота парообразования, m – масса жидкости, превращенной в пар.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется испарением? конденсацией?

2. От каких условий зависит скорость испарения жидкости?

3. Как объяснить испарение с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

4. Приведите примеры насыщенных и ненасыщенных паров.

5. Объясните независимость давления насыщенного пара при постоянной температуре от объема.

6. Что такое абсолютная влажность воздуха? относительная влажность воздуха?

7. Объясните термин «точка росы».

8. Какой процесс называют кипением? Какова зависимость температуры кипения от давления.

9. Что такое перегретый пар? Как его получить?