Ο κορεσμένος ατμός και οι ιδιότητές του

Σίγουρα, πολλοί έπρεπε να παρατηρήσουν την εικόνα του πώς στέκεται ένα ανοικτό δοχείο με νερό μετά από λίγο είναι κενό. Αν το καλύψετε με ένα καπάκι, το νερό δεν πάει μακριά. Ο λόγος είναι γνωστός - το νερό εξατμίζεται. Η εξήγηση αυτού του φαινομένου είναι απλή: μερικά μόρια νερού έχουν αρκετά υψηλή ταχύτητα για να αφήσουν το υγρό. Αυτή η διαδικασία μεταφοράς υγρού σε αέρια κατάσταση ονομάζεται εξάτμιση.

Μια άλλη διαδικασία, δηλαδή η μετατροπή του ατμού σε υγρό, ονομάζεται συμπύκνωση. Αυτές οι δύο διαδικασίες, η εξάτμιση και η συμπύκνωση, συνεχίζονται συνεχώς: μερικά από τα ύδατα εξατμίζονται, κάποια συμπυκνώνονται. Εάν ο όγκος πάνω από την επιφάνεια του νερού είναι απεριόριστος, τότε επικρατεί η διαδικασία εξάτμισης. Το εξατμισμένο νερό απομακρύνεται, όπως συμβαίνει για παράδειγμα στην επιφάνεια του ανοικτού νερού και το υγρό μεταφέρεται σταδιακά σε αέρια κατάσταση - ατμό.

Αλλά εάν ο όγκος του ελεύθερου χώρου πάνω από το υγρό είναι περιορισμένος, τότε προκύπτει μια ελαφρώς διαφορετική κατάσταση. Το εξατμισμένο νερό δεν μπορεί να αφήσει αυτόν τον όγκο και σχηματίζεται κορεσμένος ατμός πάνω από την επιφάνεια του νερού. Αυτό είναι το όνομα του ατμού σε κατάσταση ισορροπίας, όταν η ποσότητα του εξατμισμένου νερού και του συμπυκνωμένου ατμού είναι ίσες. Το νερό δεν μειώνεται και δεν έρχεται, έρχεται μια κατάσταση ισορροπίας μεταξύ της εξάτμισης και της συμπύκνωσης.

Τώρα ξέρουμε τι είναι ο κορεσμένος ατμός και οι ιδιότητές του, ίσως, θα είναι αρκετά περίεργες για εμάς. Από την αρχή, διαπιστώσαμε ότι ο όγκος του ελεύθερου χώρου πάνω από την επιφάνεια του υγρού είναι περιορισμένος. Από πάνω του σχηματίστηκε κορεσμένος ατμός. Και αν μειωθεί τώρα αυτός ο ελεύθερος τόμος; Τι θα συμβεί; Σε αυτή την περίπτωση παραβιάζεται η σταθερή ισορροπία μεταξύ συμπύκνωσης και εξάτμισης. Η διαδικασία συμπύκνωσης θα αρχίσει να υπερισχύει, η περιεκτικότητα σε υγρασία θα αυξηθεί και ο ατμός θα μειωθεί.

Η τάση ατμών στην οποία βρίσκεται σε ισορροπία με το υγρό ονομάζεται κορεσμένη πίεση ατμών. Εάν μειώσουμε την ποσότητα ελεύθερου χώρου πάνω από το νερό, τότε η τάση ατμών αυξάνεται. Η συνέπεια αυτού είναι η μετάβαση του ατμού στο νερό. Με αυξημένη πίεση, το υγρό καταλαμβάνει λιγότερο χώρο από τον κορεσμένο ατμό. Από αυτό προκύπτει ένα άλλο συμπέρασμα: αν η θερμοκρασία είναι σταθερή, τότε η κορεσμένη τάση ατμών για κάθε όγκο είναι η ίδια.

Υπάρχει μια άλλη παραλλαγή της συμπεριφοράς του ατμού - ο όγκος πάνω από την επιφάνεια του νερού μειώνεται και η μετάβαση του ατμού στο υγρό δεν συμβαίνει. Ως εκ τούτου, υπάρχουν ακόρεστοι ατμοί πάνω από την επιφάνεια. Αργότερα, όταν ο όγκος μειώνεται σε σταθερή θερμοκρασία, ο ατμός αρχίζει να μετατρέπεται σε νερό, πράγμα που σημαίνει ότι έχει σχηματιστεί κορεσμένος ατμός. Αλλά δεν ήταν καθόλου ότι η κατάσταση ορίστηκε ότι όλα συμβαίνουν σε μια σταθερή θερμοκρασία. Υπάρχει μια συγκεκριμένη τιμή γι 'αυτό, στην οποία ο ατμός μπορεί να μετατραπεί σε υγρό.

Αυτή η τιμή ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία. Η ουσία παραμένει αέριο σε θερμοκρασία πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία, αλλά αν είναι κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία, το αέριο γίνεται υγρό. Κάθε ουσία έχει τη δική της κρίσιμη θερμοκρασία. Αξίζει να σημειωθούν δύο ακόμα χαρακτηριστικά του ατμού: μπορεί να είναι υγρός και ξηρός κορεσμένος ατμός. Στο υγρό υπάρχουν σταγόνες νερού, και ο ξηρός ατμός δεν περιέχει υγρασία.

Υπάρχει επίσης ο λεγόμενος υπερθερμαινόμενος ατμός - είναι ξηρός ατμός με θερμοκρασία πάνω από την κρίσιμη. Σε αυτή την περίπτωση, θεωρείται ότι δεν υπάρχει υγρό στον κλειστό όγκο και υπάρχει μόνο ατμός. Ο υπερθερμασμένος ατμός χρησιμοποιείται κυρίως στην εφαρμοσμένη μηχανική και στην ηλεκτρολογία. Η υψηλή θερμοκρασία του υπερθερμασμένου ατμού επιτρέπει τη μεταφορά του μέσω ατμοηλεκτρικών σωλήνων και τη χρήση σε ατμοστρόβιλους. Λόγω της έλλειψης νερού στον υπέρθερμο ατμό, η διάρκεια ζωής του στροβίλου αυξάνεται.

Το άρθρο εξετάζει ποιοι είναι οι κορεσμένοι ατμοί, οι τύποι και οι ιδιότητές τους, καθώς και η διαδικασία σχηματισμού και μετατροπής του σε υγρό.