Как найти абсолютную плотность пара

Плотность – еще один важный параметр водяного пара, который изменяется при смене характеристик газа.

В статье рассмотрено, что такое плотность водяного пара, ее зависимость от различных условий и смены уровня влажности. Дополнительно приводится таблица плотности, формула и несколько примеров расчета.

Плотностью водяного пара является соотношение его массы к объему. По международной системе «СИ», данный параметр рассчитывается в килограммах на кубический метр (кг/м3).

По системе «СГС», в граммах на кубический сантиметр (г/см3). В формулах и руководствах по эксплуатации данный параметр обозначается буквой «p».

Простыми словами, понятие плотности можно объяснить, как общий вес водяного пара, который занимает определенный объем. Например, емкость.

Сравнение плотности сухого воздуха и водяного пара

Обе среды сильно отличаются. Для того чтобы провести сравнение, необходимо учесть, что эталонным значением плотности сухого воздуха является 1,22 кг/м3.

Эта величина рассчитывается в условиях температуры 15 градусов и атмосферного давления 101 Па.

При температуре 15 градусов и атмосферном давлении 101 Па, плотность водяного пара составляет 0,0128 кг/м3, что примерно в 95 раз меньше плотности сухого воздуха.

Такое большое различие по плотности обусловлено химическим составом двух газов. В сухом воздухе содержится большее число молекул, так как он является смесью нескольких газов, наполнен различными тяжелыми частицами.

В чем разница в значении для насыщенного и ненасыщенного?

Плотность насыщенного пара всегда больше, чем ненасыщенного. Разница кроется в уровне влажности.

В насыщенном паре больше молекул воды, они более крупные и горячие. Для ненасыщенного пара свойственен малый уровень насыщения водой, молекул в среде меньше, а значит пространство, которое занимает пар разряженное.

Еще одной зависимостью является температура. При ее росте увеличивается плотность ненасыщенного пара до предела насыщения в 100%. На этом пороге пар входит в термодинамическое равновесие с водой, и рост плотности останавливается.

При увеличении температуры плотность станет увеличиваться, но при этом произойдет потеря равновесия, и пар станет перегретым.

От чего зависит?

Плотность и давление водяного пара могут менять свои значения, в зависимости от следующих факторов:

1. Температура. При повышении температуры плотность и давление увеличиваются.
2. Атмосферное давление. Его увеличение снижает плотность, так как снижается скорость парообразования.
3. Уровень влажности. Чем он выше, тем плотность и давление выше. На параметры влияет количество молекул воды, содержащихся в паре.
4. Взаимосвязь с внешней атмосферой. Плотность насыщенного пара в закрытом сосуде выше, чем при контакте с внешней средой. Скорость снижения плотности при контакте с воздухом увеличивается пропорционально скорости движения внешней среды (ветер).

При этом стоит учитывать, что отсутствует зависимость плотности от объема. Например, в закрытом сосуде, при уменьшении объема, занимаемого пространства, плотность снижается на начальном этапе и достигает своей изначальной величины после достижения термодинамического равновесия с водой и уровня насыщения.

Что такое абсолютная плотность?

Значением абсолютной плотности водяного пара является величина абсолютной влажности занимаемого им пространства. Влажность воздуха также указывает на плотность насыщенного пара, находящегося в нем.

По данному значению рассчитывается относительная влажность, как отношение плотности насыщенного пара и влажности воздуха, в котором пар содержится.

Абсолютная влажность или плотность рассчитывается как кг/м3, а относительная влажность как соотношение плотности пара «p» и абсолютной влажности «pо».

Как меняется при изменении температуры?

Значение плотности водяного пара имеет прямую зависимость от его температуры:

1. При увеличении подвода тепла плотность растет, так как увеличивается скорость парообразования. Молекулы воды в большом количестве покидают жидкость, увеличивая концентрацию пара.
2. При снижении температуры плотность снижается. Происходит это за счет конденсации и снижения скорости молекул воды в паре. При конденсации, в условиях понижения температуры, прекращается или снижается парообразование, количество молекул, покинувших газ не возобновляется, а значит падает общая плотность.

Зависимость плотности от температуры очень наглядно прослеживается в таблице.

Таблица зависимости

Таблица взаимосвязи плотности водяного пара и температуры.

В таблице прослеживается зависимость плотности и давления при увеличении температуры.

Данная зависимость также влияет на рост влажности, которая при температуре 100 градусов достигает значения 100%, для насыщенного водяного пара.

Как определить?

Ниже приведена формула расчета плотности водяного пара и несколько простых задач.

Формула и правила расчета

Расчет плотности пара выполняется по формуле:

Выражение состоит из следующих значений:

1. «p» — плотность пара.
2. «F» — абсолютная влажность (г/м3).
3. «m» — масса пара (кг или грамм).
4. «V» — общий объем пара (м3).

Часто также учитывается температура и тип пара, если расчеты делаются для проектирования сложных систем теплообмена, с регулируемой температурой испарения.

Несколько примеров на определение

Зная формулу расчета плотности водяного пара и ее зависимость от температуры, несложно рассчитать это значение при решении задач.

Задача:

1. Масса водяного пар 500 кг.
2. Общий объем пара 100 м3.
3. Плотность неизвестна.

Чему равна плотность? Решение:

1. Формула плотности пара p=m/v=кг/м3.
2. P=500/100=5 кг/м3.

Ответ: плотность 500 кг водяного пара, объемом 100 м3 составляет 5 кг/м3.

Задача: определите плотность водяного пара по углекислому газу.

Для определения плотности пара по углекислому газу, требуется определить соотношение их молярных масс к занимаемому объему:

1. Молярная масса пара 18 г/моль.
2. Молярная масса углекислого газа 44 г/моль.
3. P=18/44=0.4091 г/моль.

Ответ: плотность водяного пара по углекислому газу составляет 0,4091 г/моль.

Где используют знания в жизни?

Значение плотности парообразования применяется при расчетах влажности воздуха в метеорологии.

Это значение помогает определить количество осадков, уровень испарения естественных водоемов.

Величина плотности испарения используется при проектировании и эксплуатации тепловых систем.

Еще одним применением является подсчет уровня выброса пара на различных предприятиях, деятельность которых строится на очистке и сушки с использованием пара.

Заключение

Плотность водяного пара — еще одно значение, использующееся при расчетах уровня влажности и испарения. Зависимость этой величины от температуры и давления также важно при проектировании устройств и защите климата.

Водяной пар — не просто горячие белые клубы, которые можно видеть над кипящим чайником или заводской трубой. Помимо температуры, у него есть и другие характеристики. Пар воды может иметь разную плотность, быть сухим, влажным, насыщенным, перегретым.

Плотность водяного пара, в чем измеряется величина

Одним из важнейших параметров, отражающих характеристики водяного пара, является плотность. Расчет этого параметра может быть важен при обустройстве паровых систем отопления, при выполнении каких-либо технологических операций на предприятиях теплоэнергетики, на химических производствах, в пищевой промышленности и т. д.

Свойства пара

Представляет собой пар воду в газообразном состоянии. Пар не пахнет, не обладает вкусом и цветом. Образуется он при испарении воды. Попадая в атмосферу, пар создает определенное давление (парциальное). Также он может переходить в твердое состояние с кристаллизацией.

В атмосфере Земли концентрация водяного пара составляет по массе 0.25%. Пар при этом имеет меньшую плотность, чем сухой воздух.

Интересно! Можно ли пить воду перед сдачей крови — рекомендации специалистов

Использование пара

Благодаря уникальным свойствам, пар нашел применение в самых разных областях деятельности человека:

• в качестве очистительного агента;
• как теплоноситель и паровой агент в турбинах и паровых агрегатах;
• в системах пожаротушения;
• в пищевой промышленности и кулинарии при приготовлении пищи на пару.

В медицине пар широко применяется в автоклавах при стерилизации инструментов и оборудования.

Плотность и единицы измерения

При использовании пара на предприятиях разной направленности важно знать такой его показатель, как плотность. Плотностью водяного пара называют соотношение его массы к объему. Согласно международной системе «СИ», эта характеристика измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м3). В другой системе — «СГС», плотность пара рассчитывается в граммах на кубический сантиметр (г/см3). Простыми словами плотность пара — это его полный вес, занимающий некоторый объем.

В разного рода формулах плотность пара воды записывается буквой «р». Определяться эта характеристика может по воздуху, водороду, углероду и т. д.

Виды водяного пара: влажный и сухой

Различают несколько видов водяного пара по степени насыщенности или влажности. Различие во влажном и сухом паре наглядно можно показать на примере финской и русской бани. В сауне пар сухой, в бане — влажный. В финской сауне температура воздуха может доходить до 100 °С. При этом влажность в помещении держится на уровне не более 20%. В русской бане эти показатели составляют 60-70 °С и 60-100% соответственно.

Влажным пар называется в том случае, если в нем содержится большое количество микроскопических частиц воды (тумана или взвешенного конденсата). Представляет он собой, по сути, смесь пара с водой. Сухой пар свободен от водяных примесей.

Интересно! Что такое активная вода — полезные свойства

Насыщенный и ненасыщенный водяной пар

Пар бывает также насыщенным и ненасыщенным. Понять, чем различаются эти две разновидности, поможет простой эксперимент. В открытый сосуд наливают воду, а к нему присоединяют манометр. В сосуде будет происходить невидимое глазу испарение. Некоторые молекулы двигаются в воде очень быстро. Их кинетическая энергия может быть достаточно большой для разрыва молекулярных связей в воде. Такие молекулы покидают толщу воды и перемещаются в пространство над сосудом. Образуется пар, который называют ненасыщенным. Ничем ни сдерживаемые молекулы улетают в атмосферу и их концентрация непосредственно над сосудом остается небольшой.

Если же закрыть сосуд крышкой, молекул под ней будет скапливаться со временем все больше. В определенный момент некоторые молекулы начнут возвращаться в воду. Давление под крышкой будет постепенно расти. Со временем количество покидающих воду молекул и возвращающихся сравняется. Такой пар и будет называться насыщенным. При насыщении над сосудом установится термодинамическое равновесие. Насыщенный пар воды имеет большую плотность, чем ненасыщенный.

Пар перегретый

Перегретым называют пар, разогретый до более высокой, чем температура кипения воды, температуры. То есть при нормальных условиях и АД — свыше 100 °С. Такой пар часто применяется в тепловых агрегатах для повышения их КПД. Для того чтобы получить перегретый пар, используют спецоборудование — пароперегреватели.

Перегревается пар с ростом температуры в объеме, отдельном от воды. Изначально взвешенный конденсат повторно испаряется. В дальнейшем повышается температура и растет объем пара удельный. Пар перегретый отличается следующими характеристиками:

• при равных давлениях он горячее насыщенного;
• больший он имеет и удельный объем;
• при остывании не образует конденсата;

Конденсация перегретого пара наступает только тогда, когда он охлаждается сильнее, чем насыщенный пар, при равных давлениях.

Конденсация водяного пара

Образуется пар из-за роста скорости движения молекул и кинетической энергии. При снижении этих показателей происходит обратный процесс, называемый конденсацией. В природе водяной конденсат образует облака, туман, росу.

Конденсация в промышленности и быту

Такой же конденсат можно видеть и на крышке кастрюли с кипящей водой. В данном случае он представляет собой горячие капли, стекающие вниз при переворачивании крышки. На принципе конденсации работает оборудование промышленных предприятий самой разной специализации:

• опреснительные системы;
• теплообменники;
• перегонное оборудование;
• конденсаторы паротурбин и пр.

Как образуется конденсат: механизм

В закрытом крышкой сосуде конденсат образуется следующим образом:

• под крышкой при нагревании накапливается пар;
• холодная крышка охлаждает его;
• кинетическая энергия молекул снижается вместе со скоростью движения;
• на крышке образуется конденсат.

При охлаждении пара до точки росы некоторая часть воды в нем становится лишней. Она не может удержаться в воздухе и выпадает в качестве конденсата.

Абсолютная плотность пара — что это такое

Для оценки содержания в воздухе вод. паров используют два показателя:

• относительную влажность;
• абсолютную.

Относительная плотность — это степень насыщенности воздуха парами воды, определяемая в процентах. Абсолютная влажность — количество водяных частиц во взвешенном состоянии в 1 м3 воздуха, определяемая в граммах.

При известном значении влажности абсолютной существует определенная точка росы, то есть температура, при которой относительная влажность или плотность пара по воде становится равной 100%. Относительная влажность определятся как соотношение плотности и абсолютной влажности.

Изменение плотности пара при изменении температур

Давление и плотность водяного пара находятся в прямой зависимости от той температуры, до которой он разогрет:

• при разогреве плотность растет из-за увеличения интенсивности парообразования;
• при охлаждении плотность уменьшается из-за конденсации и снижения скорости движения молекул.

Зависимость плотности пара воды насыщенного от температуры определяется по таблице.

Таблица зависимости плотности от температуры
Температура (°С)	Плотность (г/м3)
5	6.8
10	9.4
15	12.8
20	17.3
30	30.4
40	51.2
50	82.8
60	129.5
70	196.4
80	289.7
90	417.3
100	588.5

Плотность насыщенного пара при температуре 0 °С равна 0,00484 кг/м3.

Как определить плотность пара воды — правила расчета

Плотность насыщенного пара воды в физике может определяться по температуре и давлению. В этом случае используется формула D st = 216,49 * P / (Z st * (t + 273)), где:

• P — абсолютное давление;
• Z st — коэффициент сжатия;
• t — температура.

Эта формула плотности воды пара используется при давлении 0,012-165 бар и температуре 10-360 °С.

Также плотность может определяться по массе и объему. Формула в данном случае выглядит как P=m/V, где:

• m — масса пара;
• V — его объем.

Плотность пара по водороду определяется формулой D=Mr1/Mr2, где:

• Mr1 — молярная масса воды;
• Mr2 — молярная масса водорода.

Молярная масса воды равна 18 кг/моль, водорода — 2 кг/моль. Соответственно, плотность паров воды по водороду равна 18/2=9.

Водяной пар может иметь разную плотность, влажность и степень насыщенности. При повышении температуры интенсивность испарения воды растет. При последующем снижении выпадает конденсат. Плотность пара — наиболее важный показатель, от которого зависит корректная и безопасная работа промышленного оборудования на предприятиях самой разной специализации.

Вода – уникальное вещество, находящееся в трех состояниях в условиях Земли: твердом, жидком, газообразном. Пар – это вода в газообразной фазе. Он находится в подвижном равновесии с жидкой или твердой фракцией воды.

Читайте также: Какая скорость света?

Параметр плотности и единицы измерения пара

Образование пара с поверхности жидкой или твердой фракции называется испарением. Активное парообразование сопровождается обратным процессом конденсации – перехода из газообразного состояния в жидкое. Водяной пар не имеет вкуса, запаха.

Плотность вещества (ро, ) – это отношение его массы (m) к объему (V): = m / V. Этот показатель находится в прямой зависимости от температуры, изменяется с ее возрастанием и падением по определенным формулам, в зависимости от физических свойств вещества.

Измеряется этот параметр соответственно измерению массы и объема: кг/м

Измерение плотности пара при различных показателях среды имеет важное значение для развития теории термодинамики и применения ее на практике.

Сравнение плотности сухого воздуха и водяного пара

Сравнивать параметры сухого газа (например, воздуха) и пара имеет смысл в замкнутых сосудах.

Показатели сухого воздуха без частичек воды можно приравнять к идеальному газу. С возрастанием температуры количество молекул в ограниченном объеме не увеличивается. Значит, плотность газа в таких условиях будет постоянна при различной степени нагревания. При этом давление воздуха в замкнутом сосуде имеет линейную зависимость от температуры.

В замкнутом сосуде с насыщенным паром (имеющим соприкосновение с поверхностью жидкости) наблюдается противоположная картина. В сосуде имеется небольшое количество воды, из которого происходит испарение. При нагревании испарение становится более интенсивным, и концентрация молекул воды возрастает по экспоненциальной или логарифмической кривой. Как следствие, растет плотность пара, зависимая от концентрации.

В емкости с насыщенным паром, контактирующим с поверхностью воды, уравновешены процессы испарения и конденсации (превращение пара в жидкое состояние). При нагревании концентрация испаряющихся молекул стремительно возрастает. Происходит увеличение плотности и давления пара, при котором испарение и конденсация становятся более интенсивными.
Плотность насыщенного и ненасыщенного водяного пара — в чем разница?

Насыщенным считается пар, который постоянно контактирует с жидкой фракцией воды, постоянно пополняется из нее в закрытом сосуде. При этом наблюдается выравнивание числа испаряемых и конденсируемых молекул. С возрастанием температуры стремительно увеличивается плотность пара.

ВНИМАНИЕ: Давление насыщенного пара зависит от температуры и не зависит объема. Это объясняется активизацией конденсирования излишних молекул воды при уменьшении объема и возрастании давления.

Ненасыщенный пар образуется в открытом пространстве. Испаряемые молекулы воды разносятся на неограниченное расстояние, не создавая увеличение давления. Концентрация молекул в таком случае не увеличивается, плотность остается относительно стабильной. Поэтому конденсация значительно отстает от испарения, наступает при снижении температуры до точки росы.

СПРАВКА: Точкой росы называется температура, при которой ненасыщенный пар становится насыщенным. При такой температуре происходит конденсация жидкости из ненасыщенного модифицированного пара.

От чего зависит плотность и давление водяного пара?

Плотность вещества (в нашем варианте водяного пара) зависит от:
Количества молекул вещества (воды) в единице объема. Эта величина, в свою очередь, имеет зависимость:
от температуры;
давления.

Массы молекулы.

При нагревании газы стремятся к расширению. С увеличением температуры растет концентрация молекул воды, за счет испарения с поверхности жидкости. Если объем остается стабильным (в замкнутом пространстве, сосуде), то плотность пара возрастает.

При неизменной температуре увеличение давления сгущает концентрацию молекул. Их становится больше на единицу объема, поэтому плотность возрастает.

Масса молекул воды постоянна, поэтому для водяного пара плотность остается стабильной при неизменной температуре и постоянном давлении.

Таким образом, зависимость плотности пара от температуры можно выразить в формуле:
= n*k*T, где:
n – концентрация молекул;
k – постоянная, зависящая от массы молекулы (воды);
T – температура.

Что такое абсолютная плотность водяного пара?

Абсолютной плотностью пара принято считать показатель насыщенного пара в динамическом равновесии испарения и конденсации.

Плотность насыщенного пара при различных термических показателях варьирует, определяется по формуле:

= 216,49 * P / (Z * (T°+ 273)), где:
– плотность насыщенного пара в кг/м;
P – абсолютное давление в барах;
T° – температура в градусах Цельсия, изменяемая в шкалу Кельвина (+ 273);
Z – коэффициент, выражающий зависимость от способности сжатия насыщенного пара при показателе давления Р и температуре T°.

С абсолютной плотностью пара связано понятие абсолютной влажности воздуха. Значение абсолютной влажности отличается от плотности в связи с измерением ее согласно Международной метрической системе мер с коррекцией температуры по шкале Кельвина.
Как меняется плотность пара при изменении температуры?

Зависимость плотности пара от температуры прямая, но не линейная. Этим водяной пар отличается от сухого газа.

При достижении температуры, соответствующей точке росы, линейная зависимость плотности от температуры модифицируется в экспоненциальную (плотность стремительно растет до полного испарения зарезервированной воды). Когда вся жидкость переходит в газообразное состояние – линейная зависимость возобновляется. Эти переходы изображены на графике.

График зависимости плотности насыщенного пара от Т° при полном испарении воды (А–В – кривая зависимости насыщенного пара;
В–С – линейная зависимость ненасыщенного пара).

Таблица зависимости плотности паров от температуры

Т°, °С	Плотность кг/м	Плотность г/м	Плотность г/см
110	0,826	826	0,000826
100	0,597	597	0,000597
80	0,2929	292,9	0,0002929
60	0,1301	130,1	0,0001301
30	0,03037	30,37	0,00003037
25	0,02309	23,09	0,00002309
20	0,01729	17,29	0,00001729
17	0,01453	14,53	0,00001453
15	0,01280	12,8	0,0000128
10	0,00939	9,39	0,00000939
0	0,00484	4,84	0,00000484

ОСОБЕННОСТИ: При низком давлении и высокой температуре свойства пара модифицируются по подобию со свойствами идеального газа.
Пошаговая инструкция как определить плотность водяного пара

Задача 1. Как измерить относительную плотность водяного пара при снижении температуры до 10° С, если известно, что в 1 м воздуха 20°С содержится 13 г газообразной воды?

Для выполнения задачи необходимо воспользоваться экспериментальными таблицами зависимости плотности от давления и температуры.
Если при температуре 20° С плотность насыщенного водяного пара 17,3 г/м, то относительная плотность пара при 13 г/м рассчитывается по формуле пропорции:
100% – 17,3
Х – 13

Х = 100*13 / 17,3 = 75%.

При снижении температуры до 10°С относительная плотность водяного пара рассчитывается по новой пропорции:
100% – 9,39
Х – 13

Х = 100*13 / 9,39 = 138,4%.

Ответ: относительная плотность пара при Т°=10, массе воды 13 г равна 138,4%.

Интерпретация результата: при снижении температуры до 10° относительная плотность пара приведет к процессу усиленной конденсации и превышению над испарением. В этом случае в природе наблюдаются обильные осадки.

Задача 2. Расчет относительной плотности углекислого газа по воздуху.

Для решения необходимо соотнести массу молекулы СО с таковой воздуха:
Хair(CO) = М(СО) / М(air).
С учетом содержания в воздухе смеси газов кислорода, водорода, азота и других, молекулярную массу воздуха принимают как 29.
Молекулярная масса углекислого газа вычисляется по формуле суммы атомных масс:
М(СО) = А(С)+ 2А(О) = 12 + 2*16 = 44.
Результат:
Хair(CO) = М(СО) / М(air) = 44 / 29 = 1,52.
Ответ: относительная плотность углекислого газа по отношению к воздуху – 1,52.
Где используют знания о плотности насыщенного пара на практике?

Теория термодинамики водяного пара очень полезна для систем обогрева в различных хозяйственных отраслях. Соотношение варьирования плотности и температуры при парообразовании и конденсации создает условия для перемещения бльших масс насыщенного пара в трубах и резервуарах.

Термодинамические свойства пара используются:
в системах парового обогрева для отопления высотных домов;
в системах теплоизоляции;
в котельнях различного назначения;
для обеспечения циркуляции воздуха в теплицах, парниках;
в паровых двигателях;
паровых турбинах для производства электрической энергии на ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС, АЭС.

Заключение

Свойства водяного пара интенсивно изучаются на протяжении столетий и продолжаются в настоящее время. Взаимозависимость плотности, давления, температуры открывает возможности применения газообразного состояния воды, которое таит в себе потенциал новой еще не познанной информации.

Как определить плотность насыщенного пара

Для насыщенного пара над жидкостью справедливо уравнение Менделеева-Клапейрона. Поэтому, зная температуру, можно рассчитать плотность насыщенного пара. Она увеличивается с повышением температуры и не зависит от объема жидкости.

Вам понадобится

• – бумага;
• – калькулятор;
• – ручка;
• – давление газа (из условия задачи или в таблице);
• – температура, при которой нужно определить плотность
• – периодическая таблица Менделеева.

Инструкция

Запишите на бумаге уравнение Менделеева-Клапейрона для идеальных газов: PV=(m/M)RT . Его можно использовать и для насыщенного пара, но как только плотность газа становится сравнимой с плотностью насыщенного пара, данное уравнение нельзя использовать в расчете – оно покажет неверный результат. Другим газовым законам насыщенный пар не подчиняется.

Из записанного уравнения выведите плотность насыщенного пара. Она равна массе, деленной на объем. Поэтому уравнение преобразуется: P= (p нас. пара/M)RT. Отсюда можно записать формулу для нахождения плотности насыщенного пара: p= PM/RT . Здесь P – это давление газа. Его табличное значение обычно дается в условии задачи и зависит от температуры. Если не дано, то найдите в таблице для вашей температуры. R – это универсальная газовая постоянная, равна 8,31 Дж/(К*моль).

Если вам известна температура в градусах Цельсия, то переведите ее в градусы Кельвина (обозначается К). Для этого прибавьте 273 к известной температуре, так как -273 – это абсолютный ноль по шкале Кельвина.

Найдите молярную массу жидкости M. Ее можно рассчитать с помощью периодической таблицы Менделеева. Молярная масса вещества численно равна молекулярной. Найдите в таблице значения атомных масс всех элементов, содержащихся в веществе, и умножьте на количество соответствующих атомов в молекуле. Сумма полученных значений даст молекулярную массу вещества.

Подставьте в последнее выражение все известные значения. Давление P нужно подставлять в Па. Если по условию дано в кПа, то умножьте его на 1000. Молярную массу при подстановке переведите в кг/моль (разделите на 1000), так как в периодической таблице она дана в г/моль. С помощью калькулятора рассчитайте значение плотности насыщенного пара. Результат получается в кг/м3.

Источники:

• плотность пара

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 ноября 2017 года; проверки требуют 20 правок.

Абсолютная влажность воздуха
Размерность	L−3M
Единицы измерения
СИ	кг/м³
СГС	г/см³
Примечания
скалярная величина

Абсолютная влажность воздуха (лат. absolutus — полный) — физическая величина, показывающая массу водяных паров, содержащихся в 1 м³ воздуха^[1]. Другими словами, это плотность водяного пара в воздухе. Обычно обозначается буквой .

Согласно РМГ 75-2014 термины абсолютная влажность и парциальная плотность влаги отнесены к не рекомендуемым к применению синонимам термина массовая концентрация влаги^[2].

Определение[править | править код]

Абсолютная влажность воздуха рассчитывается по следующей формуле:

где  — объём влажного воздуха, а  — масса водяного пара, содержащегося в этом объёме.

Обычно используемая единица абсолютной влажности: г/м³.

Абсолютная влажность воздуха зависит от температурного режима и переноса (адвекции) влаги с океаническими массами воздуха. При одной и той же температуре воздух может поглотить вполне определённое количество водяного пара и достичь состояния полного насыщения. В спокойном состоянии воздух может достичь и перенасыщения (параметр влажности становится выше 100%), но поскольку атмосфера редко когда равновесна, лишняя влага или осаждается (роса, изморозь, иней) или, реже, конвектирует в более высокие слои атмосферы, а в прогнозах погоды перенасыщение не отображается.

Рассматривая водяной пар как идеальный газ, с помощью уравнения Клапейрона — Менделеева получают соотношение, связывающее плотность и парциальное давление водяного пара^[3]:

,

где  — молярная масса воды (18,01528 г/моль); — парциальное давление паров воды в воздухе;  — универсальная газовая постоянная (R = 8,3144598(48) ^Дж⁄_{(моль∙К)});  — температура воздуха, К.

Переход к относительной влажности[править | править код]

Согласно следствию закона Бойля — Мариотта, при изотермическом процессе давление газа изменяется прямо пропорционально его плотности. Отсюда формулу расчёта относительной влажности воздуха можно как:

откуда следует, что

где

— относительная влажность воздуха (обычно обозначается греческой буквой φ);

— парциальное давление паров воды в воздухе;

— равновесное давление насыщенного пара.

— это и есть абсолютная влажность воздуха , а

— плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, значение которой можно найти из психрометрических таблиц Всемирной метеорологической организации^[4]:

Зависимость плотности насыщенного пара от температуры воздуха

Температура	Плотность насыщенного водяного пара , г/м³	Температура	Плотность насыщенного водяного пара , г/м³
0,0	4,9	55,0	104,0
5,0	6,8	60,0	129,5
10,0	9,4	65,0	160,1
15,0	12,8	70,0	196,4
20,0	17,3	75,0	239,3
25,0	23,0	80,0	289,7
30,0	30,4	85,0	348,7
35,0	39,6	90,0	417,3
40,0	51,2	95,0	496,8
45,0	65,4	100,0	588,5
50,0	82,8	и т.д.	>588,5

Абсолютная влажность воздуха в состоянии его насыщения носит название влагоёмкости. Величина влагоёмкости воздуха резко возрастает с увеличением его температуры.

См. также[править | править код]

• Влажность
• Насыщенный пар
• Относительная влажность
• Психрометр

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Кирьянов А. П., Коршунов С. М. Термодинамика и молекулярная физика. Пособие для учащихся. — М.: Просвещение, 1977. — 160 с.
• Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 75-2014. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения влажности веществ. Термины и определения. — М.: Стандартинформ, 2015. — iv + 16 с.

Ссылки[править | править код]

• Абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха. Онлайн-калькулятор.