vapeur d'eau insaturée. Vapeur saturée et insaturée

À vivo la vapeur est considérée comme un gaz. Il peut être riche Et insaturé, qui dépend de sa densité, de sa température et de sa pression.

Une vapeur en équilibre dynamique avec son propre liquide est riche.

L'équilibre dynamique entre le liquide et la vapeur se produit lorsque le nombre de molécules s'envolant de la surface libre du liquide est égal au nombre de molécules qui y retournent.

Dans un récipient ouvert, l'équilibre dynamique est perturbé et la vapeur devient insaturé, puisqu'un certain nombre de molécules s'évaporent dans l'atmosphère et ne retournent pas dans le liquide.

Vapeur saturée formé dans un récipient fermé au-dessus de la surface libre du liquide.

Saturé Et insaturé fumer ont différentes propriétés. Explorons-les.

Concentration de molécules vapeur saturée ne dépend pas de son volume.

Laisser vapeur non saturéeà une température J est situé dans un cylindre avec un piston (Fig. 3.2). Commençons à le compresser lentement pour nous assurer processus isotherme(section AB). Premièrement, si la vapeur est significativement raréfiée, la dépendance de la pression au volume correspondra à la loi de Boyle-la-Mariotte pour un gaz parfait : pV= const. Néanmoins, avec une diminution du volume de vapeur insaturée (une augmentation de sa densité), un écart par rapport à celui-ci commence à être observé. Une compression isotherme supplémentaire de la vapeur conduit au fait qu'elle commence à se condenser (point B), des gouttelettes de liquide se forment dans le cylindre et la vapeur devient saturée. Sa densité, et donc la concentration des molécules, acquiert une valeur maximale pour une température donnée. Ils ne dépendent pas du volume occupé par la vapeur saturée et sont déterminés par sa pression et sa température.

Lorsqu'il est compressé vapeur saturée(section BC) sa pression ne changera pas ( p= const). Cela est dû au fait qu'avec une diminution de volume, la vapeur saturée se condense, formant un liquide. Sa part dans le volume du cylindre augmente tout le temps, et le volume occupé par la vapeur saturée diminue. Cela continue jusqu'à ce que toute la vapeur saturée soit liquéfiée (point C).

Une nouvelle diminution de volume entraîne une augmentation rapide de la pression (section DC), car les liquides ne sont presque pas compressibles. matériel du site

Ainsi, sous compression isotherme vapeur non saturée d'abord (à faible densité), il présente les propriétés d'un gaz parfait. Quand la vapeur devient-elle riche, ses propriétés sont soumises à d'autres lois. En particulier, lorsqu'il n'est pas hautes températures ah, son état est approximativement décrit par l'équation p = nkt, lorsque la concentration des molécules ne dépend pas du volume occupé par le gaz. Graphique de pression p du volume V, illustré à la fig. 3.2, appelé isotherme des gaz réels.

Isothermes des gaz réels caractériser son état d'équilibre avec le liquide. Leur compatibilité vous permet de déterminer la dépendance de la pression vapeur saturée de la température.

Sur cette page, du matériel sur les sujets :

• Augmentation isotherme de la pression de vapeur insaturée

• Ce qui est caractéristique de la vapeur saturée d'un point de vue moléculaire

• La vapeur saturée et ses propriétés brièvement

• Quelle est la caractéristique de la vapeur saturée d'un point de vue moléculaire ?

• Quelle est la caractéristique d'un gaz saturé d'un point de vue moléculaire

Questions sur cet article :

DÉFINITION

Évaporation est le processus de conversion du liquide en vapeur.

Dans un liquide (ou solide) à toute température, il existe un certain nombre de molécules "rapides" dont l'énergie cinétique est supérieure à énergie potentielle leurs interactions avec d'autres particules de matière. Si de telles molécules sont proches de la surface, elles peuvent surmonter l'attraction d'autres molécules et s'envoler hors du liquide, formant de la vapeur au-dessus. L'évaporation des solides est aussi souvent appelée sublimation ou sublimation.

L'évaporation se produit à n'importe quelle température à laquelle une substance donnée peut être à l'état liquide ou solide. Cependant, le taux d'évaporation dépend de la température. Lorsque la température augmente, le nombre de molécules "rapides" augmente et, par conséquent, l'intensité de l'évaporation augmente. Le taux d'évaporation dépend également de la surface libre du liquide et du type de substance. Ainsi, par exemple, l'eau versée dans une soucoupe s'évapore plus rapidement que l'eau versée dans un verre. L'alcool s'évapore plus vite que l'eau, etc.

Condensation

La quantité de liquide dans un récipient ouvert diminue continuellement en raison de l'évaporation. Mais dans un récipient bien fermé, cela ne se produit pas. Cela s'explique par le fait que, simultanément à l'évaporation dans un liquide (ou solide), le processus inverse se produit. Les molécules de vapeur se déplacent au hasard au-dessus du liquide, donc certaines d'entre elles, sous l'influence de l'attraction des molécules de la surface libre, retombent dans le liquide. Le processus de transformation d'une vapeur en liquide s'appelle la condensation. Le processus de transformation de la vapeur en solide est communément appelé cristallisation à partir de la vapeur.

Après avoir versé le liquide dans le récipient et l'avoir fermé hermétiquement, le liquide commencera à s'évaporer et la densité de vapeur au-dessus de la surface libre du liquide augmentera. Cependant, en même temps, le nombre de molécules retournant dans le liquide augmentera. Dans un récipient ouvert, la situation est différente : les molécules qui ont quitté le liquide peuvent ne pas revenir dans le liquide. Dans un récipient fermé, un état d'équilibre s'établit au cours du temps : le nombre de molécules sortant de la surface du liquide devient égal au nombre de molécules de vapeur revenant au liquide. Un tel état est appelé état d'équilibre dynamique(Fig. 1). Dans un état d'équilibre dynamique entre le liquide et la vapeur, l'évaporation et la condensation se produisent simultanément, et les deux processus se compensent.

Fig. 1. Fluide en équilibre dynamique

Vapeur saturée et insaturée

DÉFINITION

Vapeur saturée La vapeur est en équilibre dynamique avec son liquide.

Le nom "saturé" souligne que dans un volume donné à une température donnée il ne peut y avoir grande quantité paire. La vapeur saturée a une densité maximale à une température donnée, et exerce donc une pression maximale sur les parois de la cuve.

DÉFINITION

vapeur non saturée- vapeur n'ayant pas atteint l'état d'équilibre dynamique.

Pour divers liquides, la saturation de vapeur se produit lorsque différentes densités, ce qui est dû à la différence de structure moléculaire, c'est-à-dire la différence des forces d'interaction intermoléculaire. Dans les liquides dans lesquels les forces d'interaction des molécules sont élevées (par exemple, dans le mercure), l'état d'équilibre dynamique est atteint à de faibles densités de vapeur, car le nombre de molécules pouvant quitter la surface du liquide est faible. Au contraire, dans les liquides volatils avec de faibles forces d'attraction des molécules, aux mêmes températures, un nombre important de molécules s'envolent du liquide et la saturation de la vapeur est atteinte à une densité élevée. Des exemples de tels liquides sont l'éthanol, l'éther, etc.

Étant donné que l'intensité du processus de condensation de vapeur est proportionnelle à la concentration de molécules de vapeur et que l'intensité du processus d'évaporation ne dépend que de la température et augmente fortement avec sa croissance, la concentration de molécules dans la vapeur saturée ne dépend que de la température du liquide. . C'est pourquoi La pression de vapeur saturante ne dépend que de la température et ne dépend pas du volume. De plus, avec l'augmentation de la température, la concentration des molécules de vapeur saturée et, par conséquent, la densité et la pression de la vapeur saturée augmentent rapidement. Les dépendances spécifiques de la pression et de la densité de la vapeur saturée sur la température sont différentes pour différentes substances et peut être trouvé à partir de tables de référence. Il s'avère que la vapeur saturée, en règle générale, est bien décrite par l'équation Claiperon-Mendeleev. Cependant, lorsqu'elle est comprimée ou chauffée, la masse de vapeur saturée change.

La vapeur non saturée obéit aux lois d'un gaz parfait avec un degré raisonnable de précision.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2

Vapeur saturée.

Si un navire avec liquide hermétiquement, la quantité de liquide diminuera d'abord, puis restera constante. Sinon hommes ème température, le système liquide-vapeur arrivera à un état d'équilibre thermique et y restera pendant un temps arbitrairement long. Simultanément avec le processus d'évaporation, la condensation se produit également, les deux processus en moyenne compse dynamiser mutuellement. Au premier moment, après que le liquide est versé dans le récipient et fermé, le liquide vas'évaporer et la densité de vapeur au-dessus de celle-ci augmentera. Cependant, dans le même temps, le nombre de molécules retournant dans le liquide augmentera également. Plus la densité de vapeur est élevée, plus plus ses molécules sont renvoyées dans le liquide. En conséquence, un équilibre dynamique (mobile) entre le liquide et la vapeur est établi dans un récipient fermé à une température constante, c'est-à-dire le nombre de molécules quittant la surface du liquide pendant un certain temps. R ème période de temps, sera égal en moyenne au nombre de molécules de vapeur revenant dans le même temps au liquide b. Vapeur, non qui est en équilibre dynamique avec son liquide est appelée vapeur saturée. C'est la définition du trait de soulignementCela signifie qu'un volume donné à une température donnée ne peut pas contenir une plus grande quantité de vapeur.

Pression de vapeur saturée .

Qu'adviendra-t-il de la vapeur saturée si le volume qu'elle occupe est réduit ? Par exemple, si vous comprimez de la vapeur qui est en équilibre avec un liquide dans un cylindre sous un piston, maintenez la température du contenu du cylindre constante. Lorsque la vapeur est comprimée, l'équilibre commence à être perturbé. La densité de vapeur au premier instant augmentera légèrement et davantage de molécules commenceront à passer du gaz au liquide que du liquide au gaz. Après tout, le nombre de molécules quittant le liquide par unité de temps ne dépend que de la température, et la compression de la vapeur ne modifie pas ce nombre. Le processus se poursuit jusqu'à ce que l'équilibre dynamique et la densité de vapeur soient à nouveau établis, et donc la concentration de ses molécules ne prendra pas leurs valeurs précédentes. Par conséquent, la concentration de molécules de vapeur saturée à température constante ne dépend pas de son volume. La pression étant proportionnelle à la concentration des molécules (p=nkT), il découle de cette définition que la pression de vapeur saturante ne dépend pas du volume qu'elle occupe. Pression p n.p. la vapeur à laquelle le liquide est en équilibre avec sa vapeur est appelée pression de vapeur saturante.

Dépendance de la pression de vapeur saturée sur la température.

L'état de la vapeur saturée, comme le montre l'expérience, est approximativement décrit par l'équation d'état d'un gaz parfait, et sa pression est déterminée par la formule P = nkT Avec l'augmentation de la température, la pression augmente. La pression de vapeur saturante ne dépendant pas du volume, elle ne dépend donc que de la température. Cependant, la dépendance de рn.p. de T, trouvé expérimentalement, n'est pas directement proportionnel, comme dans un gaz parfait à volume constant. Avec une augmentation de la température, la pression d'une vapeur saturée réelle augmente plus rapidement que la pression d'un gaz parfait (Fig.évier de courbe 12). Pourquoi cela arrive-t-il? Lorsqu'un liquide est chauffé dans un récipient fermé, une partie du liquide se transforme en vapeur. En conséquence, selon la formule Р = nкТ, la pression de vapeur saturée augmente non seulement en raison d'une augmentation de la température du liquide, mais également en raison d'une augmentation de la concentration de molécules (densité) de la vapeur. Fondamentalement, l'augmentation de la pression avec l'augmentation de la température est déterminée précisément par l'augmentation de la concentration centre ii. (La principale différence de comportement etgaz parfait et vapeur saturée est que lorsque la température de la vapeur dans un récipient fermé change (ou lorsque le volume change à une température constante), la masse de la vapeur change. Le liquide se transforme partiellement en vapeur ou, à l'inverse, la vapeur se condense partiellementtsya. Rien de tel ne se produit avec un gaz parfait.) Lorsque tout le liquide s'est évaporé, la vapeur, lors d'un chauffage supplémentaire, cessera d'être saturée et sa pression à volume constant augmenteraêtre directement proportionnel température absolue(voir Fig., section de courbe 23).

Ébullition.

L'ébullition est une transition intense d'une substance d'un état liquide à un état gazeux, se produisant dans tout le volume du liquide (et pas seulement à partir de sa surface). (La condensation est le processus inverse.) Lorsque la température du liquide augmente, le taux d'évaporation augmente. Enfin, le liquide commence à bouillir. Lors de l'ébullition, des bulles de vapeur à croissance rapide se forment dans tout le volume du liquide, qui flottent à la surface. Le point d'ébullition d'un liquide reste constant. En effet, toute l'énergie fournie au liquide est dépensée pour le transformer en vapeur. Dans quelles conditions commence l'ébullition ?

Le liquide contient toujours des gaz dissous qui sont libérés sur le fond et les parois du récipient, ainsi que sur les particules de poussière en suspension dans le liquide, qui sont les centres de vaporisation. Les vapeurs liquides à l'intérieur des bulles sont saturées. Lorsque la température augmente, la pression de vapeur augmente et les bulles augmentent de taille. Sous l'action de la force de flottabilité, ils flottent vers le haut. Si les couches supérieures du liquide ont plus basse température, puis dans ces couches la vapeur se condense en bulles. La pression chute rapidement et les bulles s'effondrent. L'effondrement est si rapide que les parois de la bulle, en se heurtant, produisent quelque chose comme une explosion. Beaucoup de ces microexplosions créent un bruit caractéristique. Lorsque le liquide se réchauffe suffisamment, les bulles cessent de s'effondrer et flottent à la surface. Le liquide va bouillir. Regardez attentivement la bouilloire sur la cuisinière. Vous constaterez qu'il arrête presque de faire du bruit avant de bouillir. La dépendance de la pression de vapeur saturante à la température explique pourquoi le point d'ébullition d'un liquide dépend de la pression à sa surface. Une bulle de vapeur peut se développer lorsque la pression de la vapeur saturée à l'intérieur dépasse légèrement la pression dans le liquide, qui est la somme de la pression de l'air à la surface du liquide (pression externe) et de la pression hydrostatique de la colonne de liquide. L'ébullition commence à une température à laquelle la pression de vapeur saturante dans les bulles est égale à la pression dans le liquide. Plus la pression externe est élevée, plus le point d'ébullition est élevé. A l'inverse, en diminuant la pression extérieure, on abaisse ainsi le point d'ébullition. En pompant l'air et la vapeur d'eau du flacon, vous pouvez faire bouillir l'eau à température ambiante. Chaque liquide a son propre point d'ébullition (qui reste constant jusqu'à ce que tout le liquide bout), qui dépend de sa pression de vapeur saturante. Plus la pression de vapeur saturante est élevée, plus le point d'ébullition du liquide est bas.

L'humidité de l'air et sa mesure.

L'air qui nous entoure contient presque toujours une certaine quantité de vapeur d'eau. L'humidité de l'air dépend de la quantité de vapeur d'eau qu'il contient. L'air brut contient un pourcentage plus élevé de molécules d'eau que l'air sec. Douleur Qu'importe humidité relative air, dont on entend parler chaque jour dans les bulletins météo.

point de rosée

La sécheresse ou l'humidité de l'air dépend de la proximité de sa vapeur d'eau par rapport à la saturation. Si l'air humide est refroidi, la vapeur qu'il contient peut être amenée à saturation, puis elle se condensera. Un signe que la vapeur est saturée est l'apparition des premières gouttes de liquide condensé - rosée. La température à laquelle la vapeur dans l'air devient saturée s'appelle le point de rosée. Le point de rosée caractérise également l'humidité de l'air. Exemples : rosée le matin, buée sur une vitre froide si vous respirez dessus, formation d'une goutte d'eau sur une conduite d'eau froide, humidité dans les sous-sols des maisons. Les hygromètres sont utilisés pour mesurer l'humidité de l'air. Il existe plusieurs types d'hygromètres, mais les principaux sont à cheveux et psychrométriques.

Thèmes du codeur USE: vapeurs saturées et insaturées, humidité de l'air.

Si un verre d'eau ouvert reste sur pendant longtemps, puis l'eau finira par s'évaporer complètement. Ou plutôt, il va s'évaporer. Qu'est-ce que l'évaporation et pourquoi se produit-elle ?

Évaporation et condensation

A une température donnée, les molécules liquides ont différentes vitesses. Les vitesses de la plupart des molécules sont proches d'une certaine valeur moyenne (caractéristique de cette température). Mais il existe des molécules dont les vitesses diffèrent considérablement de la moyenne, à la fois vers le haut et vers le bas.

Sur la fig. 1 montre un graphique approximatif de la distribution des molécules liquides par les vitesses. Le fond bleu montre la très grande majorité des molécules dont les vitesses sont regroupées autour de la valeur moyenne. La "queue" rouge du graphique est un petit nombre de molécules "rapides", dont les vitesses dépassent considérablement la vitesse moyenne de la masse des molécules liquides.

Riz. 1. Distribution de vitesse des molécules

Lorsqu'une telle molécule très rapide se trouve à la surface libre du liquide (c'est-à-dire à l'interface entre le liquide et l'air), l'énergie cinétique de cette molécule peut être suffisante pour vaincre les forces d'attraction d'autres molécules et s'envoler hors du liquide. Ce processus et mange évaporation, et les molécules qui ont quitté la forme liquide fumer.

Donc, L'évaporation est le processus de conversion d'un liquide en vapeur, se produisant sur la surface libre d'un liquide.(à conditions spéciales la transformation du liquide en vapeur peut se produire dans tout le volume du liquide. Ce processus vous est bien connu. ébullition).

Il peut arriver qu'après un certain temps, la molécule de vapeur revienne dans le liquide.

Le processus de transition des molécules de vapeur en liquide est appelé condensation.. La condensation de vapeur est le processus inverse de l'évaporation liquide.

équilibre dynamique

Que se passe-t-il si un récipient de liquide est hermétiquement fermé ? La densité de vapeur au-dessus de la surface du liquide commencera à augmenter ; les particules de vapeur empêcheront de plus en plus d'autres molécules liquides de s'envoler et le taux d'évaporation diminuera. Dans le même temps, le taux de condensation commencera à augmenter, car avec une augmentation de la concentration de vapeur, le nombre de molécules retournant au liquide deviendra de plus en plus.

Enfin, à un moment donné, le taux de condensation sera égal au taux d'évaporation. viendra équilibre dynamique entre le liquide et la vapeur : par unité de temps, autant de molécules s'envolent du liquide que de molécules qui y reviennent de la vapeur. A partir de ce moment, la quantité de liquide cessera de diminuer et la quantité de vapeur augmentera; la vapeur atteindra la "saturation".

La vapeur saturée est une vapeur en équilibre dynamique avec son liquide. Une vapeur qui n'a pas atteint un état d'équilibre dynamique avec un liquide est dite insaturée..

La pression et la densité de la vapeur saturée sont désignées par et . Évidemment, et sont la pression et la densité maximales que la vapeur peut avoir à une température donnée. En d'autres termes, la pression et la densité de la vapeur saturée dépassent toujours la pression et la densité de la vapeur insaturée.

Propriétés de la vapeur saturée

Il s'avère que l'état de la vapeur saturée (en particulier la vapeur insaturée) peut être approximativement décrit par l'équation d'état d'un gaz parfait (l'équation de Mendeleïev-Clapeyron). En particulier, nous avons une relation approximative entre la pression de vapeur saturante et sa densité :

(1)

C'est très fait incroyable, confirmé par l'expérience. En effet, dans ses propriétés, la vapeur saturée diffère sensiblement d'un gaz parfait. Nous énumérons les plus importantes de ces différences.

1. A température constante, la densité de la vapeur saturée ne dépend pas de son volume.

Si, par exemple, la vapeur saturée est comprimée de manière isotherme, sa densité augmentera au premier instant, le taux de condensation dépassera le taux d'évaporation et une partie de la vapeur se condensera en liquide - jusqu'à ce que l'équilibre dynamique soit à nouveau atteint, dans laquelle la densité de vapeur revient à sa valeur précédente.

De même, lors de l'expansion isotherme de la vapeur saturée, sa densité diminuera au premier instant (la vapeur deviendra insaturée), le taux d'évaporation dépassera le taux de condensation et le liquide s'évaporera en plus jusqu'à ce que l'équilibre dynamique soit à nouveau établi - c'est-à-dire jusqu'à ce que la vapeur soit à nouveau saturée avec la même densité.

2. La pression de vapeur saturante ne dépend pas de son volume.

Cela découle du fait que la densité de la vapeur saturée ne dépend pas du volume et que la pression est uniquement liée à la densité par l'équation (1) .

Comme on le voit, Loi de Boyle - Mariotte, valable pour gaz parfaits, pour la vapeur saturée n'est pas satisfait. Ce n'est pas surprenant - après tout, il est obtenu à partir de l'équation de Mendeleev-Clapeyron sous l'hypothèse que la masse du gaz reste constante.

3. A volume constant, la densité de vapeur saturée augmente avec l'augmentation de la température et diminue avec la diminution de la température..

En effet, plus la température augmente, plus la vitesse d'évaporation du liquide augmente.

L'équilibre dynamique est perturbé au premier instant et une évaporation supplémentaire d'une partie du liquide se produit. La paire sera ajoutée jusqu'à ce que l'équilibre dynamique soit à nouveau rétabli.

De la même manière, à mesure que la température diminue, le taux d'évaporation du liquide diminue et une partie de la vapeur se condense jusqu'à ce que l'équilibre dynamique soit rétabli - mais avec moins de vapeur.

Ainsi, lors du chauffage ou du refroidissement isochore de la vapeur saturée, sa masse change, la loi de Charles ne fonctionne donc pas dans ce cas. La dépendance de la pression de vapeur saturante à la température ne sera plus une fonction linéaire.

4. La pression de vapeur saturante augmente avec la température plus rapidement que linéairement.

En effet, avec l'augmentation de la température, la densité de vapeur saturée augmente, et selon l'équation (1), la pression est proportionnelle au produit de la densité et de la température.

La dépendance de la pression de vapeur saturante à la température est exponentielle (Fig. 2). Il est représenté par la section 1–2 du graphique. Cette dépendance ne peut pas être dérivée des lois d'un gaz parfait.

Riz. 2. Dépendance de la pression de vapeur à la température

Au point 2, tout le liquide s'évapore ; avec une nouvelle augmentation de la température, la vapeur devient insaturée et sa pression augmente linéairement selon la loi de Charles (segment 2–3).

Rappelons que l'augmentation linéaire de la pression d'un gaz parfait est causée par une augmentation de l'intensité des impacts des molécules sur les parois du récipient. Dans le cas du chauffage d'une vapeur saturée, les molécules commencent à frapper non seulement plus fort, mais aussi plus souvent - après tout, la vapeur devient plus grosse. L'action simultanée de ces deux facteurs a provoqué une augmentation exponentielle de la pression de vapeur saturante.

L'humidité de l'air

Humidité absolue- c'est la pression partielle de vapeur d'eau dans l'air (c'est-à-dire la pression que la vapeur d'eau exercerait seule, en l'absence d'autres gaz). Parfois, l'humidité absolue est aussi appelée densité de vapeur d'eau dans l'air.

Humidité relative est le rapport de la pression partielle de vapeur d'eau qu'il contient à la pression de vapeur d'eau saturée à la même température. En règle générale, ce ratio est exprimé en pourcentage:

De l'équation de Mendeleïev-Clapeyron (1), il s'ensuit que le rapport des pressions de vapeur est égal au rapport des densités. Puisque l'équation (1) elle-même, rappelons-le, ne décrit la vapeur saturée qu'approximativement, nous avons une relation approximative :

L'un des instruments utilisés pour mesurer l'humidité de l'air est psychromètre. Il comprend deux thermomètres dont le réservoir de l'un est enveloppé dans un linge humide. Plus l'humidité est faible, plus l'évaporation de l'eau du tissu est intense, plus le réservoir du thermomètre «humide» est refroidi et plus la différence entre ses lectures et les lectures du thermomètre sec est grande. Selon cette différence, à l'aide d'une table psychrométrique spéciale, l'humidité de l'air est déterminée.

Après ébullition, la température de l'eau cesse de monter et reste inchangée jusqu'à évaporation complète. La vaporisation est le processus de transition d'un état liquide à la vapeur, qui a le même indice de température qu'un liquide bouillant. Cette évaporation est appelée vapeur saturée. Lorsque toute l'eau s'est évaporée, tout ajout ultérieur de chaleur élève la température. La vapeur chauffée au-delà du niveau saturé est appelée surchauffée. Dans l'industrie, la vapeur saturée est couramment utilisée pour le chauffage, la cuisson, le séchage ou d'autres applications. Le surchauffé est utilisé exclusivement pour les turbines. Divers types la paire a des énergies différentes du potentiel d'échange et cela justifie leur utilisation à des fins complètement différentes.

La vapeur comme l'un des trois états physiques

Comprendre la structure moléculaire et atomique générale de la matière et appliquer ces connaissances à la glace, à l'eau et à la vapeur peut vous aider à mieux comprendre les propriétés de la vapeur. Une molécule est la plus petite unité de tout élément ou composé. Il est à son tour composé de particules encore plus petites appelées atomes, qui définissent les éléments de base tels que l'hydrogène et l'oxygène. Des combinaisons spécifiques de ces éléments atomiques fournissent une combinaison de substances. L'un de ces composés est formule chimique H 2 O, dont les molécules sont constituées de 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène. Le carbone est également abondant, c'est un élément clé de tout matière organique. Majorité minéraux peut exister sous trois états physiques (solide, liquide et vapeur), appelés phases.

Le processus de génération de vapeur

Lorsque la température de l'eau approche de son point d'ébullition, certaines molécules assez l'énergie cinétique pour atteindre des vitesses qui leur permettent de se séparer momentanément du liquide dans l'espace au-dessus de la surface avant de revenir. Un chauffage supplémentaire provoque plus d'excitation et le nombre de molécules désireuses de quitter le liquide augmente. A pression atmosphérique, la température de saturation est de 100 °C. La vapeur ayant un point d'ébullition à cette pression est appelée vapeur saturée sèche. Comme la transition de phase de la glace à l'eau, le processus d'évaporation est également réversible (condensation). Le point critique est la température la plus élevée à laquelle l'eau peut être à l'état liquide. Au-dessus de ce point, la vapeur peut être considérée comme un gaz. L'état gazeux est similaire à l'état diffus, dans lequel les molécules ont une possibilité de mouvement presque illimitée.

Relation des variables

A une température donnée, il y a certaine pression vapeur qui existe en équilibre avec l'eau liquide. Si cet indicateur augmente, la vapeur surchauffe et est dite sèche. Il existe une relation entre la pression et la température : connaissant une valeur, vous pouvez déterminer l'autre. L'état de la vapeur est déterminé par trois variables : la pression, la température et le volume. La vapeur saturée sèche est l'état où la vapeur et l'eau peuvent être présentes en même temps. En d'autres termes, cela se produit lorsque le taux de vaporisation est égal au taux de condensation.

La vapeur saturée et ses propriétés

Lors de l'examen des propriétés de la vapeur saturée, celle-ci est souvent comparée à un gaz parfait. Ont-ils quelque chose en commun ou est-ce juste une idée fausse ? Premièrement, à température constante, la densité ne dépend pas du volume. Visuellement, cela peut être imaginé comme suit : vous devez réduire visuellement le volume du réservoir de vapeur sans changer indicateurs de température. Le nombre de molécules condensées dépassera le nombre de celles qui s'évaporent et la vapeur reviendra à l'état d'équilibre. Par conséquent, la densité sera un paramètre constant. Deuxièmement, des caractéristiques telles que la pression et le volume sont indépendantes les unes des autres. Troisièmement, compte tenu de l'invariabilité des caractéristiques volumétriques, la densité des molécules augmente lorsque la température augmente et diminue lorsqu'elle diminue. En fait, lorsqu'elle est chauffée, l'eau commence à s'évaporer plus rapidement. L'équilibre dans ce cas sera perturbé et ne sera pas rétabli tant que la densité de vapeur ne reviendra pas à ses positions précédentes. A l'inverse, lors de la condensation, la densité de vapeur saturée va diminuer. Contrairement à un gaz parfait, la vapeur saturée ne peut pas être qualifiée de système fermé, car elle est constamment en contact avec de l'eau.

Avantages dans le domaine du chauffage

Saturé est appelé vapeur propre en contact direct avec l'eau liquide. Il possède de nombreuses caractéristiques qui en font une excellente source d'énergie thermique, notamment à haute température (supérieure à 100°C). Certains d'entre eux:

Différents types de vapeur

La vapeur est la phase gazeuse de l'eau. Il utilise de la chaleur lors de sa formation et libère un grand nombre de chauffer ensuite. Par conséquent, il
peut être utilisé comme substance de travail pour les moteurs thermiques. Les états suivants sont connus : humide saturé, sec saturé et surchauffé. La vapeur saturée est préférée à la vapeur surchauffée comme moyen de transfert de chaleur dans les échangeurs de chaleur. Lorsqu'il est rejeté dans l'atmosphère par les tuyaux, une partie se condense, formant des nuages ​​d'évaporation blanche et humide contenant de minuscules gouttelettes d'eau. La vapeur surchauffée ne se condense pas, même si elle entre en contact direct avec l'atmosphère. Dans un état surchauffé, il aura un transfert de chaleur plus important en raison de l'accélération du mouvement des molécules et une densité plus faible. La présence d'humidité provoque la sédimentation, la corrosion et une durée de vie réduite des chaudières ou d'autres équipements d'échange de chaleur. Par conséquent, la vapeur sèche est préférée car elle génère plus d'énergie et ne provoque pas de corrosion.

Sec et saturé : quelle est la contradiction

Beaucoup de gens confondent les termes « sec » et « riche ». Comment quelque chose peut-il être les deux à la fois ? La réponse réside dans la terminologie que nous utilisons. Le terme "sec" est associé à l'absence d'humidité, c'est-à-dire "non mouillé". "Saturé" signifie "trempé", "humide", "inondé", "jonché" et ainsi de suite. Tout cela semble confirmer la contradiction. Cependant, dans l'ingénierie de la vapeur, le terme "saturé" a une signification différente et dans ce contexte signifie un état dans lequel l'ébullition se produit. Ainsi, la température à laquelle se produit l'ébullition est connue techniquement sous le nom de températures de saturation. La vapeur sèche dans ce contexte ne contient pas d'humidité. Si vous regardez une bouilloire en ébullition, vous pouvez voir de la vapeur blanche sortir du bec de la bouilloire. En fait, il s'agit d'un mélange de vapeur sèche incolore et de vapeur humide contenant des gouttelettes d'eau qui réfléchissent la lumière et se colorent en couleur blanche. Par conséquent, le terme "vapeur saturée sèche" signifie que la vapeur est déshydratée et non surchauffée. Exempt de particules liquides, c'est une substance à l'état gazeux qui ne suit pas les lois générales des gaz.