Максималното възможно парциално налягане на водната пара е равно на налягането на насищане при дадена температура на влажен въздух. Използвайки таблиците на термодинамичните свойства на водата и водната пара в състояние на насищане (Таблица A. 2.1), намираме налягането на насищане на пара при температура t = 50 o C:
Парциалното налягане на водните пари може да се намери от определението за относителна влажност на въздуха (7.5):
Абсолютната влажност на въздуха може да се намери с помощта на таблици на термодинамичните свойства на прегрята пара (Таблица A.2.2) или с помощта на уравнението на състоянието на идеален газ (виж Задача 7.3):
,
.
Въздухът има максималната възможна абсолютна влажност в състояние на насищане, докато парциалното налягане на парите е равно на налягането на насищане при дадена температура. След това:
.
Максималната възможна абсолютна влажност на въздуха може да се намери и от определението за относителна влажност на въздуха (7.4):
Молекулно тегловлажен въздух се намира съгласно (7.7):
тогава газовата константа на влажен въздух
Плътностите на влажния и сухия въздух могат да бъдат намерени с помощта на уравнението на състоянието на идеален газ:
Енталпия на влажен въздух съгласно (7.6):
Температурата на точката на оросяване е температурата на насищане при дадено парциално налягане на парите, намерена от таблиците на термодинамичните свойства на водата и водните пари (Таблица A. 2.1 или A. 2.2):
.
7.5. Влажният въздух има температура t = 4 o C и налягане 740 mm Hg. Чл. Определете неговото съдържание на влага и енталпия.
отговор: ;
7.6. За да изсушите паста, използвайте въздух при температура t 1 = 25 o C и относителна влажност φ 1 = 50%, предварително загряване във въздухонагревател до температура t 2 = 90 o C . Въздухът напуска сушилнята при температура t 3 = 35 o C. Определете параметрите на въздуха във всяка точка, разхода на топлина и въздух на 1 kg изпарена влага. Начертайте процеси в диаграма h–d.
Решение:
Първоначалното състояние на влажния въздух се определя в h–dдиаграма (Приложение 4) чрез пресичане на изотермата t 1 = 25 o C с линия φ 1 = 50% (фиг. 7.3, точка 1). Откриваме:
d 1 = 10 g/kg сухо вещество; ч 1. = 50 kJ/kg d.w.
Процесът на нагряване на въздуха протича при постоянно съдържание на влага, така че начертаваме вертикална линия от точка 1 d= const до пресичане с изотерма t 2 = 90 o C , намираме точка 2, която характеризира състоянието на въздуха на изхода на въздухонагревателя. Получаваме:
ч 2. = 117,5 kJ/kg сухо вещество; φ< 5 %.
След това от точка 2 начертаваме линия ч= const (тъй като процесът на сушене протича при постоянна енталпия), докато се пресече с изотермата t 3 = 35 o C , където намираме точка 3, която характеризира състоянието на въздуха на изхода на сушилнята. За точка 3 имаме:
ч 2 = ч 3. = 117,5 kJ/kg сухо вещество; d 3 = 32 g/kg сухо вещество; φ 3 = 90%.
Промяната на съдържанието на влага в сушилнята на 1 kg сух въздух е
След това е необходим сух въздух, за да се изпари 1 kg влага
.
Влажният въздух се състои от сух въздух и водна пара, т.н
След това дебитът на влажен въздух със съдържание на влага d 1 на 1 кг изпарена влага ще бъде
Консумацията на топлина във въздухонагревателя на 1 kg сух въздух е
ч 2 – ч 1 = 117,5 – 50 = 67,5 kJ/kg.
Тогава консумацията на топлина на 1 kg изпарена влага (или на 45,5 kg сух въздух) ще бъде
ориз. 7.3. Към задача 7.6
7.7. За сушене на дървесина се използва влажен въздух с температура 90 ° C и относителна влажност 5%. Определете дебита на влажен въздух, ако относителната влажност на въздуха на изхода от сушилната камера е 80% и количеството на изпарената влага е 10 kg/h. Диаграмирайте процеса h–d.
отговор: 
.
7.8. За да изсушите материала, използвайте влажен въздух с t 1 = 20 o C и относителна влажност φ 1 = 60%, като го загрявате предварително в нагревател до t 2 = 95 o C. Температура на въздуха след сушилната камера t 3 = 35 o C. Изчислете крайното съдържание на влага, въздушния поток и количеството необходима топлина за 1 kg изпарена влага.
Отговор: d 3 =33 g/kg сухо вещество; ;
7.9. Въздушният охладител получава 100 kg/h въздух с температура 80 o C и относителна влажност 20%. Определете часовото количество кондензирана влага, ако температурата на изхода на охладителя е 30 o C. Начертайте процеса на диаграма h–d.
С повишаване на температурата на течността скоростта на изпарение се увеличава. Накрая течността започва да кипи. При кипене в целия обем на течността се образуват бързо нарастващи мехурчета пара, които изплуват на повърхността. Точката на кипене на течността остава постоянна.Течностите винаги съдържат разтворени газове, които се отделят по дъното и стените на съда, както и върху прахови частици, суспендирани в течността. Течните пари, които са вътре в мехурчетата, са наситени. С повишаване на температурата налягането наситени парисе увеличава и мехурчетата увеличават размера си. Под въздействието на плаваща сила те се носят нагоре. Ако горните слоеве на течността имат по-ниска температура, тогава в тези слоеве се получава кондензация на пари в мехурчета. Налягането пада бързо и мехурчетата се свиват. Колапсът настъпва толкова бързо, че стените на балона се сблъскват, предизвиквайки нещо като експлозия. Много такива микроексплозии създават характерен шум. Когато течността се затопли достатъчно, мехурчетата ще спрат да се свиват
и изплуват на повърхността. Течността ще заври. Парният мехур може да нарасне при налягане наситена паравътре леко надвишава налягането в течността, което е сумата от налягането на въздуха върху повърхността на течността (външно налягане) и хидростатичното налягане на колоната на течността.
Варенето започва при темп.кръг, при което налягането на помпатасравнете кученце пара в мехурчетазависи от налягането в течността.
Колкото по-голямо е външното налягане, толкова по-висока е точката на кипене.И обратно, намаляване на външнитеналягане, по този начин намаляваметочка на кипене
Всяка течност има своя точка на кипене, която зависи от налягането на наситените пари. Колкото по-високо е налягането на насищанепара, толкова по-ниска е температуратапеенесъответната течност, тъй като при по-ниски температури налягането на наситените пари става равно на атмосферното налягане.
Критична температура.
С повишаване на температурата на течността налягането на наситената пара се увеличава и същевременно се увеличава нейната плътност. Плътността на течност в равновесие с нейните пари, напротив, намалява поради разширяването на течността при нагряване. Ако на една фигура начертаем криви на зависимостта на плътността на течността и плътността на нейните пари от температурата, тогава за течността кривата ще се спусне, а за парата ще се повиши (фиг. 33).
При определена температура, т.нар критичен,двете криви се сливат, т.е. плътността на течността става равна на плътността на парата.
Критичната температура е температурата, при която разликите в физични свойствамежду течност и нейните наситени пари.
При критичната температура плътността и налягането на наситените пари стават максимални, а плътността на течността в равновесие с парите става минимална.
Парциално налягане на водните пари.
Атмосферният въздух е смес от различни газове и водни пари. Всеки от газовете допринася за общото налягане, създавано от въздуха върху телата в него. Налягането, което водната пара би създала, ако всички останали газове отсъстваха, се нарича парциално налягане на водната пара. Парциалното налягане на водните пари се приема като един от показателите за влажност на въздуха. Изразява се в единици за налягане - паскали или милиметри живачен стълб.
Плътността на водните пари може да се приеме като характеристика на влажността на въздуха 
съдържащи се във въздуха – абсолютна влажност. Абсолютната влажност показва колко водна пара в грамове се съдържа в 1 m3. Абсолютната влажност и парциалното налягане са свързани с уравнението на Менделеев-Клиперон:
Относителната влажност на въздуха се определя по формулата: %, където p е парциалното налягане, P0 е налягането на наситените пари, което при дадена температура се взема от таблицата. Взимаме парциалното налягане в условието на тази задача от таблицата при температурата, при която започва кондензацията на парата. Получаваме Р0=3200Pa, р=1400Pa.
Следователно влажността на въздуха е:
Абсолютната влажност на въздуха е равна на плътността на парите при дадена температура, т.е. 20,6 g/m3 или може да се счита за равно на парциалното налягане при тази температура, което е равно на налягането на наситените пари при температурата на кондензация. Кондензацията на водни пари във въздуха може да започне при различни температури поради факта, че относителната влажност варира. При по-висока относителна влажност концентрацията на водна пара във въздуха е по-голяма, така че при по-висока температура тази водна пара ще стане наситена, т.е. Кондензацията ще започне при по-висока температура, отколкото когато относителната влажност е по-ниска.
Задача C2.
В атракцията човек с тегло 70 кг се движи на количка по релси и прави „мъртъв кръг“ във вертикална равнина. С каква скорост се движи количката в горната точка на кръгова траектория с радиус 5 m, ако в тази точка силата на натиск на човек върху седалката на количката е 700 N? Вземете ускорението на свободното налягане равно на 10 m/s2. Решение: нека изобразим на чертежа траекторията на движение и силите, действащи върху човек в горната точка: Според втория закон на Нютон, векторната сума на силите, действащи върху тялото, е равна на произведението на масата и ускорението:
В скаларна форма това уравнение изглежда така:
Където FT=mg: от тук намираме ускорението:
Тъй като центростремителното ускорение се определя по формулата: , получаваме формулата за скорост:
.
Нека заместим данните и извършим изчисленията:
Отговор: 10m/s.
Задача C3.
Диаграмата показва промените в налягането и обема на идеален едноатомен газ. Колко топлина е получено или отдадено от газа по време на прехода от състояние 1 към състояние 3?
Общото количество топлина се определя по формулата:
Q12=A12+ΔU12’ където A12=РΔV=P1(V2 –V1),
тогава количеството топлина в секция 1-2 ще бъде равно на:
Количеството топлина в секция 2-3 ще бъде равно на:
тогава общото количество топлина ще бъде равно на: Q123=50+90=140 kJ. Ще се получи топлина.
Отговор: 140 kJ.
Задача C4.
При късо съединение на клемите на батерията токът във веригата е равен на I1 = 12 A.
При свързване на електрическа лампа с електрическо съпротивление 5 ома към клемите на акумулатора, токът във веригата е равен на I2 = 2A. Въз основа на резултатите от тези експерименти определете ЕДС на генератора.
Според закона на Ом за пълна веригав случай на късо съединение, където r е съпротивлението на източника на ток. Външното съпротивление в този случай е 0.
Ако външното съпротивление е различно от 0, тогава законът на Ом за цялата верига има формата:
Изразявайки от две уравнения, получаваме система от уравнения:
тогава ЕДС на източника ще бъде равна на:
Заменяйки данните, получаваме:
. Отговор: 12V.
Задача C5.
Комар лети близо до повърхността на реката На разстояние 2 м от повърхността на водата. Какво е максималното разстояние до комара, на което той все още е видим за риболов на тази дълбочина? Относителният индекс на пречупване на светлината на границата въздух-вода е 1,33.
Нека изобразим местоположението на ято риби и комар на повърхността на водата: В точка А има риба, в точка Б има комар. Според закона за пречупването имаме формулата: , където е коефициентът на пречупване на водата, за въздуха коефициентът на пречупване е равен на 1. За да види рибата комар, ъгълът на пречупване трябва да е равен на 900. За ъгъла, по дефиниция на синус, имаме:
Тогава, за да определим разстоянието r, получаваме формулата:
Отговор: 2,66м.
Задача C6.
Фотоелектричният ефект от повърхността на този метал се наблюдава при честота на излъчване най-малко 6∙1014 Hz. Намерете честотата на падащата светлина, ако фотоелектроните, излъчени от металната повърхност, са напълно блокирани от решетка, чийто потенциал спрямо метала е 3 V.
Съгласно закона за запазване на енергията за фотоелектричния ефект, в случай на падане на светлина с честота, съответстваща на червената граница на фотоелектричния ефект и за по-висока честота, получаваме две уравнения:
, (1) и 
. (2)
От работа електрически токспоред движението на заредена частица е равна на изменението на кинетичната енергия на тази частица, т.е.
Страница 18 от 23
Парциалното налягане на наситената водна пара - максималната еластичност на водната пара - при дадено барометрично налягане е функция само на температурата t:
Стойностите му се определят експериментално и са дадени в специални таблици. Освен това има редица формули, които приближават зависимостта на E от температурата. Например формулите, дадени в:
Над повърхността на леда при температури от -60 o C до 0 o C
Над повърхността на чиста вода при температури от 0 o C до 83 o C
Хигиенистите смятат относителната влажност от 30% до 60% за нормална за престой на хора. При относителна влажност на въздуха над 60% изпарението на влагата от кожата на човека е затруднено и здравословното му състояние се влошава. При по-ниска относителна влажност на въздуха от 30% се увеличава изпарението от повърхността на човешката кожа и лигавиците, което причинява сухота на кожата, възпалено гърло, което допринася за настинки.
Когато температурата на въздуха с дадена абсолютна влажност се повиши, неговата относителна влажност намалява, тъй като в съответствие с формула (2.36) стойността на парциалното налягане на водните пари ще остане непроменена, а налягането на насищане ще се увеличи поради увеличаване на температура. Напротив, когато въздухът се охлади, относителната влажност ще се увеличи поради намаляване на налягането на насищане E. Когато въздухът се охлади до определена температура, когато e p стане равно на E, относителната влажност на въздуха ще стане равна на 100%, тоест въздухът ще достигне пълно насищане с водна пара. Температурата t p, o C, при която въздухът с определена абсолютна влажност е в състояние на пълно насищане, се нарича точка на оросяване. Ако въздухът се охлади под точката на оросяване, тогава част от влагата ще започне да кондензира от въздуха. В този случай въздухът ще остане наситен с водни пари, а налягането на насищане на въздуха E ще намалее в зависимост от постигнатата температура. Освен това температурата на въздуха във всеки момент от времето ще бъде точката на оросяване за образуваната абсолютна влажност на въздуха.
Когато влажният въздух влезе в контакт с вътрешната повърхност на външната ограда, която има температура τ под точката на оросяване на въздуха t p, водните пари ще кондензират върху тази повърхност. По този начин условията за липса на конденз върху вътрешната повърхност на оградата и в нейната дебелина е да се поддържа температура над точката на оросяване, което означава, че парциалното налягане на водните пари във всяка точка на секцията на оградата трябва да бъде по-малко от налягането на насищане.
Количеството водни пари, съдържащи се във въздуха, е от изключително значение за процесите, протичащи в атмосферата. Също така има голямо влияниеза живота на растенията и животните. Количеството водна пара във въздуха може да се изрази с помощта на следните величини: а) налягане на водната пара (частично, § 239); б) абсолютна влажност на въздуха - масата на водните пари във въздуха, изразена в грамове; в) относителна влажност на въздуха - отношението на налягането на парите, съдържащи се във въздуха, към налягането на наситените пари при същата температура, изразено в проценти. В табл 24 показва стойностите на налягането на наситените водни пари при различни температури, изразени в милиметри живачен стълб, както и абсолютната влажност на въздуха, съответстваща на това налягане.
Таблица 24. Налягане на наситени водни пари и абсолютна влажност на въздуха в зависимост от температурата
|
температура, |
Налягане на наситени пари, |
Абсолютна влажност на въздуха, |
Налягането на наситените пари също зависи от това дали парата е над повърхността на преохладена вода или над повърхността на лед. Над лед налягането на наситените пари е по-малко, отколкото над преохладена вода при същата температура (§ 301). Това означава, че ако парче лед и капка преохладена вода се въведат във въздух, съдържащ водна пара близо до състоянието на насищане, тогава ще започне кондензация на повърхността на леда и той ще се увеличи по размер, а водната капка ще се изпари и намаляване. Този процес е много голяма стойностпо време на образуването на валежите (§ 311).
За определяне на влажността на въздуха се използват хигрометър и психрометър.
1. Хигрометърът за коса е показан на фиг. 503. Основната част на устройството е обезмаслена човешка коса 1, която има способността да се удължава с увеличаване на относителната влажност на въздуха. Коса 1 се навива около ролка 2 и се държи опъната с тежест 3. Когато влажността се промени, дължината на косата се променя, ролка 2 се завърта и премества стрелката 4. Деленията на скалата показват относителната влажност. Ако едновременно измервате температурата на въздуха, можете да определите абсолютната влажност и налягането на водните пари.
ориз. 503. Хигрометър за коса
Например, нека относителната влажност е 50%, а температурата на въздуха е . След това от масата 24 откриваме, че налягането на наситените пари при температура е , а абсолютната влажност е . Следователно налягането (частично) на водните пари е равно на , а въздухът съдържа 
вода под формата на пара.
1. Психрометърът е показан на фиг. 504. Уредът се състои от два еднакви термометъра. Резервоарът на един от термометрите се увива в парче чист камбрик, чийто долен ръб се спуска в малка стъклена чаша с дестилирана вода. Водата намокря камбрика и се изпарява върху топката на термометъра, ако водната пара във въздуха не е наситена. Поради загубата на топлина чрез изпаряване, крушката на термометъра се охлажда и мокрият термометър показва по-ниска температура от сухия термометър. Колкото по-голяма е разликата между налягането на водните пари, съдържащи се във въздуха, и налягането на наситените пари, толкова по-голяма е разликата между показанията на термометрите. Въз основа на показанията на сухи и мокри термометри налягането на водните пари и относителната влажност на въздуха се определят с помощта на специални психрометрични таблици.
ориз. 504. Психрометър
Когато температурата на въздуха спадне постоянна масаводна пара, относителната влажност се увеличава, тъй като колкото по-ниска е температурата на въздуха, толкова по-близо е водната пара до състоянието на насищане. Накрая, при определена температура, относителната влажност става 100%, а по-нататъшното понижаване на температурата води до кондензация на водни пари. Появява се мъгла, прозорците се „замъгляват“ и капчици роса се утаяват по тревата. Температурата, при която парата при дадено налягане става наситена или, което е същото, при която относителната влажност на въздуха става 100%, се нарича точка на оросяване. Точката на оросяване може лесно да се определи чрез бавно охлаждане на метално стъкло, например чрез пускане на парчета лед в него и отбелязване на температурата, при която стъклото се замъглява.
Има и специални устройства за определяне на точката на оросяване, които работят приблизително по същия начин. Познавайки точката на оросяване, можете да определите налягането на водните пари и абсолютната и относителната влажност на въздуха. Нека, например, точката на оросяване е равна на , а температурата на въздуха е равна на водните пари, а температурата на въздуха е равна на?
306.2. Каква е масата на водната пара в стая с обем, ако относителната влажност е 60%?
306.3. При температура на въздуха относителната влажност е 55%. Ще падне ли роса, ако температурата на въздуха падне до ?