Содержание
Химическая формула
Химическая формула водяного пара не отличается от формулы воды H2O.
Она состоит из 2 атомов водорода и одного атома кислорода, которые между собой соединены при помощи ковалентных связей и образуют равносторонний треугольник.
При этом молекула пара представляет собой одиночную молекулу. В воде эти молекулы образуют целую структуру из связанных между собой частиц.
Почему не отличается от воды?
Отсутствие отличия заключается в исходной формуле. Молекула воды не теряет ковалентных связей при фазовом переходе.
Строение молекулы
Молекула водяного пара состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. В классическом написании формула выглядит как H2O, но наглядно ее можно представить в виде H-O-H.
Молекуле воды свойственно:
- Атомы водорода и кислорода образуют равнобедренный треугольник.
- Атомы связаны ковалентной связью.
- Угол связи составляет 104,31 градуса.
- Расстояние между О-Н 0,99°А, что примерно равно 10-8 см.
- Расстояние между Н-Н составляет 1,5°А.
- За счет плотного расположения всех атомов, относительно друг друга, молекула представляет собой сферу, радиусом 1,38 °А.
- Молекулы воды между собой соединены водородной связью. Именно она разрывается при переходе из жидкого состояния в газообразное с последующим вытеснением молекул воды с поверхности жидкости.
Именно тесное соединение между атомами водорода и кислорода определяет температуру кипения и парообразования, которые составляют 100 градусов при атмосферном давлении 101 кПа. При этих параметрах воздействия разрывается связь между молекулами, так как они получают достаточную кинетическую энергию для разрыва связи и выхода с поверхности.
Какие используются формулы для расчетов, связанных с водяным паром?
Для расчета различных параметров водяного пара используются следующие формулы:
Удельная теплота парообразования при обращении воды в пар: L=Q/m или Q=Lm, где:
- Q – количество теплоты;
- L – удельная теплота парообразования;
- M — масса.
Энтальпия пара: h=u+pv, где:
- H – энтальпия;
- U – внутренняя энергия;
- P — давление;
- V — объем.
Плотность: P=PM/Rt, где:
- p — плотность;
- P – плотность насыщенного пара;
- M – молярная масса;
- R – газовая постоянная;
- T — температура.
Влажность: φ= p/po*100%, где:
- φ — влажность;
- p-po — абсолютное и относительное давление;
- 100% — влажность.
Давление насыщенного пара: po=nkt, где:
- po – давление;
- n – концентрация молекул;
- K – постоянная Больцмана;
- T – температура.
Абсолютная влажность: P=m/v=Mp/Rt, где:
- P – абсолютная влажность;
- m – молярная масса;
- V – объем;
- M – масса;
- P – давление;
- R – газовая постоянная;
- T – температура.
Заключение
Вода – это структура, состоящая из молекул, связанных между собой водородной связью. При нагревании, водородная связь разрывается, и молекулы воды покидают структуру. При этом собственная структура молекулы не разрушается.
При конденсации пара, отдельные молекулы воды снова выстраивают структуру. Иными словами, при парообразовании меняется только структура воды, а не ее отдельные молекулы.
