Содержание
Данные для определения насыщенности
Насыщенный пар или нет, можно определить, зная условия его возникновения и зависимость от различных факторов:
- Этот тип пара образуется только в закрытых сосудах.
- Образуется только над поверхностью исходной жидкости или льдом.
- Имеет свойство конденсации.
- Насыщен влагой.
- Температура пара всегда равна температуре его жидкости.
- Плотность и давления такого пара не зависят от объема.
- Насыщенный пар имеет прямую зависимость от температуры и давления.
Насыщенный пар находится в термодинамическом равновесии с жидкостью из которой он образован. На это указывает равенство массы испарения и последующей конденсации.
Методы
Математический способ определения насыщенного пара используется при вычислении на основе имеющихся данных о его давлении, температуре, влажности и по иным параметрам.
Также есть метод определения на основе отдельных данных:
- Замер температуры пара. Указывает на состояние насыщенного пара при условии равенства температур газа и жидкости. Любое отклонение от равенства укажет на потерю динамического равновесия и уровня влажности.
- По давлению. Измеряется давление пара и сравнивается с табличной величиной при актуальной температуре.
- По степени конденсации. Рассчитывается температура конденсата и скорость его образования.
- По уровню влажности. Влажность насыщенного пара всегда равна 100%.
Существуют также некоторые лабораторные методы определения:
- статический,
- динамический,
- кинетический.
Они также основаны на замерах температуры, давления, плотности, влажности и конденсации при определенных условиях и сравнении полученных данных с таблицей насыщенного пара по температуре и давлению.
Как найти?
Свойства насыщенного пара не позволяют приравнивать его к идеальному газу, поэтому для его расчета используется формула Менделеева-Клапейрона.
Как рассчитать?
Расчет выполнятся по формуле: pV=vRT.
Уравнение состоит из:
- «p» — давление насыщенного пара (Па);
- «V» — его объем (м3);
- «v» — общее количество вещества (моль);
- «R» — газовая постоянная (8,31 м2);
- «T» — температура среды (К).
Данная формула помогает рассчитать не только параметры насыщенного пара, но и их изменения при изменении плотности, объема или давления.
Несколько примеров
Задача:
- В цилиндре находится насыщенный пар и вода при постоянной температуре.
- Поршень сдвигается, уменьшая свободный объем пространства.
- Выяснить, как повлияет уменьшение объема на общую массу жидкости.
Ответ: масса жидкости увеличится, по причине обратного фазового перехода пара в жидкость.
Задача:
- Температура насыщенного пара 100 градусов.
- Давление 101 кПа.
- Плотность неизвестна.
Решение: P=pu/Rt=105*18*10-3/8,31*373=0,5 кг/м3.
Ответ: насыщенный пар при температуре 100 градусов по Цельсию и при давлении 101 кПа имеет плотность 0,5 кг/м3. При решении данной задачи использовались табличные величины молярной массы, газовой постоянной и давлении при данной температуре.
Где эти расчеты могут пригодиться на практике?
Расчет состояния насыщенного пара используется во многих сферах:
- при проектировании бытовых систем вентиляции и кондиционирования;
- для эффективной работы отопительных систем;
- при проектировании и поддержании работы паровых турбинных установок.
На основе этих расчетов строятся «умные» датчики влажности, которые реагируют на количество молекул воды или иных веществ в воздухе. Свойства насыщенного пара также применяются при выпаривании летучих веществ с их очисткой за счет последующей конденсации их насыщенных паров.
Заключение
Свойства насыщенного пара не делают его идеальным газом, но позволяют использовать в быту и в промышленности. Этот пар является идеальным источником тепла, влажности и помогает разделять химические элементы за счет способности к конденсации.
Формула расчета по уравнению Менделеева-Клапейрона позволяет рассчитать основные параметры пара и определить степень его схожести с насыщенным.