Насыщенным паром называется пар, находящийся в состоянии термодинамического равновесия со своей жидкостью. Это состояние означает, что скорость испарения жидкости равна скорости конденсации пара: сколько молекул вылетает из жидкости, столько же в нее возвращается. Основные характеристики и свойства
- Динамическое равновесие: В закрытом сосуде при неизменной температуре количество пара над жидкостью остается постоянным. Система находится в балансе, хотя процессы испарения и конденсации продолжаются непрерывно.
- Зависимость давления от температуры: Давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объема (при условии постоянства температуры), но резко возрастает при повышении температуры. Это происходит потому, что с ростом температуры увеличивается энергия молекул и их концентрация над поверхностью жидкости.
- Максимальная плотность: При данной температуре насыщенный пар имеет максимально возможную плотность и давление. Если попытаться сжать насыщенный пар, не меняя температуры, его давление не вырастет — вместо этого часть пара просто превратится в жидкость.
- Точка росы: Если начать охлаждать ненасыщенный пар, при определенной температуре он станет насыщенным. Эта температура называется точкой росы. Дальнейшее охлаждение приведет к выпадению конденсата.
Отличие от ненасыщенного пара В отличие от насыщенного, ненасыщенный пар имеет давление ниже максимально возможного для текущей температуры. В нем процесс испарения преобладает над конденсацией. Если ненасыщенный пар можно сравнить с газом, который подчиняется классическим газовым законам (например, закону Бойля-Мариотта), то насыщенный пар ведет себя иначе из-за постоянного фазового перехода. Математическая связь Давление насыщенного пара связано с температурой нелинейно. В инженерных расчетах часто используется уравнение Антуана: Где , и — эмпирические коэффициенты, специфичные для конкретного вещества. Практическое значение Понятие насыщенного пара критически важно в метеорологии (определение влажности воздуха), энергетике (работа паровых турбин) и химии. Например, кипение жидкости наступает именно тогда, когда давление насыщенного пара внутри образующихся пузырьков становится равным внешнему атмосферному давлению. Я могу составить таблицу зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры или более подробно разобрать процесс кипения.