Уласцівасці пругкасці насычэння

Максімальна магчымае ўтрыманне вадзяной пары ў паветры пры дадзенай тэмпературы называецца парцыяльным ціскам насычанай пары, або пругкасцю насычэння (Е, гПа), пры якой наступае момант рухомай раўнавагі пры вільгацеабмене паміж выпаральнай паверхняй і атмасферай і пачынаецца працэс кандэнсацыі.

Колькасное ўтрыманне вадзяной пары ў атмасферы выражаюць парцыяльным ціскам (пругкасцю) вадзяной пары (е), які вымяраецца ў гектапаскалях.

Пругкасць насычэння, пры якой пачынаецца кандэнсацыя, залежыць ад шэрагу фактараў:

1) Пругкасць насычэння з’яўляецца функцыяй тэмпературы (табл. 6.1). Чым вышэй тэмпература паветра, тым больш вадзяной пары можа ўтрымліваць такое паветра.

Табліца 6.1.

Змяненні пругкасці насычэння (Е) у залежнасці ад тэмпературы (t)

t,°С
Е, гПа	6,1	12,3	23,4	42,4

 

2) Пругкасць насычэння над паверхняй лёду менш, чым над паверхняй пераахалоджанай вады пры адной і той жа тэмпературы. Вада ў атмасферы можа захоўваць вадкі стан пры адмоўных тэмпературах. Кроплі вады ў воблаках і туманах могуць знаходзіцца ў пераахалоджаным стане пры тэмпературах – 12... – 17 °С. Некаторыя формы воблакаў складаюцца з крышталяў і кропель. Над крышталямі пругкасць насычэння заўжды менш, чым над кроплямі. Гэта тлумачыцца тым, што сілы шчаплення паміж малекуламі лёду больш, чым паміж малекуламі вады. Па гэтай прычыне ад паверхні лёду адрываецца менш малекул, а насычэнне вадзяной пары наступае пры меншай яе пругкасці ў параўнанні з паверхняй пераахалоджанай кроплі вады (табл. 6.2).

Табліца 6.2.

Пругкасць насычэння для лёду Е_л і вады Е_в

пры аднолькавай тэмпературы t °С

t °С		– 12	– 20	– 40
Ел гПа	6,1	2,17	1,03	0,13
Ев гПа	6,1	2,44	1,25	0,19

 

Розная пругкасць насычэння выклікае выпарэнне кропель і асаджэнне (сублімацыю) вадзяной пары на крышталях. Сублімацыйны рост крышталяў у памерах з’яўляецца галоўнай прычынай утварэння ападкаў.

3) Пругкасць насычэння залежыць ад крывізны выпаральнай паверхні. Разгледзім тры формы выпаральнай паверхні: выпуклую, плоскую і ўвагнутую (рыс. 6.1).

Рыс. 6.1. Сілы малекулярнага ўзаемадзеяння на выпуклай, плоскай і ўвагнутай паверхнях вады і крышталяў

 

Пры аднолькавай тэмпературы і фазавым стане выпаральнага асяроддзя над кожнай з гэтых паверхняй пругкасць насычэння будзе розная. Аказваецца, над выпуклай паверхняй пругкасць насычэння больш, чым над плоскай; над плоскай больш, чым над увагнутай Е_вып > Е_гар > Е_уваг. Прычына гэтай з’явы заключаецца ў тым, што на асобную малекулу, размешчаную на паверхні, уздзейнічаюць сілы прыцяжэння ўсіх іншых малекул. З рыс. 6.1 бачна, што над выпуклай паверхняй на малекулу m дзейнічаюць малекулярныя сілы аб’ёма abc, які значна менш, чым над гарызантальнай і ўвагнутай паверхняй. Відавочна, што вылет малекул (выпарэнне) з выпуклай паверхні адбываецца лягчэй і ў большай колькасці, чым з двух іншых форм паверхней. З найбольшай цяжкасцю малекулы адрываюцца з увагнутай паверхні. Плоская паверхня па інтэнсіўнасці выпарэння занімае прамежкавае палажэнне. Такім чынам, розныя формы выпаральнай паверхні ствараюць адрозненні ў пругкасці насычэння, а гэта таксама станоўча ўплывае на ападкаўтварэнне. У памеры растуць тыя воблачныя элементы і пераўтвараюцца ў ападкі, якія маюць меньшую пругкасць насычэння.

4) Ціск насычанай вадзяной пары знаходзіцца ў функцыянальнай залежнасці ад канцэнтрацыі солі. Ціск насычэння над паверхняй раствора менш, чым над дысталяванай вадой. Над паверхняй раствора сілы малекулярнага шчаплення дзейнічаюць мацней, а асобнай малекуле адарвацца цяжэй, чым над наверхняй дыстылята.

Адрозненні ў пругкасці насычэння паміж асобнымі элементамі, якія ўваходзяць у склад воблакаў, спрыяюць утварэнню ападкаў. У такіх выпадках узнікае працэс роста тых воблачных элементаў, якія маюць меньшую пругкасць насычэння (крышталі, элементы з выпуклай і гарызантальнай паверхняй, уяўляючыя растворы солі).

 

Закон выпарэння

Вышэй гаварылася, што выпарэнне ўяўляе сабой рознасць двух патокаў малекул паміж вылетам малекул ад выпаральнай паверхні і іх вяртаннем да паверхні. Звычайна выпарэнне характарызуецца масай вадкасці, якая выпараецца з адзінкавай плошчы ў адзінку часу. Велічыня выпарэння выражаецца ў кг/(м²∙с), або таўшчынёй слоя вады, якая выпараецца за адзінку часу (мм/гадз., мм/год).

Скорасць (інтэнсіўнасць) выпарэння залежыць ад шматлікіх фактараў. Адпаведна закону Дальтона, скорасць выпарэння V прама прапарцыянальна рознасці паміж ціскам насычанай пары Е і парцыяльным ціскам вадзяной пары е, якая маецца ў паветра, і адваротна прапарцыянальна атмасфернаму ціску р. Акрамя таго, інтэнсіўнасць выпарэння прама прапарцыянальна скорасці ветра v:

(6.1)

дзе k —каэфіцыент прапарцыянальнасці.

Чым менш рознасць Е – е (дэфіцыт насычэння), тым менш скорасць выпарэння і, наадварот. Пры роўнасці Е = е вадзяная пара дасягае стану насычэння (рухомай раўнавагі) і выпарэнне прыпыняецца. Пры ахалоджэнні выпаральнай паверхні можа аказацца Е < е. У гэтым выпадку выпарэнне зменіцца кандэнсацыяй вадзяной пары.

Вецер адносіць вадзяную пару ад выпаральнай паверхні, спрыяючы павялічэнню дэфіцыта насычэння і, гэтым самым, інтэнсіфіцыруе працэс выпарэння.

 

Выпаральнасць

Побач з выпарэннем існуе і такое паняцце, як выпаральнасць. Выпарэнне характарызуе колькасць вады, якая сапраўды выпарваецца ў дадзеным месцы. Выпаральнасць характарызуе патэнцыяльна магчымае выпарэнне пры дадзеннай тэмпературы і пры ўмовах неабмежаванага запаса вільгаці. Выпаральнасць сведчыць аб магчымасці атмасферы прынімаць вільгаць. Выпаральнасць можна вызначыць над воднымі паверхнямі, дзе выпарэнне роўна выпаральнасці. Выпаральнасць залежыць ад тэмпературы, а фактычнае выпарэнне – ад тэмпературы і колькасці выпаўшых атмасферных ападкаў.