Что такое пар воды

Пар водяной

Газообразное состояние воды. П. в. получают в процессе парообразования (испарения (См. Испарение)) при нагревании воды в паровых котлах, испарителях и других теплообменных аппаратах. П. в. служит рабочим телом в паросиловых установках (См. Паросиловая установка), теплоносителем в системах вентиляции, тепло- и водоснабжения; используется также в технологических целях. Если при давлении, равном 101,325 кн/м 3 (760 мм рт. ст.), воду нагреть до 100 °С, то она закипает (см. Кипение) — начинает образовываться пар, имеющий ту же температуру, но существенно больший объём. До тех пор пока остаётся некоторое количество воды, температура системы, несмотря на непрекращающийся подвод теплоты, постоянна. Состояние, при котором вода и пар находятся в равновесии, называется состоянием насыщения (см. Насыщенный пар), характеризующегося давлением насыщения и температурой насыщения. Только после превращения всей воды в пар, объём которого при 100 °С в 1673 раза больше объёма воды при 4 °С, температура может начать вновь повышаться. При этом пар из насыщенного переходит в перегретое состояние (см. Перегретый пар). Если процесс испарения проводить при различных давлениях, то температура испарения меняется в зависимости от давления (см. таблицу).

Зависимость температуры и плотности воды и пара, находящихся в состоянии насыщения, от давления насыщенного пара

Теплоту, затраченную на нагревание 1 кг воды от 0 °С до температуры насыщения, называют энтальпией воды, а теплоту, затраченную на превращение 1 кг воды с температурой насыщения в сухой насыщенный пар,— теплотой парообразования (испарения). При давлении, равном критическому (см. Критическое состояние), теплота парообразования равна 0, а если проводить нагрев при более высоких давлениях, то при подводе теплоты происходит непрерывное изменение температуры, сопровождающееся непрерывным приращением объёма без разделения вещества на жидкую и газообразную фазу. Такой подогрев П. в. при давлениях выше критического [критические параметры воды: давление 22,1 Мн/м 2 (225,65 кгс/см 2 ), температура 374,15 °С, плотность 303 кг/м 3 ] иногда осуществляется в паровых котлах. В паровых машинах и турбинах применяется, как правило, не насыщенный, а перегретый пар, так как кпд машин, работающих перегретым паром (иногда его называют острым паром), выше. В СССР и за рубежом в мощных паросиловых установках применяется П. в. с давлением 25 Мн/м 2 (255 кгс/см 2 ) и температурой 545 °С. Для целей нагревания (например, отопительных приборов) экономически оправдано использование насыщенного П. в., так как коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося насыщенного П. в. значительно больше, чем от перегретого. Изучение свойств П. в. началось в 16—17 вв. В начале 17 в. в работах итальянского учёного Дж. делла Порта исследовался удельный объём П. в., тогда же французским учёным С. де Ко были рассмотрены вопросы конденсации пара. В конце 18 в. были исследованы отдельные свойства П. в.: зависимость температуры парообразования от давления (Д. Папен), теплота парообразования (Дж. Блэк, Дж. Уатт), удельный объём пара при давлении 0,1 Мн/м 2 (Дж. Уатт). Изучение свойств пара как рабочего тела паровых машин было начато в 40-х гг. 19 в. французским учёным А. В. Реньо. В 1904 немецкий учёный Р. Молье предложил i — s диаграмму состояния П. в. В России в 19 в. над изучением свойств П. в. работали учёные Л. Г. Богаевский, Б. Б. Голицын, А. И. Надеждин и др. В СССР И. И. Новиковым было выведено теоретическое уравнение состояния перегретого пара (реального газа). Широкие экспериментальные исследования термодинамических и физических свойств воды и П. в. проводили профессор М. П. Вукалович, профессор Н. Б. Варгафтик, академик В. А. Кириллин, профессор Д. Л. Тимрот и др. На основании исследований советских учёных в СССР составлены таблицы и диаграммы термодинамических свойств воды и П. в. при давлениях до 100 Мн/м 2 и температурах до 1000 °С. В 1963 в Нью-Йорке (США) на 4-й Международной конференции по свойствам водяного пара были приняты международные скелетные таблицы свойств П. в.

Лит.: Вукалович М. П., Новиков И. И., Техническая термодинамика, 4 изд., М., 1968; Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е., Техническая термодинамика, М., 1968; Вукалович М. П., Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара, 7 изд., М.— Л., 1963; Вукалович М. П., Ривкин С. Л., Александров А. А., Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара, М., 1969.

Источник

Водяной пар

Водяной пар.

Водяной пар – газообразное агрегатное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха.

Водяной пар в воздухе, плотность водяного пара:

Водяной пар не имеет цвета, вкуса и запаха.

Водяной пар, как и вода, – это бинарное неорганическое соединение с химической формулой H₂O.

Молекула водяного пара, как и молекула воды, состоит из двух атомов водорода и одного – кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью.

Водяной пар легче и менее плотный, чем сухой воздух. Так, плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении (101 325 Па или 1 атм.) и температуре 0 °C составляет 1,292 кг/м 3 (или 0,001292 г/см 3 ), при температуре 20 °C – 1,2041 кг/м 3 (или 0,0012041 г/см 3 ). Плотность водяного пара при нормальном атмосферном давлении (101 325 Па или 1 атм.) и температуре 0 °C составляет 0,803 кг/м 3 (или 0,000803 г/см 3 ), при температуре 20 °C – 0,749 кг/м 3 (или 0,000749 г/см 3 ).

Плотность водяного пара (m/V) находится с использованием уравнения Клайперона – Менделеева (уравнения состояния идеального газа):

R – универсальная газовая постоянная, R ≈ 8,314 Дж/(моль⋅К),

T – термодинамическая температура газа, К,

M – молярная масса газа,

m/V – плотность газа.

.

Насыщенный и ненасыщенный водяной пар. Влажный и сухой пар. Пересыщенный и перегретый пар:

Над поверхностью воды всегда есть водяные пары, которые образуются в результате ее испарения испарения. При этом из-за диффузии часть молекул пара возвращается обратно в жидкость.

Процесс испарения жидкости еще называется парообразованием. А обратный процесс превращения пара в жидкость – конденсацией. Эти два процесса иллюстрируют фазовый переход – процесс перехода веществ из одного агрегатного состояния в другое: из жидкого в газообразное и наоборот.

Если число молекул водяного пара, покидающих жидкость за единицу времени, больше числа молекул водяного пара, возвращающихся в жидкость обратно за тот же промежуток времени, то пар называется ненасыщенным.

Иными словами, ненасыщенный водяной пар – водяной пар, не достигший динамического равновесия (не термодинамического!) со своей жидкостью. При данной температуре давление ненасыщенного пара всегда меньше давления насыщенного пара. При наличии над поверхностью жидкости ненасыщенного пара процесс парообразования преобладает над процессом конденсации, и потому жидкости в сосуде с течением времени становится все меньше и меньше.

Если число молекул водяного пара, покидающих жидкость за единицу времени, равно числу молекул водяного пара, возвращающихся в жидкость за тот же промежуток времени, то пар называется насыщенным.

Иными словами, насыщенный водяной пар – водяной пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью: скорость испарения водяного пара равна скорости его конденсации. Такая ситуация возможна, если, например, ограничить объем над поверхностью воды.

Таким образом, в условиях динамического равновесия при определенной температуре в определенном объёме может находиться только определенное количество молекул пара. Во-вторых, в условиях динамического равновесия давление пара постоянно. Т.е. у насыщенного пара при одной и той же температуре большего давления и большей концентрации молекул пара достичь невозможно. Давление насыщенного пара имеет единственное значение, зависящее только от его температуры. Его значение при различных температурах можно найти в справочных таблицах.

Водяной пар обладает особенностью, заключающейся в том, что давление водяного пара не может превышать давление насыщенного водяного пара.

Перегретый пар обладает следующими основными свойствами и преимуществами:

– при одинаковом давлении с насыщенным паром имеет значительно бо́льшую температуру и теплосодержание;

– имеет больший удельный объём в сравнении с насыщенным паром, то есть объём 1 кг перегретого пара при том же давлении больше объема 1 кг насыщенного пара. Поэтому в паровых машинах для получения необходимой мощности перегретого пара по массе потребуется меньше, что даёт экономию в расходе воды и топлива;

– перегретый пар при охлаждении не конденсируется; конденсация при охлаждении наступает лишь тогда, когда температура перегретого пара станет ниже температуры насыщенного пара при данном давлении.

Образование водяного пара. Конденсация водяного пара:

Водяной пар может быть получен в результате испарения или кипения жидкой воды, а также в результате сублимации льда. При испарении пар образуется только на поверхности вещества, при кипении же пар образуется по всему объему жидкости.

В обычных атмосферных условиях водяной пар непрерывно образуется в результате испарения и конденсируется в жидкое состояние.

Кипение воды происходит при температурах, которые зависят от химического состава водного раствора и атмосферного давления.

При нормальном давлении окружающей среды 1 атм. (101,325 кПа) вода кипит при 100 °C. Температура кипения остается неизменной на протяжении всего процесса. Так, если в оставшуюся воду подается энергия (тепло), она испаряется без дальнейшего повышения температуры. Из 1 литра (соответственно 1 кг) воды образуется 1673 литра водяного пара (в нормальных условиях), для чего требуются затраты энергии 2257 кДж.

При поступлении водяного пара в воздух он, как и все другие газы, создаёт определённое давление, называемое парциальным. Парциальное давление (лат. partialis – «частичный» от pars – «часть») – давление отдельно взятого компонента газовой смеси. Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов.

Обратные образованию водяного пара процессы именуются конденсацией и десублимацией. Водяной пар будет конденсироваться на другую поверхность только тогда, когда эта поверхность будет более холодной, чем температура точки росы, или когда равновесие водяного пара в воздухе будет превышено.

В атмосфере конденсация водяного пара приводит к образованию облаков, тумана и осадков, а десублимация – снега.

Использование водяного пара:

Благодаря своим уникальным свойствам, водяной пар получил широкое распространение в разнообразной деятельности человека:

– в промышленности в качестве теплоносителя, рабочего тела в паровых машинах и турбинах,

– как очистительный агент при паровой очистке;

– в качестве огнетушащего вещества в системах паротушения;

– в кулинарии для приготовления блюд «на пару»;

– для стерилизации медицинских и микробиологических инструментов так называемым методом автоклавирования.

Источник

Водяной пар

Водяной пар — газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха. Содержится в тропосфере.

Образуется молекулами воды при ее испарении. При поступлении водяного пара в воздух он, как и все другие газы, создаёт определённое давление, называемое парциальным. [1] Оно выражается в единицах давления — паскалях. Водяной пар может переходить непосредственно в твёрдую фазу — в кристаллы льда. Количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 кубическом метре, называют абсолютной влажностью воздуха.

Содержание

Теплоноситель

Так как теплоёмкость пара, вернее теплота его конденсации достаточно велика, он часто используется в качестве эффективного теплоносителя. Как примеры использования можно привести паровое отопление, промышленное использование пара, например, парогенераторы.

Примечания

См. также

Справочный материал

Полезное

Смотреть что такое «Водяной пар» в других словарях:

водяной пар — пар Вода в газообразном состоянии. [РМГ 75 2004] Тематики измерения влажности веществ Синонимы пар EN water steam DE Wasserdampf FR vapeur d eau … Справочник технического переводчика

водяной пар — Вода, находящаяся в земной атмосфере в парообразной фазе и ниже критической температуры для воды … Словарь по географии

ВОДЯНОЙ ПАР — вода в газообразном состоянии. В атмосферу попадает в результате испарения с поверхностей водных бассейнов и почвы. Конденсируется в (см.) в виде туманов, облаков и туч и снова возвращается на поверхность Земли в виде различных осадков … Большая политехническая энциклопедия

водяной пар — [steam] газообразное состояние воды. Если при 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) воду нагреть до 100 °С, то она закипает и начинает образовываться водяной пар, имеющий ту же температуру, но значительно больший объем. Состояние, при котором вода и пар… … Энциклопедический словарь по металлургии

водяной пар — вода, содержащаяся в атмосфере в газообразном состоянии. Количество водяного пара в воздухе сильно меняется; наибольшее его содержание – до 4 %. Водяной пар невидим; то, что называют паром в быту (пар от дыхания на холодном воздухе, пар от… … Географическая энциклопедия

водяной пар — vandens garai statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dujinės būsenos vanduo. atitikmenys: angl. steam; water vapor; water vapour vok. Wasserdampf, m; Wasserdunst, m rus. водяной пар, m; пар, m pranc. vapeur d’eau, f … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

водяной пар — vandens garai statusas T sritis chemija apibrėžtis Dujinės būsenos vanduo. atitikmenys: angl. steam rus. водяной пар; пар ryšiai: sinonimas – garas … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

водяной пар — 2 водяной пар; пар: Вода в газообразном состоянии. Источник: РМГ 75 2004: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение влажности веществ. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

водяной пар — vandens garai statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. aqueous vapour; steam; water vapour vok. Wasserdampf, m rus. водяной пар, m pranc. vapeur d eau, f … Automatikos terminų žodynas

водяной пар — garas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įprastinis vandens garų pavadinimas. atitikmenys: angl. aqueous vapor; aqueous vapour; steam; water vapor; water vapour vok. Wasserdampf, m rus. водяной пар, m pranc. vapeur d’eau … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Источник

Водяной пар: белый или прозрачный, формула, закон Дальтона

Водяной пар важен для жизни человека и всего живого на Земле. Он участвует в мировом круговороте воды в природе.
Солнце нагревает поверхность Земли, вода превращается в водяной пар и поднимается вверх. Там воздух охлаждается и пар снова становится водой. В виде осадков он снова попадает на Землю, питая реки и Мировой океан.
Водяной пар регулирует тепло на поверхности нашей планеты, определяет какая установится температура в определённой местности, образуются ли облака, выпадет дождь и роса.
В данной статье мы подробно рассмотрим: уникальные свойства водяного пара, его давление, температуру и интересные факты.

Что такое водяной пар

Водяной пар – это вода в газообразном состоянии, которая сохраняет свои свойства, но приобретает также свойства газа. Его количество определяет важнейшую для состояния атмосферы характеристику – влажность воздуха. Это одно из агрегатных состояний воды.

Рассмотрим основные виды пара.

Какой цвет: белый или прозрачный

Многие люди задаются вопросом: водяной пар белый или прозрачный? Можно его увидеть?

В повседневной жизни при кипении воды в чайнике мы часто видим белый дымок, который вырывается из носика. Некоторые люди считают его паром. На самом деле – это туман (результат конденсации водяного пара).

Настоящий пар невидим глазу, он прозрачный, безвкусный. Не имеет постоянной формы, запаха.

Основное содержание наблюдается в нижних слоях атмосферы (тропосфера). Пар может переходить в жидкое состояние. Данное явление мы часто наблюдаем в повседневной жизни, когда оконные стекла в комнате запотевают. Это значит, что водяной пар в тёплом воздухе комнаты коснулся холодного стекла, сгустился и превратился в мельчайшие капельки воды. Явление называют конденсацией.

Водяной пар принимает непосредственное участие в круговороте воды в природе. С его помощью образуются: облака, тучи, туман. Наибольшее скопление наблюдается в тропосфере.

В настоящий момент пар часто используют для бытовых нужд и производства. Среди наиболее известных устройств с его применением можно отнести:

Парциальное давление

Атмосферный воздух состоит из водяного пара и смеси различных газов. Давление, которое производил бы только водяной пар, при исключении всех других элементов называют парциальным давлением (упругостью).

Формула для расчета. Закон парциальных давлений газов (Закон Дальтона)

Где p1, p2, p3+pn – парциальное давления, производимое каждым газом, входящим в состав смеси.

Значение выражается в мбар или мм. ртутного столба. Отвечает за влажность воздуха, атмосферное давление.

Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба.

При снижении атмосферного давления повышается влажность воздуха, возможны осадки и повышение температуры воздуха.

Атмосферное давление важный показатель, который напрямую влияет на влажность воздуха, состояние людей (метеозависимых), температуру кипения.

Например, в горах при подъеме над поверхностью Земли, температура кипения воды падает, так как снижается атмосферное давление. На Эльбрусе, самой высокой вершине Европы (5642), вода закипит при 80,8 °С.

Температура

Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара содержится в нем.

В 1 м 3 воздуха при температуре +20 °С может содержаться 17 грамм

Масса водяного пара

Массу можно определить из уравнения Менделеева-Клапейрона.

р — давление насыщенного водяного пара;

М — молярная масса пара;

R — газовая постоянная;

Т — температура пара.

Как образуется водяной пар

Образуется двумя способами, в результате испарения и кипения. Рассмотрим более подробно каждый из них.

Испарение происходит при любой температуре, кипение — при одной, определенной для текущего давления. Когда процесс кипения начался, то, несмотря на продолжающийся подвод тепла, температура жидкости изменяется незначительно, пока вся жидкость не превратится в пар.

Давление и плотность насыщенных паров воды при различных температурах

Для наглядности предоставлена изображение с таблицей № 1.

В таблице указаны базовые значения.

Если имеется больше данных, расчеты можно сделать точно с помощью физических формул и измерений.

Ответы на распространенные вопросы

Какой воздух содержит больше всего водяного пара

Самое большое количество содержит воздух, который сформировался над Черным морем, так как температура в этих широтах намного выше

Можно ли увидеть водяной пар

Настоящий пар прозрачен и невидим.

От чего зависит скорость испарения

Скорость испарения зависит от рода жидкости. Быстрее испаряется та жидкость, молекулы которой притягиваются друг к другу с меньшей силой.

Если листок бумаги смочить в одном месте эфиром, а в другом водой, то мы заметим, что эфир испарится значительно быстрее, чем вода.

Заключение

Водяной пар невидим, не имеет вкуса, постоянной формы, цвета и запаха. На поверхности нашей планеты он выполняет важную функцию терморегуляции. От него зависит, какой будет климат, выпадет дождь и роса.

Пар непосредственный участник круговорота воды в природе. Он испаряется с поверхности океанов, рек, болот, почвы, растений и поступает в воздух, образовывая облака, тучи и лед. С помощью конденсации он снова превращается в воду.

Источник

Водяной пар — газообразное состояние воды

Водяной пар играет важнейшую роль в жизни нашей планеты в целом и в жизни человека в частности …

Водяной пар — газообразное состояние воды

Водяной пар — это вода в газообразном состоянии. Газообразное состояние относится к трем основным агрегатным состояниям воды, встречающихся в природе в естественных условиях. Чистый водяной пар не имеет ни цвета, ни вкуса. Наибольшее скопление пара наблюдается в тропосфере.

Приведём еще одно определение из справочника.

Водяной пар — вода, содержащаяся в атмосфере в газообразном состоянии. Количество водяного пара в воздухе сильно меняется; наибольшее его содержание – до 4 %. Водяной пар невидим; то, что называют паром в быту (пар от дыхания на холодном воздухе, пар от кипения воды и т. п.), – это результат конденсации водяного пара, как и туман. Количество водяного пара определяет важнейшую для состояния атмосферы характеристику – влажность воздуха.

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн. Под редакцией проф. А. П. Горкина. 2006

Как образуется водяной пар

Образование пара происходит в результате двух процессов – испарения или кипения. При испарении пар образуется только на поверхности вещества, при кипении же пар образуется по всему объему жидкости, о чем и свидетельствуют пузырьки, активно поднимающиеся вверх во время процесса кипения.

Кипение воды происходит при температурах, которые зависят от химического состава водного раствора и атмосферного давления. Температура кипения остается неизменной на протяжении всего процесса.

Насыщенный пар

Пар, образующийся в результате кипения, называется насыщенным. Насыщенный пар в свою очередь подразделяется на насыщенный сухой и насыщенный влажный пар. Насыщенный влажный пар состоит из взвешенных капелек воды, температура которых находится на уровне кипения, и соответственно самого пара, а насыщенный сухой пар не содержит капелек воды.

Перегретый пар

Так же существует «перегретый пар», который образуется при дальнейшем нагреве влажного пара, этот вид пара обладает более высокой температурой и более низкой плотностью.

Использование пара человеком

С паром мы постоянно сталкиваем в ежедневной жизни, он появляется — над носиком чайника при кипении воды, при глажке, при посещении бани… Однако не забывайте, что, как мы уже отмечали выше, чистый водяной пар не имеет ни цвета, ни вкуса.

Благодаря своим физическим свойствам и качествам, пар уже давным-давно нашел свое практическое применение в хозяйственной деятельности человека. И не только в быту, но и при решении больших глобальных задач. Долгое время пар был главной движущей силой прогресса как в прямом, так и в переносном смысле этого выражения. Он использовался как рабочее тело паровых машин, самой известной из которых является ПАРОВОЗ.

Пар и в наше время широко используется в хозяйственных и производственных нуждах:

Значение водяного пара для экосистемы Земли и его влияние на климат нашей планеты

Водяной пар активно участвует в создания парникового эффекта на Земле. Его влияние на климат планеты весьма значительно. Поэтому к нему приковано внимание многих ученых, занимающихся данной проблематикой.

Водяной пар активно участвует во многих химических процессах происходящих в атмосфере, стратосфере, топосфере.

Водяной пар является незаменимым элементом такого важного для нашей планеты процесса как Круговорот воды в природе (глобальный гидрологический цикл). Повышение интенсивности круговорота воды в природе приведет к весьма плачевным для человечества результатам — экстремальные осадки, наводнения, засухи …

Выводы

Подводя итоги, отметим, что, несмотря на всю свою «незаметность», водяной пар является не только важным элементом глобальной эко-системы Земли, но так же и весьма полезным веществом для хозяйственной и экономической деятельности человека.

Источник