Строительство
Мембрана NovaWrap при строительстве индивидуального жилого дома
Водяной пар, который всегда имеется в окружающей среде, стремится переходить из зон с высокой влажностью в зоны с низкой влажностью. Когда этот пар конденсируется, уровень влажности внутри здания повышается, а также насыщаются водой теплоизоляционные материалы, что приводит к уменьшению их теплозащитных свойств, что, в свою очередь, способствует увеличению теплопотерь. Вода также увеличивает коррозию металлических конструкций зданий и приводит к разрушению наружных элементов конструкции вследствие циклов замораживания–размораживания, если вода скапливается в холодной части термоизоляции.
Для поддержания высокой стойкости к воздействию влаги, в подвалах, цокольных этажах и ванных комнатах используются различные мембранные материалы в форме фольги, пленок или мембран, наносимых в жидком виде.
Одним из материалов, защищающих здания от влаги, являются мембранные пленки, которые устанавливают на внешних стенах и которые предотвращают попадание дождя в стены и в то же время позволяют водяному пару выйти из помещения наружу. Если влага снаружи или изнутри накапливается в слое термоизоляции, который находится в полостях стен, его теплопроводность резко повышается. Это означает, что термоизоляция начинает хорошо проводить тепло изнутри наружу зимой и снаружи внутрь летом, то есть перестает выполнять свою работу. Гидроизоляционная мембрана должна обеспечивать высокую плотность потока водяного пара для того чтобы быть эффективной и обеспечивать быстрое высыхание стеновых систем. Гидроизоляционные мембраны для установки на наружные стены должны быть прочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки во время строительных работ и выполнять свои функции в течение длительного времени после окончания строительства.
Другой формой строительных гидроизоляционных материалов, в которых важна низкая плотность потока водяного пара, являются пароизоляторы. Пароизолятор — это любой материал, чаще всего полимерная пленка или фольга, устанавливаемая на внутренних поверхностях стен, которые бывают теплыми зимой в зонах с холодным климатом. В каркасных домах, построенных из стандартных калиброванных пиломатериалов, которые являются основным типом малоэтажных зданий в США и Австралии и других странах, пароизоляторы устанавливаются между теплоизоляцией и гипсокартонными плитами. В жарком и влажном климате пароизоляторы обычно устанавливают на внешней поверхности стен, так как в таком климате основной их задачей является предотвращение проникновения влаги снаружи в помещение.
Удельная теплота парообразования некоторых жидкостей
В таблице 1 приведены экспериментально полученные величины удельной теплоты парообразования некоторых жидкостей.
| Вещество | $L, \frac{Дж}{кг}$ |
| Вода | $2.3 \cdot 10^6$ |
| Аммиак (жидкий) | $1.4 \cdot 10^6$ |
| Спирт | $0.9 \cdot 10^6$ |
| Эфир | $0.4 \cdot 10^6$ |
| Ртуть | $0.3 \cdot 10^6$ |
| Воздух (жидкий) | $0.2 \cdot 10^6$ |
Таблица 1. Удельная теплота парообразования некоторых веществ (при температуре кипения и нормальном атмосферном давлении)
{"questions":[{"content":"Чему равна удельная теплота парообразования ртути?<br />`input-1` $\\cdot 10^6 \\frac{Дж}{кг}$.","widgets":{"input-1":{"type":"input","inline":1,"answer":}}}]}
Удельная теплота парообразования эфира равна $0.4 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг}$. Что это означает?
Возьмем $1 \space кг$ эфира при его температуре кипения ($35 \degree C$). Для того чтобы полностью превратить его в пар, нам потребуется $0.4 \cdot 10^6 \space Дж$.
Обратите внимание, что удельная теплота парообразования показывает количество теплоты, необходимое для превращения жидкости, взятой при ее температуре кипения, в пар
Внеземные
Водяной пар обычным явлением в Солнечной системе и в расширении, другие системы планетные. Его сигнатура была обнаружена в атмосфере Солнца в солнечных пятнах. Присутствие водяного пара было обнаружено в атмосферах всех семи внеземных планет Солнечной системы, Луны Земли и спутников других планет, хотя обычно в незначительных количествах.
КриогейзерЕвропакосмический телескоп Хаббл
Геологические образования, такие как поскольку считается, что криогайзеры существуют на поверхности нескольких ледяных лун, выбрасывающих водяной пар из-за приливного нагрева, и могут указывать на наличие значительных количеств подземной воды. Шлейфы водяного пара были обнаружены Воздействуют на спутник Юпитера Европа и похожи на струи водяного пара, обнаруженные на спутнике Сатурна Энцеладе. Следы водяного пара были также обнаружены в стратосфере Титана. Было обнаружено, что водяной пар является основным компонентом атмосферы карликовой планеты, Цереры, самого большого объекта в поясе астероидов . Обнаружение было выполнено с помощью дальние инфракрасные способности из космической обсерватории им. Гершеля. Вывод неожиданно, потому что кометы, а не астероиды, как правило, считаются «источниками струй и перьев». По словам одного из ученых, «Границы между кометами и астероидами становятся все более размытыми». Ученые, изучающие Марс, выдвигают гипотезу, что, если вода движется по планете, она делает это в виде пара.
Яркость хвостов комет происходит в основном за счет водяного пара. При приближении к Солнцу лед многие кометы уносят в пар сублимированные. Зная расстояние кометы от Солнца, астрономы могут определить содержание воды в комете по ее яркости.
Наличие водяного пара было подтверждено также за пределами Солнечной системы. Спектроскопический анализ HD 209458 b, внесолнечной планеты в созвездии Пегаса, дает первое свидетельство наличия водяного пара в атмосфере за пределами Солнечной системы. У звезды под названием CW Leonis было обнаружено кольцо из огромного количества водяного пара, окружающее стареющую массивную звезду . А Спутник НАСА, разработанный для изучения химических веществ в облаках межзвездного газа, сделал открытие с помощью бортового спектрометра. Скорее всего, «водяной пар испарился с поверхностей вращающихся комет». HAT-P-11b также было обнаружено, что относительно небольшая экзопланета содержит водяной пар.
Психрометр. Гигрометр
При понижении температуры, относительная влажность воздуха увеличивается. При некоторой температуре (точке росы) водяной пар становится насыщенным. Дальнейшее понижение температуры приводит к тому, что образующийся излишек водяных паров начинает конденсироваться в виде капелек росы или тумана.
Для определения относительной влажности воздуха, можно искусственно понизить температуру воздуха в какой-то ограниченной области до точки росы. Абсолютная влажность и, соответственно, давление водяных паров при этом останутся неизменными. Сравнивая давление водяного пара при точке росы с давлением насыщенного пара, которое могло бы быть при интересующей нас температуре, мы тем самым, найдем относительную влажность воздуха. Быстрого охлаждения можно добиться при интенсивном испарении какой-нибудь летучей жидкости. Такой метод применяют для измерении влажности при помощи конденсационного гигрометра.
Конденсационный гигрометр состоит из металлической коробочки с двумя отверстиями (рис. 6).
Рис. 6
В коробочку заливается эфир. С помощью резиновой груши через коробочку прокачивается воздух. Эфир очень быстро испаряется, температура коробочки и воздуха, находящегося вблизи нее, понижается, а относительная влажность растет. При некоторой температуре, которая измеряется термометром, вставленным в отверстие прибора, поверхность коробочки покрывается мельчайшими капельками росы. Чтобы точнее зафиксировать момент появления на поверхности коробочки росы, эта поверхность полируется до зеркального блеска, а рядом с коробочкой для контроля располагается отполированное металлическое кольцо.
В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом, принцип действия которого основан на Пельтье эффекте, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него проволочным сопротивлением или полупроводниковым микротермометром.
Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100%. Волос 1 (рис. 7) натянут на металлическую рамку 2. Изменение длины волоса передаётся стрелке 3, перемещающейся вдоль шкалы.
Рис. 7
Действие керамического гигрометра основано на зависимости электрического сопротивления твердой и пористой керамической массы (смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла) от влажности воздуха.
Относительную влажность определяют также с помощью психрометра.
Психрометр состоит из двух термометров, шарик одного из них обмотан тканью, нижние концы которой опущены в сосуд с дистиллированной водой (рис. 8). Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. Но при испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух (меньше его относительная влажность), тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров (так называемая психрометрическая разность) зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.
Рис. 8
- Гигрометр — от греч.Hygros — влажный.
- Психрометр — от греч.Psychros — холодный + Metreo — измеряю
Одежда
Куртка-дождевик
Любая водоотталкивающая или водонепроницаемая одежда должна пропускать наружу пот и в то же время предотвращать попадание под нее дождевой воды. Вся влага, которая образуется в результате выделения пота, должна быть выведена наружу в результате действия выделяемого телом тепла. Изготовители одежды обычно описывают водоустойчивость ткани двумя числами. Первое число обозначает гидростатический напор, определяющий водонепроницаемость, а второе число указывает на плотность потока водяного пара, которая показывает как одежда может пропускать водяной пар. Однако чаще этот параметр в отношении одежды по-русски называют паропроницаемостью.
Например, если первое число равно 10К или 10 000 мм, это означает, что для испытания на такую ткань можно поставить вертикально трубу и заполнять ее водой до тех пор, пока вода не начнет протекать через ткань. Уровень воды в миллиметрах, в нашем случае 10 000 мм или 10 м, и есть показатель водонепроницаемости. Для различных видов деятельности нужна различная водонепроницаемость. Например, величина 10 000 мм означает, что ткань выдержит легкий дождь и средний снегопад.
Второе число определяет паропроницаемость, то есть способность ткани пропускать пот (водяной пар) наружу. Например, куртка-дождевик с паропроницаемостью 15 000 г/м²/сутки (то есть 15 литров воды через квадратный метр ткани за сутки) вполне годится для горного туризма и иных видов интенсивной физической активности.
Значение давления и скорости в потоке
Давление, которое обычно определяется, как сила на единицу площади, является важной характеристикой потока. Давление, оказываемое жидкостью, газом или паром в трубопроводе
Давление, оказываемое жидкостью, газом или паром в трубопроводе
На рисунке выше показаны два направления, в которых поток жидкости, газа или пара, двигаясь, оказывает давление в трубопроводе в направлении самого потока и на стенки трубопровода. Именно давление во втором направлении чаще всего используют в расходомерных устройствах, в которых на основе показания перепада давления в трубопроводе, определяется расход.
Скорость, с которой течет жидкость, газ или пар в значительной степени влияет на величину давления, оказываемого жидкостью, газом или паром на стенки трубопровода; в результате изменения скорости изменится давление на стенки трубопровода. На рисунке ниже графически изображена взаимосвязь между скоростью потока жидкости, газа или пара и давлением, которое оказывает поток жидкости на стенки трубопровода.
Взаимосвязь между скоростью и давлением
Как видно из рисунка, диаметр трубы в точке «А» больше, чем диаметр трубы в точке «B». Так как количество жидкости, входящей в трубопровод в точке «А», должно равняться количеству жидкости, выходящей из трубопровода в точке «В», скорость, с которой течёт жидкость, проходя более узкую часть трубы, должна увеличиваться. При увеличении скорости жидкости, будет уменьшаться давление, оказываемое жидкостью на стенки трубы.
Для того, чтобы показать, как увеличение скорости расхода текучей среды может приводить к уменьшению величины давления, оказываемого потоком текучей среды на стенки трубопровода, можно воспользоваться математической формулой. В этой формуле учтены только скорость и давление. Другие показатели, такие как: трение или вязкость не учтены
Если не принимать во внимание эти показатели, то упрощенная формула записывается так: PA + K (VA)2 = PB + K (VB)2
Давление, оказываемое текучей средой на стенки трубы, обозначено буквой P. РA — это давление на стенки трубопровода в точке «А» и PB — это давление в точке «B». Скорость текучей среды обозначена буквой V. VA — это скорость текучей среды по трубопроводу в точке «А» и VB — это скорость в точке «B». K — это математическая константа.
Как уже было сформулировано выше, для того, чтобы количество газа, жидкости или пара прошедшее трубопровод в точке «B», равнялось количеству газа, жидкости или пара, вошедшему в трубопровод в точке «А», скорость жидкости, газа или пара в точке «B» должна увеличиваться. Поэтому, если PA + K (VA)2 должно равняться PB + K (VB)2, то при увеличении скорости VB давление РB должно уменьшиться. Таким образом увеличение скорости приводит к уменьшению параметра давления.
Упражнения
Упражнение №1
У вас есть вода массой $2 \space кг$ с температурой $20 \degree C$. Рассчитайте, какое количество энергии потребуется для ее превращения в пар.
Дано:$m = 2 \space кг$$t_1 = 20 \degree C$$t_2 = 100 \degree C$$c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$$L = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг}$
$Q — ?$
Показать решение и ответ
Скрыть
Решение:
Сначала нам потребуется нагреть воду до температуры кипения, затратив на это количество энергии $Q_1$:$Q_1 = cm (t_2 — t_1)$.
$Q_1 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 2 \space кг \cdot (100 \degree C — 20 \degree C) = 8400 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 80 \degree C = 672 \space 000 \space Дж \approx 0.7 \cdot 10^6 \space Дж$.
Теперь рассчитаем количество энергии $Q_2$, затраченное для превращения воды в пар:$Q_2 = Lm$.
$Q_2 = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг} \cdot 2 \space кг = 4.6 \cdot 10^6 \space Дж$.
Рассчитаем общее количество энергии, которое нам потребуется:$Q = Q_1 + Q_2 = 0.7 \cdot 10^6 \space Дж + 4.6 \cdot 10^6 \space Дж = 5.3 \cdot 10^6 \space Дж$.
Ответ: $Q = 5.3 \cdot 10^6 \space Дж$.
Упражнение №2
Вычислите, какое количество энергии выделится при охлаждении водяного пара массой $2 \space кг$ от $100 \degree C$ до $0 \degree C$.
Дано:$m = 2 \space кг$$t_1 = 100 \degree C$$t_2 = 0 \degree C$$c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$$L = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг}$
$Q — ?$
Показать решение
Скрыть
Решение:
Температура $100 \degree C$ — это температура парообразования воды и конденсации водяного пара. При понижении температуры пар сначала сконденсируется в жидкость, а жидкость продолжит охлаждаться.Количество теплоты, выделенное при этом будет равно:$Q = Q_1 + Q_2$, где$Q_1$ — количество выделенной теплоты при конденсации пара,$Q_2$ — количество теплоты, выделенное при охлаждении жидкости до $0 \degree C$.
$Q_1 = Lm$.$Q_1 = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг} \cdot 2 \space кг = 4.6 \cdot 10^6 \space Дж$.
$Q_2 = cm (t_1 — t_2)$.$Q_2 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 2 \space кг \cdot (100 \degree C — 0 \degree C) = 8400 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 100 \degree C = 840 \space 000 \space Дж \approx 0.8 \cdot 10^6 \space Дж$.
$Q = 4.6 \cdot 10^6 \space Дж + 0.8 \cdot 10^6 \space Дж= 5.4 \cdot 10^6 \space Дж$.
Ответ: $Q = 5.4 \cdot 10^6 \space Дж$.
Упражнение №3
Из чайника выкипела вода объемом $0.5 \space л$. Начальная температуры этой воды составляла $10 \degree C$. Какое количество энергии оказалось излишне затраченным? Плотность воды — $1000 \frac{кг}{м^3}$.
Дано:$V = 0.5 \space л$$\rho = 1000 \frac{кг}{м^3}$$L = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг}$
СИ:$0.5 \cdot 10^{-3} \space м^3$
$Q — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
После закипания воды в чайнике огонь выключают. Если его не выключить, то процесс кипения продолжится, и вода из чайника будет испаряться. Так как превращение воды в пар не является целью кипячения воды, энергию, которая ушла на парообразование можно считать излишне затраченной. Рассчитаем ее по формуле: $Q = Lm$.
Массу мы можем выразить через плотность и объем: $m = \rho V$.
Тогда наша формула примет вид:$Q = L\rho V$.
$Q = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг} \cdot 1000\frac{кг}{м^3} \cdot 0.5 \cdot 10^{-3} \space м^3 = 2.3 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг} \cdot 0.5 \space кг = 1.15 \cdot 10^6 \space Дж$.
Ответ: $Q = 1.15 \cdot 10^6 \space Дж$.
См. также
- Гигрометр Wikipedia.org
- Измерители влажности воздуха и газов (гигрометр ВИТ, гигрометр электронный, гигрометр психометрический …)
- Относительная влажность Wikipedia.org
- Психрометр Wikipedia.org
Литература
- Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 197-203.
- Жилко В.В. Физика: Учеб. пособие для 11-го кл. общеобразоват. шк. с рус. яз. обучения / В.В. Жилко, А.В.Лавриненко, Л.Г. Маркович. — Мн.: Нар. асвета, 2002. — С. 194-203.
- Открытая Физика
США и Британия
В виду того, что в некоторых англоязычных странах объем измеряется в отличных от системы СИ единицах, переводим их в систему СИ.
- 1 дюйм = 0.0254 м. Тогда кубический дюйм = 0.000016387064 м³ (точно)
- 1 фут = 0.3048 м. Тогда кубический фут = 0.028316846592 м³ (точно)
- 1 ярд = 0.9144 м. Тогда кубический ярд = 0.764554857984 м³ (точно)
- 1 акр = 4840 квадратных ярдов = 4046.8564224 м² (точно)
- Акр-фут — объем воды, необходимый для покрытия высотой в один фут площади в один акр.
Тогда 1 акр-фут = 1233.48183754752 м³ (точно) - 1 баррель (американский, нефтяной) = 0.158988 м³
- 1 американский галлон = 0.003785411784 м³
- 1 имперский (британский) галлон = 0.00454609188 м³
- Принимаем: 1 год = 365.25 суток
И тогда рассчитываем:
- 1 акр-фут в секунду [af/s] = 1233.48183754752 метр³ в секунду [м³/с] (точно)
- 1 акр-фут в минуту [af/min] = 20.55803062579 метр³ в секунду [м³/с] (точно)
- 1 акр-фут в час [af/h] = 0.34263384376 метр³ в секунду [м³/с] (точно)
- 1 акр-фут в сутки [af/d] = 51.39507656448 метр³ в час [м³/ч] (точно)
- 1 акр-фут в год [af/yr] = 0.14071205083 метр³ в час [м³/ч] (точно)
- 1 баррель (нефть) в секунду [bbl/s] = 0.158988 метр³ в секунду [м³/с]
- 1 баррель (нефть) в минуту [bbl/min] = 9.53928 метр³ в час [м³/ч]
- 1 баррель (нефть) в час [bbl/h] = 3.815712 метр³ в сутки [м³/сут]
- 1 баррель (нефть) в сутки [bbl/d] = 58.070367 метр³ в год [м³/г]
- 1 баррель (нефть) в год [bbl/yr] = 158.988 литров в год [л/г]
- 1 галлон (US) в секунду = 3.785411784 литров в секунду [л/с]
- 1 галлон (US) в минуту = 0.0630901964 литров в секунду [л/с]
- 1 галлон (US) в час = 3.785411784 литров в час [л/ч]
- 1 галлон (US) в сутки = 3.785411784 литров в сутки [л/сут]
- 1 галлон (US) в год = 3.785411784 литров в год [л/г]
- 1 фут³ в секунду [ft³/s] = 1728 [in³/s] = 28.316846592 литров в секунду [л/с] (точно)
- 1 фут³ в минуту [ft³/min] = 28.8 [in³/s] = 0.4719474432 литров в секунду [л/с] (точно)
- 1 фут³ в час [ft³/h] = 0.46 [in³/s] = 28.316846592 литров в час [л/ч] (точно)
- 1 фут³ в сутки [ft³/d] = 0.02 [in³/s] = 1.179868608 литров в час [л/ч] (точно)
- 1 фут³ в год [ft³/yr] = 1728 [in³/yr] = 28.316846592 литров в год [л/г] (точно)
- 1 дюйм³ в секунду [in³/s] = 0.0005787037 [ft³/s] = 58.9934304 литров в час [л/ч] (точно)
- 1 дюйм³ в минуту [in³/min] = 0.0005787037 [ft³/min] = 0.98322384 литров в час [л/ч] (точно)
- 1 дюйм³ в час [in³/h] = 0.0005787037 [ft³/h] = 0.393289536 литров в сутки [л/сут] (точно)
- 1 дюйм³ в сутки [in³/d] = 0.0005787037 [ft³/d] = 5.985375126 литров в год [л/г] (точно)
- 1 дюйм³ в год [in³/yr] = 0.0005787037 [ft³/yr] = 0.016387064 литров в год [л/г] (точно)
Перегретый пар
Если насыщенный пар отвести от поверхности испарения воды в котле и продолжать нагревать его отдельно, то температура пара будет подниматься и объем его увеличиваться. Устройство, в котором пар подогревается (пароперегреватель), сообщается с паровым пространством котла (рис 2). Пар, температура которого выше температуры кипения воды при том же давлении, называется перегретый пар. Если давление пара равно 25 ата, а температура его 425С, то он прегрет на 425 – 222,9 = 202,1С, так как давлению 25 ата соответствует температура насыщенного пара, равная 222,9С 
Энтальпия перегретого пара
I=i+a=i+r+a, ккал/кг.
Следовательно, она превышает энтальпию сухого насыщенного пара того же давления на величину, выражающую собой количество теплоты, дополнительно сообщенное пару при перегреве; это количество теплоты равно:
а=ср(t2 – t1), ккал/кг,
где ср – средняя теплоемкость 1 кг пара при постоянном давлении. Ее величина зависит от давления и температуры пара; в даны значения ср для некоторых температур и давлений;
t1 – температура насыщенного пара; t2 – температура перегретого пара.
Энтальпии перегретого пара для некоторых давлений и температур приведены в .
Перегревая свежий пар, мы сообщаем ему дополнительную теплоты, то есть увеличиваем начальную энтальпию. Это приводит к увеличению использованного теплопадения и повышению экономического к.п.д. установки работающей на перегретом паре. Кроме того, перегретый пар при движении в паропроводах не конденсируется в воду, так как конденсация может начаться только с момента, когда температура перегретого пара понизиться на столько, что он перейдет в насыщенное состояние
Отсутствие конденсации свежего пара особенно важно для паровых турбин, вода, скопившаяся в паропроводе и увлеченная паром в турбину, легко может разрушить лопатки турбины
Преимущество перегретого пара настолько значительны и выгодность его применения настолько велика, что современные турбинные установки работают почти исключительно перегретым паром.
В настоящее время большинство тепловых электростанций строится с параметрами пара свыше 130 – 150 ата и свыше 565С. В дальнейшем для самых мощных блоков предполагается по мере освоения новых жаростойких сталей повысить параметры до 300 ата и 656С.
При расширении перегретого пара его температура понижается, по достижении температуры насыщения перегретый пар проходит через состояние сухого насыщенного пара и превращается во влажный пар.
Далее ► ► ►
Главная страница
Удельная теплота конденсации
Нужно ли сообщать пару энергию при его конденсации? Давайте рассмотрим простой опыт (рисунок 1).
Нальем в сосуд воду и закроем его пробкой. Через пробку проведем трубку и направим ее на кусочек охлажденного стекла. Доведем воду до кипения с помощью горелки.
Рисунок 1. Выделение энергии при конденсации пара
Пар, поднимающийся над кипящей водой, будет конденсироваться, соприкасаясь с холодным стеклом. Если мы дотронемся до стекла, то обнаружим, что оно очень сильно нагрелось.
Так энергия пара передается стеклу. В результате этой потери энергии пар конденсируется. Если бы температура стекла была равна температуре пара, то теплопередача бы не происходила, и конденсат не образовывался бы.
Это говорит о том, что при конденсации пар отдает, выделяет энергию.
Более точные опыты также показывают, что
Значит, при превращении $1 \space кг$ водяного пара в воду при температуре $100 \degree C$ выделяется $2.3 \cdot 10^6 \space Дж$ энергии.
{"questions":}},"hints":}]}
Это довольно большая энергия, поэтому человечество стремится ее использовать. Например, на крупных тепловых электростанциях паром, который уже прошел через турбины, нагревают воду. Ее, в свою очередь, используют для отопления зданий и бытовых нужд.
Определение
Плотность потока водяного пара — мера способности материала (обычно пароизолятора в форме пленки или ткани) пропускать или задерживать пар через заданную площадь поверхности в единицу времени при заданных влажности и температуре. Плотность потока водяного пара также называют скоростью переноса пара и иногда паропроницаемостью. Соответствующие английские термины — moisture vapor transmission rate (MVTR) и water vapor transmission rate (WVTR).
В метрических единицах плотность потока водяного пара обычно выражают в граммах на квадратный метр в сутки (г/м²/сут). В США плотность потока водяного пара выражают в граммах на 100 кв. дюймов в сутки (г/100 дюйм²/сут). Меньшие значения плотности потока водяного пара указывают на бóльшую способность материала сохранять влажные продукты влажными, а сухие — сухими. Отметим, что если при разговоре о паропроницаемости упоминается влага — речь идет только о воде в ее газообразной форме.
Поддержание заданного уровня плотности потока водяного пара важно в различных отраслях промышленности, таких как промышленность строительных материалов, оптоэлектроника, швейная и текстильная промышленность, фармацевтическая и пищевая промышленность. Поддержание заданного уровня плотности потока водяного пара важно для обеспечения заданного срока хранения и целостности различных товаров, например, фармацевтических, пищевых продуктов и строительных материалов
Материалы с заданной плотностью потока водяного пара используются при упаковке продуктов питания и лекарств, которые не могут храниться влажными. Такие упаковочные материалы обеспечивают высокое качество товаров, их безопасность и длительный срок хранения. При упаковке продуктов часто используются различные комбинированные виды упаковки и покрытий. С другой стороны, паропроницаемость одежды должна быть достаточно высокой для удобства тех, кто ее носит.
В промышленности строительных материалов уделяют особое внимание качеству гидроизоляции строительных элементов для обеспечения требуемой влажности в зданиях и их длительного срока эксплуатации. Гидроизоляционные материалы, такие как пленка или листовой ламинат, могут иметь очень низкие значения плотности потока водяного пара
Однако важно понимать, что швы, складки и отверстия, обусловленные конструкцией, могут серьезно нарушить гидроизоляционные свойства конструкций. Одним из главных факторов, ограничивающих срок службы электронных изделий, является ухудшение параметров электронных компонентов вследствие воздействия влаги и кислорода
В частности, в дисплеях, изготовленных с помощью OLED-технологии (англ. Organic light-emitting diode — органический светодиод), необходимы покрытия с очень низкими уровнями паропроницаемости для обеспечения устойчивости их характеристик в течение всего срока службы
Одним из главных факторов, ограничивающих срок службы электронных изделий, является ухудшение параметров электронных компонентов вследствие воздействия влаги и кислорода. В частности, в дисплеях, изготовленных с помощью OLED-технологии (англ. Organic light-emitting diode — органический светодиод), необходимы покрытия с очень низкими уровнями паропроницаемости для обеспечения устойчивости их характеристик в течение всего срока службы.
Применение водяного пара
Благодаря высокой теплоёмкости и значительной энергии конденсации, водяной пар находит широкое применение в качестве эффективного теплоносителя. Примеры его использования охватывают такие области, как паровое отопление, процессы испарительного охлаждения воздуха и промышленное применение, включая парогенераторы.
Теплоёмкость пара играет ключевую роль в теплообменных процессах. Когда вода испаряется и превращается в водяной пар, она поглощает огромное количество тепла, что позволяет эффективно нагревать систему или передавать тепло на большие расстояния. Эта уникальная характеристика делает водяной пар незаменимым элементом в системах отопления и охлаждения.
Схема парового отопления с помощью водяного пара
В паровом отоплении, например, водяной пар используется для обогрева помещений и обеспечения комфортной температуры. Путем конденсации пара, высвобождается большое количество тепла, что обеспечивает эффективное отопление.
Испарительное охлаждение воздуха применяется в системах кондиционирования и охлаждения. Водяной пар используется для охлаждения воздуха, при этом он сам конденсируется, отдавая тепло окружающей среде (вывод части кондиционера на улицу) и обеспечивая прохладу в помещении.
Промышленное использование пара, такое как работа парогенераторов, является еще одним важным применением водяного пара. Эти устройства производят пар с высокой температурой и давлением, который может быть использован в различных промышленных процессах и производствах, включая производство электроэнергии и химической промышленности.
Таким образом, водяной пар, благодаря своей теплоёмкости и эффективности теплопередачи, является важным элементом в инженерии и технологии, способствуя эффективному использованию тепла в различных отраслях и повышая энергоэффективность систем отопления и охлаждения.