Насыщенный пар/кипение

[Vladimirkey]

wrest

С парциальным давлением знаком.

О насыщенном паре сложилась следующая картинка: Что насыщенный пар образуется тогда и ТОЛЬКО тогда, когда некая жидкость заключена в закрытом объеме. Таким образом над поверхностью жидкости образуется насыщенный пар при данной температуре, при этом нет никакого кипения, только испарение и конденсация, находящиеся в равновесии. В открытом же сосуде не будет никакого насыщенного пара НИКОГДА, как я понял.

Теперь пытаюсь как-то связать "насыщенный" пар с кипением. Точнее, как они связаны или не связаны.

[rockclimber]

Vladimirkey в сообщении #1353888 писал(а):

О насыщенном паре сложилась следующая картинка: Что насыщенный пар образуется тогда и ТОЛЬКО тогда, когда некая жидкость заключена в закрытом объеме. Таким образом над поверхностью жидкости образуется насыщенный пар при данной температуре, при этом нет никакого кипения, только испарение и конденсация, находящиеся в равновесии. В открытом же сосуде не будет никакого насыщенного пара НИКОГДА, как я понял.

Не совсем так, но сначала...

Vladimirkey в сообщении #1353868 писал(а):

rockclimber в сообщении #1353830 писал(а):

Vladimirkey в сообщении #1353826 писал(а):

Например, на плите стоит вода с незакрытой крышкой и кипит.

Перед тем, как переходить к реальным системам, лучше начать с некоторых идеальных моделей, из которых убрано все лишнее. Например, замкнутый сосуд, в котором налита жидкость, а над жидкостью только пар этой жидкости и ничего больше.
Допустим, давление насыщенного пара в этой системе при данной температуре $100 \text{кПа}$, пар сжали поршнем так, что фактическое давление пара стало $150 \text{кПа}$. Что будет происходить в этой систме?

Изотермическое ли сжатие? Если да, то давление насыщенного пара не изменится. Если нет, то произойдет изменение давления насыщенного пара из-за увеличения температуры.

Что произойдет с жидкостью и паром?

[wrest]

Vladimirkey в сообщении #1353888 писал(а):

О насыщенном паре сложилась следующая картинка: Что насыщенный пар образуется тогда и ТОЛЬКО тогда, когда некая жидкость заключена в закрытом объеме.

Нет, совсем необязательно. Например во время дождя если я ничего не путаю, относительная влажность очень близка к 100 процентам. Кстати пар может быть не только насыщенным но и пересыщенным :) Собственно дождь из него и образуется. Еще способ (получения насыщенного пара) -- понижение температуры, при понижении температуры парциальное давление насыщенного пара воды заметно снижается, пар становится насыщенным (почему зимой изо рта идет пар при дыхании, вы в курсе?).

[GraNiNi]

График отсюда.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0 ... 0%B8%D0%B5

realeugene в [url=http://dxdy.ru
/post1353887.html#p1353887]сообщении #1353887[/url] писал(а):

Перегрев поверхности в 9 градусов выглядит крайне сомнительно.

Не сомневайтесь, так оно и есть.
Когда на дне поверхности нагрева образуется минипузырек пара, то давление в нем (и температура) будет больше как за счет столба жидкости - так называемая гидростатическая депрессия, так и за счет сжатия его силами поверхностного натяжения (давление Лапласа).
Все это и приводит к перегреву.

wrest в сообщении #1353886 писал(а):

Мои измерения, пирометром,

При измерении температуры поверхности пирометром результаты очень сильно зависят от коэффициента черноты измеряемой поверхности.
В простейших пирометрах этот коэффициент зашит в программное обеспечение и выбран как некое среднее значение подходящее для большинства бытовых случаев - обычно 0,95.
В более продвинутых (и дорогих) моделях его можно вводить вручную в соответствии с материалом той или иной поверхности.
А для точных измерений нужна процедура калибровки, когда коэффициент черноты подгоняется к температуре поверхности измеренной другим (точным) способом (термопарой).

[wrest]

GraNiNi в сообщении #1353900 писал(а):

При измерении температуры поверхности пирометром результаты очень сильно зависят от коэффициента черноты измеряемой поверхности.
В простейших пирометрах этот коэффициент зашит в программное обеспечение и выбран как некое среднее значение подходящее для большинства бытовых случаев - обычно 0,95.
В более продвинутых (и дорогих) моделях его можно вводить вручную в соответствии с материалом той или иной поверхности.
А для точных измерений нужна процедура калибровки, когда коэффициент черноты подгоняется к температуре поверхности измеренной другим (точным) способом (термопарой).

И? Я делал два измерения: крышка открыта, вода кипит. Крышка была закрыта, вода кипела, потом крышку приоткрываю и быстренько меряю. Во втором случае 100, в первом при открытой крышке, заметно меньше (не помню уже -- от 80 до 95).

[realeugene]

GraNiNi в сообщении #1353900 писал(а):

График отсюда.

По правилам Википедии, она сама не может быть первоисточником. А ссылки на качественный первоисточник я в этой статье в Википедии не вижу.

GraNiNi в сообщении #1353900 писал(а):

Не сомневайтесь, так оно и есть.

Угу. "Неужели вы мне не верите"? Вот, не верю.

GraNiNi в сообщении #1353900 писал(а):

Когда на дне поверхности нагрева образуется минипузырек пара, то давление в нем (и температура) будет больше как за счет столба жидкости - так называемая гидростатическая депрессия, так и за счет сжатия его силами поверхностного натяжения (давление Лапласа).
Все это и приводит к перегреву.

Давление пара выше почти на 4 метра водяного столба? Не верю!

[GraNiNi]

wrest в сообщении #1353908 писал(а):

И? Я делал два измерения: крышка открыта, вода кипит. Крышка была закрыта, вода кипела, потом крышку приоткрываю и быстренько меряю. Во втором случае 100, в первом при открытой крышке, заметно меньше (не помню уже -- от 80 до 95).

Да, при открытой крышке температура поверхности воды будет меньше, но насколько - зависит от интенсивности нагрева.
Бывает, что вода кипит при закрытой крышке, но перестает кипеть при открытой, тогда конечно - температура поверхности воды будет меньше.
При интенсивном же кипении, даже с открытой крышкой, вода хорошо перемешивается всплывающими пузырьками пара, поэтому ее температура не может быть сильно ниже 100°С.

Кроме того, сам коэффициент черноты для спокойной поверхности воды и бурно кипящей - могут отличаться.

-- Ср ноя 14, 2018 12:53:21 --

realeugene, там внизу статьи о кипении есть список литературы, график наверное - оттуда.
Давление столба - это небольшая добавка, посчитайте теперь давление Лапласа и соответствующее ему повышение температуры кипения воды, например для пузырька диаметром 0,001 мм.

[realeugene]

GraNiNi в сообщении #1353920 писал(а):

график наверное - оттуда.

Ваш график - вам и первоисточник искать.

GraNiNi в сообщении #1353920 писал(а):

соответствующее ему повышение температуры кипения воды, например для пузырька диаметром 0,001 мм.

Ваши кипящие пузырьки меньше размера шероховатостей поверхности дна?

[Vladimirkey]

Цитата:

Что произойдет с жидкостью и паром?

Пар начнет конденсироваться в жидкость до тех пор, пока не наступит равновесие между испарением и конденсацией.

[wrest]

(Оффтоп)

GraNiNi в сообщении #1353920 писал(а):

Да, при открытой крышке температура поверхности воды будет меньше, но насколько - зависит от интенсивности нагрева.

Ну, обычная кастрюля. Плита электрическая, "керамическая". На поверхности конфорки пирометр показывает что-то порядка 500 градусов.

GraNiNi в сообщении #1353920 писал(а):

При интенсивном же кипении, даже с открытой крышкой, вода хорошо перемешивается всплывающими пузырьками пара, поэтому ее температура не может быть сильно ниже 100°С.

Ну как интенсивном: вот кипит так хорошенько, снимаем крышку, меряем, температура 100. Ждем немного -- кипение при снятой крышке становится менее интенсивным (но продоложается, конечно), меряем опять -- температура что-то вроде 90. Я не очень понимаю температуру чего именно меряет пирометр -- может, приповерхностный слой воды действительно холоднее, и при этом он очень тонкий?
Я за цифры сейчас не ручаюсь, не помню 80 там 90 или 95, но помню что заметно меньше 100, то есть меньше 100 за пределам погрешности пирометра. А вот при только что снятой крышке -- 100 в пределах погрешности (т.е. от 98,5 до 101,5). Из чего я делаю вывод что пирометр, в общем-то, работает норм.

[Vladimirkey]

wrest в сообщении #1353895 писал(а):

Vladimirkey в сообщении #1353888 писал(а):

О насыщенном паре сложилась следующая картинка: Что насыщенный пар образуется тогда и ТОЛЬКО тогда, когда некая жидкость заключена в закрытом объеме.

Нет, совсем необязательно. Например во время дождя если я ничего не путаю, относительная влажность очень близка к 100 процентам. Кстати пар может быть не только насыщенным но и пересыщенным :) Собственно дождь из него и образуется. Еще способ (получения насыщенного пара) -- понижение температуры, при понижении температуры парциальное давление насыщенного пара воды заметно снижается, пар становится насыщенным (почему зимой изо рта идет пар при дыхании, вы в курсе?).

На сколько я понимаю, механизм следующий: мы выдыхаем воздух изо рта с водяным паром, когда воздух выходит на улицу изо рта, то температура его резко снижается (вследствие низкой температуры воздуха на улице зимой), водяной пар в воздухе становится насыщенным, относительная влажность увеличивается до точки росы - водяной пар превращается в воду, а потом, наверное, в льдинки, что мы и видим, когда выдыхаем или же, мы видим воду?. Все эти процессы происходят достаточно быстро. Так? :)

[realeugene]

Vladimirkey в сообщении #1353932 писал(а):

что мы и видим, когда выдыхаем или же, мы видим воду?

Водяной пар сам по себе прозрачен для видимого света. Видеть глазами можно только капли воды, рассеивающие свет.

[wrest]

Vladimirkey в сообщении #1353932 писал(а):

На сколько я понимаю, механизм следующий:

Да, все примерно так. Видим мы или капли воды или лёд. Насчет льдинок не уверен, предполагаю что туман рассеивается испарением капель воды, хотя при очень низких температурах (минус 40 и холоднее), возможно, остаются и льдинки.
Так что насыщенным пар бывает не только в закрытых сосудах.

[GraNiNi]

realeugene в сообщении #1353928 писал(а):

Ваш график - вам и первоисточник искать.

Извольте: стр.111
http://thermalinfo.ru/spravochniki-skac ... operedachi

[Vladimirkey]

wrest в сообщении #1353941 писал(а):

Vladimirkey в сообщении #1353932 писал(а):

На сколько я понимаю, механизм следующий:

Да, все примерно так. Видим мы или капли воды или лёд. Насчет льдинок не уверен, предполагаю что туман рассеивается испарением капель воды, хотя при очень низких температурах (минус 40 и холоднее), возможно, остаются и льдинки.
Так что насыщенным пар бывает не только в закрытых сосудах.

Получается тогда, что насыщенный пар - пар, находящийся СТРОГО в динамическом равновесии с жидкостью, здесь важное слово в "равновесии".