Конденсация и точка росы

[Stensen]

Доброго всем времени суток. Уважаемые, подскажите. Конденсация газа, например чистого водяного пара, и выпадение этого пара из воздуха в виде росы, это одно и то же явление?

[arseniiv]

Да, конечно. Даже ведь и в быту про росу, возникшую не где-то там на лугу, говорят «конденсат», и даже если сейчас в том же быту это не обязательно всеми прозрачно понимается как «то, что сконденсировалось», исторически это должно было войти в обиход именно так.

Разница может быть только в том, что чистый водяной пар чистый, а в составе воздуха это часть смеси. Но фазовым переходам это не особо важно, а важны давление, температура и конкретно для конденсации наличие чего-то, упрощающего образование капель (ну или твёрдых частиц) — для росы поверхностей, для тумана ядер конденсации типа пыли, дыма, пыльцы, или каких-то значительных неоднородностей в газе. Если со всем этим плохо, пар не конденсируется пересыщается.

Про пересыщение и ядра конденсации есть кстати простейший опыт: берём пластиковую бутылку побольше, желательно прозрачную, ошпариваем горячей водой внутри, закручиваем и ждём, пока капли изнутри максимально испарятся и водяной пар достигнет насыщения. Может быть стоит её немного греть, потому что капель на стенках под конец должно быть как можно меньше, чтобы поменьше мешать наблюдению. После того как бутылка постояла с час, посжимаем её несколько раз. Ничего видимого не произойдёт. Теперь открутим крышку бутылки, подымим чем-нибудь в неё пару секунд (например потушенной только что спичкой или бумажкой) и закрутим назад. Если теперь сжимать и отпускать бутылку, мы увидим значительное затуманивание и прояснение (плюс ещё опыт по атмосферной оптике: посмотрим через туман на источник света и увидим вокруг него венец). Контрольный вопрос: после чего (сжатия или отпускания) здесь происходит затуманивание, а после чего испарение тумана?

[Stensen]

Спасибо за подробный ответ.
При сжатии (уменьшении объема) увеличивается плотность пара, достигая макс значения при имеющейся температуре и соответственно насыщения и затуманивания, должно быть так, если правильно понимаю

[arseniiv]

Ага, неправильно. Сжатие и расширение тут с хорошей степенью адиабатические (они происходят за доли секунды, теплопроводность воздуха плохонькая, конвекции в бутылке не должно быть практически никакой, и излучение при температуре около комнатной мизерное), и потому при сжатии повышается температура и туман испаряется, а при отпускании бутылки температура падает. Давление же меняется ненастолько сильно, чтобы что-то изменить в этой картине. (И температура несильно, но вблизи точки росы этого оказывается достаточно.)

[Stensen]

Спасибо, понял

[druggist]

arseniiv в сообщении #1503302 писал(а):

Но фазовым переходам это не особо важно, а важны давление, температура

Я бы поспорил с этим общим утверждением. Возьмем, например, "конденсацию наоборот" , т.е., внутреннее испарение, то бишь, кипение. В отличие от конденсата, который появляется при разных температурах, кипение, даже при наличии "чего-то, упрощающего образование капель"пузырей - пузырьков газа, неоднородностей стенок и пр., происходит при одной и той же температуре при любом парциальном давлении паров воды. Получается, что на "поверхностный" фазовый переход, то есть, испарение, влияет парциальное давление паров, а на внутреннее испарение -процесс, аналогичный образованию конденсата, - атмосферное( при этом парциальное давление паров воды может быть любым).

[arseniiv]

Ну, я не старался описать, что происходит в любых условиях и с наибольшей точностью, а просто дать хоть насколько-то общий ответ за конечное время, так что как получилось, и его дополнять и уточнять и частично отменять.

[Emergency]

druggist в сообщении #1503335 писал(а):

В отличие от конденсата, который появляется при разных температурах, кипение, даже при наличии "чего-то, упрощающего образование капель"пузырей - пузырьков газа, неоднородностей стенок и пр., происходит при одной и той же температуре при любом парциальном давлении паров воды.

Тот кто вам это сказал, вас обманул. Чтобы вода кипела при постоянной температуре, ее сначала надо довольно долго кипятить, чтобы она освободилась от растворенных газов и парциальное давление паров воды в пузырьках стало равно давлению на дне сосуда (если мы применяем обычный способ кипячения - стакан с водой установленный на нагреватель).

[druggist]

Emergency в сообщении #1503564 писал(а):

ее сначала надо довольно долго кипятить, чтобы она освободилась от растворенных газов

Это вроде бы, наоборот, рецепт получения перегретой жидкости.

Emergency в сообщении #1503564 писал(а):

и парциальное давление паров воды в пузырьках стало равно давлению на дне сосуда

Что это за парциальное давление паров воды, если мы убрали из воды все посторонние газы ?
Пузырьки чистого пара возникают в такой очищенной от примесей жидкости флуктуационным образом, вероятность образования сильно зависит от степени перегретости, уменьшающей крит. размер зародыша.
Именно пузырьки посторонних газов и есть необходимое условие постоянства температуры кипения.

[Emergency]

druggist в сообщении #1503697 писал(а):

Это вроде бы, наоборот, рецепт получения перегретой жидкости.

Это рецепт получения парциального давления пара равного давлению в жидкости.
Когда вы открываете бутылку с газировкой, она кипит при комнатной (и ниже) температуре.

-- 01.02.2021, 20:50 --

Emergency в сообщении #1503738 писал(а):

Что это за парциальное давление паров воды, если мы убрали из воды все посторонние газы ?

Если вы берете чистый газ, это не значит, что у него отсутствует парциальное давление. Оно есть и равно давлению газа.

-- 01.02.2021, 20:53 --

druggist в сообщении #1503697 писал(а):

Именно пузырьки посторонних газов и есть необходимое условие постоянства температуры кипения.

Тут вы правы. Для облегчения кипения химики добавляют в колбу "кипелки" - кусочки битого фарфора или кусочки очень тонких (волосковых) капилляров, запаянных с одного конца.

[arseniiv]

Emergency в сообщении #1503738 писал(а):

Когда вы открываете бутылку с газировкой, она кипит при комнатной (и ниже) температуре.

Не, вот это неправда, в привычном смысле тут кипения нет, а есть выделение углекислого газа (с небольшой долей пара, который успевает испаряться внутрь пузырьков, конечно, но это тривиально). Кипение конечно же будет, если нагреть ту бутылку газировки до 100° и открыть, но вряд ли же вы это предлагали.

[druggist]

Emergency в сообщении #1503738 писал(а):

Когда вы открываете бутылку с газировкой, она кипит при комнатной (и ниже) температуре.

Нет, не кипит. Просто растворенный при большом давлении углекислый газ при сбросе давления "выпадает в осадок" И длится это "кипение" несколько секунд, в то время как кипение (при температуре кипения) продолжается до полного исчезновения жидкости - превращению ее в пар. Обычная водопроводная вода это не газировка(и увы, не шампанское). Пузырьки в ней "выпадают в осадок" - и "спокойно сидят" как бы "приклеившись" к местам жировых загрязнений, микротрещин, вообще к дефектным местам с локально пониженной энергией образования. Они начинают расти только тогда, когда температура близка к температуре кипения за счет испарения молекул воды с поверхности пузырька.

[Emergency]

arseniiv в сообщении #1503755 писал(а):

Не, вот это неправда, в привычном смысле тут кипения нет, а есть выделение углекислого газа

А при чем тут привычный смысл? С точки зрения физхимии - это обычное кипение двухкомпонентного раствора (с образованием химического соединения) и для него можно нарисовать диаграмму состояния жидкость-газ.

-- 01.02.2021, 23:02 --

druggist в сообщении #1503761 писал(а):

И длится это "кипение" несколько секунд

Вовсе нет. Это длится до тех пор пока не установится новое равновесное состояние. Но если вы увеличите температуру или снизите давление, то кипение возобновится.

[realeugene]

druggist в сообщении #1503335 писал(а):

при этом парциальное давление паров воды может быть любым

Нет, не может. Кипение происходит, когда давление водяного пара в пузырьках, являющееся функцией температуры пара в пузырьке, превышает атмосферное давление.

[druggist]

realeugene в сообщении #1503871 писал(а):

Кипение происходит, когда давление водяного пара в пузырьках, являющееся функцией температуры пара в пузырьке, превышает атмосферное давление.

Как это противоречит утверждению, что парциальное давление паров воды в атмосфере может быть любым?
PS Разумеется оно не может быть выше атмосферного (т.е., атмосфера, состоящая только из паров воды при давлениях больших атмосферного) Тогда точка кипения переместится.