Насичені пари відрізняються від ненасичених тим, що перші знаходяться в динамічній рівновазі з рідиною. Молекули ненасиченої пари залишають рідку речовину в необмеженій кількості. Згідно із законами фізики, рідина має властивість випаровуватися, а при доведенні її до кипіння, вона починає перетворюватися в пар. Зворотний процес переходу газоподібних речовин в рідину має назву конденсація.
Процес випаровування
Всі молекули рідких речовин знаходяться в постійному русі. Зазвичай їх швидкості коливаються в незначних межах. В основному це залежить від температури середовища. Однак існують винятки. Невелика частина молекул речовини переміщається зі значно більшими швидкостями. Коли такі частинки виявляються недалеко від поверхні рідини, кінетичної енергії вистачає на те, щоб подолати утримує їх в середовищі силу. У підсумку вони вириваються з водного простору і виявляються поза рідини.
Проходить процес називається випаровуванням. В результаті формується газоподібне середовище. Це є наочним поясненням, який пар називається ненасиченим.
Динамічна рівновага
Ситуація змінюється, якщо рідина знаходиться в герметично закритій посудині. В процесі випаровування щільність формується пара постійно підвищується, оскільки у нього відсутня можливість виходу назовні. В результаті простір заповнюється насиченою парою. Згодом швидкість випаровування знижується. Одночасно починає відбуватися процес конденсації. Це означає, що деякі молекули газоподібної речовини повертаються у воду.
У той момент, коли процеси випаровування і конденсації по швидкості течії вирівняються, настає динамічна рівновага. З цього часу кількість перехідних молекул з рідкого середовища в газоподібну і навпаки, зрівнюється. Вода вже не може насичувати газоподібну область. В результаті рідина і пар перестають змінюватися в обсязі.
Маючи уявлення про те, який пар називають у фізиці ненасиченим, зрозуміти процеси, що відбуваються при динамічній рівновазі, не представляється складним.
Поняття кипіння
У деяких випадках випаровування рідини відбувається не тільки з її поверхні, а також з усього обсягу. Кипіння є відповіддю на процес, що відбувається. З підвищенням температури на водній поверхні з’являються бульбашки. За невеликий проміжок часу всередині бульбашок відбувається випаровування рідини. Одночасно підвищується тиск. Розширюючись, вони піднімаються на поверхню, де відразу ж лопаються.
Температура кипіння рідини в природних умовах при 100000 Па становить 100 градусів. Вона змінюється в залежності від тиску. На висоті в горах вода закипає при більш низькій температурі. Якщо ж посудину закритий герметично, то закипання взагалі не відбувається.
Властивості насиченої пари
Насичений пар має певні властивості. Серед них відзначаються:
- Його густина при постійній температурі не залежить від обсягу. Якщо зменшити обсяг судини, з присутнім там газоподібною речовиною, то молекули почнуть переходити у водне середовище. Так буде відбуватися до того часу, поки не настане динамічна рівновага. Цей процес не залежить від обсягу, а щільність газоподібного середовища залишиться колишньою.
- Величина тиску не пов’язана з об’ємом. При зменшенні тиску деяка кількість молекул перейдуть в газоподібне середовище і рівновага відновиться.
- З підвищенням або зниженням температури при однаковому обсязі відповідно змінюється щільність. Зі збільшенням градусів починається процес випаровування, а зі зменшенням відбувається конденсація. Спостерігається це до тих пір, поки в обох випадках не настане динамічна рівновага.
- При підвищенні температури тиск зростає швидше, ніж за лінійним законом.
Досліджуючи властивість насиченої пари видно, що у нього відбувається постійний контакт з рідиною. Завдяки цьому молекули мігрують в кожну Середу в міру зміни зовнішніх факторів.
Основні відмінності
Вивчаючи властивості насиченого і ненасиченого пара, можна знайти кілька відмінностей.
Серед них виділяються:
- Для насиченого газоподібної речовини важливими параметрами є щільність і тиск. Для ненасиченого ці фактори не мають великого значення.
- Для ненасиченої пари при однаковій температурі зміна обсягу тягне за собою збільшення або зменшення тиску. Для насиченої речовини ці 2 фактори не роблять спільного впливу. Вони працюють незалежно.
- Для ненасиченої пари немає залежності щільності від температури.
- При збільшенні температури у ненасиченого газоподібної речовини в лінійній залежності підіймається тиск. У насиченого – за експоненціальною кривою графіка.
Процеси випаровування і конденсації постійно спостерігаються в навколишньому людини життя. Прикладом можуть служити висихають після дощу калюжі або скупчення конденсату на запітнілих стеклах будинків. Озброївшись цими знаннями, є можливість поліпшити клімат в квартирі. Залежно від необхідності зміни умов можна поставити в ній зволожувач повітря або камін з обдувом.
