Вопрос школьника
Каким образом можно довести до состояния насыщения водяной пар в воздухе, если начальная температура воздуха равна 14℃, а плотность водяного пара в нём составляет 5,2 г/cм3?
Ответ от учителя
Для того чтобы довести воздух до состояния насыщения водяным паром, необходимо увеличить его влажность до такого уровня, при котором воздух будет содержать максимально возможное количество водяного пара при данной температуре.
Для определения максимально возможной влажности воздуха при заданной температуре можно использовать таблицы насыщенных паровых давлений. Например, для температуры 14℃ насыщенное паровое давление воды составляет около 1,2 кПа.
Далее, используя уравнение Клапейрона-Клаузиуса, можно определить количество водяного пара, необходимое для достижения насыщения воздуха при данной температуре и давлении:
p = nRT/V
где p — давление водяного пара, n — количество вещества (в данном случае водяной пар), R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах, V — объем газа.
Перенесем переменные и получим:
n = pV/RT
Подставляя значения, получим:
n = (1,2 кПа * 1 м3)/(8,31 Дж/(моль*К) * 287 К * 5,2 г/см3 * 1000 см3/м3) ≈ 0,06 моль
Таким образом, для достижения насыщения воздуха при температуре 14℃ необходимо добавить в него около 0,06 моль водяного пара. Это можно сделать, например, путем испарения воды в закрытом помещении или использования увлажнителя воздуха.
