Физика. 10 класс

Насыщенный пар.

Давление такого пара называют давлением насыщенного пара.

Насыщенный пар обладает свойствами, отличающимися от свойств идеального газа.

Первое отличие состоит в том, что давление насыщенного пара не зависит от его объёма при постоянной температуре. Число молекул, переходящих из жидкости в пар через единичную площадку за единичный промежуток времени, зависит только от состава жидкости и её температуры. Число молекул, переходящих из пара в жидкость, зависит от концентрации пара, а значит, от его давления. Поэтому сразу при уменьшении объёма пара его давление увеличивается, что тут же приводит к возрастанию числа молекул, переходящих в жидкость. В результате число молекул пара уменьшается и спустя некоторый промежуток времени устанавливается прежнее давление, если температура жидкости сохранялась неизменной. При увеличении объёма пара его давление, наоборот, уменьшается. Вместе с этим уменьшается и число молекул, переходящих из пара в жидкость. В результате число молекул, которые покидают поверхность жидкости (оно не изменяется при T = const), превышает число молекул, возвращающихся в жидкость. Равновесие опять восстанавливается при достижении первоначального значения давления.

Второе отличительное свойство: при увеличении температуры давление p_н насыщенного пара возрастает значительно быстрее, чем давление р_и.г идеального газа. В случае идеального газа рост давления обусловлен только увеличением его температуры (p = nkT, V = const). В случае же насыщенного пара рост температуры приводит к увеличению числа молекул, переходящих из жидкости в пар, т. е. к росту концентрации молекул пара. В соответствии с формулой p = nkT давление пара увеличивается не только в результате непосредственного повышения температуры, но и в результате увеличения концентрации молекул пара, вызванного всё тем же повышением.

Давление насыщенного пара зависит также и от рода жидкости. Чем меньше силы взаимодействия между молекулами жидкости, тем больше концентрация молекул насыщенного пара, а значит, тем больше его давление и плотность.

При изменении объёма насыщенного пара его масса также изменяется. Поэтому законы идеального газа для изопроцессов можно применять к пару только в том случае, если он далёк от насыщения и его масса остаётся неизменной.

Однако уравнение Клапейрона–Менделеева  можно использовать для нахождения любых параметров (p, V, T, m, ρ) насыщенного пара.

Давление (плотность) насыщенного пара при данной температуре — максимальное давление (плотность), которое может иметь пар, находящийся в состоянии динамического равновесия с жидкостью при этой температуре.