Вот, у нас есть емкость, площадью, например, 1 кв.м. Емкость наполнена водой комнатной температуры (20°С). В комнате — та же комнатная температура (20°С), нормальное атмосферное давление (760 мм рт.ст.), нормальная относительная влажность воздуха (например, 70% ). Окна закрыты, поэтому скоростью ветра можно пренебречь.
Бытовая логика подсказывает, что каждый день объем воды в емкости будет меньше, чем в предыдущий. Мне нужно понять — насколько меньше. Какой объем в час (в секунду) будет уходить в воздух?

GD Star Rating
loading...
Скажите, какова скорость испарения воды?, 6.6 out of 10 based on 5 ratings
Tagged with →  

9 Responses to Скажите, какова скорость испарения воды?

  1. Zvnamore:

    Здесь есть все формулы, которые нужны для понимания сути явления.

  2. Ellytcad:

    Суть явления я понимаю. Зависимости все понимаю. И формулу Клаузиуса–Клапейрона уже нашел. Но почему–то это не приблизило меня к нужным мне цифрам.
    Я что–то делаю не так?

  3. 05xela:

    А что там сложного. Два парциальных давления энтальпия испарения, газовая константа, температура в кельвинах.

  4. CY6OTBa:

    очень простая задача на массообмен 🙂
    но не хватает входных параметров 🙂 надо знать концентрации жидкости (в газовой фазе) и газа (в жидкой) к применру или знать, проницаема ли жидкая фаза для воздуха, тогда очень просто будет решить массовое испарение жидкости в воздух 🙂

    масса м=g*A((Ksiповерхности–Ksiна бесконечности)/(1–Ksiповерхности))

    g–это коэф массоотдачи, А–площадь поверхности. В твоё случае, из ур–я Льюиса можно найти массоотдачу g=alpha/Cp, alpha коэфф теплоотдачи (в твоём случае конвективный, так как нет движения воздуха). Cp и есть Ср 🙂

    Кси=m1/(m1+m2), m1=Р1*V m2=P2*V

    процесс во времени протикает, нужно ур–я для изменения массы проинтегрировать по времени и получишь ответ 🙂

  5. Ellytcad:

    Сложного ничего, если ты хоть что–нибудь понимаешь в физике. В моем случае все совсем не так.
    Я не понимаю, сколько будет испаряться в случае одинаковых температур (Т21 => 1/Т2–1/Т1=0), а у меня вода как раз комнатной температуры. А практика показывает, что при комнатной температуре вода испаряется.
    А главное, я не понимаю, каким образом эта формула приведет меня к скорости испарения.
    Можно все тоже самое, но объяснить попроще, начиная от скорости?

  6. Ellytcad:

    1. Смотри мой коммент для05xela.
    2. У меня не «жидкости» и «газы», а конкретно вода и воздух. Альфа — это отношение оторвавшихся от поверхности молекул к вернувшимся обратно? Ср, Ksi, m1,2 и P1,2 мне ни о чем не говорят — я в этом всем вообще не разбираюсь.
    3. Повторюсь. Можно все тоже самое, но объяснить попроще, начиная от скорости?

  7. Ellytcad:

    Ага, я потихоньку начинаю въезжать. m1 это масса «до», а m2 — масса «после»?
    Не, все равно не понимаю. По–моему у меня несколько неизвестных, не приводимых друг у к другу. Как–то пока не уложить эту систему в голове.
    Запара в том, что это очень далеко от того, чем я занимаюсь обычно.

  8. Axyptak:

    Смотри, допустим, что сначала в комнате нет емкости с водой. Ты пишешь, что в ней «комнатная температура (20°С), нормальное атмосферное давление (760 мм рт.ст.), нормальная относительная влажность воздуха (например, «.

    Относительная влажность воздуха 70% означает, что парциальное давление водяных паров при данной температуре (20°С) составляет 70% от давления насыщенного пара. Т.е. сверившись с таблицей (в которой указаны давления насыщенного пара для каждой из температур), ты можешь его найти (ну или вычислить по уравнению Клапейрона–Клаузиуса, но это геморрой! :).

    Это всё у тебя происходит в момент времени t=0, когда ты вносишь ёмкость с водой. Как только ты её внёс, с поверхности воды начинают отрываться молекулы (испаряться) до тех пор, пока вся система не прийдет в термодинамическое равновесие. Будем считать, что система воздух–вода не получает энергию снаружи и не отдает её.

    В этом случает, в термодинамическом равновесии парциальное давление пара в комнате станет равно давлению насыщенного пара (т.е. влажность станет равна . Спустя какое–то долгое время.

    Окей, мы знаем начальное состояние (0) и знаем конечное (e). Теперь мы можем посчитать общее количество испарившейся воды. Используя уравнение состояния для момента (e) можем найти массу водяного пара в воздухе и вычесть из нее массу (0), которую рассчитаем из того же уравнения состояния, но для случая (0). Эта часть понятна?

  9. Axyptak:

    Теперь более сложная штука. Как вычислить, как происходил переход молекул воды из жидкости в воздух в течении времени?

    Ответ на него зависит от ряда дополнителных параметров. Во–первых, т.к. движения воздуха нет, значит и нет конвекции (что бы там Автобус не писал), а значит, испаряющиеся молекулы воды будут удаляться от ёмкости диффузией. Значит, нужны размеры комнаты приблизительные.
    Понятно, что в большой комнате равновесия придется ждать дольше, чем в маленькой.

    Во–вторых, скорость испарения (а точнее — поток молекул из жидкой в газообразную фазу) зависит от формы отверстия сосуда и её площади.
    Понятно, что если сравнить скорость прихода к равновесию в случае открытой бутылки и в случае вылитого её содержимого на пол, то вторая будет больше.

    Испарение на поверхности раздела определяется парциальным давлением пара, а оно зависит от двух процессов. Собственно, от испарения, которое увеличивает его и от диффузии, которая уменьшает за счёт перемещения испарившихся молекул от поверхности раздела, дальше внутрь комнаты.

    Поиск «готовых решений» в интернете говорит, что выводом подобных уравнений занимался словацкий физик Стефан в далёких 1880 годах. Вот тут есть выведенное им уравнение для потока (количества вещества в единицу времени). При некоторых упрощающих допущениях (зависящих от характерных размеров комнаты, формы и ёмкости сосуда) можно проинтегрировать его и получить зависимость количества испарающейся массы от времени.

    Но даже несмотря на то, что это наукаблога, за просто так мучаться с выводом окончательной формулы никто не будет 🙂 Тебе дали направления, используя их можно получить ответ. А конкретные выкладки стоят труда и обычно оплачиваются. Это я не к тому, что жадный, а к тому, что только деньги побеждают лень. Ну или другие вещи, но ты вроде бы не девушка.

Добавить комментарий