Зависимость давления насыщенного пара от температуры

Главное свойство насыщенного пара состоит в том,

что давление насыщенного пара не зависит от объёма, а зависит только от температуры.

Это свойство насыщенного пара не так легко понять, потому что оно кажется противоречащим уравнению состояния идеального газа

из которого следует, что для данной массы газа при постоянной температуре давление обратно пропорционально объёму. Может быть, для насыщенного пара это уравнение неприменимо?

Ответ таков: уравнение состояния идеального газа хорошо описывает пар — как насыщенный, так и ненасыщенный. Но стоящая в правой части уравнения (1) масса насыщенного пара m при изотермическом расширении или сжатии изменяется — причём так, что давление насыщенного пара остаётся неизменным. Почему так происходит?

Дело в том, что при изменении объёма сосуда пар может оставаться насыщенным только при условии, что в этом же сосуде находится «его» жидкость. Увеличивая изотермически объём сосуда, мы как бы «вытягиваем» из жидкости молекулы, которые становятся молекулами пара (рис. 44.6, а).

Происходит это вот почему. При увеличении объёма пара его концентрация вначале уменьшается — но на очень короткий промежуток времени. Как только пар становится ненасыщенным, испарение находящейся в этом же сосуде жидкости начинает «опережать» конденсацию. В результате масса пара быстро возрастает, пока он снова не станет насыщенным. Давление пара при этом снова станет прежним.

Рис. 44.6

1. Используя рисунок 44.6, б, объясните, почему при уменьшении объёма насыщенного пара его масса уменьшается.

Итак, при расширении или сжатии насыщенного пара его масса изменяется за счёт изменения массы содержащейся в этом же сосуде жидкости.

Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры измерена на опыте. График этой зависимости приведён на рисунке 44.7. Мы видим, что давление насыщенного пара очень быстро увеличивается с ростом температуры.

Рис. 44.7

Окончание >>>