Eau et vapeur d'eau. La vapeur d'eau est l'état gazeux de l'eau.

L'état intermédiaire d'une substance entre l'état d'un gaz réel et celui d'un liquide est généralement appelé vaporeux ou simplement traversier. La transformation du liquide en vapeur est transition de phase d'un état d'agrégation à un autre. Lors d'une transition de phase, un changement brusque est observé propriétés physiques substances.

Des exemples de telles transitions de phase sont le processus ébullition fluide avec l'apparence vapeur saturée humide et sa transition ultérieure vers un environnement sans humidité vapeur saturée sèche ou processus d'ébullition inversé condensation vapeur saturée.

L'une des principales propriétés de la vapeur saturée sèche est qu'un apport supplémentaire de chaleur entraîne une augmentation de la température de la vapeur, c'est-à-dire sa transition vers l'état de vapeur surchauffée, et l'évacuation de la chaleur entraîne une transition vers l'état de vapeur humide. vapeur saturée. DANS

États de phase de l'eau

Figure 1. Diagramme de phase pour la vapeur d'eau en coordonnées T, s.

Régionje – état gazeux(vapeur surchauffée ayant les propriétés d'un vrai gaz) ;

RégionII– état d’équilibre de l’eau et de la vapeur d’eau saturée (état biphasé). La région II est également appelée région de vaporisation ;

RégionIII– état liquide (eau). La région III est limitée par l'isotherme EK ;

RégionIV– état d'équilibre des phases solide et liquide ;

RégionV- état solide;

Les régions III, II et I sont séparées lignes de frontière AK ( ligne gauche) et KD (ligne droite). Le point commun K des lignes limites AK et KD possède des propriétés particulières et est appelé point critique. Ce point a des paramètres pcr, vcr Et T cr, dans lequel l'eau bouillante se transforme en vapeur surchauffée, contournant la région biphasée. Par conséquent, l’eau ne peut pas exister à des températures supérieures à Tcr.

Le point critique K a les paramètres suivants :

pcr= 22,136 MPa ; vcr= 0,00326 m 3 /kg ; tcr= 374,15 °C.

Valeurs p, t, v Et s les deux lignes limites sont données dans des tableaux spéciaux des propriétés thermodynamiques de la vapeur d'eau.

Le processus d'obtention de vapeur d'eau à partir de l'eau

Les figures 2 et 3 montrent les processus de chauffage de l'eau jusqu'à ébullition, de formation de vapeur et de surchauffe de la vapeur dans p, v- Et T, s-des diagrammes.

État initial de l'eau liquide sous pression p 0 et ayant une température de 0 °C, est représenté dans les diagrammes p, v Et T, s point UN. Lorsque la chaleur est fournie à p= const sa température augmente et le volume spécifique augmente. À un moment donné, la température de l’eau atteint le point d’ébullition. Dans ce cas, son état est indiqué par un point b. Avec un apport de chaleur supplémentaire, la vaporisation commence par une forte augmentation de volume. Dans ce cas, un milieu biphasique se forme - un mélange d'eau et de vapeur, appelé vapeur saturée humide. La température du mélange ne change pas, puisque la chaleur est dépensée pour l'évaporation de la phase liquide. Le processus de vaporisation à ce stade est isobare-isotherme et est indiqué sur le schéma sous forme de coupe avant JC. Puis, à un moment donné, toute l’eau se transforme en vapeur, appelée sec saturé. Cet état est indiqué sur le schéma par un point c.

Figure 2. Diagramme P, v pour l'eau et la vapeur d'eau.

Figure 3. Diagramme de T, s pour l'eau et la vapeur d'eau.

Avec un apport de chaleur supplémentaire, la température de la vapeur augmentera et le processus de surchauffe de la vapeur se produira c-d. Point d indique l'état de la vapeur surchauffée. Distance des points d du point Avec dépend de la température de la vapeur surchauffée.

Indexation pour indiquer des grandeurs relatives aux différents états de l'eau et de la vapeur :

• la valeur d'indice « 0 » fait référence à l'état initial de l'eau ;
• la valeur avec l'indice « ′ » fait référence à l'eau chauffée jusqu'à la température d'ébullition (saturation) ;
• la valeur avec l'indice « ″ » se réfère à la vapeur sèche saturée ;
• quantité avec indice " X» fait référence à la vapeur saturée humide ;
• la valeur sans indice se réfère à la vapeur surchauffée.

Le processus de vaporisation à plus hypertension artérielle p1 > p0 on peut noter que le point un, représentant l'état initial de l'eau à une température de 0°C et une nouvelle pression, reste pratiquement sur la même verticale, puisque le volume spécifique d'eau est quasiment indépendant de la pression.

Point b′(état de l’eau à température de saturation) se décale vers la droite de p, v-diagramme et monte jusqu'à T, s-diagramme. En effet, à mesure que la pression augmente, la température de saturation et, par conséquent, le volume spécifique d'eau augmentent.

Point c'(état de vapeur saturée sèche) se déplace vers la gauche, car avec l'augmentation de la pression, le volume spécifique de vapeur diminue, malgré l'augmentation de la température.

Relier plusieurs points b Et cà différentes pressions donne les courbes limites inférieure et supérieure eak Et kc. Depuis p, v- le diagramme montre qu'à mesure que la pression augmente, la différence de volumes spécifiques v″ Et v′ diminue et à une certaine pression devient égal à zéro. En ce point, dit critique, les courbes limites convergent eak Et kc. Etat correspondant au point k, appelé critique. Il se caractérise par le fait que la vapeur et l'eau y ont les mêmes volumes spécifiques et ne diffèrent pas par leurs propriétés. Région située dans un triangle curviligne bkc(V. p, v-schéma), correspond à de la vapeur saturée humide.

L'état de la vapeur surchauffée est représenté par des points situés au-dessus de la courbe limite supérieure kc.

Sur T, s-zone du diagramme 0 abdos' correspond à la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer l’eau liquide jusqu’à la température de saturation.

La quantité de chaleur fournie, J/kg, égale à la chaleur de vaporisation r, exprimé par zone s'bcs, et pour cela la relation suivante est vraie :

r = T(s″ — s′).

La quantité de chaleur fournie lors du processus de surchauffe de la vapeur d'eau est représentée par la surface s″cds.

Sur T, s Le diagramme montre qu'à mesure que la pression augmente, la chaleur de vaporisation diminue et au point critique devient égale à zéro.

Généralement T, s-le diagramme est utilisé dans la recherche théorique, puisque utilisation pratique elle est grandement compliquée par le fait que les quantités de chaleur sont exprimées par les aires de figures curvilignes.

Basé sur des éléments de mes notes de cours sur la thermodynamique et du manuel « Fondamentaux de l'énergie ». Auteur G. F. Bystritsky. 2e éd., rév. et supplémentaire - M. : KNORUS, 2011. - 352 p.

L'évaporation est la quantité de vapeur d'eau qui s'est évaporée et est entrée dans l'air. Le taux d’évaporation dépend de nombreux facteurs, mais principalement de la température de l’air et du vent. Il est clair que plus la température est élevée, plus l’évaporation est importante. Mais, en mouvement constant de l'air saturé de vapeur d'eau, il apporte de nouveaux et nouveaux volumes d'air sec à un endroit donné. Même vent léger une vitesse de 2-3 m/s augmente l'évaporation trois fois. L'évaporation est également affectée par la nature, la couverture végétale, etc.

Cependant, en raison du manque d’humidité dans une zone donnée, l’évaporation est nettement inférieure à ce qu’elle pourrait être dans des conditions données. La quantité d’eau qui pourrait s’évaporer dans des conditions données est appelée évaporation. En d’autres termes, l’évaporation est l’évaporation potentielle dans une zone donnée, qui est le plus souvent déterminée à l’aide d’un évaporateur ou par évaporation à partir de la surface de l’eau libre d’un grand réservoir naturel (eau douce) ou d’un sol excessivement humide.

L'évaporation, comme l'évaporation, est exprimée en millimètres de couche d'eau évaporée (mm) ; pour une période déterminée - mm/an, etc.

Sur la surface de la terre Deux processus opposés se produisent constamment : l'assèchement de la zone par précipitation et son assèchement par évaporation. Mais le degré d’humidité dans une zone est déterminé par le rapport entre les précipitations et l’évaporation. L'humidification du territoire est caractérisée par le coefficient d'humidification (K), qui s'entend comme le rapport de la quantité de précipitations (Q) à l'évaporation (I) : K = (si K est exprimé en fractions d'unité - une fraction) et K = 100 % (si en pourcentage). Par exemple, en Europe, les précipitations sont de 300 mm, mais l'évaporation n'est que de 200 mm, c'est-à-dire les précipitations dépassent l'évaporation de 1,5 fois ; le coefficient d'humidification est de 1,5, soit 150 %.

L'humidification est excessive lorsque K > 1, ou > 100 % ; normal lorsque K = 1, soit 100 % ; insuffisant quand K< 1, или < 100%. По степени увлажнения выделяют влажные (гумидные) и сухие (аридные) территории. Коэффициент увлажнения характеризует условия , развитие и другое. он равен примерно 1,0-1,5, в 0,6-1,0, в 0,3-0,6, 0,1-0,3, пустынях менее 0,1.

L'humidité absolue (a) est la quantité réelle de vapeur d'eau présente dans l'air ce moment, mesuré en g/m3. Attitude humidité absolue au maximum, exprimé en pourcentage, est appelé humidité relative (f), c'est-à-dire f = 100 %. L'air avec une humidité maximale est dit saturé. En revanche, l’air non saturé a toujours la capacité d’absorber la vapeur d’eau. Cependant, lorsqu’il est chauffé, l’air saturé devient insaturé et lorsqu’il est refroidi, il devient sursaturé. Dans ce dernier cas, ça démarre. La condensation est la condensation de l'excès de vapeur d'eau et sa transition vers un état liquide, la formation de minuscules gouttelettes d'eau. L'air saturé et insaturé peut devenir sursaturé à mesure qu'il monte, car il se refroidit considérablement. Le refroidissement est également possible lorsque le sol d’un endroit donné se refroidit et que l’air chaud pénètre dans une zone froide.

La condensation peut se produire non seulement dans l'air, mais également à la surface de la terre et sur des objets. Dans ce cas, selon les conditions, de la rosée, du givre, du brouillard et de la glace se forment. La rosée et le givre se forment lors d'une nuit claire et calme, principalement tôt le matin, lorsque la surface de la Terre et ses objets se refroidissent. L’humidité de l’air se condense alors à leur surface. En même temps températures négatives du givre se forme ; lorsqu'il est positif, de la rosée se produit. Si de l'air froid atteint une surface chaude ou si l'air chaud se refroidit brusquement, du brouillard peut se former. Il est constitué de minuscules gouttelettes, ou cristaux, comme suspendus dans l’air. Dans l'air fortement pollué, du brouillard ou de la brume mélangée à de la fumée se forme - le smog. Lorsque des gouttes de pluie surfondues tombent ou sur une surface refroidie en dessous de 0°C et à une température de 0 à -3°C, une couche se forme glace dense, poussant à la surface de la terre et sur des objets, principalement du côté au vent - la glace. Cela se produit lors du gel de gouttes de pluie, de brouillard ou de bruine surfondues. La croûte de glace peut atteindre une épaisseur de plusieurs centimètres et se transformer en une véritable catastrophe : elle devient dangereuse pour les piétons, les véhicules, casse des branches d'arbres, casse des fils, etc.

D'autres raisons provoquent un phénomène appelé. La glace noire apparaît généralement après un dégel ou une pluie due à l'arrivée du froid, lorsque la température descend nettement en dessous de 0°C. Le gel de la neige mouillée, de la pluie ou de la bruine se produit. La glace noire se forme également lorsque ces précipitations liquides tombent sur une surface de la terre très surfondue, ce qui la fait également geler. Ainsi, la glaçure est de la glace à la surface de la Terre formée à la suite du gel de neige mouillée ou de précipitations liquides.

Ils se forment lorsque la vapeur d'eau se condense dans l'air ascendant en raison de son refroidissement. La hauteur de leur formation dépend de la température et humidité relative air. Lorsqu’il atteint la hauteur à laquelle la saturation devient complète – le niveau de condensation – la condensation et la formation des nuages ​​commencent. Les nuages ​​sont dedans mouvement constant et peuvent être constitués de petites gouttelettes ou de cristaux, mais le plus souvent ils sont mélangés. Il existe trois principaux types de nuages ​​en fonction de leur forme : les cirrus, les stratus et les cumulus. Cirrus - nuages ​​​​de l'étage supérieur (au-dessus de 6000 m), translucides et constitués de petits cristaux de glace. Les précipitations n'en tombent pas. Stratus - nuages ​​​​des niveaux moyen (de 2 000 à 6 000 m) et inférieur (en dessous de 2 000 m). Fondamentalement, ils donnent des précipitations, généralement durables et continues. Des cumulus peuvent se former dans la couche inférieure et atteindre de très hautes altitudes. Ils ressemblent souvent à des tours et sont constitués de gouttelettes en bas et de cristaux en haut. Ils sont associés aux averses, à la grêle,

VAPEUR D'EAU DANS L'ATMOSPHÈRE

L'HUMIDITÉ DE L'AIR. CARACTÉRISTIQUES DE LA TENEUR EN VAPEUR D'EAU DANS L'ATMOSPHÈRE

L'humidité est la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère. La vapeur d'eau est l'un des composants les plus importants de l'atmosphère terrestre.

La vapeur d'eau pénètre continuellement dans l'atmosphère en raison de l'évaporation de l'eau de la surface des réservoirs, du sol, de la neige, de la glace et de la végétation, qui consomme en moyenne 23 % du rayonnement solaire arrivant à la surface de la Terre.

L'atmosphère contient en moyenne 1,29 1013 tonnes d'humidité (vapeur d'eau et eau liquide), ce qui équivaut à une couche d'eau de 25,5 mm.

L'humidité de l'air est caractérisée par les grandeurs suivantes : humidité absolue, pression partielle de vapeur d'eau, pression de vapeur saturée, humidité relative, déficit de saturation en vapeur d'eau, température du point de rosée et humidité spécifique.

Humidité absolue a (g/m3) - la quantité de vapeur d'eau, exprimée en grammes, contenue dans 1 m3 d'air.

Pression partielle (élasticité) de la vapeur d'eau e - la pression réelle de la vapeur d'eau dans l'air, mesurée en millimètres Mercure(mm Hg), millibars (mb) et hectopascals (hPa). La pression de la vapeur d’eau est souvent appelée humidité absolue. Cependant, en mélangeant ces différentes notions impossible, car ils reflètent des différences grandeurs physiques air atmosphérique.

Pression de vapeur d'eau saturée, ou élasticité de saturation, E - la valeur maximale possible de la pression partielle à une température donnée ; mesuré dans les mêmes unités que E. L'élasticité de saturation augmente avec l'augmentation de la température. Cela signifie qu’à une température plus élevée, l’air est capable de retenir plus de vapeur d’eau qu’à une température plus basse.

L'humidité relative f est le rapport entre la pression partielle de vapeur d'eau contenue dans l'air et la pression de vapeur d'eau saturée à une température donnée. Il est généralement exprimé sous forme de pourcentage précis en nombres entiers :

L'humidité relative exprime le degré de saturation de l'air en vapeur d'eau.

Déficit de saturation en vapeur d'eau (manque de saturation) d - la différence entre la pression de saturation et la pression réelle de vapeur d'eau :

= E- e.

Le déficit de saturation est exprimé dans les mêmes unités et avec la même précision que les valeurs de e et E. Avec l'augmentation de l'humidité relative, le déficit de saturation diminue et à / = 100 % il devient égal à zéro.

Puisque E dépend de la température de l'air et e de la teneur en vapeur d'eau, le déficit de saturation est une valeur complexe qui reflète la chaleur et l'humidité de l'air. Cela permet d’utiliser le déficit de saturation plus largement que d’autres caractéristiques d’humidité pour évaluer les conditions de croissance des plantes agricoles.

Le point de rosée td (°C) est la température à laquelle la vapeur d'eau contenue dans l'air à une pression donnée atteint un état de saturation par rapport à une surface d'eau plane chimiquement pure. À/= 100 % température réelle l'air coïncide avec le point de rosée. À des températures inférieures au point de rosée, la condensation de la vapeur d'eau commence par la formation de brouillards, de nuages, et de la rosée, du givre et du givre se forment à la surface de la terre et des objets.

Humidité spécifique q (g/kg) - la quantité de vapeur d'eau en grammes contenue dans 1 kg d'air humide :

q= 622 e/R,

où e est la pression de vapeur d'eau, hPa ; R- Pression atmosphérique, hPa.

L'humidité spécifique est prise en compte dans les calculs zoométéorologiques, par exemple lors de la détermination de l'évaporation à la surface des organes respiratoires des animaux de ferme et lors de la détermination des coûts énergétiques correspondants.

CHANGEMENTS DES CARACTÉRISTIQUES DE L'HUMIDITÉ DE L'AIR DANS L'ATMOSPHÈRE AVEC L'ALTITUDE

La plus grande quantité de vapeur d'eau est contenue dans les couches d'air inférieures directement adjacentes à la surface d'évaporation. La vapeur d'eau pénètre dans les couches sus-jacentes sous l'effet d'une diffusion turbulente.

La pénétration de la vapeur d'eau dans les couches sus-jacentes est facilitée par le fait qu'elle est 1,6 fois plus légère que l'air (la densité de la vapeur d'eau par rapport à l'air sec à 0 °C est de 0,622), donc l'air enrichi en vapeur d'eau, étant moins dense , a tendance à monter.

La distribution verticale de la pression de vapeur d'eau dépend des changements de pression et de température avec l'altitude, des processus de condensation et de formation des nuages. Par conséquent, il est difficile d’établir théoriquement le modèle exact des changements dans l’élasticité de la vapeur d’eau avec l’altitude.

La pression partielle de la vapeur d'eau diminue avec l'altitude 4 à 5 fois plus vite que la pression atmosphérique. Déjà à 6 km d'altitude, la pression partielle de vapeur d'eau est 9 fois inférieure à celle du niveau de la mer. Cela s'explique par le fait que la vapeur d'eau pénètre continuellement dans la couche superficielle de l'atmosphère du fait de l'évaporation de la surface active et de sa diffusion due aux turbulences. De plus, la température de l'air diminue avec l'altitude, et la teneur éventuelle en vapeur d'eau est limitée par la température, puisque sa diminution favorise la saturation de la vapeur et sa condensation.

Une diminution de la pression de vapeur avec l'altitude peut alterner avec son augmentation. Par exemple, dans une couche d’inversion, la pression de vapeur augmente généralement avec la hauteur.

L'humidité relative est inégalement répartie verticalement, mais elle diminue en moyenne avec la hauteur. Dans la couche superficielle de l'atmosphère les jours d'été, elle augmente légèrement avec l'altitude en raison d'une diminution rapide de la température de l'air, puis commence à diminuer en raison d'une diminution de l'apport de vapeur d'eau et augmente à nouveau jusqu'à 100 % dans la couche de formation des nuages. Dans les couches d'inversion, elle diminue fortement avec l'altitude en raison de l'augmentation de la température. L'humidité relative change de manière particulièrement inégale jusqu'à une hauteur de 2...3 km.

VARIATION JOURNALIÈRE ET ANNUELLE DE L'HUMIDITÉ DE L'AIR

Dans la couche superficielle de l’atmosphère, il existe une variation quotidienne et annuelle bien définie de la teneur en humidité associée à des changements périodiques correspondants de température.

La variation quotidienne de la pression de vapeur d'eau et de l'humidité absolue sur les océans, les mers et les zones côtières est similaire à la variation quotidienne de la température de l'eau et de l'air : minimum avant le lever du soleil et maximum entre 14 et 15 heures. Le minimum est dû à évaporation très faible (voire absence du tout) à cette heure de la journée. Pendant la journée, à mesure que la température augmente et, par conséquent, l'évaporation, la teneur en humidité de l'air augmente. La variation diurne de la pression de vapeur d'eau sur les continents en hiver est la même.

En saison chaude, à l’intérieur des continents, la variation journalière de la teneur en humidité prend la forme d’une double vague (Fig. 5.1). Le premier minimum se produit tôt le matin en même temps que le minimum de température. Après le lever du soleil, la température de la surface active augmente, le taux d'évaporation augmente et la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'eau augmente. couche inférieure L'atmosphère se développe rapidement. Cette croissance se poursuit pendant 8 à 10 heures, jusqu'à ce que l'évaporation l'emporte sur le transfert de vapeur du bas vers les couches supérieures. Après 8 à 10 heures, l'intensité du mélange turbulent augmente et la vapeur d'eau est donc rapidement transférée vers le haut. Cet écoulement de vapeur d'eau n'a plus le temps d'être compensé par l'évaporation, de sorte que la teneur en humidité et, par conséquent, l'élasticité de la vapeur d'eau dans la couche superficielle diminuent et atteignent un deuxième minimum à 15...16 heures. Dans les heures qui précèdent la soirée, les turbulences s'affaiblissent, tandis qu'un apport assez intense de vapeur d'eau dans l'atmosphère par évaporation se poursuit. La pression de vapeur et l'humidité absolue de l'air commencent à augmenter et entre 20 et 22 heures, elles atteignent un deuxième maximum. La nuit, l’évaporation s’arrête presque, ce qui entraîne une diminution de la teneur en vapeur d’eau.

La variation annuelle de la pression de vapeur d’eau et de l’humidité absolue coïncide avec la variation annuelle de la température de l’air, tant au-dessus de l’océan qu’au-dessus des terres. Dans l'hémisphère nord, la teneur maximale en humidité de l'air est observée en juillet, le minimum en janvier. Par exemple, à Saint-Pétersbourg, la pression de vapeur mensuelle moyenne en juillet est de 14,3 hPa et en janvier de 3,3 hPa.

La variation journalière de l'humidité relative dépend de la pression de vapeur et de la pression de saturation. Avec l'augmentation de la température de la surface d'évaporation, le taux d'évaporation augmente et, par conséquent, e augmente. Mais E augmente beaucoup plus vite que e, donc avec l'augmentation de la température de la surface, et avec elle la température de l'air, l'humidité relative diminue [voir. formule (5.1)]. En conséquence, son évolution près de la surface de la Terre s'avère être l'inverse de l'évolution de la température de la surface et de l'air : l'humidité relative maximale se produit avant le lever du soleil et le minimum à 15h00 (Fig. 5.2). Sa diminution quotidienne est particulièrement prononcée sur les continents en été, lorsque, en raison de la diffusion turbulente de la vapeur vers le haut, E à la surface diminue, et en raison d'une augmentation de la température de l'air, E augmente. Par conséquent, l’amplitude des fluctuations quotidiennes de l’humidité relative sur les continents est bien plus grande qu’au-dessus des surfaces aquatiques.

Au cours du cycle annuel, l'humidité relative de l'air change généralement également à l'inverse de l'évolution de la température. Par exemple, à Saint-Pétersbourg, l'humidité relative en mai est en moyenne de 65 % et en décembre de 88 % (Fig. 5.3). Dans les zones à climat de mousson, l'humidité relative minimale se produit en hiver et la maximale en été en raison du transfert estival des masses d'air marin humide vers la terre : par exemple, à Vladivostok en été / = 89 %, en hiver / = 68 %.

L'évolution du déficit de saturation en vapeur d'eau est parallèle à l'évolution de la température de l'air. Pendant la journée, le déficit est le plus grand à 14...15 heures et le plus petit avant le lever du soleil. Au cours de l'année, le déficit de saturation en vapeur d'eau atteint un maximum au plus mois chaud et au moins dans les endroits les plus froids. Dans les régions steppiques arides de Russie, en été à 13h00, un déficit de saturation supérieur à 40 hPa est observé chaque année. À Saint-Pétersbourg, le déficit de saturation en vapeur d'eau en juin est en moyenne de 6,7 hPa et en janvier de seulement 0,5 hPa

HUMIDITÉ DE L’AIR DANS LE COUVERT VÉGÉTAL

La couverture végétale a une grande influence sur l’humidité de l’air. Les plantes se vaporisent un grand nombre de l'eau et enrichissent ainsi la couche souterraine de l'atmosphère en vapeur d'eau; on y observe une teneur accrue en humidité de l'air par rapport à la surface nue. Ceci est également facilité par la réduction de la vitesse du vent par le couvert végétal et, par conséquent, par la diffusion turbulente de la vapeur. Ceci est particulièrement prononcé pendant la journée. La pression de vapeur à l'intérieur des cimes des arbres, par temps clair d'été, peut être de 2 à 4 hPa supérieure à celle dans une zone dégagée, voire même dans certains cas de 6 à 8 hPa. À l'intérieur des agrophytocénoses, il est possible d'augmenter la pression de vapeur de 6...11 hPa par rapport au champ de vapeur. Le soir et la nuit, l'influence de la végétation sur la teneur en humidité est moindre.

La couverture végétale a également une grande influence sur l’humidité relative. Ainsi, par temps clair d'été, à l'intérieur des cultures de seigle et de blé, l'humidité relative est de 15...30 % plus élevée qu'au-dessus de la zone ouverte, et dans les cultures de grandes cultures (maïs, tournesol, chanvre) - 20... 0,30 % plus élevé que sur un sol nu. Dans les cultures, l'humidité relative la plus élevée est observée à la surface du sol ombragée par les plantes, et la plus faible se situe au niveau supérieur des feuilles (tableau 5.1). Répartition verticale de l'humidité relative et du déficit de saturation

En conséquence, le déficit de saturation en vapeur d’eau dans les cultures est nettement inférieur à celui d’un sol nu. Sa répartition est caractérisée par une diminution du niveau supérieur des feuilles vers le bas (voir tableau 5.1).

Il a été noté précédemment que la couverture végétale influence de manière significative le régime de rayonnement (voir chapitre 2), la température du sol et de l'air (voir chapitres 3 et 4), les modifiant de manière significative par rapport à un lieu ouvert, c'est-à-dire communauté végétale son propre régime météorologique spécial se forme - le phytoclimat. L'intensité de son expression dépend du type, du port et de l'âge des plantes, de la densité de plantation et de la méthode de semis (plantation).

Affecte le phytoclimat et météo- par temps partiellement nuageux et clair, les caractéristiques phytoclimatiques sont plus prononcées.

IMPORTANCE DE L'HUMIDITÉ DE L'AIR POUR LA PRODUCTION AGRICOLE

La vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère a, comme indiqué au chapitre 2, grande importanceà maintenir la chaleur à la surface de la Terre, car il absorbe la chaleur émise par celle-ci. L’humidité de l’air est l’un des éléments météorologiques également essentiels à la production agricole.

L'humidité de l'air a une grande influence sur la plante. Il détermine en grande partie l'intensité de la transpiration. À des températures élevées et une faible humidité (/"< 30 %) транспирация резко увеличивается и у растений возникает большой недостаток воды, что отражается на их росте и развитии. Например, отмечается недоразвитие генеративных органов, задерживается цветение.

Une faible humidité pendant la période de floraison provoque un dessèchement du pollen et, par conséquent, une fertilisation incomplète, ce qui, dans les céréales par exemple, provoque des transgrains. Pendant la période de remplissage du grain, un air sec excessif conduit au fait que le grain s'avère chétif et que le rendement est réduit.

Une faible teneur en humidité de l'air entraîne des fruits à petits fruits, des baies, des raisins, une mauvaise formation des bourgeons pour la récolte de l'année suivante et, par conséquent, une diminution du rendement.

L'humidité de l'air affecte également la qualité de la récolte. Il a été noté qu'une faible humidité réduit la qualité de la fibre de lin, mais augmente les qualités boulangères du blé et ses propriétés techniques. l'huile de lin, teneur en sucre des fruits, etc.

Une diminution de l'humidité relative de l'air avec un manque d'humidité du sol est particulièrement défavorable. Si le temps chaud et sec persiste longue durée, les plantes peuvent alors se dessécher.

Une augmentation prolongée de la teneur en humidité (> 80 %) a également un effet négatif sur la croissance et le développement des plantes. Une humidité de l'air trop élevée provoque la structure à grandes cellules des tissus végétaux, ce qui conduit ensuite à la verse des cultures céréalières. Pendant la période de floraison, une telle humidité de l'air empêche la pollinisation normale des plantes et réduit le rendement, car les anthères s'ouvrent moins et le vol des insectes diminue.

L'augmentation de l'humidité de l'air retarde l'apparition de la pleine maturité du grain, augmente la teneur en humidité du grain et de la paille, ce qui, d'une part, affecte négativement le fonctionnement des machines de récolte et, d'autre part, nécessite des coûts supplémentaires pour le séchage du grain (tableau 5.2).

Une diminution du déficit de saturation à 3 hPa ou plus entraîne quasiment l'arrêt des travaux de récolte en raison de mauvaises conditions.

Pendant la saison chaude, l'augmentation de l'humidité de l'air contribue au développement et à la propagation d'un certain nombre de maladies fongiques des cultures agricoles (mildiou des pommes de terre et des tomates, mildiou du raisin, pourriture blanche du tournesol, différentes sortes rouille des cultures céréalières, etc.). L'influence de ce facteur augmente particulièrement avec l'augmentation de la température (tableau 5.3).

5.3. Le nombre de plants de blé de printemps Césium 111 affectés par le charbon, en fonction de l'humidité et de la température de l'air (par, Le calendrier de certains travaux agricoles dépend également de l'humidité de l'air : désherbage, pose d'aliments pour ensilage, aération des entrepôts, séchage des grains , etc.

DANS bilan thermique Pour les animaux de ferme et les humains, les échanges thermiques sont associés à l’humidité de l’air. À des températures de l’air inférieures à 10 °C, l’augmentation de l’humidité augmente le transfert de chaleur des organismes et, à des températures élevées, elle le ralentit.

vapeur d'eau

Parmi les gaz réels, la vapeur d’eau occupe une place particulière. Il est devenu très répandu dans de nombreux domaines technologiques et est utilisé comme liquide de refroidissement dans centrales électriques. La vapeur d'eau est généralement utilisée à des pressions et des températures où elle doit être traitée comme un vrai gaz. La vapeur d'eau peut être obtenue de deux manières : par évaporation et par ébullition de l'eau.

L'évaporation est le processus de formation de vapeur à partir de l'eau, se produisant uniquement à partir de la surface libre. Ce processus se produit à n'importe quelle température. Lors de l'évaporation, les molécules possédant l'énergie cinétique la plus élevée se détachent de la surface de l'eau et s'envolent dans l'espace environnant. En conséquence, de la vapeur d’eau se forme au-dessus du liquide. L'intensité du processus d'évaporation augmente avec l'augmentation de la température.

L'ébullition est le processus de formation de vapeur d'eau dans tout le volume de liquide. Lorsqu'elles sont chauffées à une certaine température, des bulles de vapeur se forment à l'intérieur du liquide qui, se connectant les unes aux autres, s'envolent dans l'espace environnant. Pour qu'une bulle de vapeur se forme puis grandisse, il est nécessaire que le processus de vaporisation se produise à l'intérieur des bulles, et cela n'est possible que si énergie cinétique les molécules d'eau sont suffisamment grosses pour cela. Puisque l’énergie cinétique des molécules est déterminée par la température du liquide, l’ébullition à une pression externe donnée ne peut commencer qu’à une température très spécifique. Cette température est appelée point d’ébullition ou température de saturation et est notée tb. Le point d'ébullition à une pression donnée reste constant jusqu'à ce que tout le liquide se transforme en vapeur.

La vapeur formée à la surface d’un liquide bouillant est appelée vapeur saturée. La vapeur saturée peut être sèche ou humide. La vapeur sèche saturée est une vapeur qui, étant au-dessus de la surface d'un liquide bouillant, ne contient pas de gouttelettes de liquide en suspension. La vapeur saturée humide, ou simplement la vapeur humide, est un mélange mécanique de vapeur saturée sèche et de liquide bouillant. Une caractéristique de la vapeur humide est son degré de siccité x. Le degré de siccité est la proportion de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide, c'est-à-dire le rapport de la masse de vapeur saturée sèche dans la vapeur humide à la masse de vapeur humide. La valeur 1-x est appelée degré d'humidité ou humidité de la vapeur saturée humide, c'est-à-dire fraction massique de liquide bouillant dans air humide. Les paramètres qui déterminent complètement l’état de la vapeur saturée sèche ou du liquide bouillant sont la température ou la pression et le degré de siccité.

Si de la chaleur est fournie à de la vapeur saturée sèche en l'absence d'un liquide bouillant à la même pression que la pression de la vapeur saturée sèche, elle se transformera alors en vapeur surchauffée. Sa température va commencer à monter. La vapeur surchauffée est une vapeur qui contient plus haute températureà une pression donnée que la vapeur saturée sèche. La température de la vapeur surchauffée est désignée par la lettre t, et la différence de température t – t n est appelée degré de surchauffe ou surchauffe de la vapeur. Avec une surchauffe croissante de la vapeur, son volume augmentera, la distance entre les molécules augmentera et, par conséquent, les forces d'attraction mutuelle diminueront, c'est-à-dire vapeur surchauffée à diplômes élevés la surchauffe se rapprochera dans ses propriétés d'un gaz parfait. Les paramètres qui déterminent l’état de la vapeur surchauffée seront la pression et la température (ou volume spécifique).

Le processus est l’inverse de la vaporisation, c’est-à-dire Le processus de transition de la vapeur en liquide est appelé processus de condensation.

La vapeur d'eau est la phase gazeuse de l'eau

vapeur d'eau non seulement se forme. Ce terme s'applique également au brouillard.

Le brouillard est une vapeur qui devient visible grâce aux gouttelettes d'eau qui se forment en présence d'un refroidisseur d'air - la vapeur se condense.

Avec plus basses pressions, par exemple, dans la haute atmosphère ou dans la partie supérieure hautes montagnes, l'eau bout à une température inférieure à sa température nominale de 100 °C (212 °F). Lorsqu'elle est chauffée davantage, elle devient de la vapeur surchauffée.

En tant que gaz, la vapeur d'eau ne peut contenir qu'une certaine quantité de vapeur d'eau (la quantité dépend de la température et de la pression).

Equilibre vapeur-liquide est un état dans lequel le liquide et la vapeur (phase gazeuse) sont en équilibre l'un avec l'autre, c'est un état dans lequel le taux d'évaporation (le liquide se transforme en vapeur) est égal au taux de condensation (conversion de la vapeur en liquide) au moment où niveau moléculaire, ce qui signifie généralement interconversion « vapeur-eau ». Bien qu'en théorie l'équilibre puisse être atteint dans un espace relativement fermé, ils restent en contact les uns avec les autres pendant une période suffisamment longue sans aucune interférence ou interférence de l'extérieur. Lorsque le gaz a absorbé son quantité maximale On dit qu'il est en équilibre liquide-vapeur, mais s'il contient plus d'eau, on parle de « vapeur humide ».

L'eau, la vapeur d'eau et leurs propriétés sur Terre

• calottes glaciaires polaires sur Mars
• Titane
• L'Europe 
• Anneaux de Saturne
• Encelade
• Pluton et Charon
• Les comètes et les comètes sont à l'origine de la population (ceinture de Kuiper et objets nuageux d'Oort).

De la glace d'eau peut être présente sur Cérès et Téthys. L'eau et d'autres substances volatiles constituent probablement la plupart des structures internes d'Uranus et de Neptune, et l'eau dans les couches plus profondes peut être sous forme d'eau ionique, dans laquelle les molécules se décomposent en une soupe d'ions hydrogène et oxygène, et plus profonde comme superionique. l'eau, dans laquelle l'oxygène cristallise, mais les ions hydrogène flottent librement dans le réseau d'oxygène.

Certains minéraux de la Lune contiennent des molécules d’eau. Par exemple, en 2008, un appareil de laboratoire qui collecte et identifie les particules a découvert de petites quantités de composés à l'intérieur de perles volcaniques ramenées de la Lune sur Terre par l'équipage d'Apollo 15 en 1971. La NASA a signalé la découverte de molécules d'eau NASA Moon Mineralogy Mapper à bord du vaisseau spatial Chandrayaan-1 de l'Organisation indienne recherche spatiale en septembre 2009.

Applications Steam

La vapeur est utilisée dans large éventail les industries. Les applications courantes de la vapeur, par exemple, concernent le chauffage à la vapeur des processus dans les usines et les turbines à vapeur dans les centrales électriques...

Voici quelques applications typiques de la vapeur dans l’industrie : Chauffage/Stérilisation, Mouvement/Entraînement, Atomisation, Nettoyage, Humidification…

Relation entre l'eau et la vapeur, la pression et la température

La saturation de la vapeur (sèche) est le résultat d'un processus par lequel l'eau est chauffée jusqu'au point d'ébullition puis évaporée, libérant ainsi de la chaleur supplémentaire (chauffage latent).

Si cette vapeur est ensuite chauffée davantage au-dessus du point de saturation, la vapeur devient de la vapeur surchauffée (réel chauffage).

Vapeur saturée

Vapeur saturée formé à des températures et des pressions où la vapeur (gaz) et l’eau (liquide) peuvent coexister. En d’autres termes, cela se produit lorsque le taux d’évaporation de l’eau est égal au taux de condensation.

Avantages de l'utilisation de la vapeur saturée pour le chauffage

La vapeur saturée possède de nombreuses propriétés qui en font une excellente source de chaleur, notamment à des températures de 100 °C (212 °F) et plus.

Vapeur humide

Il s’agit de la forme de vapeur la plus courante que la plupart des plantes subissent réellement. Lorsque la vapeur est produite à l’aide d’une chaudière, elle contient généralement de l’humidité provenant de molécules d’eau non évaporées qui sont transportées dans la vapeur distribuée. Même les meilleures chaudières peuvent libérer de la vapeur contenant 3 à 5 % d’humidité. Lorsque l’eau atteint un état saturé et commence à s’évaporer, une partie de l’eau se dépose généralement sous forme de brouillard ou de gouttelettes. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles de la condensation se forme à partir des vapeurs distribuées.

Vapeur surchauffée

Vapeur surchauffée créé par un chauffage supplémentaire de la vapeur humide ou saturée au-delà du point de vapeur saturée. Cela produit de la vapeur qui a une température plus élevée et une densité plus faible que la vapeur saturée à la même pression. La vapeur surchauffée est principalement utilisée dans le moteur à turbine/l'entraînement et n'est généralement pas utilisée pour le transfert de chaleur.

Eau supercritique

L'eau supercritique est de l'eau dans un état qui dépasse son point critique : 22,1 MPa, 374 °C (3 208 PSIA, 705 °F). Au point critique, la chaleur latente de la vapeur est nulle et son volume spécifique est exactement le même, qu'elle soit à l'état liquide ou gazeux. En d’autres termes, l’eau qui se trouve à une pression et une température plus élevées que le point critique est dans un état indiscernable qui n’est ni liquide ni gazeux.

L’eau supercritique est utilisée pour entraîner les turbines des centrales électriques qui nécessitent un rendement plus élevé. Les recherches sur l'eau supercritique mettent l'accent sur son utilisation comme fluide possédant à la fois les propriétés d'un liquide et d'un gaz, et en particulier sur son aptitude à servir de solvant pour des réactions chimiques.

Différents états de l'eau

Eaux insaturées

C'est l'eau dans son état le plus reconnaissable. Environ 70 % du poids du corps humain provient de l’eau. Sous forme liquide, l’eau possède des liaisons hydrogène stables dans la molécule d’eau. Les eaux insaturées ont des structures relativement compactes, denses et stables.

Vapeur saturée

Les molécules de vapeur saturée sont invisibles. Lorsque la vapeur saturée pénètre dans l'atmosphère, étant ventilée par des tuyaux, une partie se condense, transférant sa chaleur à l'air ambiant, et des nuages ​​de vapeur blanche (minuscules gouttelettes d'eau) se forment. Lorsque la vapeur contient ces minuscules gouttelettes, on parle de vapeur humide.

Dans un système à vapeur, les flux de vapeur provenant des purgeurs de vapeur sont souvent appelés à tort vapeur saturée, alors qu'il s'agit en réalité de vapeur flash. La différence entre eux est que la vapeur saturée est invisible immédiatement à la sortie du tuyau, tandis qu'un nuage de vapeur contient des gouttes d'eau visibles qui s'y forment instantanément.

Vapeur surchauffée

La vapeur surchauffée ne se condensera pas même si elle entre en contact avec l'atmosphère et est affectée par les changements de température. En conséquence, aucun nuage de vapeur ne se forme.

La vapeur surchauffée retient plus de chaleur que la vapeur saturée à la même pression et ses molécules se déplacent plus rapidement, elle a donc une densité plus faible (c'est-à-dire que son volume spécifique est plus grand).

Eau supercritique

Bien qu’il ne soit pas possible de le déterminer par observation visuelle, il s’agit d’eau sous une forme qui n’est ni liquide ni gazeuse. Aperçu général a un mouvement moléculaire proche de celui d'un gaz et une densité plus proche de celle d'un liquide.

Bien qu’il soit impossible de déterminer par observation visuelle sous quelle forme il s’agit d’eau, elle n’est ni liquide ni gazeuse. L’idée générale est que le mouvement moléculaire est proche de celui d’un gaz et que la densité de cette eau est plus proche de celle d’un liquide.