水と水蒸気。 水蒸気は水の気体状態です。

物質の実際の気体と液体の中間的な状態を通常、 蒸気状のまたは単に フェリー。液体が蒸気に変化するのは、 相転移ある集合状態から別の集合状態へ。 相転移中に急激な変化が観察される 物理的特性物質。

このような相転移の例としては、次のようなプロセスがあります。 沸騰見た目も流体も 湿った飽和蒸気そしてその後の湿気のない状態への移行 乾燥飽和蒸気または逆沸騰プロセス 結露飽和蒸気。

乾燥飽和蒸気の主な特性の 1 つは、さらに熱が供給されると蒸気の温度が上昇し、過熱蒸気の状態に移行し、熱が除去されると湿潤蒸気の状態に移行することです。飽和蒸気。 で

水の相状態

図 1. T, s 座標における水蒸気の状態図。

地域私 – 気体状態(本物のガスの性質を持つ過熱蒸気);

地域Ⅱ– 水と飽和水蒸気の平衡状態（二相状態）。 領域 II は蒸発領域とも呼ばれます。

地域Ⅲ– 液体状態（水）。 領域 III は EK 等温線によって制限されます。

地域Ⅳ– 固相と液相の平衡状態。

地域V- 固体の状態;

領域III、II、Iは分離されています 境界線 AK ( 左の行) と KD (右の線)。 境界線 AK と KD の共通点 K には特別な特性があり、次のように呼ばれます。 臨界点。 この点にはパラメータがあります pcr, vcrそして T cr、沸騰した水が過熱蒸気に変わり、二相領域をバイパスします。 したがって、水は Tcr を超える温度では存在できません。

臨界点 K には次のパラメータがあります。

pcr= 22.136 MPa; vcr= 0.00326 m 3 /kg; tcr= 374.15 °C。

価値観 p、t、vそして s両方の境界線は、水蒸気の熱力学特性の特別な表に示されています。

水から水蒸気を得る過程

図 2 と 3 は、水を沸騰まで加熱し、蒸気を生成し、蒸気を過熱するプロセスを示しています。 p、v- そして T、S-図。

圧力下の液体水の初期状態 p 0 で温度が 0 °C の状態が図に示されています。 p、vそして T、Sドット あ。 熱供給時 p= const 温度が上昇し、比容積が増加します。 ある時点で、水の温度は沸点に達します。 この場合、その状態はドットで示されます b.さらに熱が供給されると、蒸発が始まり、体積が大幅に増加します。 この場合、二相媒体、つまり水と蒸気の混合物が形成されます。 湿った飽和蒸気。 熱は液相の蒸発に費やされるため、混合物の温度は変化しません。 この段階での蒸発プロセスは等圧・等温であり、図では断面図として示されています。 紀元前。 そしてある時点ですべての水が蒸気に変わります。 乾燥した飽和した。 この状態は図では点で示されます c.

図 2. 水と水蒸気の P、V ダイアグラム。

図 3. 水と水蒸気の T、s の図。

さらに熱を供給すると、蒸気の温度が上昇し、蒸気の過熱プロセスが発生します。 CD。 ドット d過熱蒸気の状態を表します。 点の距離 d地点から と過熱蒸気の温度によって異なります。

水と蒸気のさまざまな状態に関連する量を示す指標:

• インデックス「0」の値は水の初期状態を指します。
• 添字「'」が付いた値は、沸騰（飽和）温度まで加熱された水を指します。
• インデックス「''」が付いた値は乾燥飽和蒸気を指します。
• インデックス付き数量 " バツ» 湿った飽和蒸気を指します。
• 指数のない値は過熱蒸気を指します。

さらに蒸発のプロセス 高血圧 p 1 > p 0という点に注目することができます ああ、温度 0 °C および新しい圧力における水の初期状態を表す図は、水の比容積が圧力にほとんど依存しないため、実質的に同じ鉛直上に留まります。

ドット b'（飽和温度の水の状態）が右にシフトします。 p、v-ダイアグラムと上昇します T、s-図。 これは、圧力が増加すると飽和温度が増加し、したがって水の比容積が増加するためです。

ドット c'（乾燥した飽和蒸気の状態）は、温度が上昇しても圧力が上昇すると蒸気の比容積が減少するため、左にシフトします。

たくさんの点を繋ぐ bそして cで 異なる圧力下限と上限の境界曲線を与える ああそして KC。から p、v- この図は、圧力が増加するにつれて比容積の差が大きくなることを示しています。 v」そして v'減少し、ある程度の圧力になると ゼロに等しい。 この点は臨界と呼ばれ、境界曲線は収束します。 ああそして KC。ポイントに対応する状態 k、と呼ばれる 致命的。その中で蒸気と水は同じ比容積を持ち、互いに性質に違いがないという事実によって特徴付けられます。 曲線的な三角形の中にある領域 BKC(V p、v-図）、湿った飽和蒸気に相当します。

過熱蒸気の状態は、上部境界曲線の上にある点で表されます。 KC.

の上 T、S-ダイアグラムエリア0 腹筋液体の水を飽和温度まで加熱するのに必要な熱量に相当します。

供給熱量 J/kg、蒸発熱に等しい り、面積で表すと s'bcs、そしてそれに対して次の関係が成り立ちます。

r = T(s'' — s').

水蒸気が過熱する過程で供給される熱量は面積で表されます。 s″cd.

の上 T、Sこの図は、圧力が増加すると蒸発熱が減少し、臨界点ではゼロになることを示しています。

いつもの T、S-ダイアグラムは理論研究で使用されるため、 実用熱量は曲線の面積で表されるため、非常に複雑になります。

熱力学に関する私の講義ノートと教科書「エネルギーの基礎」の資料に基づいています。 著者G.F.ビストリツキー。 第 2 版、改訂版。 そして追加の - M.: KNORUS、2011. - 352 p.

蒸発とは、蒸発して空気中に侵入した水蒸気の量です。 蒸発速度は多くの要因によって決まりますが、主に気温と風によって決まります。 温度が高くなると蒸発量が増えるのは明らかです。 しかし、水蒸気で飽和した空気が絶えず移動すると、一定の場所に新しい量の乾燥した空気が運ばれます。 平 軽い風速度が 2 ～ 3 m/s になると蒸発が 3 倍増加します。 蒸発は自然や植生などの影響も受けます。

ただし、特定の領域では水分が不足しているため、蒸発は特定の条件下での蒸発よりも大幅に少なくなります。 一定の条件下で蒸発できる水の量を蒸発量といいます。 言い換えれば、蒸発量は特定の領域での潜在的な蒸発量であり、ほとんどの場合、蒸発器を使用するか、大きな自然 (淡水) 貯水池の開放水面または過度に湿った土壌からの蒸発によって決定されます。

蒸発は、蒸発と同様に、蒸発した水の層のミリメートル (mm) で表されます。 特定の期間 - mm/年など。

の上 地球の表面 2 つの反対方向のプロセスが常に発生します。降水による領域と蒸発による乾燥です。 しかし、ある地域の湿気の程度は、降水量と蒸発量の比率によって決まります。 領域の加湿は、加湿係数 (K) によって特徴付けられます。加湿係数 (K) は、降水量 (Q) と蒸発量 (I) の比として理解されます。 K = (K が単位の分数で表されている場合 - a 分数) K = 100% (パーセンテージの場合)。 たとえば、ヨーロッパでは降水量は 300 mm ですが、蒸発量はわずか 200 mm です。 降水量は蒸発量を1.5倍上回ります。 加湿係数は 1.5、つまり 150% です。

K > 1、または > 100% の場合、加湿が過剰になります。 K = 1、または 100% の場合は通常。 Kの場合は不足< 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.

絶対湿度 (a) は、空気中の実際の水蒸気の量です。 この瞬間、g/m3で測定されます。 態度 絶対湿度パーセントで表される最大値は相対湿度 (f) と呼ばれます。 f =100%。 最大湿度の空気を飽和といいます。 対照的に、不飽和空気は依然として水蒸気を吸収する能力を持っています。 しかし、飽和空気は加熱すると不飽和になり、冷却すると過飽和になります。 後者の場合は開始されます。 凝縮とは、過剰な水蒸気が凝縮して液体状態に変化し、小さな水滴が形成されることです。 飽和空気も不飽和空気も、上昇するにつれて急激に冷えるため、過飽和になる可能性があります。 特定の場所の土壌が冷えて暖かい空気が冷たい領域に浸透する場合にも、冷却が可能になります。

結露は空気中だけでなく、地表や物体にも発生することがあります。 この場合、条件によっては露、霜、霧、氷が発生します。 露と霜は、晴れた静かな夜、主に早朝の時間帯に発生し、地球の表面とその物体の温度が下がります。 その後、空気中の水分が表面に凝縮します。 同時に マイナスの気温霜が降り、陽性の場合は露が発生します。 冷たい空気が暖かい表面に到達したり、暖かい空気が急激に冷えたりすると、霧が発生することがあります。 それは、まるで空気中に浮遊しているかのように、小さな液滴または結晶で構成されています。 ひどく汚染された空気の中では、煙が混じった霧やもやが形成されます - スモッグ。 過冷却された雨滴が、0°C 以下で 0 ～ -3°C の温度に冷却された表面に落下すると、層が形成されます。 濃い氷、地表や物体、主に風上側、つまり氷の上に成長します。 これは、過冷却された雨、霧、霧雨の滴が凍結することで発生します。 氷の地殻は数センチメートルの厚さに達し、歩行者や車両にとって危険になったり、木の枝が折れたり、電線が切れたりするなど、重大な災害に発展する可能性があります。

他の理由により、と呼ばれる現象が発生します。 黒い氷は通常、寒い天候の始まりによって雪解けや雨が降った後、気温が 0°C 以下に急激に低下したときに発生します。 湿った雪、雨、霧雨の凍結が発生します。 黒い氷は、この液体の沈殿が非常に過冷却された地球の表面に落ちるときに形成され、これも地球の凍結を引き起こします。 したがって、釉薬は、湿った雪または液体の降水が凍った結果として形成される地表の氷です。

それらは、上昇空気が冷却されて水蒸気が凝縮するときに形成されます。 それらの形成の高さは温度と 相対湿度空気。 飽和が完了する高さ（結露レベル）に達すると、結露と雲の形成が始まります。 雲が入っています 一定の動き小さな液滴や結晶で構成されている場合もありますが、多くの場合、それらは混合されています。 雲には、その形状に基づいて、巻雲、層雲、積雲の 3 つの主な種類があります。 巻雲 - 上層 (6000 m 以上) の雲で、半透明で小さな氷の結晶で構成されています。 降水はそれらから降りません。 層雲 - 中層（2000〜6000 m）および下層（2000 m未満）の雲。 基本的に、それらは通常、長期間にわたって継続的に降水量を与えます。 積雲は下層で形成され、非常に高い高度に達することがあります。 多くの場合、それらは塔のように見え、底部の液滴と上部の結晶で構成されています。 それらはにわか雨、ひょう、

大気中の水蒸気

空気の湿度。 大気中の水蒸気量の特徴

湿度は大気中の水蒸気の含有量です。 水蒸気は地球の大気の最も重要な成分の 1 つです。

貯水池、土壌、雪、氷、植生の表面からの水の蒸発により、水蒸気が継続的に大気中に侵入し、地表に到達する太陽​​放射の平均 23% を消費します。

大気中には平均 1.29 1013 トンの水分 (水蒸気と液体の水) が含まれており、これは 25.5 mm の水の層に相当します。

空気湿度は、絶対湿度、水蒸気分圧、飽和蒸気圧、相対湿度、水蒸気の飽和不足、露点温度、および比湿度の量によって特徴付けられます。

絶対湿度 a (g/m3) - 1 m3 の空気中に含まれる水蒸気の量 (グラム単位)。

水蒸気の分圧 (弾性) e - 空気中の水蒸気の実際の圧力 (ミリメートル単位で測定) 水星(mm Hg)、ミリバール (mb)、およびヘクト パスカル (hPa)。 水蒸気圧は絶対湿度と呼ばれることがよくあります。 ただし、これらを混ぜると、 異なる概念反射するものが違うので不可能です 物理量大気の空気。

飽和水蒸気圧、または飽和弾性、E - 特定の温度における分圧の最大値。 e と同じ単位で測定されます。飽和弾性は温度の上昇とともに増加します。 これは、空気がより高い温度では、より低い温度よりも多くの水蒸気を保持できることを意味します。

相対湿度 f は、特定の温度における、空気に含まれる水蒸気の分圧と飽和水蒸気の圧力の比です。 通常、整数に対する正確なパーセンテージとして表されます。

相対湿度は、水蒸気による空気の飽和度を表します。

水蒸気の飽和不足（飽和の欠如） d - 水蒸気の飽和弾性と実際の弾性の差：

= E- e.

飽和不足は、e および E の値と同じ単位および同じ精度で表されます。相対湿度が増加すると、飽和不足は減少し、/ = 100% でゼロに等しくなります。

E は気温に依存し、e - はその中の水蒸気量に依存するため、飽和不足は空気の熱と水分の量を反映する複雑な値になります。 これにより、飽和不足を他の水分特性よりも広く使用して、農作物の生育状態を評価することができます。

露点 td (°C) は、所定の圧力で空気中に含まれる水蒸気が、化学的に純粋な平坦な水面に対して飽和状態に達する温度です。 /= 100% 実際の温度空気は露点と一致します。 露点以下の温度では、水蒸気の凝縮が霧、雲の形成から始まり、地球や物体の表面に露、霜、霜が形成されます。

比湿度 q (g/kg) - 1 kg の湿った空気に含まれる水蒸気の量 (グラム):

q= 622 e/R、

ここで、e は水蒸気圧 (hPa) です。 R- 大気圧、hPa。

特定の湿度は、たとえば家畜の呼吸器の表面からの蒸発を測定するときや、対応するエネルギーコストを測定するときなど、気象気象学の計算で考慮されます。

高度による大気中の湿度特性の変化

最も多量の水蒸気は、蒸発面に直接隣接する空気の下層に含まれています。 水蒸気は乱流拡散の結果、上にある層に浸透します。

水蒸気は空気よりも 1.6 倍軽いため、上層への浸透が促進されます (0 °C での乾燥空気に対する水蒸気の密度は 0.622)。したがって、水蒸気が豊富な空気は密度が低くなります。 、上に上昇する傾向があります。

水蒸気圧の垂直分布は、高さによる圧力と温度の変化、凝縮と雲の形成のプロセスに依存します。 したがって、高さによる水蒸気の弾性の変化の正確なパターンを理論的に確立することは困難です。

水蒸気の分圧は、高度が上がるにつれて大気圧の 4 ～ 5 倍の速さで減少します。 すでに高度 6 km では、水蒸気の分圧は海面の 9 分の 1 です。 これは、活性表面からの蒸発と乱流による水蒸気の拡散の結果として、水蒸気が大気の表層に継続的に侵入するという事実によって説明されます。 さらに、気温は高度とともに低下し、水蒸気の飽和とその凝縮が促進されるため、取り得る水蒸気の含有量は温度によって制限されます。

高度に応じて蒸気圧が減少し、蒸気圧が増加することが交互に起こります。 たとえば、反転層では、通常、蒸気圧は高さとともに増加します。

相対湿度は垂直方向に不均一に分布しますが、平均すると高さとともに減少します。 夏の日の大気の表層では、気温の急激な低下により高度とともにわずかに増加しますが、その後、水蒸気の供給の減少により減少し始め、雲形成層では再び100％に増加します。 反転層では、温度が上昇した結果、高さとともに急激に減少します。 相対湿度は、特に高さ 2 ～ 3 km までは不均一に変化します。

空気湿度の日次および年次変化

大気の表層では、温度の周期的な変化に伴う、明確に定義された日次および年次の水分含有量の変動が存在します。

海洋、海洋および陸上の沿岸地域の水蒸気圧と絶対湿度の日次変動は、水温と気温の日次変動と同様であり、最低値は日の出前、最高値は 14 ～ 15 時間です。この時間帯では蒸発は非常に弱い（または蒸発がまったくない）。 日中、気温が上昇し、それに伴って蒸発が進むと、空気中の水分量が増加します。 冬における大陸上の水蒸気圧の日内変動は同じです。

暖かい季節には、大陸の内部では、水分含有量の日次変化が二重波の形をとります（図5.1）。 最初の極小値は、気温の極小値とともに早朝に発生します。 日の出後、活動的な表面の温度が上昇し、蒸発速度が増加し、体内の水蒸気の量が増加します。 最下層雰囲気は急速に成長しています。 この成長は、蒸発が下層から上層への蒸気の移動よりも優先されるまで、最大 8 ～ 10 時間継続します。 8 ～ 10 時間後、乱流混合の強度が増すため、水蒸気は急速に上方に移動します。 この水蒸気の流出は蒸発によって補われる時間がなくなり、その結果、表面層の水分含有量、ひいては水蒸気の弾性が減少し、15 ～ 16 時間で 2 番目の最小値に達します。夕方前の時間帯には、乱気流は弱まりますが、蒸発による大気中への水蒸気のかなり大量の供給はまだ続いています。 空気中の蒸気圧と絶対湿度は増加し始め、20 ～ 22 時間で 2 番目の最大値に達します。 夜になると蒸発はほぼ止まり、水蒸気量が減少します。

水蒸気圧と絶対湿度の年間変化は、海洋と陸上の両方で気温の年間変化と一致します。 北半球では、空気中の水分含有量が最大になるのは 7 月で、最小になるのは 1 月です。 たとえば、サンクトペテルブルクでは、7 月の月平均蒸気圧は 14.3 hPa、1 月は 3.3 hPa です。

相対湿度の日次変化は、蒸気圧と飽和圧力に依存します。 蒸発面の温度が上昇すると、蒸発速度が増加するため、e が増加しますが、E は e よりもはるかに速く増加するため、表面温度が上昇し、それに伴って気温が上昇すると、相対湿度が低下します [参照。 式(5.1)]。 その結果、地表付近でのその進路は、地表温度や気温の進路とは逆であることがわかります。つまり、相対湿度が最大になるのは日の出前であり、最小になるのは15時です（図5.2）。 その日当たりの減少は、夏の大陸上で特に顕著であり、このとき、蒸気の上方への乱流拡散の結果、地表の E が減少し、気温の上昇により E が増加します。 したがって、大陸上の相対湿度の日次変動の振幅は、水面上よりもはるかに大きくなります。

年間サイクルでは、相対空気湿度も通常、気温の傾向に反比例して変化します。 たとえば、サンクトペテルブルクでは、5 月の相対湿度は平均 65%、12 月は平均 88% です (図 5.3)。 モンスーン気候の地域では、相対湿度が冬に最小になり、夏の湿った海気団が陸地に移動するため夏に最大になります。たとえば、ウラジオストクでは夏 / = 89%、冬 / = 68 %。

水蒸気の飽和不足の推移は気温の推移と平行しています。 日中、赤字は14〜15時間で最大になり、日の出前に最小になります。 年間を通じて、水蒸気の飽和不足は最大でも最大になります。 暑い月そして少なくとも極寒の中で。 ロシアの乾燥草原地帯では、夏の13時に毎年40hPaを超える飽和度不足が観察されます。 サンクトペテルブルクでは、6 月の水蒸気飽和不足は平均 6.7 hPa ですが、1 月はわずか 0.5 hPa です。

植物カバー内の空気湿度

植生は空気の湿度に大きな影響を与えます。 植物は蒸発する たくさんの水分が存在し、それによって大気の地表層に水蒸気が豊富になり、地表に比べて大気中の水分量の増加が観察されます。 これは、植生に覆われて風速が低下し、その結果として蒸気が乱流拡散することによっても促進されます。 これは特に昼間に顕著です。 晴れた夏の日の樹冠内の蒸気圧は、屋外よりも 2 ～ 4 hPa 高く、場合によっては 6 ～ 8 hPa も高くなることがあります。 アグロフィトセノーシスの内部では、蒸気場と比較して蒸気圧を 6 ～ 11 hPa 増加させることが可能です。 夕方と夜の時間帯では、植物が水分含有量に及ぼす影響は少なくなります。

植生も相対湿度に大きな影響を与えます。 したがって、晴れた夏の日には、ライ麦と小麦の作物内部の相対湿度は、屋外よりも15〜30％高く、背の高い作物（トウモロコシ、ヒマワリ、麻）の作物では20..裸地の上よりも .30% 高くなります。 作物では、相対湿度が最も高いのは植物の影になっている土壌表面であり、最も低いのは葉の上層です (表 5.1)。 相対湿度と飽和度不足の垂直分布

したがって、作物中の水蒸気の飽和不足は、裸地よりも大幅に少なくなります。 その分布は、葉の上層から下層への減少によって特徴付けられます (表 5.1 を参照)。

植生被覆は放射線状況 (第 2 章を参照)、土壌と気温 (第 3 章と第 4 章を参照) に大きな影響を与え、それらをオープンな場所と比較して大きく変化させることは以前に指摘されました。 植物群落植物気候という独自の特別な気象体制が形成されます。 どれだけ強く発現するかは、植物の種類、習性、樹齢、植え付けの密度、播種（植え付け）方法によって異なります。

植物気候に影響を与え、 天気- 部分的に曇りや晴れの天気では、植物気候の特徴がより顕著になります。

農業生産における空気湿度の重要性

大気中に含まれる水蒸気は、第 2 章で述べたように、 非常に重要地表から放出される熱を吸収するため、地表の熱を維持します。 空気の湿度は、農業生産にとっても不可欠な気象要素の 1 つです。

空気中の湿度は植物に大きな影響を与えます。 それは主に蒸散の強さを決定します。 高温低湿の場合 (/"< 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.

開花期の湿度が低いと花粉が乾燥し、その結果、受精が不完全になり、たとえば穀物では転穀が発生します。 穀物の充填期間中、過度の乾燥空気は穀物が小さくなり、収量が減少するという事実につながります。

空気中の水分含有量が低いと、小さな果物、ベリー作物、ブドウが育ち、来年の収穫に向けた芽の形成が不十分になり、結果として収量の減少につながります。

空気の湿度も作物の品質に影響を与えます。 湿度が低いと亜麻繊維の品質は低下しますが、小麦の焼き品質と技術的特性が向上することがわかりました。 アマニ油、果物の糖分など。

土壌水分の不足による相対空気湿度の低下は特に好ましくありません。 暑くて乾燥した天気が続くと 長い間、その後、植物が乾燥する可能性があります。

水分含有量の長期的な増加（> 80%）も、植物の成長と発育に悪影響を及ぼします。 空気湿度が高すぎると植物組織の大細胞構造が引き起こされ、穀物作物の倒伏につながります。 開花期には、このような空気の湿度により、植物の正常な受粉が妨げられ、葯の開きが少なくなり、昆虫の飛翔が減少するため、収量が減少します。

空気湿度の上昇は、穀物の完熟の開始を遅らせ、穀物とわらの水分含有量を増加させます。これは、第一に、収穫機械の動作に悪影響を及ぼし、第二に、穀物の乾燥に追加のコストが必要になります（表 5.2）。

飽和不足が 3 hPa 以上に減少すると、悪条件により事実上収穫作業が停止することになります。

暖かい季節には、空気の湿度が上昇し、農作物の多くの真菌性疾患（ジャガイモやトマトの疫病、ブドウのべと病、ヒマワリの白腐病、 異なる種類穀物のさび病など）。 この要因の影響は、温度が上昇すると特に大きくなります (表 5.3)。

5.3. 湿度と気温に応じて、黒穂病の影響を受ける春小麦セシウム 111 の株数（雑草防除、サイレージ用飼料の敷設、倉庫の換気、穀物の乾燥など）の多くの農作業のタイミングも空気湿度に依存します。 、など。

で 熱バランス家畜と人間にとって、熱交換は空気の湿度と関連しています。 気温が 10 °C 未満では、湿度の上昇により生物からの熱伝達が増加し、高温では熱伝達が遅くなります。

水蒸気

本物の気体の中で、水蒸気は特別な位置を占めます。 多くの技術分野で非常に普及しており、冷却剤として使用されています。 発電所。 水蒸気は通常、本物の気体として扱う必要がある圧力と温度で使用されます。 水蒸気は、蒸発と水を沸騰させる 2 つの方法で得ることができます。

蒸発は水から蒸気が形成されるプロセスであり、自由表面からのみ発生します。 このプロセスはどの温度でも発生します。 蒸発中、最も高い運動エネルギーを持つ分子が水面から離れて周囲の空間に飛び込みます。 その結果、液体の上に水蒸気が発生します。 蒸発プロセスの強度は、温度の上昇とともに増加します。

沸騰は、液体の体積全体にわたって水蒸気が形成されるプロセスです。 一定の温度に加熱されると、液体の中に水蒸気の泡が発生し、気泡同士が結合して周囲の空間に飛び出します。 蒸気の泡が形成され、成長するには、泡の内部で蒸発のプロセスが発生する必要があり、これは次の場合にのみ可能です。 運動エネルギー水の分子はこれに十分な大きさです。 分子の運動エネルギーは液体の温度によって決まるため、特定の外圧での沸騰は非常に特定の温度でのみ開始されます。 この温度は沸点または飽和温度と呼ばれ、tb で表されます。 特定の圧力における沸点は、すべての液体が蒸気に変わるまで一定のままです。

沸騰した液体の表面に発生する蒸気を飽和蒸気といいます。 飽和蒸気には、乾燥した蒸気と湿った蒸気があります。 乾燥飽和蒸気は、沸騰した液体の表面上にあり、浮遊した液体の液滴を含まないような蒸気です。 湿った飽和蒸気、または単に湿った蒸気は、乾燥した飽和蒸気と沸騰した液体の機械的な混合物です。 湿り蒸気の特徴は乾燥度×です。 乾燥度は、湿った蒸気中の乾燥した飽和蒸気の割合です。 湿り蒸気の質量に対する湿り蒸気中の乾燥飽和蒸気の質量の比。 値 1-x は、湿度または湿った飽和蒸気の湿度と呼ばれます。 沸騰した液体の質量分率 湿った空気。 乾燥した飽和蒸気や沸騰した液体の状態を完全に決定するパラメータは、温度または圧力と乾燥度です。

沸騰液体が存在しない状態で、乾燥飽和蒸気と同じ圧力で熱を乾燥飽和蒸気に供給すると、過熱蒸気になります。 彼の体温は上昇し始めるでしょう。 過熱蒸気とは、より多くの成分を含む蒸気です。 高温一定の圧力では乾燥飽和蒸気よりも優れています。 過熱蒸気の温度は文字 t で示され、温度差 t – t n は過熱度または蒸気過熱度と呼ばれます。 蒸気の過熱が増加すると、その体積が増加し、分子間の距離が増加し、その結果、相互引力の力が減少します。 過熱蒸気 高い学位過熱すると、その性質は理想気体に近づきます。 過熱蒸気の状態を決めるパラメータは圧力と温度（または比容積）になります。

このプロセスは蒸発の逆です。 蒸気が液体に変化するプロセスは凝縮プロセスと呼ばれます。

水蒸気は水の気相です

水蒸気形成されるだけではありません。 この用語は霧にも当てはまります。

霧は、空気冷却器の存在下で形成される水滴によって目に見えるようになる蒸気であり、蒸気が凝縮します。

もっと 低気圧たとえば、高層大気や上部など 高い山、水は公称 100 °C (212 °F) よりも低い温度で沸騰します。 さらに加熱すると過熱水蒸気になります。

気体である水蒸気には、一定量の水蒸気しか含まれません（量は温度と圧力によって異なります）。

気液平衡液体と蒸気（気相）が平衡状態にある状態で、蒸発（液体が蒸気に変化する）速度と凝縮（蒸気が液体に変化する）速度が等しい状態です。分子レベル。これは一般に「蒸気と水」の相互変換を意味します。 理論的には比較的密閉された空間で平衡が達成されますが、外部からの干渉や干渉なしに十分に長い時間互いに接触しています。 ガスが吸収すると、 最高額液体蒸気平衡にあると言われていますが、水分が多い場合は「湿った蒸気」と呼ばれます。

地球上の水、水蒸気とその性質

• 火星の極地の氷冠
• チタン
• ヨーロッパ
• 土星の輪
• エンケラドゥス
• 冥王星とカロン
• 彗星と彗星は人口の源です（カイパーベルトとオールトの雲天体）。

ケレスとテティスには水の氷が存在する可能性があります。 おそらく水と他の揮発性物質が天王星と海王星の内部構造の大部分を占めており、より深い層の水はイオン水の形をしている可能性があり、その中で分子は水素イオンと酸素イオンのスープに分解され、より深い層では超イオン水として存在します。水では酸素が結晶化しますが、水素イオンは酸素格子内を自由に浮遊します。

月の鉱物の一部には水分子が含まれています。 たとえば、2008 年に、粒子を収集して識別する実験装置により、1971 年にアポロ 15 号の乗組員によって月から地球に持ち込まれた火山真珠の中に少量の化合物が発見されました。 NASAは、インド機関の宇宙船チャンドラヤーン1号に搭載された水分子の発見を報告した。 宇宙研究 2009 年 9 月に。

スチームアプリケーション

蒸気が使われているのは、 広い範囲産業。 たとえば、蒸気の一般的な用途には、工場や工場のプロセスの蒸気加熱や、発電所の蒸気駆動タービンなどが含まれます。

産業における蒸気の代表的な用途をいくつか紹介します: 加熱/滅菌、運動/駆動、霧化、洗浄、加湿など。

水と蒸気、圧力と温度の関係

(乾燥) 蒸気の飽和は、水が沸点まで加熱されて蒸発し、追加の熱が放出される (潜熱) プロセスの結果です。

この蒸気をさらに飽和点以上に加熱すると過熱蒸気（本加熱）となります。

飽和蒸気

飽和蒸気蒸気（気体）と水（液体）が共存できる温度と圧力で生成されます。 言い換えれば、水の蒸発速度が凝縮速度と等しい場合に発生します。

飽和蒸気を加熱に使用するメリット

飽和蒸気には、特に 100 °C (212 °F) 以上の温度で優れた熱源となる多くの特性があります。

湿り蒸気

これは、ほとんどの植物が実際に経験する最も一般的な蒸気の形態です。 ボイラーを使用して蒸気が生成される場合、通常、蒸気には蒸発しなかった水分子からの水分が含まれており、これが分散蒸気に含まれます。 最高のボイラーであっても、3% ～ 5% の水分を含む蒸気が放出されることがあります。 水が飽和状態に達して蒸発し始めると、通常、一部の水が霧または水滴として沈殿します。 これが、分散した蒸気から凝縮が生じる主な理由の 1 つです。

過熱蒸気

過熱蒸気湿った蒸気または飽和蒸気を飽和蒸気点を超えてさらに加熱することによって生成されます。 これにより、同じ圧力の飽和蒸気よりも高温で密度が低い蒸気が生成されます。 過熱蒸気は主にタービン エンジン/ドライブで使用され、通常は熱伝達には使用されません。

超臨界水

超臨界水とは、臨界点である 22.1 MPa、374 °C (3208 PSIA、705 °F) を超えた状態の水です。 臨界点では、蒸気の潜熱はゼロになり、その比容積は液体状態でも気体状態でもまったく同じになります。 つまり、臨界点よりも高い圧力と温度にある水は、液体でも気体でもない区別がつかない状態になります。

超臨界水は、より高い効率が必要な発電所のタービンを駆動するために使用されます。 超臨界水は、液体と気体の両方の性質を併せ持つ流体としての利用、特に化学反応の溶媒としての適性に重点を置いて研究が進められています。

水のさまざまな状態

不飽和水

これは最も認識可能な状態の水です。 人間の体重の約70％は水分です。 液体の状態では、水は水分子内に安定した水素結合を持っています。 不飽和水は、比較的コンパクトで緻密で安定した構造を持っています。

飽和蒸気

飽和蒸気の分子は目に見えません。 飽和蒸気がパイプから換気されて大気中に入ると、その一部が凝縮してその熱が周囲の空気に伝わり、白い蒸気の雲（小さな水滴）が形成されます。 蒸気にこのような小さな水滴が含まれる場合、それを湿り蒸気と呼びます。

蒸気システムでは、スチーム トラップから来る蒸気流は、実際にはフラッシュ蒸気であるにもかかわらず、誤って飽和蒸気と呼ばれることがよくあります。 それらの違いは、飽和蒸気はパイプの出口ではすぐに目に見えないのに対し、蒸気の雲にはその中で瞬時に形成される目に見える水滴が含まれていることです。

過熱蒸気

過熱蒸気は大気に触れても凝縮せず、温度変化の影響を受けません。 その結果、蒸気雲は形成されません。

過熱蒸気は、同じ圧力の飽和蒸気よりも多くの熱を保持し、分子の動きが速いため、密度が低くなります（つまり、比容積が大きくなります）。

超臨界水

目で見てもわかりませんが、液体でも気体でもない水です。 総括分子運動は気体に近く、密度は液体に近い。

水がどのような形であるかを視覚的に観察することはできませんが、液体でも気体でもありません。 一般的な考え方は、分子運動は気体の運動に近く、そのような水の密度は液体のそれに近いということです。