Зимой на морозе каждый вздох превращается в облачко пара. Откуда он берется и почему видимый, если обычно пар невидим? А может ли в принципе пар образовываться при низких температурах? Давайте разберемся!
Свойства водяного пара
Водяной пар - это вода в газообразном состоянии. В отличие от жидкой воды, пар не имеет цвета, вкуса и запаха. Он полностью прозрачен и невидим невооруженным глазом. Основная масса водяного пара в атмосфере сосредоточена в нижних слоях - тропосфере.
Количество пара в воздухе характеризуется парциальным давлением и влажностью. Чем выше температура, тем больше пара может находиться в единице объема воздуха. При -20°C в 1 м3 воздуха содержится всего около 1 г водяного пара. А при +20°C уже до 17 г.
На количество пара также влияет атмосферное давление. Чем оно ниже, как в горах, тем быстрее происходит испарение воды и образование пара при одинаковой температуре.
Образование водяного пара
Водяной пар образуется в результате испарения воды или кипения. Процесс испарения происходит при любой температуре с открытой поверхности воды. Чем выше температура, тем интенсивнее испарение. Также на него влияют особенности самой жидкости, площадь открытой поверхности, влажность воздуха.
При нагревании до определенной температуры начинается процесс кипения. Для воды это обычно 100°С при нормальном атмосферном давлении. При кипении пузырьки пара поднимаются со дна и вся масса воды участвует в образовании пара.
Насыщенный пар находится в состоянии динамического равновесия с жидкостью, количество испаряющихся и конденсирующихся молекул одинаково. У ненасыщенного пара плотность и давление меньше предельных значений.
Образуется пар при нагревании воды и достижении температуры кипения 100 градусов по Цельсию. При этой температуре молекулы воды начинают интенсивно переходить из жидкого состояния в газообразное, образуя пар. Этот процесс называется парообразованием.
Водяной пар образуется при испарении воды или кипении за счет перехода молекул H2O из жидкой фазы в газообразную. Процесс парообразования ускоряется с повышением температуры.
Как еще образуется пар? Парообразование может происходить двумя способами - испарением или кипением. При испарении жидкость постепенно переходит в пар только с открытой поверхности. А при кипении весь объем жидкости превращается в пузырьки насыщенного пара, которые поднимаются к поверхности.
Конденсация пара
Конденсация - это обратный процесс парообразованию, когда пар переходит в жидкое состояние. Это происходит при охлаждении пара ниже точки росы или при контакте с более холодной поверхностью.
- Роса и иней утром на траве - результат конденсации ночью.
- Запотевание стекол в доме - типичный пример конденсации.
- В атмосфере конденсация пара приводит к образованию облаков и выпадению осадков.
Так происходит круговорот воды в природе: испарение - конденсация - осадки - испарение. Большие объемы воды перемещаются по планете благодаря этому циклу из пара в воду и обратно.
| Процесс | Условия |
| Парообразование | Подвод тепла, нагревание |
| Конденсация | Охлаждение, контакт с холодным телом |
Парообразование и конденсация - два взаимосвязанных процесса, которые лежат в основе круговорота воды на Земле. При нагревании вода испаряется, образуя пар, который затем конденсируется в атмосфере и возвращается на землю в виде осадков.
Применение водяного пара
Благодаря своим уникальным свойствам, водяной пар нашел широкое применение в промышленности и в быту.
В промышленности пар используется:
- В паровых турбинах для выработки электроэнергии.
- В технологических процессах как теплоноситель.
- Для отопления зданий с помощью парового отопления.
- В пищевой промышленности для стерилизации.
- В химической промышленности.
Ранее пар применялся в паровых двигателях, но сейчас их вытеснили турбины. Паровозы до сих пор используются на некоторых железных дорогах.
Бытовое применение пара
В быту водяной пар находит применения в таких приборах как:
- Паровые утюги.
- Пароварки.
- Парогенераторы для увлажнения воздуха.
- Паровые швабры и пылесосы.
- Ингаляторы.
Также пар используется в саунах, хаммамах, спа-салонах для создания эффекта "паровой бани". Пар очищает кожу, расслабляет мышцы, помогает при простудных заболеваниях.
Видимость водяного пара
Хотя чистый водяной пар невидим, в обыденной жизни мы часто сталкиваемся с "видимым паром". Это происходит по нескольким причинам:
- При конденсации горячего пара образуется видимый туман.
- В воздухе присутствуют частички пыли, на которых конденсируется пар.
- Пар не является химически чистым, в нем есть примеси.
- Глазам кажется, что над чаем идет пар, на самом деле это теплый воздух.
Похожий эффект возникает над асфальтом в жаркий день, хотя в действительности это мираж, а не пар.
Конденсация пара зимой
Зимой при низких температурах водяной пар также продолжает образовываться в результате испарения с поверхности снега, льда, водоемов. Однако из-за холода пар быстро конденсируется.
Этим объясняются такие явления, как:
- "дым" над снегом в мороз.
- замерзание мокрой одежды на улице.
- образование инея на деревьях и стеклах.
- видимое дыхание людей и животных на морозе.
Зимой пар не успевает развеяться в воздухе и становится видимым в виде тумана и облачка выдыхаемого воздуха. Так что пар и на морозе образуется, просто сразу конденсируется.
