Air yang dipanaskan akan mengeluarkan gelembung-gelembung yang meletus di sana-sini. Sebenarnya, apa sih yang terjadi di dalam proses air mendidih?
Wah, tiba-tiba hujan deras. Dingin-dingin gini enaknya makan mie instan kali ya.
Sobat Zenius, elo kalo masak mie instan, tunggu airnya blebeb-blebeb dulu nggak baru masukan mie keringnya? Coba jawab melalui poll di bawah ini ya.
Kalo gue sih, biasanya tunggu sampai airnya mulai bergelembung. Ngomong-ngomong, gue jadi kepikiran, kenapa ya air kalau dipanaskan lama-lama bisa bergelembung?
Apalagi kalau sudah mendidih, gelembung-gelembungnya semakin banyak dan aktif banget meletus sana-sini. Gelembung itu dari mana ya?
Daripada penasaran terus, mending kita cari tahu aja ya bareng-bareng. Yuk, kita jelajahi gimana sih sebenarnya proses air mendidih itu.
Kita mulai dengan memahami perubahan zat dulu ya. Setelah itu, baru kita akan bahas proses pendidihan air dan pembahasan di balik gelembung air mendidih,
BACA JUGA: 3 Macam Zat, Perubahan Fisika dan Kimia
Perubahan Zat
Di artikel gue yang berjudul Kenapa Gelas dan Botol Minuman Dingin Berembun? Ini Fakta Pengembunan (2022), gue sudah pernah membahas tiga bentuk zat dan berbagai perubahan zat seperti yang bisa elo lihat di bawah ini.
Nah, kalo sebelumnya kita membahas pengembunan pada botol dingin, kali ini kita akan membahas penguapan pada air mendidih.
Proses Pendidihan Air
Suhu Air Mendidih
Sudah menjadi pengetahuan umum, bahwa air mendidih pada suhu 100℃ (atau 212℉). Namun, sebenarnya belum tentu lho air itu selalu mendidih pada suhu tersebut.
Soalnya, titik didih air itu juga dipengaruhi oleh tekanan udara dan ketinggian. Maksudnya gimana tuh?
Pada ketinggian permukaan air laut (sea level), air memang mendidih pada suhu 100℃. Sedangkan, pada ketinggian yang lebih tinggi, seperti di gunung, suhu akan didih akan berubah karena adanya perbedaan tekanan.
Dengan adanya perbedaan tekanan, dimana tekanan udara di gunung itu lebih rendah dibanding di permukaan laut, titik didih di gunung pun juga lebih rendah. Maka, air lebih cepat mendidih.
Proses Air Mendidih Secara Umum
Pada proses pendidihan air secara umum, kita perlu energi dari panas. Energi ini kemudian membuat ikatan molekul air mulai lepas dan molekul tersebar.
Seiring dengan tersebarnya molekul, air akhirnya mulai berubah menjadi gas. Seperti ilustrasi di bawah ini.
Tentunya, proses air mendidih itu nggak terjadi secara instan ya. Sebelum air mencapai titik didih pada 100℃ dan bergelembung dengan begitu aktif, gelembung-gelembung udara sudah mulai terlihat sebelum titik didih tercapai.
Nah, itu proses mendidih secara umum. Bagaimana dengan proses pendidihan air yang dilakukan di ketinggian di atas permukaan laut?
Proses Air Mendidih di Tempat Tinggi
Ketika tekanan atmosfer lebih rendah (seperti di gunung), energi yang dibutuhkan untuk membuat air mendidih pun juga lebih rendah.
Energi lebih rendah berarti panas lebih sedikit, makanya air jadi lebih cepat mendidih di tempat yang tinggi. Namun, bukan berarti makanan jadi cepat matang lho.
Justru, makanan butuh waktu lebih lama untuk matang. Misalnya, kalo elo merebus telur, akan butuh waktu lebih lama sampai telur tersebut matang.
Kok bisa gitu? Memasak itu membutuhkan proses memanaskan makanan pada temperatur tertentu dalam waktu tertentu. Nah, kalo suhu didihnya lebih rendah, otomatis waktu yang dibutuhkan untuk masak sampai selesai jadi lebih lama dong.
Oke, kita sudah bahas proses pendidihan air secara singkat. Sudah mulai ada sedikit clue tadi, bahwa pergerakan molekul menyebabkan adanya perubahan zat dari cair ke gas.
Sekarang, kita bahas lebih dalam ya soal kenapa bisa ada gelembung ketika air mendidih dan apa zat yang terkandung di dalamnya.
Penjelasan di Balik Gelembung Air Mendidih
Sobat Zenius, kebetulan banget nih, ada video animasi menarik dari Zenius yang membahas gelembung air mendidih.
Untuk mengaksesnya, pastikan elo log in akun Zenius elo ya. Lalu, buka link di bawah ini dan refresh halamannya.
VIDEO: Gelembung Air Mendidih
Catatan, kalo video tersebut nggak bisa diakses, elo bisa juga coba masuk ke website atau aplikasi Zenius dan cari kata kunci ‘gelembung air mendidih’ untuk menonton videonya ya. Selamat menonton!
Gimana, Sobat Zenius? Apakah elo sudah tercerahkan soal gelembung air mendidih yang meletup-letup itu? Sudah tahu kan apa saja proses yang terjadi di dalamnya?
Jadi, ingat ya, gelembung tersebut merupakan hasil dari proses pelepasan molekul H2O yang diakibatkan oleh panas.
Panas menyebabkan adanya perubahan fase dari cair menjadi gas. Karena massa jenis gas jauh lebih ringan, gas jadi berontak mau keluar, dan tadaa … terjadilah gelembung-gelembung air mendidih.
Bila dilihat lebih dekat lagi, gelembung air mendidih sebenarnya lebih kompleks dari penjelasan tersebut lho.
Pada awal kita merebus air, gelembung yang kita lihat itu memang gelembung udara yang dari awal memang terkandung di dalam air. Pada kondisi normal, gelembung-gelembung ini merupakan nitrogen dengan oksigen, serta sedikit argon dan karbon dioksida.
Baru setelah kita memanaskan lebih lama, energi dari panas cukup untuk pergerakan molekul fase gas ke cair. Jadi, gelembung-gelembung yang kita lihat meletup-letup itu sebenarnya uap air.
Kira-kira, begitu penjelasan simpelnya. Kalo elo masih ada pertanyaan, jangan ragu ya buat tanya di kolom komentar supaya kita belajar bareng-bareng.
Penutup
Bagaimana Sobat Zenius, apakah elo ada pertanyaan seputar topik kita kali ini? Atau mungkin elo punya ide untuk artikel selanjutnya?
Kalo elo punya pertanyaan maupun pernyataan, jangan ragu buat komen di kolom komentar, oke? Sampai sini dulu artikel kali ini dan sampai jumpa di artikel selanjutnya, ciao!
Referensi
Air yang dipanaskan kalo akan mengeluarkan gelembung-gelembung yang meletus di sana-sini. Sebenarnya, apa sih yang terjadi di dalam proses air mendidih?
Uap yang terbentuk di atas permukaan cairan mendidih disebut uap jenuh. Uap jenuh bisa kering atau basah. Uap jenuh kering adalah uap yang berada di atas permukaan cairan mendidih, tidak mengandung tetesan cairan tersuspensi. Uap jenuh basah, atau hanya uap basah, adalah campuran mekanis dari uap jenuh kering dan cairan mendidih.
uap air
Karakteristik steam basah adalah derajat kekeringannya x. Derajat kekeringan adalah proporsi uap jenuh kering dalam uap basah, yaitu rasio massa uap jenuh kering dalam uap basah dengan massa uap basah. Nilai 1–x disebut derajat kelembapan atau kelembapan uap jenuh basah, yaitu fraksi massa cairan mendidih di udara lembab. Parameter yang sepenuhnya menentukan keadaan uap jenuh kering atau cairan mendidih adalah suhu atau tekanan dan derajat kekeringan.
LIHAT LEBIH LANJUT:
Uap air dan sifat-sifatnya
Uap air diproduksi di ketel uap pada tekanan dan suhu konstan. Pertama, air dipanaskan sampai titik didih (tetap konstan) atau suhu jenuh. . Dengan pemanasan lebih lanjut, air mendidih berubah menjadi uap dan suhunya tetap konstan sampai air benar-benar menguap. Mendidih adalah proses penguapan di seluruh volume cairan. Penguapan - penguapan dari permukaan cairan.
Perubahan wujud zat dari wujud cair ke wujud gas disebut penguapan , dan dari wujud gas menjadi cair kondensasi . Banyaknya kalor yang harus diberikan kepada air untuk mengubahnya dari wujud cair ke wujud uap pada titik didihnya disebut panas penguapan .
Jumlah panas yang dibutuhkan untuk pemanasan 1 kg air per 1 0 C disebut kapasitas panas air . = 1 kkal/kg. derajat
Titik didih air tergantung pada tekanan (ada tabel khusus):
perut = 1 kgf / cm2 = 1 atm, t k \u003d 100 °
R abs = 1,7 kgf / cm2, t k \u003d 115 °
R abs = 5 kgf / cm2, t k \u003d 151 °
R abs = 10 kgf / cm2, tk = 179°С
R abs = 14 kgf / cm2, t k = 195°С
Pada suhu air di ruang boiler di outlet 150 ° C dan kembali t di-
pada 70 ° C setiap kg air membawa 80 kkal kehangatan.
Dalam sistem pasokan uap 1 kg air kukus portabel sekitar 600 kkal kehangatan.
Air praktis tidak dapat dimampatkan. Mengambil volume terkecil t=+4°С. Pada t di atas dan di bawah +4°C, volume air meningkat. Suhu di mana kondensasi uap air berlebih dimulai disebut t "titik embun".
Bedakan uap jenuh dan terlalu panas. Selama penguapan, beberapa molekul terbang dari permukaan cairan dan membentuk uap di atasnya. Jika suhu cairan dijaga konstan, yaitu, panas terus menerus disuplai ke sana, maka jumlah molekul yang melarikan diri akan meningkat, sedangkan karena pergerakan molekul uap yang kacau, bersamaan dengan pembentukan uap, proses sebaliknya terjadi. - kondensasi di mana bagian dari molekul uap kembali ke cair.
Jika penguapan terjadi dalam bejana tertutup, maka jumlah uap akan meningkat sampai tercapai keseimbangan, yaitu jumlah cairan dan uap menjadi konstan.
Uap yang berada dalam kesetimbangan dinamis dengan cairannya dan memiliki suhu dan tekanan yang sama dengannya disebut uap jenuh.
Uap jenuh basah, yang disebut uap, di mana ada tetesan air ketel; uap jenuh tanpa tetesan air disebut uap jenuh kering .
Proporsi uap jenuh kering dalam uap basah disebut derajat kekeringan uap (x). Dalam hal ini, kadar air uap akan sama dengan 1 - X. Untuk uap jenuh kering x = 1. Jika panas diberikan ke uap jenuh kering pada tekanan konstan, maka uap super panas diperoleh.
Suhu uap superheated lebih tinggi dari suhu air boiler. Steam superheated diperoleh dari steam jenuh kering di superheater, yang dipasang di cerobong boiler.
Penggunaan uap jenuh basah tidak diinginkan, karena ketika bergerak melalui pipa uap, kejutan hidrolik (guncangan tajam di dalam pipa) kondensat yang menumpuk di fitting, di tikungan dan di tempat rendah di pipa uap, serta di pompa uap , adalah mungkin. Penurunan tekanan yang tajam dalam ketel uap ke tekanan atmosfer sangat berbahaya, yang dapat terjadi sebagai akibat dari pelanggaran darurat terhadap kekuatan ketel, karena suhu air sebelum perubahan tekanan seperti itu di atas 100 ° C, maka kelebihan panas dihabiskan untuk penguapan, yang terjadi hampir seketika.
Uap air adalah wujud gas dari air
Jumlah uap naik tajam, yang mengarah pada peningkatan tekanan instan di boiler dan kerusakan serius. Semakin besar volume air dalam boiler dan semakin tinggi suhunya, semakin besar konsekuensi penghancuran tersebut. Volume uap adalah 1700 kali volume air.
Uap super panas - uap yang memiliki suhu lebih tinggi dari uap jenuh pada tekanan yang sama - tidak memiliki uap air. Steam superheated diproduksi di superheater khusus, di mana steam jenuh kering dipanaskan oleh gas buang. Steam superheated tidak digunakan untuk memanaskan ruang boiler, jadi tidak ada superheater.
Sifat utama uap jenuh:
1) t duduk. uap = t kip. air pada R tertentu
2) t b.p. air tergantung pada Rsteam di boiler
3) uap jenuh mengembun.
Sifat utama uap super panas:
1) uap super panas tidak mengembun
2) uap superheated tidak tergantung pada tekanan uap di dalam boiler.
(Skema untuk mendapatkan uap dalam ketel uap) (kartu pada halaman 28 adalah opsional)
Sebelumnya123456789101111213141516Berikutnya
uap air
Uap air menempati tempat khusus di antara gas nyata. Ini telah menjadi sangat luas di banyak bidang teknologi dan digunakan sebagai pendingin di pembangkit listrik. Uap air biasanya digunakan pada tekanan dan suhu yang harus dianggap sebagai gas nyata. Uap air dapat diperoleh dengan dua cara yaitu dengan menguapkan dan merebus air.
Evaporasi adalah proses pembentukan uap dari air, yang terjadi hanya dari permukaan bebas. Proses ini berlangsung pada suhu berapa pun. Selama penguapan, molekul dengan energi kinetik tertinggi terlepas dari permukaan air dan terbang ke ruang sekitarnya. Akibatnya, uap air terbentuk di atas cairan. Intensitas proses penguapan meningkat dengan meningkatnya suhu.
Mendidih adalah proses pembentukan uap air di seluruh volume zat cair. Ketika dipanaskan sampai suhu tertentu, gelembung uap terbentuk di dalam cairan, yang, terhubung satu sama lain, terbang keluar ke ruang sekitarnya. Agar gelembung uap terbentuk dan kemudian tumbuh, proses penguapan perlu dilakukan di dalam gelembung, dan ini hanya mungkin jika energi kinetik molekul air cukup untuk ini. Karena energi kinetik molekul ditentukan oleh suhu cairan, oleh karena itu, pendidihan pada tekanan eksternal tertentu hanya dapat dimulai pada suhu yang ditentukan dengan baik. Suhu ini disebut titik didih atau suhu saturasi dan dilambangkan dengan t n. Titik didih pada tekanan tertentu tetap konstan sampai semua cairan diubah menjadi uap.
Uap yang terbentuk di atas permukaan cairan mendidih disebut uap jenuh. Uap jenuh bisa kering atau basah. Uap jenuh kering adalah uap yang berada di atas permukaan cairan mendidih, tidak mengandung tetesan cairan tersuspensi. Uap jenuh basah, atau hanya uap basah, adalah campuran mekanis dari uap jenuh kering dan cairan mendidih. Karakteristik steam basah adalah derajat kekeringannya x. Derajat kekeringan adalah proporsi uap jenuh kering dalam uap basah, yaitu
32 Uap air Konsep dasar dan definisi
rasio massa uap jenuh kering dalam uap basah dengan massa uap basah. Nilai 1–x disebut derajat kelembapan atau kelembapan uap jenuh basah, yaitu fraksi massa cairan mendidih di udara lembab. Parameter yang sepenuhnya menentukan keadaan uap jenuh kering atau cairan mendidih adalah suhu atau tekanan dan derajat kekeringan.
Jika panas disuplai ke uap jenuh kering tanpa adanya cairan mendidih pada tekanan yang sama dengan tekanan uap jenuh kering, maka itu akan berubah menjadi uap super panas. Suhunya akan mulai naik. Steam superheated adalah steam yang memiliki temperatur lebih tinggi pada tekanan tertentu daripada steam jenuh kering. Suhu uap superheated dilambangkan dengan huruf t, dan perbedaan suhu t–t n disebut derajat superheat, atau steam superheat. Dengan meningkatnya panas uap, volumenya akan meningkat, jarak antara molekul akan meningkat dan, akibatnya, gaya tarik timbal balik akan berkurang, mis. uap superheated pada derajat superheat yang tinggi akan mendekati sifat-sifatnya menjadi gas ideal. Parameter yang menentukan keadaan uap superheated adalah tekanan dan suhu (atau volume spesifik).
Prosesnya, kebalikan dari penguapan, yaitu Proses dimana uap berubah menjadi cair disebut proses kondensasi.
Proses mendapatkan uap superheated dapat dibagi menjadi tiga tahap:
1) memanaskan air sampai titik didih;
2) penguapan air mendidih dan pembentukan uap jenuh kering;
3) panas berlebih dari uap jenuh kering.
Dalam hal ini, keadaan uap jenuh kering akan sangat tidak stabil, karena kenaikan atau penurunan suhu yang sama sekali tidak signifikan akan menyebabkan uap panas berlebih atau kondensasinya.
Sebelumnya12345678910112Berikutnya
LIHAT LEBIH LANJUT:
uap air
Uap air menempati tempat khusus di antara gas nyata. Ini telah menjadi sangat luas di banyak bidang teknologi dan digunakan sebagai pendingin di pembangkit listrik. Uap air biasanya digunakan pada tekanan dan suhu yang harus dianggap sebagai gas nyata. Uap air dapat diperoleh dengan dua cara yaitu dengan menguapkan dan merebus air.
Evaporasi adalah proses pembentukan uap dari air, yang terjadi hanya dari permukaan bebas. Proses ini berlangsung pada suhu berapa pun. Selama penguapan, molekul dengan energi kinetik tertinggi terlepas dari permukaan air dan terbang ke ruang sekitarnya. Akibatnya, uap air terbentuk di atas cairan. Intensitas proses penguapan meningkat dengan meningkatnya suhu.
Mendidih adalah proses pembentukan uap air di seluruh volume zat cair. Ketika dipanaskan sampai suhu tertentu, gelembung uap terbentuk di dalam cairan, yang, terhubung satu sama lain, terbang keluar ke ruang sekitarnya. Agar gelembung uap terbentuk dan kemudian tumbuh, proses penguapan perlu dilakukan di dalam gelembung, dan ini hanya mungkin jika energi kinetik molekul air cukup untuk ini. Karena energi kinetik molekul ditentukan oleh suhu cairan, oleh karena itu, pendidihan pada tekanan eksternal tertentu hanya dapat dimulai pada suhu yang ditentukan dengan baik. Suhu ini disebut titik didih atau suhu saturasi dan dilambangkan dengan t n. Titik didih pada tekanan tertentu tetap konstan sampai semua cairan diubah menjadi uap.
Uap yang terbentuk di atas permukaan cairan mendidih disebut uap jenuh. Uap jenuh bisa kering atau basah. Uap jenuh kering adalah uap yang berada di atas permukaan cairan mendidih, tidak mengandung tetesan cairan tersuspensi.
Apa itu uap air?
Uap jenuh basah, atau hanya uap basah, adalah campuran mekanis dari uap jenuh kering dan cairan mendidih. Karakteristik steam basah adalah derajat kekeringannya x. Derajat kekeringan adalah proporsi uap jenuh kering dalam uap basah, yaitu rasio massa uap jenuh kering dalam uap basah dengan massa uap basah. Nilai 1–x disebut derajat kelembapan atau kelembapan uap jenuh basah, yaitu fraksi massa cairan mendidih di udara lembab. Parameter yang sepenuhnya menentukan keadaan uap jenuh kering atau cairan mendidih adalah suhu atau tekanan dan derajat kekeringan.
Jika panas disuplai ke uap jenuh kering tanpa adanya cairan mendidih pada tekanan yang sama dengan tekanan uap jenuh kering, maka itu akan berubah menjadi uap super panas.
Suhunya akan mulai naik. Steam superheated adalah steam yang memiliki temperatur lebih tinggi pada tekanan tertentu daripada steam jenuh kering. Suhu uap superheated dilambangkan dengan huruf t, dan perbedaan suhu t–t n disebut derajat superheat, atau steam superheat. Dengan meningkatnya panas uap, volumenya akan meningkat, jarak antara molekul akan meningkat dan, akibatnya, gaya tarik timbal balik akan berkurang, mis.
uap superheated pada derajat superheat yang tinggi akan mendekati sifat-sifatnya menjadi gas ideal. Parameter yang menentukan keadaan uap superheated adalah tekanan dan suhu (atau volume spesifik).
Prosesnya, kebalikan dari penguapan, yaitu Proses dimana uap berubah menjadi cair disebut proses kondensasi.
Proses mendapatkan uap superheated dapat dibagi menjadi tiga tahap:
1) memanaskan air sampai titik didih;
2) penguapan air mendidih dan pembentukan uap jenuh kering;
3) panas berlebih dari uap jenuh kering.
Dalam hal ini, keadaan uap jenuh kering akan sangat tidak stabil, karena kenaikan atau penurunan suhu yang sama sekali tidak signifikan akan menyebabkan uap panas berlebih atau kondensasinya.
Sebelumnya12345678910112Berikutnya
LIHAT LEBIH LANJUT:
Sifat uap air
Sebagai gas nyata, kami menganggap uap air, yang banyak digunakan di banyak cabang teknologi, dan, di atas segalanya, dalam teknik tenaga termal, di mana itu adalah fluida kerja utama. Oleh karena itu, studi tentang sifat termodinamika air dan uap air sangat penting secara praktis.
Di semua bidang produksi industri, uap berbagai zat banyak digunakan: air, amonia, karbon dioksida, dll. Dari jumlah tersebut, uap air adalah yang paling banyak digunakan, yang merupakan fluida kerja di turbin uap, mesin uap, pembangkit nuklir, pendingin di berbagai penukar panas, dll.
Proses perubahan wujud zat dari wujud cair menjadi wujud gas disebut... penguapan. dengan penguapan disebut penguapan, yang selalu terjadi pada suhu berapa pun dari permukaan bebas cairan atau padat. Proses penguapan terdiri dari fakta bahwa molekul individu mengatasi daya tarik molekul tetangga dengan kecepatan tinggi dan terbang keluar ke ruang sekitarnya. Laju penguapan meningkat dengan suhu cairan.
Proses perebusan terdiri dari kenyataan bahwa jika panas disuplai ke cairan, maka pada suhu tertentu, tergantung pada sifat fisik fluida kerja dan tekanan, proses penguapan terjadi baik pada permukaan bebas cairan maupun di dalamnya. .
Perubahan wujud zat dari wujud gas ke wujud cair atau padat disebut... kondensasi. Proses kondensasi, serta proses penguapan, berlangsung pada suhu konstan, jika tekanan tidak berubah. Cairan yang dihasilkan dari kondensasi uap disebut kondensat.
Proses perubahan wujud benda padat menjadi uap disebut... sublimasi. Proses kebalikan dari transisi uap ke keadaan padat disebut desublimasi.
Proses penguapan. Konsep dasar dan definisi. Pertimbangkan proses mendapatkan uap. Untuk melakukan ini, kami menempatkan 1 kg air pada suhu 0 ° C dalam sebuah silinder dengan piston yang dapat digerakkan. Mari kita terapkan gaya konstan ke piston dari luar R. Kemudian, dengan luas piston F, tekanan akan konstan dan sama dengan p = P/F. Mari kita gambarkan proses penguapan, yaitu, transformasi suatu zat dari keadaan cair menjadi keadaan gas, dalam p, v diagram (Gbr. 14).
| Beras. 14. Proses penguapan dalam pv- diagram |
Keadaan awal air bertekanan R dan memiliki suhu 0 ° C, digambarkan pada diagram oleh titik-titik a 1, a 2, a 3 . Ketika panas disuplai ke air, suhunya naik secara bertahap hingga mencapai titik didih t s , sesuai dengan tekanan ini. Dalam hal ini, volume spesifik cairan pertama-tama berkurang, mencapai nilai minimum pada t = 4°C, dan kemudian mulai meningkat. (Anomali seperti itu - peningkatan kepadatan ketika dipanaskan dalam kisaran suhu tertentu - hanya sedikit cairan yang dimiliki). Untuk sebagian besar cairan, volume spesifik meningkat secara monoton ketika dipanaskan.) Keadaan cairan yang dibawa ke titik didih digambarkan dalam diagram oleh titik b 1, b 2, b 3 .
Dengan pasokan panas lebih lanjut, air mulai mendidih dengan peningkatan volume yang kuat. Silinder sekarang berisi media dua fase - campuran air dan uap, yang disebut uap jenuh basah. Jenuh disebut uap, yang berada dalam kesetimbangan termal dan dinamis dengan cairan dari mana ia terbentuk. Kesetimbangan dinamis adalah jumlah molekul yang terbang keluar dari air ke ruang uap sama dengan jumlah molekul yang mengembun di permukaannya. Dalam ruang uap dalam keadaan setimbang ini, terdapat jumlah maksimum molekul yang mungkin pada suhu tertentu. Dengan meningkatnya suhu, jumlah molekul dengan energi yang cukup untuk melepaskan diri ke dalam ruang uap meningkat. Kesetimbangan dipulihkan karena peningkatan tekanan uap, yang mengarah pada peningkatan kerapatannya dan, akibatnya, jumlah molekul yang mengembun di permukaan air per satuan waktu. Oleh karena itu, tekanan uap jenuh adalah fungsi peningkatan suhunya secara monoton, atau, sama saja, suhu uap jenuh adalah fungsi peningkatan tekanannya secara monoton.
Dengan peningkatan volume di atas permukaan cairan, yang memiliki suhu jenuh, sejumlah cairan masuk ke uap, dengan penurunan volume, "kelebihan" uap kembali masuk ke dalam cairan, tetapi dalam kedua kasus tekanan uap tetap konstan. .
Jika penguapan cairan terjadi di ruang yang tidak terbatas, maka semuanya bisa berubah menjadi uap. Jika penguapan cairan terjadi dalam wadah tertutup, maka molekul-molekul yang keluar dari cairan mengisi ruang bebas di atasnya, sementara beberapa molekul yang bergerak di ruang uap di atas permukaan kembali ke cairan. Pada titik tertentu antara penguapan dan transisi terbalik molekul dari uap ke cair, persamaan dapat terjadi di mana jumlah molekul yang meninggalkan cairan sama dengan jumlah molekul yang kembali ke cairan. Pada saat ini, jumlah molekul maksimum yang mungkin akan berada di ruang di atas cairan. Uap dalam keadaan ini mengasumsikan kepadatan maksimum pada suhu tertentu dan disebut jenuh.
Jadi, uap yang bersentuhan dengan cairan dan dalam kesetimbangan termal dengannya disebut jenuh.
Air, uap air dan sifat-sifatnya
Dengan perubahan suhu cairan, keseimbangan terganggu, menyebabkan perubahan yang sesuai dalam kepadatan dan tekanan uap jenuh.
Campuran dua fase, yang merupakan uap dengan tetesan cairan tersuspensi di dalamnya, disebutuap jenuh basah. Dengan demikian, uap air jenuh basah dapat dianggap sebagai campuran uap jenuh kering dengan tetesan air kecil yang tersuspensi dalam massanya.
Fraksi massa uap jenuh kering dalam uap basah disebut derajat kekeringan uap dan dilambangkan dengan huruf X. Fraksi massa air mendidih dalam uap basah, sama dengan 1- X, disebut derajat kelembapan. Untuk cairan mendidih x= 0, dan untuk uap jenuh kering x= 1. Keadaan uap basah dicirikan oleh dua parameter: tekanan (atau suhu saturasi t s , yang menentukan tekanan ini) dan tingkat kekeringan uap.
Saat panas disuplai, jumlah fase cair berkurang, dan fase uap meningkat. Suhu campuran tetap tidak berubah dan sama dengan t s , karena semua panas dihabiskan untuk penguapan fase cair. Akibatnya, proses penguapan pada tahap ini adalah isobarik-isotermal. Akhirnya, tetes air terakhir berubah menjadi uap, dan silinder hanya diisi dengan uap, yang disebut jenuh kering.
Uap jenuh, di mana tidak ada partikel tersuspensi dari fase cair, disebut uap jenuh kering. Volume dan suhu spesifiknya adalah fungsi dari tekanan. Oleh karena itu, keadaan uap kering dapat diatur oleh salah satu parameter - tekanan, volume tertentu atau suhu.
Keadaannya diwakili oleh titik c 1 , c 2 , c 3 .
Titik mewakili uap super panas. Ketika panas diberikan ke uap kering pada tekanan yang sama, suhunya akan meningkat, uap akan menjadi terlalu panas. Titik d (d 1 , d 2 , d 3) menggambarkan keadaan uap super panas dan, tergantung pada suhu, uap dapat terletak pada jarak yang berbeda dari titik c.
Dengan demikian, terlalu panas disebut uap, yang suhunya melebihi suhu uap jenuh dengan tekanan yang sama.
Karena volume spesifik uap superpanas pada tekanan yang sama lebih besar daripada uap jenuh, ada lebih sedikit molekul per unit volume uap superpanas, yang berarti memiliki kerapatan yang lebih rendah. Keadaan uap super panas, seperti gas lainnya, ditentukan oleh dua parameter independen.
Proses memperoleh uap jenuh kering pada tekanan konstan umumnya digambarkan oleh grafik abc, dan uap superheated dalam kasus umum - oleh grafik abcd, sedangkan ab adalah proses pemanasan air sampai titik didih, bc adalah proses penguapan , yang terjadi secara bersamaan pada tekanan konstan dan pada suhu konstan , yaitu, proses bc isobarik dan isotermal pada saat yang sama, dan, akhirnya, cd adalah proses superheating steam pada tekanan konstan, tetapi pada suhu yang meningkat. Antara titik b dan c terdapat uap basah dengan berbagai nilai antara derajat kekeringan.
Kurva I air dingin diwakili oleh garis yang sejajar dengan sumbu y, dengan asumsi bahwa air tidak dapat dimampatkan dan, oleh karena itu, volume spesifik air hampir tidak tergantung pada tekanan. Kurva II disebut kurva batas bawah, atau kurva cair, dan kurva III disebut kurva batas atas, atau kurva uap jenuh kering. Kurva II memisahkan daerah cairan dari daerah uap jenuh pada diagram, dan kurva III memisahkan daerah uap jenuh dari daerah uap super panas.
Poin a 1 , a 2 dan a 3 , yang menggambarkan keadaan 1 kg air dingin pada suhu 0 ° C dan tekanan yang berbeda, terletak hampir pada vertikal yang sama. Titik b 1 , b 2 dan b 3 bergeser ke kanan dengan meningkatnya tekanan, karena suhu didih t H dan, akibatnya, volume spesifik air mendidih juga meningkat. Titik c 1 , c 2 dan c 3 bergeser ke kiri, sehingga dengan peningkatan tekanan, volume spesifik uap berkurang meskipun terjadi peningkatan suhu.
Dapat dilihat dari diagram pv bahwa dengan meningkatnya tekanan, titik b 1, b 2 dan b 3 dan c 1 dengan 2 dan dengan 3 semakin dekat, yaitu perbedaan volume spesifik uap jenuh kering dan air mendidih berangsur-angsur berkurang (segmen bc). Akhirnya, pada tekanan tertentu, perbedaan ini menjadi sama dengan nol, yaitu titik b dan c bertepatan, dan garis II dan III bertemu. Titik pertemuan kedua kurva disebut titik kritis dan dilambangkan dengan huruf k. Keadaan yang bersesuaian dengan titik k disebut keadaan kritis.
Parameter uap air dalam keadaan kritis adalah sebagai berikut: tekanan p k = 225,65 ata; suhu t \u003d 374,15 ° C, volume spesifik v K \u003d 0,00326 m 3 / kg.
Pada titik kritis, air mendidih dan uap memiliki parameter keadaan yang sama, dan perubahan keadaan agregasi tidak disertai dengan perubahan volume. Dengan kata lain, dalam keadaan kritis, batas kondisional yang memisahkan kedua fase materi ini menghilang. Pada suhu di atas suhu kritis (t > t K), uap panas lanjut (gas) tidak dapat berubah menjadi cairan dengan peningkatan tekanan apa pun.
Suhu kritis adalah suhu maksimum yang mungkin untuk koeksistensi dua fase: cair dan uap jenuh. Pada suhu di atas yang kritis, hanya satu fase yang mungkin. Nama fase ini (uap cair atau superheated) bersifat arbitrer sampai batas tertentu dan biasanya ditentukan oleh suhunya. Semua gas sangat panas lewat atas pasangan T cr. Semakin tinggi suhu superheat (pada tekanan tertentu), semakin dekat sifat uap ke gas ideal.
Uap air - fase gas air
uap air tidak hanya terbentuk. Istilah ini juga berlaku untuk kabut.
Kabut adalah uap yang menjadi terlihat karena tetesan air yang terbentuk dengan adanya pendingin udara - uap mengembun.
Pada tekanan yang lebih rendah, seperti di atmosfer atas atau puncak gunung yang tinggi, air mendidih pada suhu yang lebih rendah dari nominal 100 °C (212 °F). Saat dipanaskan, itu kemudian menjadi uap super panas.
Sebagai gas, uap air hanya dapat mengandung sejumlah uap air (jumlahnya tergantung pada suhu dan tekanan).
Kesetimbangan uap-cair adalah keadaan di mana cairan dan uap (fase gas) berada dalam kesetimbangan satu sama lain, ini adalah keadaan di mana laju penguapan (cairan berubah menjadi uap) sama dengan laju kondensasi (perubahan uap menjadi cair) pada tingkat molekuler, yang secara umum berarti interkonversi "air-uap". Meskipun secara teori kesetimbangan dapat dicapai dalam ruang yang relatif tertutup, namun mereka saling bersentuhan dalam waktu yang cukup lama tanpa adanya gangguan atau gangguan dari luar. Ketika suatu gas telah menyerap jumlah maksimumnya, ia dikatakan berada dalam kesetimbangan uap cair, tetapi jika ada lebih banyak air di dalamnya, ia disebut sebagai 'uap basah'.
Air, uap air dan sifat-sifatnya di Bumi
- lapisan es kutub di Mars
- Titanium
- Eropa
- Cincin Saturnus
- Enceladus
- Pluto dan Charon
- Komet dan sumber populasi komet (Sabuk Kuiper dan objek awan Oort).
Air-es mungkin ada di Ceres dan Tethys. Air dan volatil lainnya mungkin membentuk sebagian besar struktur internal Uranus dan Neptunus dan air di lapisan dalam bisa dalam bentuk air ionik, di mana molekul terurai menjadi sup ion hidrogen dan oksigen, dan lebih dalam, sebagai superionik. air, di mana oksigen mengkristal, tetapi ion hidrogen mengapung bebas di dalam kisi oksigen.
Beberapa mineral Bulan mengandung molekul air. Misalnya, pada tahun 2008 perangkat laboratorium yang mengumpulkan dan mengidentifikasi partikel menemukan sejumlah kecil senyawa di dalam mutiara vulkanik yang dibawa dari Bulan ke Bumi oleh kru Apollo 15 pada tahun 1971. NASA melaporkan penemuan molekul air oleh NASA Moon Mineralogy Mapper di atas pesawat ruang angkasa Chandrayaan-1 milik Organisasi Penelitian Antariksa India pada September 2009.
Aplikasi Uap
Steam digunakan di berbagai industri. Aplikasi umum untuk uap, misalnya, terkait dengan proses pemanasan uap di pabrik dan pabrik dan di turbin penggerak uap di pembangkit listrik ...
Berikut adalah beberapa aplikasi industri umum untuk uap: Pemanasan/Sterilisasi, Gerakan/Penggerak, Atomisasi, Pembersihan, Pelembapan…
Komunikasi air dan uap, tekanan dan suhu
Kejenuhan uap (kering) adalah hasil dari suatu proses dimana air dipanaskan sampai titik didihnya dan kemudian diuapkan dengan tambahan panas (pemanasan tersembunyi).
Jika uap ini kemudian dipanaskan lebih lanjut di atas titik jenuh, uap menjadi uap superheated (pemanasan sebenarnya).
Uap jenuh
Uap jenuh terbentuk pada suhu dan tekanan di mana uap (gas) dan air (cair) dapat hidup berdampingan. Dengan kata lain, itu terjadi ketika laju penguapan air sama dengan laju kondensasi.
Manfaat menggunakan uap jenuh untuk pemanasan
Uap jenuh memiliki banyak sifat yang menjadikannya sumber panas yang sangat baik, terutama pada suhu 100 °C (212 °F) ke atas.
Uap basah
Ini adalah bentuk bera paling umum yang dialami sebagian besar tanaman. Ketika uap dihasilkan menggunakan boiler, biasanya mengandung uap air dari molekul air yang tidak menguap yang terbawa ke dalam uap yang didistribusikan. Bahkan boiler terbaik pun dapat menghasilkan uap yang mengandung kadar air 3% hingga 5%. Saat air mendekati saturasi dan mulai menguap, sebagian air biasanya akan mengendap sebagai kabut atau tetesan. Ini adalah salah satu alasan utama mengapa kondensat terbentuk dari uap terdistribusi.
uap super panas
uap super panas dihasilkan oleh pemanasan lebih lanjut dari uap basah atau jenuh di luar titik uap jenuh. Ini menghasilkan uap yang memiliki suhu lebih tinggi dan kepadatan lebih rendah daripada uap jenuh pada tekanan yang sama. Uap super panas digunakan terutama pada penggerak mesin/turbin dan biasanya tidak digunakan untuk perpindahan panas.
air superkritis
Air superkritis adalah air dalam keadaan melebihi titik kritisnya: 22.1MPa, 374°C (3208 PSIA, 705°F). Pada titik kritis, panas laten uap adalah nol, dan volume spesifiknya persis sama, baik dalam keadaan cair atau gas. Dengan kata lain, air yang berada pada tekanan dan suhu yang lebih tinggi dari titik kritis berada dalam keadaan tidak dapat dibedakan yang bukan cair atau gas.
Air superkritis digunakan untuk menggerakkan turbin di pembangkit listrik yang membutuhkan efisiensi lebih tinggi. Penelitian tentang air superkritis sedang dilakukan dengan fokus pada penggunaannya sebagai fluida yang memiliki sifat cair dan gas, dan khususnya kesesuaiannya sebagai pelarut untuk reaksi kimia.
Keadaan Air yang Berbeda
perairan tak jenuh
Ini adalah air dalam keadaannya yang paling mudah dikenali. Sekitar 70% dari berat tubuh manusia berasal dari air. Dalam bentuk cair, air memiliki ikatan hidrogen yang stabil dalam molekul air. Perairan tak jenuh adalah struktur yang relatif kompak, padat, dan stabil.
Uap jenuh
Molekul uap jenuh tidak terlihat. Ketika uap jenuh memasuki atmosfer, dikeluarkan dari pipa, sebagian mengembun, mentransfer panasnya ke udara sekitarnya, dan embusan uap putih (tetesan air kecil) terbentuk. Ketika uap termasuk tetesan kecil ini, itu disebut uap basah.
Dalam sistem steam, aliran steam dari steam traps sering salah disebut sebagai steam jenuh padahal sebenarnya adalah flash steam. Perbedaan antara keduanya adalah uap jenuh tidak terlihat langsung di outlet pipa, sedangkan awan uap mengandung tetesan air yang terlihat langsung terbentuk di dalamnya.
uap super panas
Uap superheated tidak akan mengembun bahkan jika bersentuhan dengan atmosfer dan dipengaruhi oleh perubahan suhu. Akibatnya, awan uap tidak terbentuk.
Uap super panas menahan lebih banyak panas daripada uap jenuh pada tekanan yang sama, dan molekulnya bergerak lebih cepat, sehingga memiliki densitas yang lebih rendah (yaitu, volume spesifiknya lebih besar).
air superkritis
Meskipun tidak mungkin untuk mengetahui dengan pengamatan visual, itu adalah air dalam bentuk yang tidak cair atau gas. Ide umumnya adalah gerakan molekul, yang dekat dengan gas, dan kerapatan, yang lebih dekat dengan cairan.
Meskipun seseorang tidak dapat mengetahui dengan pengamatan visual apa bentuknya air, itu bukan cair atau gas. Ide umumnya adalah bahwa gerakan molekul dekat dengan gas, dan kerapatan air tersebut lebih dekat ke cairan.
Seperti yang Anda ketahui, zat, dan mutlak apa pun, dapat berada dalam keadaan apa pun: padat, cair, dalam fase, atau bahkan dalam beberapa keadaan. Hal ini dipengaruhi terutama oleh faktor eksternal yaitu tekanan dan temperatur. Zat tersebut termasuk air dan uap air, yang pengamatannya cukup menarik. Jika fenomena transisi suatu zat dari satu keadaan ke keadaan lain terjadi, proses ini disebut transisi dari satu fase ke fase lain atau transisi fase, yang dilacak oleh diagram. Konsep transformasi fasa mengacu pada konsep yang identik dan berarti sama. Zat-zat dalam fase yang berbeda dari keadaan agregasi memiliki sifat yang berbeda, terutama densitas zat. Mereka berbeda karena interaksi molekuler.
Modifikasi fase
Perubahan wujud dari padat menjadi cair disebut mencair. Perubahan dari fase cair ke fase gas adalah penguapan. Jika suatu zat berubah dari padat menjadi gas, proses ini disebut sublimasi. Jika kita berbicara tentang proses terbalik, maka Anda harus tahu tentang proses seperti pemadatan, kristalisasi, dan de-sublimasi.
Air atau dengan kata lain hidrogen oksida disebut dengan rumus kimia H2O. Ini adalah molekul yang terdiri dari tiga atom, dua hidrogen dan satu oksigen. Mereka dihubungkan oleh ikatan kovalen. Air dalam bentuk normalnya adalah cairan yang benar-benar transparan, tidak berbau dan tidak berasa. Seperti yang ditunjukkan diagram, dalam keadaan gas, air masuk ke fase uap air. Ini mencakup lebih dari 70% planet kita dan diwakili di danau, sungai, laut, samudra, dll. Ini dibagi menjadi air tawar dan air asin, dan opsi kedua tidak cocok untuk diminum. Perannya sangat penting sehingga kehidupan tanpa air tidak mungkin ada, kondisi cuaca dan zona iklim planet bergantung padanya.
Uap air, seperti gas air, juga tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa. Uap air berada di troposfer dan terbentuk pada. Memasuki massa udara, uap air menciptakan tekanan tertentu, yang disebut tekanan parsial. Tekanan gas diukur dalam pascal dan mampu bergerak ke fase kristalisasi atau pembentukan es berikutnya. Keadaan gas air terjadi secara alami. Dalam kuantitasnya, uap dapat berubah di udara, kandungan maksimumnya mencapai 4%. Uap air tidak terlihat, tetapi dapat dibayangkan sebagai pengembunan dalam bentuk kabut, pernapasan, ketika Anda keluar ke udara dingin atau ketika air mendidih dalam panci. Uap air dalam kesetimbangan menentukan karakteristik penting dari kelembaban.
Proses penguapan adalah proses memperoleh uap, dan itu dibentuk dengan cara direbus dan diuapkan. Ketika penguapan terjadi, uap muncul di lapisan permukaan, pendidihan menyebabkan pembentukan permukaan gelembung, yang pecah dari bawah ke atas. Mendidih terjadi pada suhu tertentu dan pada puncaknya tetap pada suhu konstan. Dalam proses ini, uap jenuh dilepaskan, yang kering dan basah. Kering tidak mengandung tetesan air, tetapi basah mengandung. Tanpa uap air, tidak ada siklus air di alam. Uap air ditemukan di banyak tempat dalam kehidupan sehari-hari, misalnya saat Anda menyetrika atau sedang mandi. Justru karena uap tidak berwarna dan tidak memiliki warna dan bau yang telah menemukan aplikasi dalam kehidupan manusia. Bahkan dalam memecahkan masalah global, uap telah menemukan penerapannya, dan teknik seperti lokomotif uap telah menjadi contoh nyata dari hal ini.
Penggunaan uap air
Saat ini, uap juga digunakan, telah menemukan penerapannya di bidang kegiatan ekonomi dan industri:
- dalam pengobatan, misalnya dalam inhaler;
- untuk pemadam kebakaran;
– ketel uap, kapal uap, autoklaf, reaktor dan banyak lagi;
- mesin uap;
- Pertanian;
- produksi industri dan pengerjaan kayu.
Sifat termodinamika
Air dan uap air adalah benda aktif, misalnya, dalam turbin uap. Properti sepenuhnya tergantung pada desain dan elemen turbin lainnya. Dari sudut pandang sifat-sifat air, hampir tidak memampatkan, dan jika tekanannya diubah, maka volume spesifik tidak akan berubah dan akan sama dengan 10-3 m3/kg. Ketika dipanaskan, entalpi mulai berubah secara proporsional. Pemanasan dalam bejana terbuka menyebabkan uap permukaan naik ke atas. Molekul air memutuskan ikatannya, dan panas dikonsumsi, terjadi penguapan. Uap basah disajikan dalam bentuk uap kering dan uap jenuh dengan gelembung air. Baru-baru ini, uap super panas digunakan untuk turbin uap, yang mengembang dan menjadi basah di turbin. Hukum pencampuran menentukan sifat termodinamika uap.
Diagram uap air
Untuk melacak proses secara visual, diagram uap air diciptakan, yang telah menjadi pengganti yang sangat baik untuk banyak tabel dan dapat menentukan jumlah dalam kesetimbangan. Diagram disusun sesuai tabel dan tidak bisa lebih akurat, karena indikator dalam tabel identik, mereka hanya ditransfer dalam bentuk grafik tertentu. Yang terbaik adalah menganalisis turbin menurut diagram T, s, di mana sumbu absis mendefinisikan entropi, dan suhu absolut ditentukan oleh ordinat. Garis horizontal pada diagram ditunjukkan dengan isoterm, garis vertikal disebut isentrop. Hitung analisis dan operasi turbin yang paling cocok h, s-diagram. Apa yang disorot dalam diagram dengan garis tebal menunjukkan uap kering.
cair - gas
Menyebabkan peningkatan suhu yang besar, yang terus meningkat ketika dipanaskan hingga mencapai titik maksimum. Sejumlah besar panas dilepaskan untuk proses ini terjadi. Jika gas mulai mendingin, suhunya secara bertahap menurun dan pada titik puncaknya, melalui panas penguapan, gas kembali ke keadaan cair. Uap dapat berubah menjadi air hanya ketika panas hilang. Misalnya, ketika air mendidih di dapur, uap terbentuk di kaca, dan jendela berkabut, segera setelah ruangan mulai kehilangan suhu, uap hilang dalam keseimbangan dan terakumulasi dalam tetesan di ambang jendela.
UAP AIR DALAM SUASANA
KELEMBABAN UDARA. KARAKTERISTIK ISI Uap AIR DALAM SUASANA
Kelembaban adalah jumlah uap air di atmosfer. Uap air merupakan salah satu komponen terpenting dari atmosfer bumi.
Uap air terus menerus masuk ke atmosfer akibat penguapan air dari permukaan badan air, tanah, salju, es dan tumbuh-tumbuhan, yang mengkonsumsi rata-rata 23% radiasi matahari yang datang ke permukaan bumi.
Atmosfer mengandung rata-rata 1,29 1.013 ton uap air (uap air dan air cair), yang setara dengan lapisan air 25,5 mm.
Kelembaban udara dicirikan oleh kuantitas berikut: kelembaban absolut, tekanan parsial uap air, tekanan uap jenuh, kelembaban relatif, defisit saturasi uap air, suhu titik embun dan kelembaban spesifik.
Kelembaban mutlak a (g / m3) - jumlah uap air, dinyatakan dalam gram, terkandung dalam 1 m3 udara.
Tekanan parsial (elastisitas) uap air e - tekanan aktual uap air di udara, diukur dalam milimeter air raksa (mm Hg), milibar (mb) dan hektopaskal (hPa). Tekanan uap air sering disebut sebagai kelembaban mutlak. Namun, konsep yang berbeda ini tidak dapat dikacaukan, karena mereka mencerminkan kuantitas fisik udara atmosfer yang berbeda.
Tekanan uap air jenuh, atau elastisitas saturasi, E adalah nilai maksimum yang mungkin dari tekanan parsial pada suhu tertentu; diukur dalam satuan yang sama dengan e. Elastisitas saturasi meningkat dengan meningkatnya suhu. Ini berarti bahwa udara pada suhu yang lebih tinggi dapat menampung lebih banyak uap air daripada pada suhu yang lebih rendah.
Kelembaban relatif f adalah rasio tekanan parsial uap air yang terkandung di udara dengan tekanan uap air jenuh pada suhu tertentu. Biasanya dinyatakan sebagai persentase ke bilangan bulat terdekat:
Kelembaban relatif menyatakan derajat kejenuhan udara dengan uap air.
Defisit saturasi uap air (saturation deficiency) d adalah selisih antara elastisitas saturasi dan elastisitas uap air sebenarnya:
= E- e.
Defisit saturasi dinyatakan dalam satuan yang sama dan dengan akurasi yang sama dengan nilai e dan E. Saat kelembaban relatif meningkat, defisit saturasi menurun dan pada / = 100% menjadi sama dengan nol.
Karena E tergantung pada suhu udara, dan e - pada kandungan uap air di dalamnya, defisit saturasi adalah nilai kompleks yang mencerminkan panas dan kandungan kelembaban udara. Hal ini memungkinkan untuk menggunakan defisit saturasi lebih luas daripada karakteristik kelembaban lainnya untuk menilai kondisi pertumbuhan tanaman pertanian.
Titik embun td (°C) - suhu di mana uap air yang terkandung di udara pada tekanan tertentu mencapai keadaan jenuh relatif terhadap permukaan air yang bersih secara kimiawi. Pada /= 100%, suhu udara sebenarnya sama dengan titik embun. Pada suhu di bawah titik embun, pengembunan uap air dimulai dengan pembentukan kabut, awan, dan embun, embun beku, dan embun beku terbentuk di permukaan bumi dan benda-benda.
Kelembaban spesifik q (g / kg) - jumlah uap air dalam gram yang terkandung dalam 1 kg udara lembab:
q= 622 e/R,
di mana e adalah elastisitas uap air, hPa; P adalah tekanan atmosfer, hPa.
Kelembaban spesifik diperhitungkan dalam perhitungan zoometeorologis, misalnya, ketika menentukan penguapan dari permukaan organ pernapasan pada hewan ternak dan ketika menentukan biaya energi yang sesuai.
PERUBAHAN KARAKTERISTIK KELEMBABAN UDARA PADA SUASANA DENGAN KETINGGIAN
Uap air paling banyak terdapat di lapisan bawah udara yang berbatasan langsung dengan permukaan penguapan. Uap air menembus lapisan di atasnya sebagai akibat dari difusi turbulen.
Penetrasi uap air ke lapisan atasnya difasilitasi oleh fakta bahwa itu adalah 1,6 kali lebih ringan dari udara (densitas uap air dalam kaitannya dengan udara kering pada 0 "C adalah 0,622), oleh karena itu udara yang diperkaya dengan uap air, kurang padat, cenderung naik ke atas.
Distribusi elastisitas uap air sepanjang vertikal tergantung pada perubahan tekanan dan suhu dengan ketinggian, pada proses kondensasi dan pembentukan awan. Oleh karena itu, sulit untuk secara teoritis menetapkan pola pasti perubahan elastisitas uap air dengan ketinggian.
Tekanan parsial uap air berkurang dengan ketinggian 4-5 kali lebih cepat dari tekanan atmosfer. Sudah di ketinggian 6 km, tekanan parsial uap air 9 kali lebih kecil daripada di permukaan laut. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa uap air terus menerus memasuki lapisan permukaan atmosfer sebagai akibat dari penguapan dari permukaan aktif dan difusi karena turbulensi. Selain itu, suhu udara menurun dengan ketinggian, dan kemungkinan kandungan uap air dibatasi oleh suhu, karena menurunkannya berkontribusi pada kejenuhan uap dan kondensasinya.
Penurunan tekanan uap dengan ketinggian dapat bergantian dengan peningkatannya. Misalnya, dalam lapisan inversi, tekanan uap biasanya meningkat dengan ketinggian.
Kelembaban relatif tidak merata di sepanjang vertikal, tetapi rata-rata menurun dengan ketinggian. Di lapisan permukaan atmosfer pada hari-hari musim panas, itu agak meningkat dengan ketinggian karena penurunan suhu udara yang cepat, kemudian mulai menurun karena penurunan pasokan uap air dan kembali meningkat hingga 100% di lapisan pembentukan awan. . Dalam lapisan inversi, itu menurun tajam dengan ketinggian sebagai akibat dari kenaikan suhu. Kelembaban relatif berubah terutama tidak merata hingga ketinggian 2...3 km.
VARIASI KELEMBABAN UDARA HARIAN DAN TAHUNAN
Di lapisan permukaan atmosfer, variasi harian dan tahunan yang terdefinisi dengan baik dalam kadar air diamati, terkait dengan perubahan suhu periodik yang sesuai.
Aliran harian elastisitas uap air dan kelembaban absolut di atas lautan, laut dan wilayah pesisir daratan serupa dengan aliran harian suhu air dan udara: minimum sebelum matahari terbit dan maksimum pada 14...15 jam. karena penguapan yang sangat lemah (atau tidak ada sama sekali) saat ini. Pada siang hari, ketika suhu meningkat dan, dengan demikian, penguapan, kadar air di udara meningkat. Ini adalah perjalanan elastisitas uap air harian yang sama di atas benua-benua di musim dingin.
Di musim panas, di kedalaman benua, variasi harian kadar air memiliki bentuk gelombang ganda (Gbr. 5.1). Minimum pertama terjadi di pagi hari bersama dengan suhu minimum. Setelah matahari terbit, suhu permukaan aktif naik, laju penguapan meningkat, dan jumlah uap air di atmosfer bawah meningkat dengan cepat. Pertumbuhan seperti itu berlanjut hingga 8-10 jam, sementara penguapan lebih banyak daripada transfer uap dari bawah ke lapisan yang lebih tinggi. Setelah 8-10 jam, intensitas pencampuran turbulen meningkat, sehubungan dengan itu uap air dengan cepat dipindahkan ke atas. Aliran keluar uap air ini tidak lagi mempunyai waktu untuk dikompensasikan dengan penguapan, akibatnya kadar air dan, akibatnya, elastisitas uap air di lapisan permukaan menurun dan mencapai minimum kedua pada 15–16 jam ke dalam lapisan. atmosfer dengan penguapan masih berlangsung. Tekanan uap dan kelembaban mutlak di udara mulai meningkat dan mencapai maksimum kedua pada 20-22 jam. Pada malam hari, penguapan hampir berhenti, sehingga terjadi penurunan kandungan uap air.
Perjalanan tahunan elastisitas uap air dan kelembaban mutlak bertepatan dengan perjalanan tahunan suhu udara baik di atas lautan maupun di darat. Di Belahan Bumi Utara, kadar air maksimum udara diamati pada bulan Juli, minimum - pada bulan Januari. Misalnya, di St. Petersburg, tekanan uap bulanan rata-rata pada bulan Juli adalah 14,3 hPa, dan pada Januari - 3,3 hPa.
Kelembaban relatif harian tergantung pada tekanan uap dan elastisitas saturasi. Dengan peningkatan suhu permukaan penguapan, laju penguapan meningkat dan, akibatnya, e meningkat, tetapi E tumbuh jauh lebih cepat daripada e, oleh karena itu, dengan peningkatan suhu permukaan, dan dengan itu suhu udara, kelembaban relatif berkurang [lihat. rumus (5.1)]. Akibatnya, jalurnya di dekat permukaan bumi ternyata kebalikan dari suhu permukaan dan udara: kelembaban relatif maksimum terjadi sebelum matahari terbit, dan minimum - pada pukul 15:00 (Gbr. 5.2). Penurunan diurnalnya terutama terlihat di benua di musim panas, ketika, sebagai akibat dari difusi uap turbulen ke atas, e di dekat permukaan berkurang, dan karena peningkatan suhu udara, E meningkat. Oleh karena itu, amplitudo fluktuasi harian dalam kelembaban relatif di benua jauh lebih besar daripada di atas permukaan air.
Dalam perjalanan tahunan, kelembaban relatif udara, sebagai suatu peraturan, juga berubah ke arah yang berlawanan dari suhu. Misalnya, di St. Petersburg, kelembaban relatif rata-rata pada bulan Mei adalah 65%, dan pada bulan Desember - 88% (Gbr. 5.3). Di daerah dengan iklim monsun, kelembaban relatif minimum terjadi di musim dingin, dan maksimum di musim panas karena transfer musim panas massa udara laut lembab ke darat: misalnya, di Vladivostok di musim panas /= 89%, di musim dingin /= 68%.
Perjalanan defisit saturasi uap air sejajar dengan perjalanan suhu udara. Pada siang hari, defisit terbesar terjadi pada 14-15 jam, dan yang terkecil - sebelum matahari terbit. Sepanjang tahun, defisit saturasi uap air mencapai maksimum pada bulan terpanas dan minimum pada bulan terdingin. Di daerah stepa gersang Rusia di musim panas pukul 13:00, defisit saturasi melebihi 40 hPa diamati setiap tahun. Di St. Petersburg, defisit saturasi uap air pada bulan Juni rata-rata 6,7 hPa, dan pada bulan Januari - hanya 0,5 hPa
KELEMBABAN UDARA PADA TUMBUHAN TUTUP
Vegetasi penutup memiliki pengaruh besar pada kelembaban udara. Tumbuhan menguapkan sejumlah besar air dan dengan demikian memperkaya lapisan permukaan atmosfer dengan uap air; peningkatan kadar air udara diamati di dalamnya dibandingkan dengan permukaan telanjang. Ini juga difasilitasi oleh penurunan kecepatan angin oleh tutupan vegetasi, dan, akibatnya, difusi uap turbulen. Ini terutama diucapkan pada siang hari. Tekanan uap di dalam tajuk pohon pada hari-hari musim panas yang cerah bisa 2...4 hPa lebih banyak daripada di tempat terbuka, dalam beberapa kasus bahkan 6...8 hPa. Di dalam agrophytocenoses, dimungkinkan untuk meningkatkan elastisitas uap dibandingkan dengan medan uap sebesar 6...11 hPa. Pada sore dan malam hari, pengaruh vegetasi terhadap kadar air kurang.
Vegetasi juga memiliki pengaruh besar pada kelembaban relatif. Jadi, pada hari-hari musim panas yang cerah, di dalam tanaman gandum dan gandum, kelembaban relatif 15...30% lebih tinggi daripada di atas area terbuka, dan di tanaman tinggi (jagung, bunga matahari, rami) - 20.. 0,30% lebih banyak daripada di atas tanah kosong. Pada tanaman, kelembaban relatif tertinggi diamati pada permukaan tanah yang dinaungi oleh tanaman, dan terendah - di tingkat atas daun (Tabel 5.1). Distribusi vertikal kelembaban relatif dan defisit saturasi
Defisit saturasi uap air, masing-masing, pada tanaman jauh lebih sedikit daripada di atas tanah kosong. Distribusinya ditandai dengan penurunan dari lapisan atas daun ke lapisan bawah (lihat Tabel 5.1).
Telah dicatat sebelumnya bahwa tutupan vegetasi secara signifikan mempengaruhi rezim radiasi (lihat Bab 2), suhu tanah dan udara (lihat Bab 3 dan 4), mengubahnya secara signifikan dibandingkan dengan area terbuka, yaitu di pabrik komunitas, sendiri, rezim meteorologi khusus - fitoklimat. Seberapa kuat dinyatakan tergantung pada spesies, habitus dan umur tanaman, kerapatan tanam, cara penaburan (penanaman).
Mempengaruhi kondisi fitoklimat dan cuaca - dalam cuaca berawan dan cerah, fitur fitoklimat lebih menonjol.
NILAI KELEMBABAN UDARA UNTUK PRODUKSI PERTANIAN
Uap air yang terkandung di atmosfer, sebagaimana disebutkan dalam Bab 2, sangat penting dalam mempertahankan panas di permukaan bumi, karena menyerap panas yang dipancarkan olehnya. Kelembaban merupakan salah satu unsur cuaca yang sangat penting bagi produksi pertanian.
Kelembaban udara sangat berpengaruh pada tanaman. Ini sangat menentukan intensitas transpirasi. Pada suhu tinggi dan kelembaban rendah (/"< 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.
Kelembaban yang rendah selama periode pembungaan menyebabkan serbuk sari mengering dan, akibatnya, pembuahan tidak lengkap, yang pada sereal, misalnya, menyebabkan melalui biji-bijian. Selama periode pengisian biji-bijian, kekeringan udara yang berlebihan menyebabkan fakta bahwa biji-bijian menjadi lemah, hasil menurun.
Kadar air yang rendah di udara menyebabkan buah kecil, tanaman beri, anggur, tunas yang buruk untuk panen tahun depan dan, akibatnya, penurunan hasil.
Kelembaban juga mempengaruhi kualitas tanaman. Perlu dicatat bahwa kelembaban rendah mengurangi kualitas serat rami, tetapi meningkatkan kualitas kue gandum, sifat teknis minyak biji rami, kandungan gula dalam buah-buahan, dll.
Terutama yang tidak menguntungkan adalah penurunan kelembaban relatif udara dengan kurangnya kelembaban tanah. Jika cuaca panas dan kering berlangsung lama, tanaman bisa mengering.
Peningkatan kadar air yang berkepanjangan (/> 80%) juga berdampak negatif pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Kelembaban udara yang terlalu tinggi menyebabkan struktur bersel besar dari jaringan tanaman, yang kemudian mengarah pada penginapan tanaman biji-bijian. Selama periode berbunga, kelembaban udara seperti itu mencegah penyerbukan normal tanaman dan mengurangi hasil, karena kepala sari lebih sedikit terbuka, penerbangan serangga berkurang.
Kelembaban udara yang meningkat akan menunda terjadinya pematangan gabah penuh, meningkatkan kadar air dalam gabah dan jerami, yang pertama, berdampak buruk pada pengoperasian pemanen, dan kedua, memerlukan biaya tambahan untuk pengeringan gabah (Tabel 5.2).
Penurunan defisit saturasi hingga 3 hPa atau lebih menyebabkan hampir penghentian panen karena kondisi yang buruk.
Di musim panas, peningkatan kelembaban udara berkontribusi pada pengembangan dan penyebaran sejumlah penyakit jamur pada tanaman pertanian (penyakit busuk daun kentang dan tomat, jamur anggur, busuk putih bunga matahari, berbagai jenis karat tanaman biji-bijian, dll.) . Pengaruh faktor ini terutama meningkat dengan meningkatnya suhu (Tabel 5.3).
5.3. Jumlah tanaman gandum musim semi Cesium 111 dipengaruhi oleh api, tergantung pada kelembaban dan suhu udara
Dalam keseimbangan panas hewan ternak dan manusia, perpindahan panas dikaitkan dengan kelembaban udara. Pada suhu udara di bawah 10 ° C, kelembaban tinggi meningkatkan perpindahan panas organisme, dan pada suhu tinggi memperlambatnya.
Evaporasi adalah banyaknya uap air yang diuapkan dan dilepaskan ke udara. Tingkat penguapan tergantung pada banyak faktor, tetapi terutama pada suhu udara dan angin. Jelas bahwa semakin tinggi suhu, semakin besar penguapan. Tetapi, udara yang terus-menerus bergerak jenuh dengan uap air, ia membawa volume udara kering yang baru dan baru ke tempat tertentu. Bahkan angin lemah dengan kecepatan 2-3 m/s meningkatkan penguapan tiga kali lipat. Penguapan juga dipengaruhi oleh alam, tutupan vegetasi, dll.
Namun, karena kurangnya kelembaban di area tertentu, penguapan jauh lebih sedikit daripada yang bisa dilakukan dalam kondisi tertentu. Jumlah air yang dapat menguap dalam kondisi tertentu disebut volatilitas. Dengan kata lain, evapotranspirasi adalah penguapan potensial di area tertentu, yang paling sering ditentukan dengan menggunakan evaporator atau dengan penguapan dari permukaan air terbuka dari reservoir alami (air tawar) yang besar atau dari tanah yang terlalu lembab.
Penguapan, seperti penguapan, dinyatakan dalam milimeter dari lapisan air yang diuapkan (mm); untuk periode tertentu - mm / tahun, dll.
Di permukaan bumi, dua proses yang berlawanan arah terus-menerus terjadi: medan oleh presipitasi dan pengeringannya oleh evaporasi. Tetapi tingkat kelembaban wilayah ditentukan oleh rasio curah hujan dan penguapan. Humidifikasi wilayah dicirikan oleh koefisien kelembaban (K), yang dipahami sebagai rasio jumlah curah hujan (Q) terhadap penguapan (I): K = (jika K dinyatakan dalam pecahan satuan - pecahan ) dan K = 100% (jika dalam persen). Misalnya, di Eropa, curah hujan 300 mm, dan penguapan hanya 200 mm, mis. curah hujan melebihi penguapan 1,5 kali; koefisien kelembaban adalah 1,5, atau 150%.
Humidifikasi berlebihan bila K > 1, atau > 100%; normal jika K = 1, atau 100%; tidak cukup ketika< 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.
Kelembaban mutlak (a) adalah jumlah uap air aktual di udara pada saat itu, diukur dalam g / m 3. Rasio kelembaban absolut terhadap maksimum, dinyatakan sebagai persentase, disebut kelembaban relatif (f), yaitu. f=100%. Udara dengan kelembaban maksimum disebut jenuh. Sebaliknya, udara tak jenuh masih memiliki kemampuan untuk menyerap uap air. Namun, ketika dipanaskan, udara jenuh menjadi tidak jenuh, dan ketika didinginkan, menjadi jenuh. Dalam kasus terakhir, itu dimulai Kondensasi adalah kondensasi uap air berlebih dan transisinya ke keadaan cair, pembentukan tetesan kecil air. Udara jenuh dan tidak jenuh dapat menjadi jenuh selama pendakian, karena sangat dingin. Pendinginan juga dimungkinkan dengan pendinginan tanah di tempat tertentu dan dengan penetrasi udara hangat ke daerah yang dingin.
Pengembunan dapat terjadi tidak hanya di udara, tetapi juga di permukaan bumi, pada berbagai benda. Dalam hal ini, tergantung pada kondisinya, embun, embun beku, kabut, es terbentuk. Embun dan embun beku terbentuk selama malam yang cerah dan tenang, terutama pada jam-jam sebelum pagi hari, ketika permukaan Bumi dan benda-bendanya mendingin. Kemudian uap air dari udara mengembun di permukaannya. Pada saat yang sama, embun beku terbentuk pada suhu negatif, dan embun terbentuk pada suhu positif. Jika udara dingin memasuki permukaan yang hangat atau udara hangat mendingin dengan tajam, kabut dapat terbentuk. Ini terdiri dari tetesan kecil, atau kristal, seolah-olah tersuspensi di udara. Di udara yang sangat tercemar, kabut atau kabut dengan campuran asap terbentuk - kabut asap. Ketika tetesan hujan superdingin jatuh atau ke permukaan yang didinginkan di bawah 0 ° C dan pada 0 hingga -3 ° C, lapisan es padat terbentuk yang tumbuh di permukaan bumi dan pada benda-benda, terutama dari sisi angin - es. Itu berasal dari pembekuan tetesan hujan, kabut, atau gerimis yang sangat dingin. Kerak es dapat mencapai ketebalan beberapa sentimeter dan berubah menjadi bencana nyata: menjadi berbahaya bagi pejalan kaki, kendaraan, mematahkan cabang pohon, merusak kabel, dll.
Alasan lain menyebabkan fenomena yang disebut. Es hitam biasanya terjadi setelah mencair atau hujan sebagai akibat dari cuaca dingin, ketika suhu turun tajam di bawah 0 ° C. Salju basah, hujan atau gerimis membeku. Glasir juga terbentuk ketika presipitasi cair ini jatuh di permukaan bumi yang sangat dingin, yang juga menyebabkannya membeku. Jadi, es adalah es di permukaan bumi, terbentuk sebagai hasil dari pembekuan salju basah atau presipitasi cair.
Penundaan tutupan awan, naik ke permukaan bumi, memantulkan dan menyebarkannya. Pada saat yang sama, awan menunda radiasi termal dari permukaan bumi ke atmosfer. Oleh karena itu, efek kekeruhan pada sangat besar.