Испарение и насыщение

Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу вследствие испарения с поверхностей водоемов и почвы и вследствие транспирации растений. Испарение, в отличие от транспирации, назы­вают еще физическим испарением, а испарение и транспирацию вместе — суммарным испарением.

Процесс испарения состоит в том, что отдельные молекулы воды отрываются от водной поверхности или от влажной почвы и переходят в воздух как молекулы водяного пара. В воздухе они быстро распространяются вверх и в стороны от источника испарения. Это происходит отчасти вследствие собственного дви­жения молекул; в этом случае процесс распространения молекул газа на возможно большее пространство называется молекуляр­ной диффузией. К молекулярной диффузии в атмосфере присое­диняется еще и распространение водяного пара вместе с воз­духом: в горизонтальном направлении с ветром, т. е. с общим переносом воздуха, а в вертикальном направлении путем тур­булентной диффузии, т. е. вместе с турбулентными вихрями, все­гда возникающими в движущемся воздухе.

Но одновременно с отрывом молекул от поверхности воды или почвы происходит и обратный процесс их перехода из воз­духа в воду или в почву. Если достигается состояние подвиж­ного равновесия, когда возвращение молекул становится равным их отдаче с поверхности, то испарение прекращается: отрыв молекул с поверхности продолжается, но он покрывается воз­вращением молекул. Такое состояние называют насыщением, водяной пар в этом состоянии — насыщающим, а воздух, содер­жащий насыщающий водяной пар, — насыщенным. Упругость водяного пара в состоянии насыщения называют упругостью насыщения.

Упругость насыщения растет с температурой. Это значит, что при более высокой температуре воздух способен содержать больше водяного пара, чем при более низкой температуре. Зави­симость упругости насыщения от температуры представлена на рис. 39. Например, при температуре 0° упругость насыщения равна 6,1 мб, при +10°— 12,3 мб, при +20° — 23,4 мб, при + 30° — 42,4 мб. Таким образом, на каждые 10° температуры упругость насыщения и пропорциональное ей содержание насы­щающего водяного пара в воздухе возрастают почти вдвое. При температуре +30° воздух может содержать водяного пара в со­стоянии насыщения в 7 раз больше, чем при температуре 0°.

Капельки жидкой воды (облаков и туманов) часто нахо­дятся в атмосфере в переохлажденном состоянии. При темпе­ратурах до -10° состояние переохлаждения в атмосфере обычно, и лишь при более низких температурах часть капелек замерзает. Поэтому в атмосфере жидкая вода и лед часто находятся в не­посредственной близости; многие облака состоят из тех и дру­гих элементов одновременно, являются смешанными.

Рис. 6.1. Упругость насыщения в зависимости от температуры.

 

При отрицательных температурах упругость насыщения по отношению к ледяным кристаллам меньше, чем по отношению к переохлажденным капелькам. Например, при тем­пературе -10° над переохлажденной водой, упругость насыще­ния 2,85 мб, а надо льдом 2,60 мб. При температуре -20° — соответственно 1,27 и 1,03 мб. Если, например, при температуре -10° фактическая упругость водяного пара 2,7 мб, то для пере­охлажденных капелек такой воздух будет ненасыщенным, и ка­пельки в нем должны испаряться; но для кристалликов он будет уже перенасыщенным, и кристаллики должны расти. Такие ус­ловия действительно создаются в облаках и очень важны для выпадения осадков, к чему мы еще вернемся.

Различие в упругости насыщения над водой и льдом объяс­няется тем, что силы сцепления между молекулами льда больше, чем между молекулами воды. Поэтому состояние насыщения, и льдом и относительная влажность при насыщении надо льдом в зависимости от температуры, т. е. состояние подвижного равновесия между потерей и при­ходом молекул, наступает для льда при меньшем содержа­нии водяного пара в окружающем воздухе, чем для жидкой воды.

Рис.6.2.  Разность упругости  насыщения  над водой

Для выпуклых поверхностей, какими являются поверхно­сти капелек, упругость насыщения больше, чем для плоской поверхности воды. Это объясняется тем, что на выпуклой поверх­ности силы сцепления между молекулами меньше, чем на пло­ской поверхности. Для крупных капелек это превышение незна­чительно. Но, например, для капелек радиусом 10-7 см для насы­щения нужна втрое большая упругость водяного пара в воздухе, чем для плоской водной поверхности. Это значит, что в воздухе, который насыщен по отношению к плоской водной поверхности, такие мелкие капельки существовать не могут: для них воздух насыщенным не будет, и они быстро испарятся.

Если в воде растворены соли, то упругость насыщения для такого раствора меньше, чем для пресной воды, и тем меньше, чем больше концентрация солей. Поэтому над морской водой насыщение устанавливается при упругости пара меньшей, чем над пресной водой, примерно на 2%. Упругость насыщения по­нижается, следовательно, и для капелек, содержащих растворен­ный хлористый натрий и другие соли морской воды. А капли об­лаков действительно эти соли содержат, поскольку образуются на солевых ядрах конденсации, о которых будет сказано ниже.

***** Уж казалось бы - прогрызть траншею и проложить туда трубу - достаточно тривиальная задача для скромной бригады рабочих, но она становится практически невыполнимой в современном городе, со сколькими препятствиями в этой ситуации может столкнуться строитель?  - прокладка труб ппу в любые труднодоступные места!



Актуальні новини від Рівненського порталу OGO.ua