Prężność pary wodnej
| T , °C | T , ° F | P , kPa | P , tor | P , godz |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 32 | 0,6113 | 4,5851 | 0,0060 |
| 5 | 41 | 0,8726 | 6,5450 | 0,0086 |
| 10 | 50 | 1.2281 | 9.2115 | 0,0121 |
| 15 | 59 | 1.7056 | 12.7931 | 0,0168 |
| 20 | 68 | 2,3388 | 17.5424 | 0,0231 |
| 25 | 77 | 3.1690 | 23.7695 | 0,0313 |
| 30 | 86 | 4,2455 | 31.8439 | 0,0419 |
| 35 | 95 | 5,6267 | 42.2037 | 0,0555 |
| 40 | 104 | 7.3814 | 55.3651 | 0,0728 |
| 45 | 113 | 9,5898 | 71.9294 | 0,0946 |
| 50 | 122 | 12.3440 | 92.5876 | 0,1218 |
| 55 | 131 | 15.7520 | 118.1497 | 0,1555 |
| 60 | 140 | 19.9320 | 149.5023 | 0,1967 |
| 65 | 149 | 25.0220 | 187.6804 | 0,2469 |
| 70 | 158 | 31.1760 | 233.8392 | 0,3077 |
| 75 | 167 | 38.5630 | 289.2463 | 0,3806 |
| 80 | 176 | 47.3730 | 355.3267 | 0,4675 |
| 85 | 185 | 57.8150 | 433.6482 | 0,5706 |
| 90 | 194 | 70.1170 | 525.9208 | 0,6920 |
| 95 | 203 | 84.5290 | 634.0196 | 0,8342 |
| 100 | 212 | 101.3200 | 759.9625 | 1.0000 |
pary wodnej to ciśnienie wywierane przez cząsteczki pary wodnej w postaci gazowej (czystej lub w mieszaninie z innymi gazami, takimi jak powietrze). Ciśnienie pary nasyconej to ciśnienie, przy którym para wodna znajduje się w równowadze termodynamicznej ze swoim stanem skroplonym . Przy ciśnieniu wyższym niż prężność pary woda skraplałaby się , podczas gdy przy niższym ciśnieniu odparowywałaby lub sublimowała . Ciśnienie pary nasyconej wody wzrasta wraz ze wzrostem temperaturę i można ją określić za pomocą relacji Clausiusa – Clapeyrona . Temperatura wrzenia wody to temperatura, w której prężność pary nasyconej jest równa ciśnieniu otoczenia.
Obliczenia prężności pary (nasycenia) wody są powszechnie stosowane w meteorologii . Zależność temperatura-ciśnienie pary odwrotnie opisuje zależność między temperaturą wrzenia wody a ciśnieniem. Dotyczy to zarówno gotowania pod ciśnieniem, jak i gotowania na dużej wysokości. Zrozumienie prężności pary jest również istotne w wyjaśnianiu oddychania na dużych wysokościach i kawitacji .
Formuły aproksymacyjne
Istnieje wiele opublikowanych przybliżeń do obliczania prężności pary nasyconej nad wodą i lodem. Niektóre z nich to (w przybliżonej kolejności rosnącej dokładności):
| Nazwa | Formuła | Opis | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| „Równanie 1” (równanie z sierpnia) | P to ciśnienie pary w mmHg , a T to temperatura w kelwinach . Stałe są nieprzypisane. | ||||||||||||||||
| Równanie Antoine'a |
T jest w stopniach Celsjusza (°C), a prężność pary P jest w mmHg . Stałe (nieprzypisane) podano jako
|
||||||||||||||||
| Równanie Augusta-Roche'a-Magnusa (lub Magnusa-Tetensa lub Magnusa). | Temperatura T jest w °C, a ciśnienie pary P w kilopaskalach (kPa). Podane tutaj współczynniki odpowiadają równaniu 21 w Alduchov i Eskridge (1996). Zobacz także omówienie przybliżeń Clausiusa-Clapeyrona stosowanych w meteorologii i klimatologii . |
||||||||||||||||
| Równanie Tetensa | T jest w °C, a P w kPa | ||||||||||||||||
| Równanie Bucka . | T jest w °C, a P w kPa. | ||||||||||||||||
| Goffa -Gratcha (1946) . | (Zobacz artykuł; za długo) | ||||||||||||||||
Dokładność różnych preparatów
Oto porównanie dokładności tych różnych wyraźnych sformułowań, pokazujące prężności pary nasyconej dla wody w stanie ciekłym w kPa, obliczone w sześciu temperaturach z błędem procentowym z wartości tabelarycznych Lide (2005):
T (°C) P (Tabela Lide) P (równanie 1) P (Antoine) P (Magnusa) P (Tetens) P (złoty) P (Goff-Gratch) 0 0,6113 0,6593 (+7,85%) 0,6056 (-0,93%) 0,6109 (-0,06%) 0,6108 (-0,09%) 0,6112 (-0,01%) 0,6089 (-0,40%) 20 2,3388 2,3755 (+1,57%) 2,3296 (-0,39%) 2,3334 (-0,23%) 2,3382 (+0,05%) 2,3383 (-0,02%) 2,3355 (-0,14%) 35 5,6267 5,5696 (-1,01%) 5,6090 (-0,31%) 5,6176 (-0,16%) 5,6225 (+0,04%) 5,6268 (+0,00%) 5,6221 (-0,08%) 50 12.344 12,065 (-2,26%) 12,306 (-0,31%) 12,361 (+0,13%) 12,336 (+0,08%) 12,349 (+0,04%) 12,338 (-0,05%) 75 38.563 37,738 (-2,14%) 38,463 (-0,26%) 39.000 (+1,13%) 38,646 (+0,40%) 38,595 (+0,08%) 38,555 (-0,02%) 100 101.32 101,31 (-0,01%) 101,34 (+0,02%) 104,077 (+2,72%) 102,21 (+1,10%) 101,31 (-0,01%) 101,32 (0,00%)
Bardziej szczegółowe omówienie dokładności i rozważań na temat niedokładności pomiarów temperatury przedstawiono w pracy Alduchov i Eskridge (1996). Analiza tutaj pokazuje prosty, nieprzypisany wzór, a równanie Antoine'a jest dość dokładne w temperaturze 100 ° C, ale dość słabe w niższych temperaturach powyżej zera. Tetens jest znacznie dokładniejszy w zakresie od 0 do 50°C i bardzo konkurencyjny w temperaturze 75°C, ale Antoine's jest lepszy w temperaturze 75°C i wyższej. Nieprzypisany wzór musi mieć zerowy błąd przy około 26 ° C, ale ma bardzo słabą dokładność poza bardzo wąskim zakresem. Równania Tetensa są na ogół znacznie dokładniejsze i prawdopodobnie prostsze w użyciu w codziennych temperaturach (np. w meteorologii). Zgodnie z oczekiwaniami, Równanie Bucka dla T > 0 ° C jest znacznie dokładniejsze niż równanie Tetensa, a jego przewaga znacznie wzrasta powyżej 50 ° C, chociaż jest bardziej skomplikowane w użyciu. Równanie Bucka jest nawet lepsze od bardziej złożonego równania Goffa-Gratcha w zakresie potrzebnym do praktycznej meteorologii.
Przybliżenia numeryczne
Do poważnych obliczeń Lowe (1977) opracował dwie pary równań dla temperatur powyżej i poniżej zera, z różnymi poziomami dokładności. Wszystkie są bardzo dokładne (w porównaniu do Clausiusa-Clapeyrona i Goffa-Gratcha ), ale używają zagnieżdżonych wielomianów do bardzo wydajnych obliczeń. Istnieją jednak nowsze przeglądy prawdopodobnie lepszych preparatów, zwłaszcza Wexler (1976, 1977), opisane przez Flatau i in. (1992).
Przykłady współczesnego zastosowania tych formuł można dodatkowo znaleźć w GISS Model-E NASA oraz Seinfeld i Pandis (2006). To pierwsze jest niezwykle prostym równaniem Antoine'a, a drugie jest wielomianem.
Graficzna zależność ciśnienia od temperatury
Zobacz też
Dalsza lektura
- „Właściwości termofizyczne wody morskiej” . Procedury biblioteczne Matlab, EES i Excel VBA . MIT. 20 lutego 2017 r.
- Garnett, Pat; Anderton, John D; Garnett, Pamela J (1997). Podręcznik Laboratorium Chemii dla Liceum Ogólnokształcącego . Longmana. ISBN 978-0-582-86764-2 .
- Murphy, DM; Koop, T. (2005). „Przegląd prężności par lodu i przechłodzonej wody do zastosowań atmosferycznych” . Kwartalnik Królewskiego Towarzystwa Meteorologicznego . 131 (608): 1539–65. Bibcode : 2005QJRMS.131.1539M . doi : 10.1256/qj.04.94 .
- Speight, James G. (2004). Lange's Handbook of Chemistry (wyd. 16). McGraw-Hil. ISBN 978-0071432207 .
Linki zewnętrzne
- Vömel, Holger (2016). „Receptury prężności pary nasyconej” . Boulder CO: Laboratorium Obserwacji Ziemi, Narodowe Centrum Badań Atmosfery. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 23 czerwca 2017 r.
- „Kalkulator prężności pary” . National Weather Service, National Oceanic and Atmospheric Administration.