Столкнулся с тем, что не могу найти вменяемых данных по скорости испарения воды в вакууме.
Некоторые источники называют 10-20 мг/см2/с (при 20 ⁰ Цельсия), что соответствует 0,1-0,2 кг/м2/с, но совершенно непонятна "адекватность" этих источников.
Решил самостоятельно оценить.
Для этого использую 3 идеи:
- Скорость испарения в вакууме равна скорости в земных условиях, но нет "входящего" потока (конденсации/абсорбции) от паров воды.
- Очевидно, что при динамическом равновесии с насыщенным паром, скорость испарения равна скорости поглощения.
- Все молекулы пара, долетевшие до поверхности воды, поглощаются ею.
При таких условиях, тогда достаточно посчитать только сколько молекул пара (суммарная масса) долетают по поверхности воды в секунду на единицу площади и это и будет равно скорости испарения.
Итак, считаем.
1. Используя известное со школы уравнение состояния идеального газа
P · V = R · T · m / μ, легко получить что P= n · T · k (1).
где:
- P - давление газа (пара), 2300 Па при 20 ⁰ Цельсия
- Т - температура в Кельвинах, 293 ⁰ К
- k - постоянная Больцмана 1,4·10⁻²³ Дж/К
- n - концентрация молекул воды (пара)
Откуда
n = P / (T · k) (2).
2. Суммарная масса молекул, долетающих до поверхности воды в секунду на единицу площади:
1/2 · n · m₀ · v₁ (3),
где:
- v₁ - компонента средней скорости перпендикулярно поверхности.
- m₀ - масса молекулы воды - 18 · 1,6·10⁻²⁷ кг
- 1/2 возникает из-за того, что только половина молекул летит в сторону поверхности, другая летит от поверхности.
3. Связь между скоростью молекул пара и средней скоростью v₁
m₀ · v₁² / 2 = k · T / 2 (4).
Тогда v₁ = √ (k · T / m₀) (5)
Подставляя (2) и (5) в (3), получаем:
1/2 · P / (k · T) · m₀ · √((k · T) / m₀) =>
1/2 · P · √( m₀ / (k · T) ) (7)
Подставляем численные:
1/2 · 2300 Па · √(18 · 1,6·10⁻²⁷ кг / ( 1,4·10⁻²³ Дж/К) · 293 К) ) =
3 кг·с⁻¹·м⁻², что на порядок больше чем найденные на просторах интернета значения.
Вроде нигде не ошибся ни в расчетах, ни в численных вычислениях.
В чем может быть причина расхождения на порядок?
Алексей
Очередная реализация басни " Мартышка и очко". Краткое содержание: она его полижет, засунет ..., на нос нанижет...
Но разберём подробнее. Наш любопытный рукоблуд, сделав несколько предположений, нисколько не смутился тем фактом, что пар в вакууме у него непроизвольно получился (!) насыщенным. Далее, сохраняя избыточную толерантность к здравого смысла, пациент начинает играться с уравнением состояния идеального газа. Менделеев в обнимку с Клапейроном плачут кровавыми слезами от смелых фантазий юного гения. С другой стороны, какие же формулы кроме школьных должен применить школьник? Результат рукоблудия предсказуем.
На разумное замечание камрадов сформулировать условия задачи писун руками начинает изрыгать бред. Ибо неведомо ему, что в вакууме вода кипит, а понятие площади испарения не имеет смысла - испарение происходит по всему объёму. Не обязан школьник и знать, что интенсивность испарения всецело определяется подводимой мощностью.
Пациент в очередной прошёл тест на профессиональную пригодность данному разделу.
Комментарии
1. С одной стороны непонятно за счет чего?
2. с другой стороны бродить по крайней мере частично могут и в желудке значит там тоже 10% метанола?
Зависит от количества пектина. Метанол - почти неизбежен при брожении-перегонке природного сырья. Дрожжам не объяснить, что именно нужно, а что нет, а азеотропную смесь до полной чистоты не разделить.
как это не обяснить?
условно у них должен быть механизм только под один вид спирта...почему получается другой в небольших количествах непонятно
с другой стороны если вырабатывается эволюционно должны были приспособиться
Почему это у них должен? Кому должен? :)
Вырабатываются именно оба, и оба же для них - отходы и по сути яд. Насколько много будет метанола, зависит от количества пектина в сырье.
если вырабатываются оа, причем в том числе и в желудке человека, то по эволюции человек должен был приспособиться...
собственно так и есть у чухчей вроде отсутствует какой то ген связанный со переработкой спирта и по этому они так хмелеют быстро и тд и тп...
так почему приспособились только к одному виду спирта, если вырабатываются оба?
А что происходит при разложении этанола и метанола? Какие вещества остаются в организьме?
мне кажется это не важно
если на любом этапе получается яд, то либо организм должен к нему приспособиться, любо исходные продукты (например виноград) "окрасить запахом" чтобы их не хотелось есть
разложение на уксусную кислоту и ацетон
Во, чо нашел:
температура кипения - разная. У метанола 65 градусов, у этанола 76. Именно потому головы и отбирают, в них метанола основная часть. Так что все кипящее при 75 и выше - сьедобное, притом не один раз:)
только наверное наоборот НЕ кипящее при 66 и выше (до 76)
Как влияет температура кипения спирта на формулу? У метилового и этилового они вроде как разные.. тогда томатный сок не пойдет наверна, надо апельсиновый.. иль не?:))
Не знаю, не варил. Это был чисто настороженный вопрос.
В выгонке самогона присутствует кроме этилового спирта, сивушные масла и эфиры(метил и ацетонистые в-ва характерен для гидролизной реакции)
Но растворы веществ это не "список" этих веществ - температуры кипения могут сильно меняется.
Это если вы имеете дело со спиртом, не с водкой или коктейлем.
Да и то не 100%.
Если есть хоть малейшее сомнение в происхождении спирта - на растопку.
Не совсем прикольно: нужно поддерживать разряжение и температуру. :) Что в быту сложнее, чем просто поддерживать температуру. :)
А с точки зрения нагрева, что 36С, что 70С - один фиг, больше комнатной, всё равно нужно чем-то греть, энергии на нагрев столько же. Только тут ещё и на откачку.
А ноль градусов и сто градусов, тоже один фиг?
И если фиг другой, то укажи точные температурные границы применимости фига.
Выше комнаты - уже один фиг. Выше окружающей среды, короче. Что тут может быть непонятно?
Не сочиняй. Теплота испарения зависит от давления.
Очень слабо. С любой практической точки зрения отличием можно пренебречь.
А вот механической мощностью откачки и приблудами для откачки и поддержания давления пренебречь уже никак не получится.
В переменных температура и площадь контакта.
При потери температуры наже нуля - отсечка на кристаллизацию(теплоемкость)
Переход к газу - статика, получаем слой не вакуума. Минус скорость звука на рассеивания молекул(с падением давления ещё раз получаем падение температуры). При этом потери тепла на рассеивание снижаются из-за изоляции слоя рассеивания паром.
Короче без интегральной оценки среды(геометрия плюс инерционные условия), прямые формулы некорректны.
1. сомнения что расхождения из-за этого на 1 почти 2 порядка
2.так же непонятно создастся ли "среда" над поверхностью
давление маленькое, пробег молекул может быть очень значительный и они не будут давать обратный поток, только это имеет значение
Давайте я разжую... нет уверенности что поймете что написано выше
заданы 2 граничных условия
1 на сфере задано граничное условие давления и даже пусть это давление газа например водорода, чтобы не плодить лишние сущности с фазовыми переходами
2.давление на бесконечности нулевое
то есть после граничного условия газ расширяется, остывает, давление падает и тд и тп
БУДЕТ ЛИ ОБРАТНЫЙ ПОТОК?
и если будет на сколько он значительный?
"давление на бесконечности нулевое" - в итоге, а в переходный период нет.
"скорость молекул пара" - величина статистическая и при падении давления пара будет снижаться(температура). Пар превращается в пыль(твердую) и потребует других формул.
"идеальный газ" - нормально для предварительного расчета, но конкретный агрегат лучше испытывать на реальной среде.(вода вообще неправильная жидкость)
"обратный поток" - возможен. Так как вода может "закипеть" из-за газовых включений, то "брызги" создадут отдельные кластеры испарения. Причем испарение уже может стать твёрдыми частицами.
Не "порядок" но возможно(х.з. без опытов)
Газ это вообще статика. И пыль. А жидкость промежуточный этап потери связей структуры при наличии внешнего давления.
"идеальной" жидкости не существует.
вы не совсем верное представляете что такое температура
так же не верно представляете падение давления на расстояниях порядка ИЗНАЧАЛЬНОЙ длины пробега
Наоборот. Именно на температурные процессы нужно обратить внимание.
Рассматривать сферический атом в вакууме и их взаимодействие в средах это не одно и тоже.
Возможно именно здесь появятся(?) отличие в опытах на порядок от расчетов.
Изначальная длина пробега у меня имела предположительный характер, но в точные рассмотрения(возвращаемся в геометрию построения опыта) нет досужного интереса.
еще раз вы не понимаете не что такое среда ни что такое температура ни что такое стат и молекулярная физика
объяснять долго и лень
отличи возникли из-за коэффициента абсорбции который в 25 раз отличается от единицы но непонятно почему
В задаче не хватает исходной информации о капле воды: ТЕМПЕРАТУРА.
Прежде всего, нужно понять агрегатную формулу вещества "вода" при нулевом давлении.
Нашёл тут:
https://kosmogid.ru/udivitelnaja-pamjat-molekul-vody/
При сверхнизком давлении пар имеет температуру 200К.
Если температура капли ниже, испарение будет охлаждать каплю.
далее, для испарения идёт затраты энергии на отрыв от основы капли (на фазовый переход) - есть константа... правда, она может зависеть и от давления...
В общем случае, "испарение" будет продолжаться, пока капля воды будет продолжать нагреваться (повод энергии), или пока капля не замёрзнет (охлаждение примерно до 195К, или примерно до -80 по цельсию). Далее капля будет уже остывать, но не испаряться.
агрегатная формула вещества "вода" при нулевом давлении - это периодически пролетающие мимо молекулы водорода и кислорода
ледяные кометы по вашему выдумки некоторых губернаторов?
Зато не бывает "жидких" комет.
и что?
Куда девается пар(газ) при конденсации?
я не понимаю вас... как то более развернуто сформулируйте вопрос...в чем вы видите проблему?
Вы ведь говорили про адсорбирование. Это тоже энергия.
Про жидкость в вакууме забудьте.
Есть тела твердые и газ.
И ещё газ, сжатый до жидкого состояния - но это уже не про вакуум.
почему? если есть условно подвод среды и удержание температуры то будет стационарный процесс
Процесс трёх сред(кроме первого момента). Жидкость, газ, и вакуум с молекулярными остатками.
газ или вакуум третьего не дано))
испарение всегда будет забирать энергию
Если вопрос не праздный, то:
Взяли толстостенную коническую колбу, померяли ее диаметр, налили на донышко воды, взвесили на точных весах, замеряли ее температуру, и температуру в помещении.
Воткнули туда пробку с трубкой под ваккумм, отвакуумировали, засекли время, сняли вакуум, взвесили, замерили температуру воды. Поресчитали получившийся практический результат.
вопрос температуры среды. При любой температуре выше -75 цельсия вода будет испряться в вакууме.
Уже на этапе "отвакуумировали" начнутся проблемы. Процесс-то не мгновенный. Вода будет испаряться. И значимо испаряться. Меняя температуру, например.
в такой реализации куча значимой систематики
1.над жидкостью атмосфера
2. надо поддерживать температуру заданную
3.к какой площади будет относить скорость
к площади зеркала воды или сечению трубки
но вопрос интересный как замутить такую лабу
Весы электронные можно поместить прямо в камеру и снимать показания
на период откачки надо чем то прикрыть стакан с водой, именно прикрыть, а не закрыть
а вот после открыть и измерять
но будет портиться вакуум...в общем есть вопросы
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
В вакууме вода не испаряется а сублимирует. На этом можно заканчивать прения.
Верно, и в глубоком вакууме лед переходит в пар минуя жидкое состояние.
а что меняется в неглубоком?
Давление атмосферы. Которая не прекращает процесса испарения, а сильно замедляет.
(Статика более лёгкого газа получает преимущество по отношению к более тяжёлым молекулам воды - см энропия)
1. каким это образом
2. какая атмосфера в вакууму пусть и не глубоком?
1. Статика. При одновременном испарении лёгкогй и тяжёлой молекулы, на лёгкую меньше затрачивается энергия для разгона.(процесс конденсации и испарения происходит постоянно.
2. Если испаряем одну(!) молекулу, то да.
При испарении жидкости(!) переходим к количественным статистическим расчетам. Вблизи испарения образуется временно среда газа этих молекул. Стремительно рассеивается в вакууме, но уже по другим расчетам.
Пересечение процессов - температура в воде, испарение, температура в газе, изобарический процесс, замерзание жидкости(возможно) - потребует переход от формул к интегральной оценке критических состояний.
Ещё добавте инфракрасное излучение молекулами.
Чтобы доказать что образуется среда, надо доказать что молекулы по скоростям и направлениям распределены так же как и в среде... а вот с этим будут большие проблемы
что такое легкая и тяжелая молекула не понял
Страницы