Скорость испарения воды в вакууме

Аватар пользователя ugarro

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:

  1. Скорость испарения в вакууме равна скорости в земных условиях, но нет "входящего" потока (конденсации/абсорбции) от паров воды.
  2. Очевидно, что при динамическом равновесии с насыщенным паром, скорость испарения равна скорости поглощения.
  3. 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

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий редакции раздела Ведро анализов

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

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 3 месяца)

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.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 3 месяца)

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.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Medved075
Medved075(6 лет 4 месяца)

А что происходит при разложении этанола и метанола? Какие вещества остаются в организьме?

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Вторников
Вторников(7 лет 11 месяцев)

разложение на уксусную кислоту и ацетон

Комментарий администрации:  
*** отключен (уличен в пропаганде Геббельса и невменяемых обвинениях органов власти) ***
Аватар пользователя Medved075
Medved075(6 лет 4 месяца)

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:)

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

только наверное наоборот НЕ кипящее при 66 и выше (до 76)

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Medved075
Medved075(6 лет 4 месяца)

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?:))

Аватар пользователя Вторников
Вторников(7 лет 11 месяцев)

Не знаю, не варил. Это был чисто настороженный вопрос. 

Комментарий администрации:  
*** отключен (уличен в пропаганде Геббельса и невменяемых обвинениях органов власти) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

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.

Аватар пользователя Evg_Ban
Evg_Ban(11 лет 9 месяцев)

Тест медной проволокой применим только если у нас есть жидкость, которую мы считаем 96-процентным этанолом. Жидкости следует дать отстояться (плотность метилового спирта ниже), взять пробу (например, в рюмку) из верхней части (например, шприцом) небольшое количество исследуемого спирта (около 1/5 рюмки). Теперь сворачиваем медную (именно медную, не омедненную) проволоку в спираль, так, чтобы внешний диаметр спирали был чуть меньше внутреннего диаметра рюмки. Держим спирать чем-то, имеющим теплоизолированные ручки (пассатижи, круглогубцы) и нагреваем до свечения на пламени, не дающем нагара (газ, тот же спирт) светящуюся спираль опускаем в рюмку и нюхаем: запах будет либо уксусный (прелых яблок) - этанол, либо формалина (резкий, химический, как в морге) - метанол, либо опыт не получился и его следует повторить.

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. 

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 3 месяца)

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. 

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя kolos
kolos(5 лет 5 месяцев)

А ноль градусов и сто градусов, тоже один фиг?

И если фиг другой, то укажи точные температурные границы применимости фига.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 3 месяца)

Выше комнаты - уже один фиг. Выше окружающей среды, короче. Что тут может быть непонятно?

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя купорос
купорос(5 лет 10 месяцев)

Не сочиняй. Теплота испарения зависит от давления.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 3 месяца)

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. 

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

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.

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

"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.

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

вы не совсем верное представляете что такое температура

так же не верно представляете падение давления на расстояниях порядка ИЗНАЧАЛЬНОЙ длины пробега

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

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.

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Aijy01
Aijy01(11 лет 8 месяцев)

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. 

Аватар пользователя Strim
Strim(11 лет 2 месяца)

Прежде всего, нужно понять агрегатную формулу вещества "вода" при нулевом давлении. 

агрегатная формула вещества "вода" при нулевом давлении - это периодически пролетающие мимо молекулы водорода и кислородаsmile13.gif

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

ледяные кометы по вашему выдумки некоторых губернаторов?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

Зато не бывает "жидких" комет.

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

и что?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

Куда девается пар(газ) при конденсации?

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

я не понимаю вас... как то более развернуто сформулируйте вопрос...в чем вы видите проблему?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

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.

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

почему? если есть условно подвод среды и удержание температуры то будет стационарный процесс

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

Процесс трёх сред(кроме первого момента). Жидкость, газ, и вакуум с молекулярными остатками.

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

газ или вакуум третьего не дано))

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

испарение всегда будет забирать энергию

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Zl
Zl(2 года 2 месяца)

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.

Аватар пользователя Aijy01
Aijy01(11 лет 8 месяцев)

вопрос температуры среды. При любой температуре выше -75 цельсия вода будет испряться в вакууме. 

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 3 месяца)

Уже на этапе "отвакуумировали" начнутся проблемы. Процесс-то не мгновенный. Вода будет испаряться. И значимо испаряться. Меняя температуру, например.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя Гарри
Гарри(7 лет 10 месяцев)

В вакууме вода не испаряется а сублимирует. На этом можно заканчивать прения.

Аватар пользователя Evg_Ban
Evg_Ban(11 лет 9 месяцев)

Верно, и в глубоком вакууме лед переходит в пар минуя жидкое состояние.

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

а что меняется в неглубоком?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

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)

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

1. каким это образом

2. какая атмосфера в вакууму пусть и не глубоком?

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя stop
stop(2 года 10 месяцев)

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.

Аватар пользователя ugarro
ugarro(11 месяцев 4 недели)

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

Комментарий администрации:  
*** отключен (невменяемое общение) ***

Страницы