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
И как-же направлены и как взаимодействуют молекулы в газе?
Одна молекула это "не куча". А две?
А когда это "куча" и среда.
См статика.
ну почему одна молекула не куча... зависит от... "среды"))
Не зависит(кроме инфракрасного излучения)
Зависит изменение вектора движения и скорость относительно энергетического импульса.
Это соотносится с температурой, но не одно и тоже.
температура - мера энергии молекул...но не любой))
Испарение - эндотермический процесс, и по мере испарения происходит охлаждение жидкости и замедление процесса.
И что? каким это боком к задаче и озвученной в ней проблеме?
или на этом все мозги и кончились?
Происходит охлаждение приповерхностного слоя жидкости и скорость испарения уменьшается. Далее надо учитывать баланс с учетом скорости притока тепла из более глубоких слоев.
Ответ еще тупее.
Так что для особо тупых.
1.Вы предлагаете учитывать другие эффекты. Но их много, например излучение как нагретого тела. Почему не предлагаете это учитывать?
2.Если задача поставлена ее надо решать в поставленных условиях, а не ссылаться на то, что есть еще эффекты и из-за этого я ее решать не буду.
Поставлено условие 20 градусов цельсия значит решаем в поставленных условиях.
3.Вообще понятно что решение походит для "любой" температуры и ЕСЛИ НЕОБХОДИМО, потом можно проинтегрировать.
Но для этого надо знать испарение "в моменте" для каждой температуры... об этом и задача.
4. И даже понятно как совершенно просто обеспечить такие условия в эксперименте - достаточно воду налить в толстостенный "стакан-блюдце" (прямоугольное блюдце), например глубиной 1 мм, диаметром 100 мм, при толщине стенок стакана 10мм из какого нибудь металла (с хорошей теплопроводность и большой теплоемкостью) например медь или сталь.
При недостачи стабильности температуры можно подвести нагревательный элемент, который будет поддерживать температуру блюдца стабильной
ммм, я то думаю, чего это у нас наука загнивает, а оно вон оно чо
ну да птушники себя профессорами мыслят
Получается тебе с азов азбуку теплопередачи надо разжёвывать. Если у тебя общее достаточное образование есть - ты и сам въедешь, в институтах не гениев а самых обычных людей учат. Если же ты 8 классов и коридор кое-как закончил, тебе и напечатанные формулы не помогут. Кратко и по большому - испарение функция нагрева и площади испарения с коэффициентами, в технике именно так считают безо всяких Больцманов и перпендикуляров. Сам много раз считал и всё сходилось 1 в 1. Паровые машины уж сотни лет работают.
ну так зачем дебилов учить почему, их достаточно научить как и все, у них вопросов больше нет
Видимо, поэтому ты трёшь комментарии, а это на АШ западло.
Лично я не удалил ни одного коммента
А вот можно ли человека который озвучивает заведомое враньё назвать чмошником?
Тебе виднее - мой комментарий кроме тебя никто стереть не мог.
Ещё раз, шандон штораный, я вообще ни твоих ни чьих комментариев не стирал ни здесь ни где либо ещё
Не считай других дураками - ты стёр не только мой камент но и свой ответ, видимо понял, что показал себя дураком.) Можешь с ответом далее не беспокоиться, для меня ты, как автор АШ, умер, больше читать твою писанину не буду.
Я действительно удалил свой коммент один потому что заметил что написал его не в ответ как хотел а как просто клиент
Более того я его не просто удалил а скопировал ... Если там ещё что то удалилось я не следил
Можешь ещё раз под ним же написать
Вот этот
https://aftershock.news/?q=comment/14742434#comment-14742434
Или там такое гениальное было что второй раз такой приход уже не случится?))
Если так происходит то это вопрос к админам почему вся ветка удаляется, а не один клиент. В том же дзене это не так
Купорос, неистовро плюсую!
И да, факт — трёт комменты.
Может что то и потерялось но не специально
Удалял точнее переносил свой коммент
Это вопрос не ко мне а к админам что у них так криво настроено
В здене настроено нормально
Страницы