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水汽往冷处聚的试验(3)

已有 1852 次阅读 2017-3-25 16:47 |个人分类:蒸发与凝结16|系统分类:科研笔记

水汽往冷处聚的试验(3

张学文,20170325

前面说1:水汽往冷处聚http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1041165.html,还说2:其物理背景是水汽的饱和水汽压力严重地随温度而变化,http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1041371.html 。但是仅知道这种物理知识还不足以说明水汽往冷处聚。水汽往冷处聚还需要一些条件

这里的核心条件就是水汽需要存在于有温度差的环境中。没有水汽就不存在我们的问题,仅有水汽没有温度差,水汽就没有对应的移动。其实我们在(1http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1041165.html,列的生活中水汽凝结的例子中,都包含了水汽存在于有温度差环境中。

下面用一个简单试验说明它(大家都可以做)。试验说明暖一些的瓶子里的水分会无形中地转移到冷一些的瓶子中。并且可以产生凝结(聚集)。

我用过不同口径的瓶子重复了这个试验。下面的情况可能是最生动的。

取两个体积为1000毫升的朔料,透明的瓶子。瓶子是圆筒形状的。口比较大但是比瓶子的底部略小。现在把一个瓶子内装入15克的自来水。然后把两个瓶子口对口的封闭起来,并且平放着(见图)。

由于自来水不多而口比底小,于是瓶子对口平放时水分不可能从一个瓶子流到另外一个瓶子内(实际上为防止误操作而把水分流到另外的瓶子去,我在瓶口一侧贴了一条胶布)。

现在我们把平放的口对口封起来的两个瓶子放到存在温度差的环境中。我是冬季把它们放在温度差大约是5-10°C度环境中(骑在卫生间的窗子内外,或者有地暖卫生间地面的存在明显温度差的地方)。

到第2天你再去看两个瓶子内的情况就发现,冷处的空瓶子里不仅出现了凝结雾滴,其底处居然有积水。显然冷瓶子的水分是暖侧瓶子里15克的水分无声无息的蒸发而自动跑到冷瓶子中再凝结的结果。

条件合适,不要48小时15克液体水都从热瓶子转移到冷瓶子中去了。暖瓶子最后干了。

以上试验的封闭瓶子内存在空气,但是显然水分是在空气没有运动的情况下自己蒸发流动到冷处去,并且再凝结的。这是一个无声无息的物理过程。我们提供的条件是外界保持一个温度差,暖瓶子内有液态水。

这说明不同温度的存在(它允许的最大水汽压力显著底不同)导致瓶子内的水汽饱和压力不同,结果水汽从比较热(水汽压力比较大)的地方自动转移到冷处,并且产生凝结。

这应当是汽往冷处聚的很好的体现了。它说明水汽往冷处聚是因为水汽存在于有温度差的环境内。

 

我们可以说,基于饱和的水汽压力、空气中的水汽密度严重地依赖当时的温度,在有水源和温度差存在的地方,水汽压力大,它就会从暖侧转移到冷的一侧(水汽压力小)去。这与哪里的空气是否运动无关。也与空气是否存在无关(可以设想瓶子里没有空气的阻力,水汽的移动应当更快)。

这就是我们题目中提示的物理现象:(水)汽往冷处聚(凝结)

或者说:只要有温度差的地方存在水分,那么暖处的水分会自动蒸发变成水汽并且自动地转移到温度低的一侧去,以致再凝结。

好了,关于水汽往冷处流的物理说明与条件,我们就简单地谈到此。后面要结合一些气象现象以致地理现象来说明水汽往冷处的。(待续)  

 



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4 檀成龙 张云 周少祥 张骥

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