Расчёт и анализ равновесной влажности над каплями чистой и растворами солей.

Курсовая работа

по дисциплине

“физика атмосферы”.

Расчёт и анализ равновесной влажности над каплями чистой и растворами солей.

Выполнила: Аманова А

Ст. Гр М-272

Проверила: Пономарёва С.М.

 

 

 

 

Санкт – Петербург.

Содержание.

Введение. 3

9.77. Вычисление равновесную относительную влажность над поверхностью капель дистиллированной воды и капель насыщенного раствора поваренной соли на разных радиусов. 4

Таблица 1. 4

9.78. Таблица 2. исходные данные. 4

1. Определение масса сферического ядра конденсации. 4

2. Определение Радиус капли в момент, когда концентрация соли понизится до насыщающей. 5

3. Определение равновесную относительную влажности над поверхностью капли насыщенного раствора. 5

4. Определение равновесную относительную влажности над поверхностью капли ненасыщенного раствора. 6

5. Определение размер капли, при котором относительная влажность над её поверхностью возрастает до 100%. 6

6. Определение максимального значения радиуса. 6

7. Необходимое пeресыщение в атмосфере для роста зародышевой капли до размеров облачной. 6

Таблица 3. 7

Анализ. 8

Используемая литература. 10

 

 

 

Введение.

В атмосфере постоянно происходит как испарение воды, так и переход газообразного её состояния в жидкое и твердое. Переход воды из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией, а в твердое состояние (минуя жидкую фазу) сублимацией.

Когда водяной пар в атмосфере достигает насыщения, начинается процесс конденсации (образование капель воды) или процесс сублимации (непосредственное образование кристаллов льда из водяного пара).

Капли более крупного размера возникают за счет слияния мелких капелек или в результате таяния ледяных кристаллов.

Чтобы произошла конденсация водяного пара, необходимо насыщение воздуха, которое обычно бывает при понижении температуры. Если насыщение достигнуто, при дальнейшем понижении температуры возникает избыток водяного пара, переходящий в жидкое состояние. Конденсация начинается с образования комплексов молекул воды, увеличивающихся до размеров мельчайших облачных капелек.

Образование капелек происходит на некоторых центрах, которые называются ядрами конденсаций. Когда зародыш капельки образуется не на ядре, он является неустойчивым, молекулы разлетаются.

Ядро же конденсации, благодаря своей гигроскопичности, увеличивает устойчивость возникшего зародыша капельки.

Таким образом, для начальной стадии образования капелек воды при конденсации большую роль играют ядра конденсации. Если во влажном воздухе нет ядер конденсации, процесс перехода водяного пара в жидкую воду может происходить, лишь при многократном перенасыщении.

В атмосфере всегда есть ядра конденсации. Они представляют собой очень мелкие жидкие или твёрдые частички, взвешенные в воздухе. Наиболее мелкие частички имеют радиус порядка 10 в минус 7 степени до 10 в минус 5 см, наиболее крупные 10 в минус 4 см.

Над морями и прибрежными районами, преобладающими ядрами конденсации являются мельчайшие частички морской соли. Эти частички попадают в воздух при разбрызгивании морской моды и разносятся воздушными потоками на большие расстояния,при этом они остаются во взвешенном состоянии.

 

Вычисление равновесную относительную влажность над поверхностью капель дистиллированной воды и капель насыщенного раствора поваренной соли на разных радиусов.

Таблица 1.

	r(cm) 5.00E-07 1.00E-06 3.50E-06 1.00E-05 1.00E-04 f1% 124.00 112.00 103.43 101.20 100.12 f2% 102.00 90.00 81.43 79.20 78.12 log r -6.30 -6.00 -5.46 -5.00 -4.00
	Ø Используемые формулы.

9.78. Таблица 2. исходные данные.

 

№	rя,см	rk,см

 

Таблица 3.

r (cm)	8.68E-07	9.55E-07	1.09E-06	1.90E-06
log r	-6.06	-6.02	-5.96	-5.72
f%	90.56	96.05	100.00	104.22

 

График.

 

 

Анализ.

1. На сколько должен увеличиться объем капли, чтобы концентрация раствора понизилась до насыщающей?

Ø Объём капли должен увеличиться 7раз, чтобы концентрация раствора понизилась до насыщающей?

 

2. Как изменяется концентрация раствора в растущей капле?

Ø концентрация раствора непрерывно уменьшается, По мере того как капля растет. К тому времени, когда капельки вырастут до диаметра в несколько микрон, раствор соли, как правило, становится таким слабым, что капельки, по существу, состоят из чистой воды. При таких условиях капельки будут продолжать расти только тогда, когда воздух пересыщен по отношению к чистой воде, или, другими словами, если относительная влажность превышает 100%.

 

3. Равновесная относительная влажность над растущей капли уменьшается с увеличением радиус капли.

Ø Частицы морских солей в растворе притягивают молекулы воды даже тогда, когда относительная влажность меньше 100%. Это происходит потому, что мы измеряем относительную влажность по отношению к чистой воде. Как уже отмечалось, равновесная влажность над раствором соли меньше, чем над чистой водой.

 

 

4. При каком размере капель увеличение давления насыщенного пара за счет кривизны и уменьшение за счет влияния раствора компенсируются.

Ø Для дальнейшего роста образовавшейся капли сначала требуется все большая и большая относительная влажность, так как хотя и уменьшается кривизна поверхности капли, но уменьшается также и концентрация образующего ее раствора. Таким образом, при наличии в воздухе Гигроскопических ядер появляется возможность для начала конденсаций, в результате чего образуются зародышевые капли. Они могут продолжать расти только в случае, если упругость водяного пара в воздухе больше упругости насыщения над поверхностью капель.

 

5. Для каких капель условия роста наиболее благоприятны и почему: Для образовавшихся на малых или на крупных ядрах конденсации?

Ø Гигроскопические частицы играют роль основы для образования зародышевых капель, первоначально состоящих из концентрированного раствора солей. Упругость насыщения над поверхностью такой капли значительно меньше, чем над пресной водой. Таким образом, создаются благоприятные условия для образования зародышевых капель уже при относительной влажности, близкой к 100%.

 

 

Используемая литература.

Ø Задачник по общей метеорологии, гидрометеоиздат 1984г.

Ø Матвеев Л.Т физика атмосферы СПб, гидрометеоиздат 2000г.

Ø Тверской П.Н курс метеорологии, гидрометеоиздат 1962г.

Курсовая работа

по дисциплине

“физика атмосферы”.

Расчёт и анализ равновесной влажности над каплями чистой и растворами солей.

Выполнила: Аманова А

Ст. Гр М-272

Проверила: Пономарёва С.М.

 

 

 

 

Санкт – Петербург.

Содержание.

Введение. 3

9.77. Вычисление равновесную относительную влажность над поверхностью капель дистиллированной воды и капель насыщенного раствора поваренной соли на разных радиусов. 4

Таблица 1. 4

9.78. Таблица 2. исходные данные. 4

1. Определение масса сферического ядра конденсации. 4

2. Определение Радиус капли в момент, когда концентрация соли понизится до насыщающей. 5

3. Определение равновесную относительную влажности над поверхностью капли насыщенного раствора. 5

4. Определение равновесную относительную влажности над поверхностью капли ненасыщенного раствора. 6

5. Определение размер капли, при котором относительная влажность над её поверхностью возрастает до 100%. 6

6. Определение максимального значения радиуса. 6

7. Необходимое пeресыщение в атмосфере для роста зародышевой капли до размеров облачной. 6

Таблица 3. 7

Анализ. 8

Используемая литература. 10

 

 

 

Введение.

В атмосфере постоянно происходит как испарение воды, так и переход газообразного её состояния в жидкое и твердое. Переход воды из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией, а в твердое состояние (минуя жидкую фазу) сублимацией.

Когда водяной пар в атмосфере достигает насыщения, начинается процесс конденсации (образование капель воды) или процесс сублимации (непосредственное образование кристаллов льда из водяного пара).

Капли более крупного размера возникают за счет слияния мелких капелек или в результате таяния ледяных кристаллов.

Чтобы произошла конденсация водяного пара, необходимо насыщение воздуха, которое обычно бывает при понижении температуры. Если насыщение достигнуто, при дальнейшем понижении температуры возникает избыток водяного пара, переходящий в жидкое состояние. Конденсация начинается с образования комплексов молекул воды, увеличивающихся до размеров мельчайших облачных капелек.

Образование капелек происходит на некоторых центрах, которые называются ядрами конденсаций. Когда зародыш капельки образуется не на ядре, он является неустойчивым, молекулы разлетаются.

Ядро же конденсации, благодаря своей гигроскопичности, увеличивает устойчивость возникшего зародыша капельки.

Таким образом, для начальной стадии образования капелек воды при конденсации большую роль играют ядра конденсации. Если во влажном воздухе нет ядер конденсации, процесс перехода водяного пара в жидкую воду может происходить, лишь при многократном перенасыщении.

В атмосфере всегда есть ядра конденсации. Они представляют собой очень мелкие жидкие или твёрдые частички, взвешенные в воздухе. Наиболее мелкие частички имеют радиус порядка 10 в минус 7 степени до 10 в минус 5 см, наиболее крупные 10 в минус 4 см.

Над морями и прибрежными районами, преобладающими ядрами конденсации являются мельчайшие частички морской соли. Эти частички попадают в воздух при разбрызгивании морской моды и разносятся воздушными потоками на большие расстояния,при этом они остаются во взвешенном состоянии.