Водена пара
Водена пара је вода у плиновитом облику. Пара се састоји од много слободних лебдећих молекула воде (Х2О).
Водена пара је безбојан плин. При нормалним тлаком од 1,013 бара, вода врије на 100 °Ц. Један кг воде прелази у 1,673 м3 водене паре. То захтијева енергију од 2,257 кЈ. Водена пара је као стакленички плин дио атмосфере. Атмосферска водена пара је најучинковитији стакленички плин и узрокује, да је просјечна температура на Земљи око 15 °Ц и што је погодно за живот и развој живих бића.
Водена пара има важну улогу у индустрији. Заједно с водом важан је медиј за пријенос топлине, електричне енергије или чак и за механички рад. Водена је пара тијеком прве половице 19. стољећа, постала примарна покретачка снага индустрије и промета. Тако се 19. стољеће понекад назива и стољећем паре. I данас се водена пара користи за погон турбина за термоелектране, нуклеарне електране, а имат ће примјену и у будућности.
Водена пара је плиновито стање воде. Она може настати хлапљењем, испаравањем воде или сублимацијом леда. Водена пара је лакша од зрака и зато су присутне стално конвекцијске струје у Земљиној атмосфери, који је подижу и стварају облаке. Она је јаки стакленички плин, уз остале плинове као што су угљиков диоксид и метан.
Својства
Хлапљење
Када молекула воде напусти своју површину, каже се да хлапи. Хлапљење је облик испаравања капљевине који се одвија на температурама нижим од врелишта. Иако на тим температурама просјечна енергија молекула капљевине није довољна за промјену агрегатног стања, молекуле на слободној површини које имају довољну енергију одвајају се од површине па капљевина постепено испарава. Водена пара која настаје од текуће воде, узима са собом и дио топлине, коју називамо хлађење хлапљењем.[1]
Износ хлапљења овиси о многим утјецајима, а у просјеку је од 750 до 3 000 мм годишње по квадратном метру. Влажност зрака одређује количину водене паре у атмосфери. Хигрометар је уређај за мјерење влажности зрака. Апсолутна влажност зрака - максимална количина водене паре коју може примити 1м3 зрака (у грамима)код неке температуре. Апсолутна влажност зрака расте с порастом температуре (-> веће испаравање). Специфична влага зрака јест број грама водене паре у 1 кг влажног зрака. Релативна влага зрака је број који показује однос између количине водене паре која стварно постоји у зраку у неком тренутку и максималне количине водене паре коју би тај зрак на тој температури могао примити да би био засићен. Апсолутна влажност зрака се мијења од 5 г водене паре на кубични метар код 0 °Ц, до 30 г на кубични метар при 30 °Ц.[2]
Кондензација
Водена пара ће се кондензирати на неку површину само ако је површина хладнија од температуре росишта. Температура росишта је температура до које се влажан зрак мора хладити (100% релативне влаге зрака), код константног тлака, да почне кондензација воде. Када се водена пара кондензира, она доноси и одређену количину топлине, значи да загријава површину на којој се кондензира. У исто вријеме, влажни зрак се незнатно хлади. У атмосфери, кондензацијом влажног зрака стварају се облаци и магла, на језграма кондензације.
Мјерење
Од многих мјерила за влажност зрака, само се релативна влажност може очитати на једном инструменту. Инструменти за мјерење релативне влажности зрака зову се влагомјери (хигрометри). У почетку, али још и данас, у хигрометрима се искориштавало својство органских твари, нарочито косе, да се растежу упијањем водене паре. Данас постоје и дигитални хигрометри, који користе металне или керамичке дјелове, а мијењају електрични отпор овисно о количини влаге у зраку.
Други начин одређивања релативне влажности је посредним путем из психрометријских мјерења. Психрометар је инструмент који се састоји од два једнака термометра. Посудица једног термометра је омотана платненом крпицом и она се намочи дестилираном водом. Тај се термометар назива мокри термометар, за разлику од другог који се назива сухи термометар. С крпице мокрог термометра вода хлапи, па се њему снизује температура. Што је мања релативна влажност зрака, то је и већа разлика температуре између влажног и сухог термометра. Познавајући суху и мокру температуру, из психрометријских таблица могуће је одредити релативну влажност зрака, стварни и равнотежни тлак паре, те температуру росишта.[3]
Густоћа водене паре
Водена пара има мању густоћу од зрака, а то значи водена пара стварати узгон према горе у зраку.
Густоћа водене паре и зрака
Молекуларна маса воде је 18,02 г/мол. Просјечна молекуларна маса Земљине атмосфере је 28,57 г/мол код стандардне температуре и тлака. Користећи Авогадров закон и једнаџбу стања идеалних плинова, зрак и водена пара ће имати моларни обујам од 22,414 литре.
Код 0 °Ц и стандардног тлака, зрак ће имати врло малу количину водене паре, највише 4,8 г/м3. Густоћа зрака код истих увјета је највише 1 293 г/м3.
Како температуре расте, тако се и количина водене паре у зраку повећава и замјењује све више молекуле зрака по Авогадровом закону. Повећање температуре, а тиме и количине влаге у зраку, повећати ће и силе узгона према горе, поготово изнад 25 °Ц, што значајно утјече на системе циклона и антициклона.
Водена пара и дисање
Како температура расте, тако и молекуле воде све више замјењују остале молекуле зрака, па и молекуле кисика. То може отежати дисање, поготово када је зрак топлији од 35 °Ц и када је влажност зрака велика, као у тропским кишним шумама или у просторијама гдје је слаба вентилација.
Водена пара у Земљиној атмосфери
Водена пара преставља мали дио у Земљиној атмосфери, али еколошки врло значајни удио. Концентрација водене паре се креће од трагова изнад пустиња до 4% од атмосфере изнад оцеана. Око 99,13% водене паре је садржано у тропосфери. Кондензацијом водене паре стварају се облаци, снијег и остале оборине. Кондензацијом долази и до ослобађања топлине испаравања, која има значајан утјецај на климу. На примјер, топлина испаравања је изравно одговорна за снажне тропске олује и јаке грмљавинске олује.[4]
Водена пара је веома јаки стакленички плин, захваљући присутности хидроксилне везе (ОХ), која јако упија инфрацрвено зрачење свјетлосног спектра. Ако долази до повећања температуре, повећат це се и количина водене паре у атмосфери, што ће даље повећавати упијање инфрацрвеног зрачења. Али, што се тиче глобалног затопљења, још није познат утјецај наоблаке са повећањем температуре.
Водена пара која падне са оборинама, замјени се хлапљењем воде из мора, језера, ријека и из биљака. Кружни циклус оборина и хлапљења (хидролошки циклус) траје приближно 9 до 10 дана.
Радар и водена пара
Водена пара у атмосфери упија микровалове и остале радио валове, па на тај начин слаби сигнал радара.[5]
Стварање муња
Водена пара игра важну улогу у стварању муња у атмосфери. Облаци стварају велику количину електричног набоја. Када је мала влажност зрака, стварање статичког набоја је лагано и брзо, док код велике влажности, мало статичког набоја се ствара.[6]
Ванземаљска водена пара
Сјај репова комета долази углавном од водене паре. Када се комете приближавају Сунцу, лед из комета сублимира у водену пару, која рефлектира свјетлост са Сунца. Ако знају колико је удаљена од Сунца, астрономи могу процјенити количину воде у комети. Код удаљених и хладних комета, сјај репа упућује на присутност угљиковог моноксида.[7]
Спектроскопска анализа екстрасоларног планета ХД 209458 б, у звијежђу Пегаз, омогућила је први доказ о постојању водене паре изван Сунчевог сустава.[8]
Везе
Извори
- ↑ Сцхроедер Давид: Тхермал Пхyсицс. 2000, Аддисон Wеслеy Лонгман. п36
- ↑ [1] Енцyцлопæдиа Британница
- ↑ [2] Архивирано 2011-05-17 на Wаyбацк Мацхине-у Метеоролошка мјерења II дио, Јања Милковић
- ↑ [3] Флигхт траининг
- ↑ Сколник Меррилл: Радар Хандбоок, 2нд ед. 1990, МцГраw-Хилл, Инц. п23.5
- ↑ Схадоwитз Алберт: Тхе Елецтромагнетиц Фиелд. 1975, МцГраw-Хилл Боок Цомпанy. пп165-171.
- ↑ [4] Архивирано 2013-07-30 на Wаyбацк Мацхине-у "АНАТОМY ОФ ЦОМЕТС", Ретриевед Децембер 2006.
- ↑ Ллоyд Робин: "Wатер Вапор, Поссибле Цометс, Фоунд Орбитинг Стар", 2001., Спаце.цом