五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】空气中的水 -- 橡树村

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家园 【原创】空气中的水

在人的生存环境里,水是非常重要的,也是随处可见的,人体内就有很大比例的水,喝的饮料主要就是水,食品里面也含有很多水,洗洗涮涮的也离不开水。环境里呢?动物植物体内都有很多水,而河流,海洋,湖泊,都是水汇集的地方。

其实空气里面也有水,不信吗?要是空气里面没有水,雨雪霜雾,又会是从哪里来的呢?

空气里面的水是什么形式呢?大部分的时候是气态的。气态水吗?不是要超过沸点水才能变成气吗?其实不是。超过沸点的时候,一般情况下液态的水就不存在了,水的存在形式就全是气体了,但是,温度没有达到沸点的时候,一样存在气态的水。否则,凉的衣服怎么能干呢?液体的水跑不掉呀!

液体的水是需要挥发的,只不过温度不高的时候,距离沸点比较远的时候,挥发的速度很低,不明显,但是这个挥发是存在的,晾衣服能干,下雨以后地面会自己干,都是液态的水挥发到了空气里面的过程。

空气里面的水的浓度也是有一定限度的,不能把所有的水都放到空气里面。这个限度,有一个词,叫做饱和蒸气压。不同的温度,这个饱和蒸气压是不一样的。温度越高,饱和蒸气压就越高,空气里面就可以装越多的水。而当空气里面的水气多到一定程度的时候,超过了饱和蒸气压,气态的水就不稳定了,需要凝结成为液体。这样的过程,就是云雨露霜雾雪等等的来源。

对了,天上的云,就是水,下雨下雪,就是降水,露霜雾,也是水。

为什么有这么多的形式呢?人起的名字不同呗。

先看看云。

空气的性质不是一成不变的。刮风就是空气的运动,性质均一了就不会有风了。空气里面的水含量也是不同的,这个水含量,有一个专门的说法,叫做湿度。干燥的地方,比如沙漠戈壁,空气的湿度就低,而潮湿的地方,比如湖泊海洋的表面附近,湿度就高。

空气在做运动,就会把潮湿温暖的空气运到寒冷的地方,比如风把暖和潮湿地方空气吹到了寒冷的地方,比如温暖潮湿的空气会上升到高空。温度一降低,水的饱和蒸气压就降低了,空气里气体水的含量就超过了饱和蒸气压,于是呢,就要形成液体的水。一开始形成的水滴非常小,大约在0.01毫米的样子,这样的水滴还可以漂浮在空气中。几个这么小的水滴,人是看不见的。但是如果有很多这样的水滴聚集在一起,比如说有几百亿个,人就可以看见了,感觉就有一堆白糊糊的东西在空气里面,这就是云。除了有液体,如果温度低,云里面还会有微小颗粒的冰晶。

这个过程最典型的,就是在山里面,往往能看到云忽然升起,就是温暖的潮湿的空气慢慢上升,上升途中温度逐渐降低,就形成云了,袅袅升起,很象是仙境。要不怎么说山里面住着能腾云驾雾的神仙呢。

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云要是跑到了地面,就成了雾。所以呢,云就是雾,雾就是云。在山底下看到的上面的云,对于在云里面的人来讲,就是雾了。地面上的雾升了起来,离开了地面,就叫云。雾就是漂到地面上,或者在地面上形成的云。

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加湿器,如果是依靠加热水的形式加湿的,就能够看到形成的雾。不过小了一点,很快就消散了。

由于云雾的形成和空气中的水含量以及温度有关系,就会出现云雾突然形成,突然消失的情况。这个原理,已经有应用了,就这样的防盗装置,一旦激活,立刻在室内造出雾来,歹徒就看不见了。

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天空中的云,是由很小的水滴和冰晶组成的,所以能够漂浮在空气中。如果水滴变大了,冰晶变大了,那么就不能继续漂浮在空气中了。会怎么样呢?会下雨,下雪。要是高空降温特别快,冰晶很快长大,如果正好又有上升的风托着冰晶,冰晶就可以反复升降,经过复杂的过程逐渐变大,就成了雹子了。下雨下雪下雹子,都叫降水,就是这么来的。

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潮湿温暖的空气整体变冷,就会在空气里面形成水滴冰晶,形成云雾雨雪,如果潮湿温暖的空气遇到了冰冷的表面呢?就会在冰冷的表面凝结,形成的就是露水和霜。

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露水呢,除了早晨的时候能见到,开车的和戴眼镜的人经常会遇到。忽然从冷的地方进到暖和潮湿的屋子里面,眼镜上面就会蒙上一层雾,立刻就什么都看不见了,这个东西就是露,虽然你把它叫做雾。开车的时候呢,赶上下雨,外面温度降低,车里面潮湿的空气遇到了车窗玻璃的低温,也会结成液滴。这个时候开车就比较危险了,需要开热风把凝结的液滴吹走,同时加热玻璃,不让液滴形成。开空调也成,现在的空调基本上都可以除湿,这样就降低了空气中的水,防止液滴形成。不过如果天气不这么热,开空调好像不是很舒服。我在南非教一位老人家,下雨的时候开空调车窗玻璃就不会结雾了,老人家很快学会了。去年冬天我去上海找他,老人家开车接我,赶上下雨,于是就开空调,给我冻得!好在下雨的时候一般天都比较热,开空调可能还是常见的做法。

要是表面的温度更低呢,凝结的水就不是雾,而是霜了。天冷的地方,结在窗玻璃上的窗花,就是霜。

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小的时候在结霜的玻璃上画过画吗?怎么画小鸭子来着?我得了2分。。。。。

关键词(Tags): #云#雾#霜#露元宝推荐:海天,

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家园 我来坐坐这个沙发


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家园 板凳
家园 空气湿度饱和时含水量是多少?

  这个问题我一直没搞清。

  当然与温度有关,具体点就是一个立方25度、一个大气压的空气湿度饱和时里面有多少水?

家园 水的饱和蒸气压

左边是摄氏度,右边是毫米汞柱。

-10 2.15

0 4.58

5 6.54

10 9.21

15 12.79

20 17.54

25 23.76

30 31.8

37 47.07

40 55.3

60 149.4

80 355.1

95 634

97 207

98 707

99 733

100 760

计算一下,25摄氏度的时候,水的饱和蒸气压23.76mmHg,那么一个大气压的情况下,水饱和时含量就是23.76/760=3%体积比。挺多的了。

家园 查焓湿图

要知道在一定的温度和大气压下的空气含湿量数据可以查焓湿图。对饱和蒸汽,用楼主给的在各温度下的饱和蒸汽压数据可以粗略的估算一下,比如25摄氏度时候,楼主算的是3%体积比,也就是1立方米湿空气中大约有0.03立方米=30升水蒸气,标准状态下,大约22.4升理想气体含1mol气体分子,水的摩尔质量是18g/mol,因此30升水蒸气是(30/22.4)*18=24g,也就是1立方米饱和湿空气中含24g水蒸气。


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家园 看不大懂。

  是不是:

25摄氏度的时候,水的饱和蒸气压23.76mmHg,那么一个大气压的情况下,水饱和时含量就是23.76/760=3%体积比。挺多的了。

  一个大气压下一立方的空气大约重一千克,那么上面这个条件下其中含水就是差不多30克

家园 先炸再看

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家园 虽然计算过程不大懂。

  我要的就是其中含的重量。

  高空空气大概不会超过25度,用这个可以大概计算一下一些所谓水汽通道的真伪。

家园 空气密度1.29吧?

不过正确的计算方法是眉间尺:查焓湿图

家园 高空温度就低多了

空气中的饱和水含量只和温度有关,与气压无关。当然气压要是低于水的饱和蒸气压水就沸腾了。

水汽通道温度是多少?

要是零度,饱和水蒸气压4.58mmHg,610Pa,

按照n=PV/RT计算,每立方米有0.27摩尔水,4.8克。

家园 蒸汽压?

国内现在是这么叫的?我怎么印象里是饱和水气压啊。字面上似乎后者更符合楼主在文章开始的解释(即水气不是水蒸汽)。气和汽是气态和液态的区别,好像。

这篇文章写的生动有趣,我有两个问题和你探讨一下啊。

要是降温特别快,冰晶很快长大,那就是雹子了。

这个说法似乎有点问题,冰雹不是因为降温快而形成的,是因为多次凝结,碰撞,合并而形成的,一个重要条件就是强大的上升气流,所以一般是在夏天强对流的情况下产生。

冬天很冷的时候车窗里会有水“雾”,有时会结冰。两个办法(开热风和冷风/空调)的原理不太一样,走的路子有所不同,热风是加快水滴(冰)的蒸发,而冷风是降低温度(废话!),从而降低车内空气的饱和水气压,让水气的绝对值减少,从而在车窗上的凝结减少。这个办法要求空调有除湿功能,不然饱和水气压降低,水气总是要凝结的,但可以凝结到除了车窗以外的其他地方,比如座椅。。。

当然如果热风吹得时间比较长,致使车窗温度和车内一致时,原理就和第二个一样了,温度一样,饱和水气压一样,不会凝结,除非车内水气太大。

家园 碰上专业的了

饱和蒸气压是一个通用的概念,我还真不知道国内相关行业的说法。我们行业即使是讲水,也是用蒸气压,不使用水气压这个名字。不是蒸汽,这两个不一样,我特意注意了,文字中没有用这个汽字。

雹子的形成的确复杂,我没打算多说,就使用了一个最简单的概念。雹子的形成首先需要过冷的水气,然后结晶迅速,冰的饱和蒸气压比水的低一点点,所以冰的成长更快。到一定的大小的时候,凝结潜热导致冰晶外层融化,这层液体就可以把小的冰晶聚集起来,从而形成大的晶粒。这个过程反复,就形成大的雹子。

最初的过程,是超冷的水蒸气,没有这个,是没有雹子的。后面的过程我没提。应该改一下。本来不想再这么基本的地方提这么复杂的过程的,怕讲不清楚。

热风吹玻璃的事情,你讲是加快水滴挥发,这个应该是比较重要的,我也写了把水吹走。不过在车窗上的水滴已经消失了以后,加热玻璃防止凝结的作用更大。两个作用都应该有。所以我的文字应该没问题,可能需要写得更清楚一些?

家园 你的帖子很专业!

树兄的专业是气象吗?

我刚查了一下,国内气象用水汽而不是水气,好像水蒸气用的很少。不过这是叫法啦。似乎这个水汽

用错了,不过这种约定的用法不合理的还是有的。

冰雹你说的没错,是要低温,这是形成冰晶的microphysics的条件。但我认为最重要的是强劲的上升气流,反复地将冰、水滴顶回高空,才能最终在地面见到的冰雹。因为对流云形成的很多雨在高空都是冰的,只不过在地面是液态而已。当然这是细节了。我之所以提出来是因为很多人(我遇到的)都误以为冰雹是在地面很冷的情况下产生的。我只是怕这个“降温快”被理解成地面温度降低的快。

车窗的问题要是讲保持不让车窗上凝结的话,加热玻璃和降温车内是一致的。后者应该是难一些,除了人的承受能力之外,还有人是产生热量和水汽的。

我提出这些,只是怕产生一些误解。

家园 应该措辞再严谨一些

避免误会。我再斟酌一下。

我是作化工的,不是搞气象的。按照化工的概念,水蒸气对应的是vapor,水蒸汽就是steam了,我们分的比较清楚。

车窗的问题,我个人的经验,空调比暖风来得快,应该是空调除湿效果比较好的缘故,主要原因可能不是降低车内温度,但是冬天就真的受不了了。

多谢指教。

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