Humedad relativa, definición y su dependencia de variables de estado

Humedad relativa ( R H ) se define mediante la siguiente ecuación:

R H = pag v a pag pag s a t

Dónde pag v a pag es la presión de vapor y pag s a t es la presión de vapor de saturación.

PRESIÓN DE VAPOR

Presión de vapor pag v a pag es la presión parcial del vapor de agua en el aire.

PRESIÓN DE VAPOR DE SATURACIÓN

Presión de vapor de saturación pag s a t es la presión parcial del vapor de agua a la que coexisten el vapor y los estados líquido/sólido. Esta presión se puede obtener directamente de las isotermas en PAG ( V ) parcelas donde los cambios en los volúmenes se produce a presión constante. Esta es una propiedad intrínseca del agua. La presión de vapor de saturación depende únicamente de la temperatura y existen leyes empíricas para describir su comportamiento exponencial (consulte las ecuaciones de Arden Buck para ver ejemplos).

EJEMPLO:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esta imagen muestra la presión de vapor de saturación en T 1 .

PREGUNTAS

  • ¿Qué proceso físico determina la presión de vapor? pag v a pag en un estado dado ( pag , V , T ) en un recipiente cerrado? ¿Qué equilibrio de fuerzas (presiones) fija el valor de pag v a pag ?
  • ¿Qué significa la presión de vapor? pag v a pag ¿depende de? ¿Es solo una propiedad del agua y su estado o depende también de las condiciones ambientales como, por ejemplo, la presión del aire?

CONTEXTO

  • Estas preguntas y otras surgieron al tratar de responder las siguientes. Dada una habitación cerrada con aire a una humedad relativa dada. Imagina tomar dos vasos y colocarlos boca abajo sobre una mesa. Uno que cubre una cierta cantidad de agua (recién vertida sobre la mesa) y el otro vacío. ¿Cómo cambia la humedad relativa en los dos vasos?

Mi dificultad para responder a esta pregunta es estimar cuánto pag v a pag cambiará en las dos situaciones, no entiendo cómo la madre naturaleza restringe el valor de pag v a pag :).

Centrémonos en tu problema específico. ¿Cuáles son sus pensamientos al respecto hasta ahora? El término que estás usando para pag v a pag se llama más propiamente simplemente la presión parcial del vapor de agua en la fase gaseosa. No lo llamaría presión de vapor, ya que generalmente también se reserva para la presión de vapor de equilibrio.
Agregaré mi razonamiento pronto, pero extraño la información sobre p_vap. Por eso me interesan más bien las "preguntas" y no el "contexto". Estoy de acuerdo con el término "presión parcial", lo llamé presión de vapor porque se llamaba así en mis notas antiguas y alguna otra fuente que encontré en la web.
¿Se siente cómodo con el concepto de presión parcial con respecto a, digamos, oxígeno y nitrógeno en el aire? Entonces, para el oxígeno, la presión parcial es de alrededor de 0,21 bares, y para el nitrógeno, es de alrededor de 0,79 bares. ¿Sientes que, conceptualmente, hay una diferencia fundamental entre estos y la presión parcial del vapor de agua?

Respuestas (2)

Imagina que tomas dos vasos y los colocas boca abajo sobre una mesa. Uno que cubre una cierta cantidad de agua (recién vertida sobre la mesa) y el otro vacío. ¿Cómo cambia la humedad relativa en los dos vasos?

Si la temperatura de la habitación permanece constante, la humedad relativa de la mezcla de gases en el vaso que no cubre el agua permanecerá igual por la siguiente razón.

Como has indicado, la humedad relativa (HR) se define como

R H = pag v pag s a t

Dado que la cantidad de moléculas de agua debajo del vidrio no cambia, para que la HR cambie la presión de saturación ( pag s a t ) necesita cambiar. Esta última depende de la temperatura (disminuye cuando baja la temperatura y viceversa).

Para el vaso que cubre un poco de agua, suponiendo que el agua esté a temperatura ambiente, la humedad relativa aumentará. Esto se debe a que el agua se evaporará aumentando la presión parcial del gas H 2 O , hasta un máximo del 100 %, según la cantidad de agua cubierta y el volumen del vaso.

Ahora, con respecto a la ventaja en las preguntas.

¿Qué proceso físico determina la presión de vapor? pag v a pag en un estado dado (p,V,T) en un recipiente cerrado? ¿Qué equilibrio de fuerzas (presiones) fija el valor de pag v a pag ?

El proceso físico implica la evaporación. La cantidad de agua que se puede evaporar se limita a la cantidad de agua disponible para evaporar, el espacio disponible para que se llene (volumen) y la temperatura del aire en el espacio (que determina la presión de saturación del aire). Cuanto mayor sea cada uno de estos, más agua en la fase gaseosa se puede acomodar. A medida que el agua se vaporiza, la presión de vapor sobre la superficie del agua aumenta, lo que ralentiza la velocidad de evaporación. La evaporación equilibra la condensación en la superficie cuando la humedad relativa del contenedor alcanza el 100 %.

¿Qué significa la presión de vapor? pag v a pag ¿depende de? ¿Es solo una propiedad del agua y su estado o depende también de las condiciones ambientales como, por ejemplo, la presión del aire?

La presión parcial del gas H 2 O es la presión que ejercería él solo si se eliminaran todos los demás gases del recipiente. Es una propiedad del agua (temperatura de saturación y presión del agua). Depende del ambiente ya que la temperatura del ambiente determina la presión de saturación. En la atmósfera al nivel del mar la presión parcial del vapor de agua es muy pequeña. Por ejemplo, para una temperatura de 20 C y una humedad relativa del 50%, la presión parcial del vapor de agua es aproximadamente solo el 1% de la presión atmosférica total.

APÉNDICE

En general, sus preguntas se refieren al tema de la psicrometría, el estudio del vapor de agua en el aire atmosférico. Una referencia conveniente que muestra la relación entre las variables termodinámicas pertenecientes a la presión parcial del vapor de agua gaseoso es un gráfico psicrométrico. El gráfico asume que se trata de una presión atmosférica estándar. El gráfico incluye las siguientes propiedades:

• Humedad relativa

• Radio de húmedad

• Temperatura de bulbo seco

• Temperatura del bulbo húmedo

• Temperatura de saturación (punto de rocío) (presión de saturación)

• Entalpía específica

• Volumen específico

A partir del gráfico, los valores dados de cualquiera de las dos propiedades anteriores se pueden determinar, o al menos estimar, cualquiera de las propiedades restantes. Mientras que la presión parcial del vapor de agua gaseoso PAG v a pag no está en el gráfico, se puede calcular a partir de las propiedades de humedad relativa y temperatura de bulbo seco en el gráfico.

Espero que esto ayude.

¡Gracias por su respuesta! Necesito tomarme un tiempo para leerlo en detalle, pero no entiendo tu explicación al principio. Dijiste que toda el agua se evaporará en el vaso. No hay equilibrio entre la evaporación y la condensación. ¿Ese equilibrio se alcanza solo en pv=psat? ¿Está diciendo que hasta el 100% de HR el agua se evaporará y luego no se evaporará más debido al equilibrio (condensación/evaporación)? ¿Por qué no todo el aire está al 100% de HR ya que hay agua que evaporar en nuestro planeta? Volveré tan pronto como tenga tiempo para leer el resto en detalle.
Si observo el gráfico P(V) que mostré, tengo la impresión de que la coexistencia líquido/gas ocurre solo en la región azul. ¿Qué pasa si en el vaso con agua estoy en un punto (P,V) de la región azul? ¿Y para un (P,V) fuera de la región azul? (ambos para un T dado, digamos T1).
@WorldsheepNo creo haber dicho que todo el líquido debajo del vidrio necesariamente se evaporará. En cualquier caso, todo se evaporará si la presión parcial del gas permanece por debajo de la presión de saturación del gas. Todo el aire de nuestro planeta no tiene una HR del 100 % porque las aguas se evaporan constantemente como parte de un ciclo de evaporación, condensación (formación de nubes, niebla y neblina) y precipitación (cuando la atmósfera se satura de vapor de agua).
@WorldsheepLa región azul en el diagrama PV corresponde al punto de ebullición del agua donde el agua líquida y el vapor de agua coexisten a varias presiones totales. Por ejemplo, a 1 atmósfera de presión la temperatura de ebullición es de 100 C. No se aplica a la evaporación de agua a 1 atmósfera y temperatura ambiente (20 C). La evaporación, por otro lado, implica la transición entre las fases líquida y gaseosa a temperaturas por debajo de la temperatura de ebullición. Microscópicamente, esto es lo que sucede:
@Worldsheep La temperatura del agua es una medida de la energía cinética de traslación promedio de las moléculas del agua. Sin embargo, las energías cinéticas de las moléculas individuales se distribuyen por encima y por debajo del promedio. Las moléculas más energéticas en la superficie del agua escapan y se vuelven H 2 O gas. Algunas moléculas regresan y se condensan nuevamente en líquido.
@WorldsheepCuando la presión parcial del H 2 O el gas alcanza la presión de saturación (aprox. 2% de la presión total a 20 C), la tasa de evaporación es igual a la tasa de condensación (equilibrio dinámico) y la cantidad de líquido y gas permanece constante. Espero que esto aclare más las cosas.

¿Qué proceso físico determina la presión de vapor pvap en un estado dado (p, V, T) en un recipiente cerrado? ¿Qué equilibrio de fuerzas (presiones) fija el valor de pvap?

¿De qué depende la presión de vapor pvap? ¿Es solo una propiedad del agua y su estado o depende también de las condiciones ambientales como, por ejemplo, la presión del aire?

Para un componente puro dado, la presión de vapor es solo una función de la temperatura, como lo indica la ecuación de Antoine: https://en.wikipedia.org/wiki/Antoine_equation

Humedad relativa, definición y su dependencia de variables de estado
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v