Размышления НЕ физико-химика на темы физической химии.
Почему в холодном воздухе содержится меньше воды, чем в горячем?
Надо рассматривать проблему НЕ в соответствни с таким НЕПРАВИЛЬНО заданным вопросом!
Переформулируем вопрос:
Как при охлаждении воздуха из него выделяется избыток воды?
Происходит слипание случайно столкнувшихся молекул воды друг с другом, возникакют агломераты - микрокапельки, центры конденсации воды, которые уже не могут удерживаться во взвешенном состоянии за счёт Брауновского движения и они начинают "выпадать в осадок", конденсируясь на поверхностях среды. Когда воздух горячий, молекулы воды движутся быстро и не слипаются при столкновениях, ибо время контакта слишком короткое. При охлаждении воздуха молекулы водяного пара уменьшают свои скорости (молекулы холодного газа перестают поставлять им в столкновениях достаточную энергию) и скорости молекул пара уменьшаются! Слипание - конденсация усиливается.
При растворении газов в воде выделяется тепло.
Почему?
Мой ответ: Молекулы газов движутся с гораздо бОльшими скоростями, чем молекулы воды. Молекулы воды, связывая химически (хотя и непрочно) молекулы газа, получают от них кинетическую энергию и в целом молекулы воды начинают двигаться быстрей. То есть происходит повышение температуры. (Конечно, рассматривая весь процесс с точки зреиия Молекулярно -Кинетической Теории.)
Это ещё одно подтверждение фундаментального закона философии о "Переходе Противоположностей друг в друга". При растворении газа в воде выделяется ТЕПЛО, ПРЕПЯТСТВУЮЩЕЕ дальнейшему процессу растворения!
Растворение газа в воде происходит иначе, чем воды в воздухе.
В холодной воде растворение газов происходит лучше, чем в горячей.
Там газовые молекулы образуют нестойкие химические соединения с водой. Молекулы вступают друг с другом в очень слабую "квазихимическую" связь. Газы, которые хорошо растворяются в воде, как аммиак и хлористый водород, вступают в сильную, "полноценную" химическую связь с молекулами воды и образуют нашатырный спирт и соляную кислоту. Но многие газы растворяются в воде очень слабо и это говорит об их слабой химической связи с водой.
При нагреве воды происходит интенсификация кинетического движения молекул, столкновения молекул происходят чаще и из-за этого слабые связи молекул газа с водой разрушаются.
А почему тогда соль и сахар растворяются в воде тем лучше, чем больше температура?
Это вызвано тем, что квазихимические соединения молекул этих веществ более устойчивы и там молеклулы лучше связываются в гидроксильные комплексы.
Возвращаясь к влажности воздуха.
Парадоксально, но факт: Воздух, оказывается, вообще никакой роли здесь не играет!!! Ничего он в себе не растворяет или не "выделяет".
Опять, если формулировать вопрос о влажности воздуха таким образом, то это - путь в никуда!!!
ВОПРОС СФОРМУЛИРОВАН НЕВЕРНО!!!
Правильно сформулированный вопрос звучит так:
ЧЕМ ОБУСЛОВЛИВАЕТСЯ КОЛИЧЕСТВО ВОДЯНОГО ПАРА В НЕКОМ ОБЪЁМЕ?
Всё обусловлено известным газовым законом: Давление насыщенного пара ЛЮБОГО ВЕЩЕСТВА не зависит от окружающего давления, а лишь от температуры пара.
Для лучшего понимания проделаем простенький мысленный эксперимент.
Представим себе некий сосуд, воздух и любые газы из которого откачаны мощным вакуумным насосом.
Пустота! Вакуум!
Впустим в сосуд (поддерживаемый, скажем, при комнатной температуре) некоторое количество воды. Часть воды очень быстро испарится и процесс этот будет продолжаться до тех пор, пока над водой не образуется некая "атмосфера" её насыщенного пара, создавшего в сосуде некое давление, соответствующее данной температуре.
Подогреем сосуд. Количество испарившейся воды увеличится, давление в сосуде возрастёт и снова станет равным давлению насыщенного пара воды, характерного для данной температуры.
Охладим сосуд. Часть пара сконденсируется (молекулы "слипнутся" и осядут в слой воды на дне) и давление упадёт.
Этот мысленный опыт ясно показывает нам, что речь НЕ идёт о НЕКОМ КОЛИЧЕСТВЕ ВОЗДУХА, способном "растворить в себе" некое количество водяного пара. А лишь о собственном, так называемом, парциальном давлении насыщенного пара для данной, характерной только для воды, температуры.
Итак, влажность воздуха или его сухость, никак от него самого не зависят!!!
16 XII 2022