Abszolút és relatív páratartalom

Abszolút és relatív páratartalom

Abszolút és relatív páratartalom 9973 Link

 A telített gőz 

Ha egy edény részben vízzel van töltve, fölötte pedig levegő található, és az edényt lezárjuk, a víz párolgása addi fog tartani, amíg már olyan sok vízmolekula lesz a légnemű fázisban, hogy másodpercenként ugyanannyi vízmolekula lép ki a folyadékfázisból a légneműbe (gőzfázisba), ahány visszalép a légneműből a folyadékba, ezt dinamikus egyensúlynak hívjuk. A vízgőz ilyenkor "telített", hiszen már hiába várnánk, nem lesz több vízgőz a légnemű fázisba. A vízgőz ezen egyensúlyi nyomását (ami egy parciális nyomás, hiszen a levegőnek is van nyomása) tenziónak, telített vízgőz nyomásnak hívjuk. A telített vízgőz nyomása függ a hőmérséklettől:

A közismert, "100 fokon forr a víz" kijelentés olyan módon látszik ezen az ábrán, hogy a hőmérsékletet $100\ \mathrm{{}^\circ C}$-ra növelve a telített vízgőz nyomása eléri a szokásos légnyomás $p_0\approx 1\ \mathrm{bar}=100\ \mathrm{kPa}$ értékét. Ilyenkor a gőzbuborékok a légnyomás "összepréselő hatása" ellenére is már szét tudják nyomni a folyadékot, és gőzbuborékokat tudnak létrehozni benne. Mivel ezen gőzbuborékok sűrűsége kisebb, mint a folyadék sűrűsége, ezért a rájuk ható felhajterő miatt felszállnak (hiszen most a hőforrás láng miatt alul keletkeztek):

Tehát a mondat úgy pontos, hogy "a víz közönséges nyomáson $100\ \mathrm{{}^\circ C}$-on forr". Alacsonyabb nyomáson a víz alacsonyabb hőmérsékleten forr, nagyobb nyomáson pedig nagyobb hőmérsékleten. Például a magas hegyekben, ahol a légnyomás érdemben kisebb, mint a tengerszinten, a víz jóval alacsonyabb hőmérsékleten forr, például a Himalája tetején már kb. $73\ \mathrm{{}^\circ C}$-on, de ne legyünk ennyire nyugatmajmolók keletmajmolók, Magyarország legmagasabb pontján, a Mátraában található Kékes-tetőn, $1014\ \mathrm{m}$ magasan is már csak $96,5\ \mathrm{{}^\circ C}$ a víz forráspontja:

Kisebb nyomást nemcsak úgy érhetünk el, hogy magasra megyünk, hanem egy közönséges fecskendő dugattyújának kihúzásával, vagy ködkamrában különféle módszerekkel.

A Paksi Atomerőműben pedig, ahol a primer vízkör nyomása $123\ \mathrm{bar}$, ott hiába $\approx 300\ \mathrm{{}^\circ C}$ a víz hőmérséklete, még nem tud forrni, nem alakulnak ki benne gőzbuborékok. 
 

 A páratartalom (abszolút, relatív) 

Ábrázolhatjuk a telített vízgőz sűrűségét is, ezt általában $\displaystyle \mathrm{\frac{g}{cm^3}}$ egységben szokás:

Látható, hogy szobahőmérsékelten a levegő köbméterenként csupán kb. 20 gramm vízgőzt képes magába fogadni, lés még $100\ \mathrm{{}^\circ C}$-on is csak kb. 600 grammot, vagyis még akkor is közel 2000-szer kisebb a telített vízgőz sűrűsége, mint a vízé.

Azonban a levegőben nem mindig van annyi vízgőztartalom, amennyi telített állapotban van benne, azaz amennyi maximálisan lehetne benne. A levegőben pillanatnyilag jelen lévő, $\displaystyle \mathrm{\frac{g}{m^3}}$ egységben megadott páratartalmat hívjuk abszolút páratartalomnak. Ha megnézzük, hogy ez hányszor kisebb, mint a telített vízgőz sűrtűsége (tehát amennyit a levegő az aktuális hőmérsékletén legfeljebb magában tud tartani), a kapott hányadost relatív páratartalomnak hívjuk (RH, relative humidity). Mivel a vízgőz sűrűsége az adott hőmérsékleten egyenesen arányos a nyomásával, ezért a relatív páratartalom a vízgőz pillanatnyi parciális nyomásának és a telített vízgőz nyomásának hányadosaként is előáll:

$$RH=\frac{\varrho_{\mathrm{pill}}}{\varrho_{\mathrm{max}}}=\frac{p_{\mathrm{pill}}}{p_{\mathrm{max}}}$$

Mindezeket egy közös ábrán megjelenítve:

Ha a levegő lehűl, és a benne lévő abszolút páratartalom az új hőmérsékleten már a lehetséges maximális páratartalom felett van, akkor a különbségnek ki kell csapódnia víz folyékony formájában. Ennek leggyakoribb esete, hogy a hűtőből kivett tárgyak "izzadnak", mert a felületük lehűti a közvetlen környezetben lévő levegőt, és a nedvességtartalmának egy része kicsapódik:

Ha a hűtőből kivett test nagyon hideg, akkor a levegő nedvességtartalmának azon része, ami nem tud vízgőzként a levegőben maradni, az nemcsak lecsapódik, hanem egyből rá is fagy a hideg élelmiszerre:

 

Hasonló jelenségekről lehet képeket nézni állatoknál, repülőgépeknél és madaraknál.