63576

• stan nasycenia powietrza w różnych warunkach, kondensacja pary wodnej - mechanizm (różnica prężności pary wodnej nad wodę i lodem, jądra kondensacji, powstawanie kropli chmur, wodność chmur).

Kondensacja pary wodnej w atmosferze jest bezpośrednią przyczyną powstawania chmur i mgieł oraz różnego rodzaju opadów atmosferycznych. Zachodzi ona w wyniku osiągnięcia przez powietrze stanu nasycenia, spadku temperatury oraz występowania jąder kondensacji.

Kondensacja zachodzi, gdy:

1)    temperatura powietrza spada do temperatury punktu rosy, lecz jego objętość pozostaje stała;

2)    objętość powietrza wzrasta bez dopływu ciepła - energia zostaje zużyta w procesie adiabatycznym, co powoduje spadek temperatury do temperatury punktu rosy;

3)    jeżeli występują połączone zmiany temperatury i objętości, doprowadzające powietrze do punktu rosy (przesycenie);

4)    występuje dodatkowe parowanie doprowadzające wilgoć do powietrza.

Stan nasycenia powietrza parą wodną nie jest warunkiem dostatecznym do spowodowania procesu kondensacji, w momencie jego wystąpienia ustaje bowiem proces parowania. Aby nastąpiło przesycenie powietrza, które zapoczątkuje kondensację, musi nastąpić spadek temperatury. Okazuje się jednak, że w powietrzu czystym, niezawierającym żadnych zawiesin i jonów, kondensacja zaczyna się dopiero wtedy, gdy wystąpi wielokrotne przesycenie, większe nawet od 8-krotnego (wilgotność względna > 800%!).

Prężność pary wodnej nad lodem (kryształki lodu w atmosferze) jest nieco mniejsza od prężności nad powierzchnią wody. Różnica ta jest efektem większych sił spójności międzycząsteczkowej w lodzie w porównaniu z wodą.

kroplo wody LÓD f- POWIETRZE Z

nasycenie

KROPLAMI WODY

nienasycenie

POTEM

przesycenie nałyccnw*

Im mniejsza kropla, tym większa prężność pary wodnej. W jej okolicy w porównaniu do dużych kropel, a w szczególności z kryształami lodu, ujawni się więc efekt: ZAKRZYWIENIE W POWIERZCHNI WPŁYWA NA WZROST CIŚNIENIA PARY NASYCONEJ.

Małe krople ułatwiają odrywanie drobin z ich powierzchni, stąd dla równowagi musi być większa prężność pary wodnej otaczającej kroplę. Ujawnia się efekt: OBECNOŚĆ SUBSTANCJI ROZPUSZCZALNYCH OBNIŻA CIŚNIENIE PARY NASYCONEJ. Stąd prężność pary nasyconej nad powierzchnią roztworu jest mniejsza od prężności nad powierzchnią czystej wody.

Zawarta w powietrzu o danej temperaturze para wodna może być zarazem parą nasyconą i nienasyconą - wszystko w zależności od tego dla jakiego stanu skupienia i wielkości kropli ten stan rozważamy.

W warunkach naturalnych czynnikiem umożliwiającym i przyspieszającym kondensację są jądra kondensacji. Jądra te mogą być higroskopijne i niehigroskopijne. Na silnie higroskopijnych cząsteczkach soli kondensacja zaczyna się nawet przy wilgotności względnej równej 80*90% względem powierzchni płaskiej, a więc poniżej stanu nasycenia. Jądra higroskopijne, rozpuszczając się w przyłączonej wodzie, obniżają prężność pary nasycenia i chronią powstałe kropelki przed wyparowaniem, co jest szczególnie ważne przy małych wymiarach powstających kropelek (duże krzywizny). W miarę zwiększania średnicy kropelki maleje wprawdzie stężenie roztworu, ale maleje także jej krzywizna, a więc i prężność nasycenia. Kropelka może już utrzymać się w powietrzu o wilgotności ok. 100%.

Osobną grupę jąder kondensacji tworzą w atmosferze jony gazowe, powstałe z obojętnych elektrycznie cząstek (składników powietrza) pod wpływem np. promieniowania słonecznego, kosmicznego i ciał promieniotwórczych.

Chmury są widzialną oznaką wystąpienia procesu kondensacji pary wodnej w atmosferze. Stanowią zbiór mikroskopijnych kropelek wody (< 0,001 mm do 0,05 mm), kryształków lodu lub też kropelek wody I kryształków lodu jednocześnie. Często mówi się także, że chmury są widomymi wskaźnikami ruchów pionowych w atmosferze.