Para nasycona to gaz pozostający w równowadze z fazą ciekłą tej samej substancji. Para ta ma największe możliwe dla danej temperatury ciśnienie i gęstość. Ciśnienie pary nasyconej jest niezależne od objętości. Zmniejszanie objętości w stałej temperaturze powoduje skraplanie pary, a stan równowagi w dalszym ciągu istnieje. Zwiększanie objętości powoduje wyparowanie cieczy bez obniżenia ciśnienia pary nasyconej. Stan pary nasyconej istnieje w zamkniętych naczyniach z cieczą, na przykład w butli z płynnym gazem propan-butan. Para nasycona pojawia się również w układach otwartych. Przykładem może być para wodna zawarta w powietrzu podczas wieczornego obniżania się temperatury. Po osiągnięciu pewnej temperatury zwanej punktem rosy, woda skrapla się tworząc mgłę.

Para przegrzana (para nienasycona) to para sucha mająca temperaturę wyższą niż temperatura wrzenia cieczy przy danym ciśnieniu. Otrzymywana przez przegrzanie pary nasyconej w przegrzewaczu. Zastąpienie pary mokrej parą przegrzaną podniosło sprawność maszyn parowych i turbin. Obecnie w energetyce cieplnej wykorzystywana jest przede wszystkim para przegrzana, gdyż tylko ona zapewnia uzyskiwanie "przyzwoitych" sprawności konwersji energii. Także powietrze i inne gazy techniczne w temperaturze otoczenia są parą przegrzaną. Ich temperatura wrzenia jest znacznie niższa od temperatury otoczenia.

Wilgotność powietrza - zawartość pary wodnej w powietrzu. Maksymalna wilgotność, czyli maksymalna ilość pary wodnej w określonej ilości powietrza silnie zależy od temperatury powietrza. Im wyższa temperatura powietrza, tym więcej pary wodnej może się w nim znajdować. Przekroczenie maksymalnej wilgotności (np. w wyniku obniżenia temperatury powietrza) powoduje skraplanie się pary wodnej. Dlatego właśnie powstaje wieczorna (nocna) rosa. Nagrzane w dzień powietrze może zawierać w sobie dużo pary wodnej, gdy przychodzi noc, powietrze ochładza się i spada przez to maksymalna ilość pary wodnej, która może być w nim zawarta. Nadmiar pary wodnej skrapla się, tworząc na powierzchni ziemi kropelki rosy

Wilgotność charakteryzuje się na różne sposoby. Najpopularniejsze to:

• wilgotność bezwzględna - masa pary wodnej wyrażona w gramach zawarta w 1 m³ powietrza,

• wilgotność właściwa - masa pary wodnej wyrażona w gramach przypadająca na 1 kg powietrza (powietrza ważonego razem z parą wodną),

• wilgotność względna - wyrażony w procentach stosunek ciśnienia cząstkowego pary wodnej zawartej w powietrzu do prężności pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze,

• prężność pary wodnej - ciśnienie parcjalne (cząstkowe), wywierane przez parę wodną w powietrzu.

Do pomiaru wilgotności powietrza używa się różnego rodzaju psychrometrów i higrometrów z których najprostszym jest higrometr włosowy. Wilgotność wyznacza się też poprzez wyznaczanie punktu rosy

Punkt potrójny - to stan w jakim dana substancja może istnieć w 3 stanach skupienia równocześnie w stanie równowagi termodynamicznej. Na wykresie stanów równowagi jest to punkt przecięcia krzywych równowagi fazowej substancji (stan skupienia (faza) substancji w zależności od ciśnienia i temperatury), odpowiadający stanowi równowagi trwałej tych trzech stanów skupienia (ciało stałe, ciecz, gaz).

Punkt potrójny jest wielkością charakterystyczną dla danej substancji, podawany jest w opisach substancji. Punkty potrójne niektórych substancji są używane jako wzorce skali temperatur.

Woda w stanie ciekłym, lód i para wodna są w równowadze (punkt potrójny) w temperaturze 0,01°C (273,16 K) i ciśnieniu 611,73 Pa. Temperatura punktu potrójnego wody jest punktem odniesienia w definiowaniu termodynamicznych skal temperatur: Kelvina, Celsjusza i Rankine'a.

Temperatura punktu potrójnego wody wyznaczana przy swobodnym dostępie powietrza atmosferycznego wynosi 0 °C. Obniżenie temperatury jest spowodowane ciśnieniem atmosferycznym (o ok. 0,0075 °C) i rozpuszczaniem się gazów atmosferycznych w wodzie (dalsze 0,0025 °C)

Diagram fazowy wody ma nietypowy przebieg. Zgodnie z równaniem Clausiusa ciepło przemiany fazowej można wyrazić wzorem

gdzie:

T - temperatura,

ΔV - zmiana objętości podczas przemiany fazowej.

 (pochodna ciśnienia po temperaturze) jest szybkością zmiany ciśnienia przy zmianie temperatury dla danego przejścia fazowego. Wielkość ta odpowiada nachyleniu krzywej rozdziału faz, dokładniej jest równa tangensowi kąta nachylenia prostej stycznej do krzywej w danym punkcie. Dla krzywej rozdziału faz ciecz-ciało stałe wielkość ta ma zwykle wartość dodatnią (krzywa jest rosnąca). Jeżeli temperatura rośnie, substancja topnieje i pobiera ciepło (L > 0). Przy dodatniej wartości dp/dToznacza to, że również ΔV musi być dodatnie, czyli wzrasta objętość cieczy w stosunku do fazy stałej. W przypadku wody jest odwrotnie. Krzywa p(t), czyli dp/dT < 0, zatem objętość podczas topnienia maleje.

Higrometr

Jest jednym z urządzeń służących do określania wilgotności powietrza.

Pierwsze próby zbadania zawartości pary wodnej w sposób wagowy przeprowadził Leonardo da Vinci około roku 1500. Jako materiał higroskopijny, zmieniający swoje właściwości pod wpływem wilgotnego powietrza, zastosował kulę z wełny lub bawełny. Kula absorbując wilgoć z otoczenia zwiększała swoją masę - wychylenia wagi wskazywały zmiany wilgotności otoczenia.  

Obecnie do wyznaczania wilgotności względnej powietrza używamy higrometrów i psychrometrów.

·higrometry - wykorzystujące zmiany własności pewnych substancji w wyniku zmiany wilgotności badanego ośrodka

·psychrometry - składają się z dwóch termometrów (zwanych odpowiednio wilgotnym i suchym - zbiorniczek rtęciowy jednego z nich owinięty jest stale zwilżoną szmatką bawełnianą)

 

Z uwagi na budowę jak również zastosowanie higrometry można podzielić na:

·włosowe,

·kompozytowe - połączenie bimetali i włókien syntetycznych,

·kondensacyjne, w których wykorzystano pomiar temperatury punktu rosy, tj. temperatury początku kondensacji pary wodnej na chłodnej powierzchni metalowej lub szklanej (chłodzone lustra higrometru).

·absorpcyjne (grawimetryczne), w których pomiar polega na pochłanianiu pary wodnej z powietrza przez materiał absorbujący i wyznaczaniu wilgotności bezwzględnej. Jest to metoda skomplikowana i kłopotliwa, używana do wzorcowania innych urządzeń oraz w pomiarach laboratoryjnych.

  

Najbardziej rozpowszechnioną grupą higrometrów są higrometry włosowe.

Zasada działania jest następująca. Wykorzystywane jest tu zjawisko wydłużania się włosów ludzkich (lub nici syntetycznych) ewentualnie także kurczeniu się pasemek bawełnianych pod wpływem wzrostu wilgotności. Ta zmiana wywołuje przesunięcie wskazówki. Z podziałki odczytujemy wilgotność względną. 
Podstawową zaletą tego czujnika jest prostota obsługi. Dokładność pomiaru waha się w przedziale 4% - 7% dla zakresu pomiarowego 30% - 95 %. Zaletą jest również bardzo mały wpływ temperatury na krzywą wzorcowania. 

Higrometry z włosem ludzkim mają również wady:

- występowanie zjawiska histerezy,

- konieczność starannego odtłuszczenia włosów,

- zakres stosowania tylko w temperaturze dodatniej nie wyższej niż 60 ^oC ,

- konieczność okresowej regeneracji (wymiany) włosów.

Higrometry z włókien syntetycznych mogą być stosowane w temperaturach poniżej 0^oC do 120^oC i nie wymagają regeneracji.

 

---