При определенных условиях водяные пары, находящиеся в воздухе, частично конденсируются, в результате чего и возникают водяные капельки тумана. Капельки воды имеют диаметр от 0,5 до 100 мкм.
Возьмем сосуд, наполовину заполним водой и закроем крышкой. Наиболее быстрые молекулы воды, преодолев притяжение со стороны других молекул, выскакивают из воды и образуют пар над поверхностью воды. Этот процесс называется испарением воды. С другой стороны, молекулы водяного пара, сталкиваясь друг с другом и с другими молекулами воздуха, случайным образом могут оказаться у поверхности воды и перейти обратно в жидкость. Это конденсация пара. В конце концов, при данной температуре процессы испарения и конденсации взаимно компенсируются, то есть устанавливается состояние термодинамического равновесия. Водяной пар, находящийся в этом случае над поверхностью жидкости, называется насыщенным.
Если температуру повысить, то скорость испарения увеличивается, и. равновесие устанавливается при большей плотности водяного пара. Таким образом, плотность насыщенного пара возрастает с увеличением температуры (см. рис.).
Для возникновения тумана необходимо, чтобы пар стал не просто насыщенным, а пересыщенным. Водяной пар становится насыщенным (и пересыщенным) при достаточном охлаждении (процесс АВ) или в процессе дополнительного испарения воды (процесс АС). Соответственно выпадающий туман называют туманом охлаждения и туманом испарения.
Второе условие, необходимое для образования тумана, — это наличие ядер (центров) конденсации. Роль ядер могут играть ионы, мельчайшие капельки воды, пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения. Чем больше загрязненность воздуха, тем большей плотностью отличаются туманы.
Можно ли наблюдать туман, если известно, что температура и давление воздуха не изменились? Ответ поясните.
Ответ: возможно.
Объяснение: туман можно наблюдать, если прошло активное испарение воды (например, после дождя) и водяной пар, содержащийся в воздухе, стал пересыщенным.
Из графика на рисунке видно, что при температуре 20 °C плотность насыщенного водяного пара равна 17,3 г/м3. Это означает, что при 20 °C
1) в 1 м3 масса насыщенных паров воды составляет 17,3 г
2) в 17,3 м3 воздуха находится 1 г насыщенного водяного пара
3) относительная влажность воздуха равна 17,3%
4) плотность воздуха равна 17,3 г/м3
При каком процессе, указанном на графике, можно наблюдать туман испарения?
1) только АВ
2) только АС
3) АВ и АС
4) ни АВ, ни АС
Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.
1. Из графика на рисунке видно, что при температуре 20 °C плотность насыщенного водяного пара равна 17,3 г/м3. Это означает, что при 20 °C в 1 м3 масса насыщенных паров воды составляет 17,3 г.
2. Из графика на рисунке видно, что при температуре 20 °C плотность насыщенного водяного пара равна 17,3 г/м3. Это означает, что при 20 °C в 17,3 м3 воздуха находится 1 г насыщенного водяного пара.
3. Туман испарения можно наблюдать только при процессе АС.
4. Туман испарения можно наблюдать только при процессах АВ и АС.
5. Туман испарения нельзя наблюдать ни при процессе АВ, ни при АС.