【คำถามประจำวัน】การแปรรูปขั้นสูง 20160710 แรงดันไออิ่มตัวคืออะไร?

#ที่นี่สามารถตอบกลับได้อย่างรวดเร็ว #ในสภาพปิด ที่อุณหภูมิหนึ่งๆ แรงดันของไอที่อยู่ในสภาวะสมดุลกับของแข็งหรือของเหลวนั้น เรียกว่าแรงดันไออิ่มตัว

ใช้พลังงานความร้อนซ่อนเร้น โดยพลังงานความร้อนซ่อนเร้นนั้นมีปริมาณมากกว่าพลังงานความร้อนที่มองเห็นได้มาก นอกจากนี้ อุณหภูมิของไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูงก็อาจทำให้คุณสมบัติของวัสดุเปลี่ยนแปลงได้

สำหรับของเหลวใดๆ โมเลกุลที่อยู่บนพื้นผิวก็มีแนวโน้มที่จะหลุดออกจากพื้นผิวของของเหลวไปสู่อวกาศ ซึ่งก็คือกระบวนการระเหยนั่นเอง ในขณะเดียวกัน โมเลกุลของก๊าซที่เกิดขึ้นก็มีแนวโน้มจะกลายเป็นของเหลว เนื่องจากการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง นั่นก็คือกระบวนการกลั่นตัวนั่นเอง การระเหยและการกลั่นเป็นกระบวนการสองอย่างที่เกิดขึ้นพร้อมกันแต่มีทิศทางตรงข้ามกัน เมื่ออยู่ในอุณหภูมิหนึ่งๆ จำนวนโมเลกุลที่บินขึ้นไปในอวกาศจะเท่ากับจำนวนโมเลกุลที่ก่อตัวเป็นของเหลว นั่นคือ อัตราส่วนระหว่างไอกับของเหลวจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป ในขณะนั้นเอง ก็จะเกิดสภาวะสมดุลระหว่างไอกับของเหลวขึ้นมา ในขณะนี้ ความดันไอเหนือของเหลวก็คือความดันไออิ่มตัวของของเหลวนั้นที่อุณหภูมินั้นนั่นเอง

ที่อุณหภูมิหนึ่ง ในขณะที่ของเหลวอยู่ในสภาวะสมดุลกับไอที่อยู่เหนือพื้นผิวของของเหลวนั้น แรงดันที่เกิดจากไอจะเรียกว่าความดันไออิ่มตัว หรือเรียกสั้นๆ ว่าความดันไอ

ความดันของไอที่เกิดจากการระเหยของของเหลวที่อุณหภูมิหนึ่ง ก็คือความดันไออิ่มตัวของของเหลวนั้นที่อุณหภูมินั้นนั่นเอง

ความดันที่เกิดขึ้นในสภาวะสมดุลของไอ ของเหลว และของแข็งภายในพื้นที่ปิด

ภายใต้สภาวะปิด ที่อุณหภูมิคงที่ แรงดันของไอที่อยู่ในสภาวะสมดุลกับของแข็งหรือของเหลวนั้น เรียกว่าแรงดันไออิ่มตัว

ความดันไอ หมายถึงแรงดันที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของของเหลว (หรือของแข็ง) จากไอของสารนั้นๆ ซึ่งแรงดันดังกล่าวนี้เองคือความดันไอของของเหลวนั้น

ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง โมเลกุลในสถานะของเหลวจะระเหยกลายเป็นโมเลกุลในสถานะก๊าซ ในขณะเดียวกัน โมเลกุลในสถานะก๊าซก็จะกระทบกับพื้นผิวของของเหลวแล้วกลับมาเป็นโมเลกุลในสถานะของเหลวอีกครั้ง นี่คือการเปลี่ยนแปลงจากสองสถานะในระบบที่มีส่วนประกอบเดียว หลังจากผ่านไประยะเวลาหนึ่ง ก็จะเกิดสภาวะสมดุลขึ้น ในสภาวะสมดุลนี้ ปริมาณโมเลกุลในสถานะก๊าซจะอยู่ในระดับสูงสุด และแรงดันที่โมเลกุลเหล่านี้สร้างขึ้นกับของเหลวนั้นเรียกว่า “แรงดันไออิ่มตัว”

ความดันของไอในสถานะที่ของเหลวที่ระเหยง่ายอยู่ในสภาพสมดุลระหว่างสถานะก๊าซและของเหลวภายในพื้นที่ปิด ที่อุณหภูมิหนึ่งๆ

ที่อุณหภูมิหนึ่ง เมื่อของเหลวอยู่ในสภาวะสมดุลกับไอที่อยู่เหนือพื้นผิวของของเหลวนั้น แรงดันที่เกิดจากไอจะเรียกว่าแรงดันไออิ่มตัว หรือเรียกสั้นๆ ว่าแรงดันไอ

ความดันไออิ่มตัว หมายถึง ความดันของก๊าซ (ความดันส่วนแบ่ง) ของสารใดสารหนึ่งในพื้นที่ปิด ณ อุณหภูมิที่กำหนด ในขณะที่สารนั้นอยู่ในสถานะของเหลวและก๊าซพร้อมกัน

ความดันไอ หมายถึงแรงดันที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของของเหลว (หรือของแข็ง) จากไอของสารนั้นๆ ซึ่งแรงดันดังกล่าวนี้เองคือความดันไอของของเหลวนั้นๆ ตัวอย่างเช่น บนพื้นผิวของน้ำก็มีความดันไอของน้ำอยู่เช่นกัน เมื่อความดันไอของน้ำเพิ่มขึ้นจนเท่ากับความดันก๊าซรวมที่อยู่เหนือพื้นผิวน้ำ น้ำก็จะเดือดขึ้นมา โดยปกติแล้ว เรามักจะเห็นว่าน้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ซึ่งในขณะนั้นความดันไอของน้ำจะเท่ากับ 1 บรรยากาศ ความดันไอจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ความดันไอก็จะยิ่งสูงขึ้น แน่นอนว่ายังขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลวด้วยเช่นกัน ที่อุณหภูมิหนึ่งๆ แรงดันที่เกิดจากไอของสารชนิดเดียวกันที่อยู่ในสภาวะสมดุลกับสารในสถานะของเหลว (หรือของแข็ง) นั้น เรียกว่าความดันไออิ่มตัว โดยความดันไออิ่มตัวจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

ภายใต้สภาวะปิด ที่อุณหภูมิคงที่ แรงดันของไอที่อยู่ในสภาวะสมดุลกับของแข็งหรือของเหลวนั้น เรียกว่าแรงดันไออิ่มตัว สารชนิดเดียวกันจะมีความดันไออิ่มตัวที่แตกต่างกันในอุณหภูมิที่แตกต่างกัน โดยความดันไออิ่มตัวจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความดันไอสุดท้ายของตัวทำละลายบริสุทธิ์จะสูงกว่าความดันไอสุดท้ายของสารละลาย ； สำหรับสารชนิดเดียวกัน ความดันไออิ่มตัวในสถานะของแข็งจะน้อยกว่าความดันไออิ่มตัวในสถานะของเหลว

ความดันไอ หมายถึงแรงดันที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของของเหลว (หรือของแข็ง) จากไอของสารนั้นๆ ซึ่งแรงดันดังกล่าวนี้เองคือความดันไอของของเหลวนั้นๆ ตัวอย่างเช่น บนพื้นผิวของน้ำก็มีความดันไอของน้ำอยู่เช่นกัน เมื่อความดันไอของน้ำเพิ่มขึ้นจนเท่ากับความดันก๊าซรวมที่อยู่เหนือพื้นผิวน้ำ น้ำก็จะเดือดขึ้นมา โดยปกติแล้ว เรามักจะเห็นว่าน้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ซึ่งในขณะนั้นความดันไอของน้ำจะเท่ากับ 1 บรรยากาศ ความดันไอจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ความดันไอก็จะยิ่งสูงขึ้น แน่นอนว่ายังขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลวด้วยเช่นกัน ภายใต้อุณหภูมิที่แน่นอน ความดันของไอที่อยู่ในสภาวะสมดุลกับของเหลว (หรือของแข็ง) ของสารชนิดเดียวกันนั้น เรียกว่าความดันไออิ่มตัว โดยความดันไออิ่มตัวจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ เช่น น้ำที่อยู่ในแก้ว จะค่อยๆ ลดลงเรื่อยๆ เนื่องจากการระเหยอย่างต่อเนื่อง หากนำน้ำบริสุทธิ์ใส่ไว้ในภาชนะที่ปิดสนิท แล้วสูบอากาศออกจากด้านบน เมื่อน้ำค่อยๆ ระเหยไปเรื่อยๆ แรงดันในชั้นก๊าซเหนือพื้นผิวน้ำ ซึ่งก็คือแรงดันของไอน้ำนั้น ก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เช่นกัน แต่เมื่ออุณหภูมิคงที่ ความดันในสถานะก๊าซก็จะอยู่ที่ค่าหนึ่งที่คงที่ในที่สุด ความดันในสถานะก๊าซในขณะนั้นเรียกว่าความดันไออิ่มตัวของน้ำที่อุณหภูมินั้น เมื่อค่าความดันในสถานะก๊าซเท่ากับค่าความดันไออิ่มตัว โมเลกุลของน้ำในสถานะของเหลวก็ยังคงระเหยออกมาอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกัน โมเลกุลของน้ำในสถานะก๊าซก็ยังคงกลั่นตัวกลับมาเป็นของเหลวเช่นกัน เนื่องจากอัตราการระเหยของน้ำเท่ากับอัตราการกลั่นตัวของไอน้ำ ดังนั้นปริมาณของเหลวจึงไม่ลดลง และปริมาณก๊าซก็ไม่เพิ่มขึ้น ทำให้ของเหลวและก๊าซอยู่ในสภาวะสมดุลกัน ดังนั้น เมื่อความดันของไอของสารบริสุทธิ์ในสถานะของเหลวเท่ากับความดันไออิ่มตัว ก็จะเกิดสภาวะสมดุลระหว่างสถานะก๊าซและสถานะของเหลวขึ้น ความดันไออิ่มตัวเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของสาร โดยค่าของมันจะขึ้นอยู่กับลักษณะของสารและอุณหภูมิ ยิ่งความดันไออิ่มตัวสูงเท่าไร ก็แสดงว่าสารนั้นจะระเหยได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

ก็คือมันอิ่มตัวแล้ว ไม่สามารถเพิ่มได้อีก

ไอน้ำที่อยู่ในสภาวะอิ่มตัว คือไอน้ำที่อยู่ในสภาวะที่ไม่สามารถรับไอน้ำเพิ่มเติมได้อีกแล้ว ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของก๊าซนั่นเอง

ความดันที่เกิดขึ้นเมื่อไอน้ำและน้ำอยู่ในสภาวะสมดุลกัน