Vodena para
| Vodena para (H2O) | |
|---|---|
 Nevidljiva vodena para se kondenzuje da bi nastali
vidljivi oblaci kapljica tečne kiše | |
| Tečno stanje | Voda |
| Čvrsto stanje | Led |
| Osobine[1] | |
| Molekulska formula | H2O |
| Molekulska masa | 18,01528(33) g/mol |
| Tačka topljenja | 0,00 °C (273,15 K)[2] |
| Tačka ključanja | 99,98 °C (373,13 K)[2] |
| Specifična gasna konstanta | 461,5 J/(kg·K) |
| Toplota isparavanja | 2,27 MJ/kg |
| Toplotni kapacitet at 300 K | 1,864 kJ/(kg·K)[3] |
Vodena para (lat. aqueous vapor), je gasni oblik vode. Vodena para je jedno od agregatnih stanja vodenog ciklusa u hidrosferi.[4] Vodena para nastaje evaporacijom (isparavanjem) ili ključanjem vode ili sublimacijom leda. Pri normalnim atmosferskim uslovima[5], vodena para kontinuirano nastaje usled evaporacije, a nestaje kondenzacijom. Za razliku od drugih oblika vode, vodena para je nevidljiva.[6] Pod tipičnim atmosferskim uslovima, vodena para se neprekidno stvara isparavanjem a ukida kondenzacijom. Manje je gusta od vazduha i uzrokuje konvekcijske struje koje formiraju oblake.
S obzirom na to da je komponenta hidrološkog ciklusa i Zemljine hidrosfere, posebno je obilna u Zemljinoj atmosferi gde je takođe moćan staklenički gas zajedno sa ostalim gasovima poput ugljen dioksida i metana. Korištenje vodene pare, kao pare, bilo je važno ljudima za kuvanje i kao važna komponenta u sistemima proizvodnje energije i transporta od industrijske revolucije.
Relativno je čest činilac atmosfere, prisutan čak i u solarnoj atmosferi kao i na svakoj planeti u Sunčevom sistemu i većini astronomskih objekata uključujući prirodne satelite, komete i čak velike asteroide.
Osobine[uredi | uredi izvor]
Isparavanje[uredi | uredi izvor]
Kada vodeni molekul napusti površinu i difuzuje u okolni gas, kaže se da je ispario. Svaki vodeni molekul koji prelazi između više povezanih (tečnosti) i manje povezanih (para/gas) stanja radi to preko apsorpcije ili otpuštanja kinetičke energije. Mera transfera ove energije se definiše kao toplotna energija i dešava se samo kada postoji razlika u temperaturi molekula vode. Tečna voda koja postane vodena para uzima deo toplote sa sobom, u procesu koji se naziva „hlađenje isparavanjem”.[7] Količina vodene pare u vazduhu otkriva koliko često će se molekula vratiti na površinu. Kada se desi mrežno isparavanje, telo vode će biti podvrgnuto mrežnom hlađenju direktno proporcionalno gubitku vode.
U SAD, Nacionalna metereološka služba meri stope evaporacije izs standardizovane „posude” sa otvorenom vodenom površinom na otvorenom, na raznim lokacijama širom zemlje. I drugi to čine širom sveta. Podaci iz SAD se prikupljaju i kompajliraju u godišnju mapu isparavanja.[8] Merenja se kreću od ispod 30 do preko 120 inča godišnje. Formule se mogu koristiti za izračunavanje brzine isparavanja sa vodene površine kao što je bazen.[9][10] U nekim zemljama stopa isparavanja daleko premašuje stopu padavina.
Isparavanje hlađenjem je ograničeno atmosferskim uslovima. Vlažnost je količina vodene pare u vazduhu. Sadržaj pare u vazduhu meri se uređajima koji su poznati kao higrometri. Merenja se obično iskazuju kao specifična vlažnost ili procenat relativne vlažnosti. Temperature atmosfere i vodene površine određuju ravnotežu pritiska pare; 100% relativna vlažnost dešava se kada je parcijalni pritisak vodene pare jednak ravnoteži pritiska pare. Ovo stanje se često naziva potpuno zasićenost. Vlažnost ima opseg od 0 grama po metru kubnom u suvom vazduhu do 30 grama po metru kubnom kada je para zasićena na 30 °C.[11] (Takođe pogledajte tabelu apsolutne vlažnosti)[12]
.jpg)
Sublimacija[uredi | uredi izvor]
Sublimacija je pojava kada molekuli vode direktno napuštaju površinu ili led bez prethodnog pretvaranja u tečnu vodu. Sublimacija predstavlja sporo zimsko nestajanje leda i snega na temperaturama preniskim da bi uzrokovale otopljavanje. Antarktik pokazuje ovaj efekt na unikatan način jer je dosad kontinent sa najnižim nivoom precipitacije na Zemlji. Kao rezultat, postoje velika područja gde su milenijski slojevi snega subliminirali, ostavljajući za sobom razne neisparljive materijale koje su u sebi sadržavali. Ovo je ekstremno važno za određene naučne discipline, dramatičan primer je kolekcija meteorita koji su ostali otkriveni u velikim brojevima i odličnim stanjima očuvanosti.
Sublimacija je važna u pripremi određenih grupa bioloških uzoraka za ispitivanje elektronskim mikroskopom. Tipično, uzorci se pripremaju kriofiksacijom i zamrznutim prelomom, nakon čega slomljena površina ima zamrznute mrlje, koje su erodirale uticajem vakuuma dok ne pokažu zahtevani nivo detalja. Ova tehnika može prikazivati proteinske molekule, strukture organele i lipidne dvoslojeve sa veoma malim stepenom distorzije.
Kondenzacija[uredi | uredi izvor]
Vodena para se kondenzuje na drugu površinu samo ako je ta površina hladnija od tačke kondenzacije, ili kada je pritisak zasićene pare u zraku premašen. Kada vodena para kondenzuje na površini, mrežno grejanje se dešava na toj površini. Molekuli vode dodaju toplotnu energiju sa tim. Zauzvrat, temperatura atmosfere blago pada.[13] U atmosferi, kondenzacija proizvodi oblake, maglu i precipitaciju. Tačka kondenzacije dela vazduha je temperatura na koju se mora ohladiti pre nego vodena para u vazduhu počne da se kondenzuje, završivši kao tip vode ili kiše.
Takođe, mrežna kondenzacija vodene pare dešava se na površinama gde je temperatura površine na ili ispod temperature kondenzacije atmosfere. Depozicija je faza prelaza odvojena od kondenzacije koja dovodi do direktne formacije leda od vodene pare. Mraz i sneg su primeri depozicije.
Hemijske reakcije[uredi | uredi izvor]
Dosta hemijskih reakcija ima vodu kao proizvod. Ako se reakcije dešavaju na temperaturama višim od tačke kondenzacije spoljnog vazduha, voda će se formirati kao para i povećati lokalnu vlažnost, ako je ispod tačke kondenzacije, desiće se lokalna kondenzacija. Tipične reakcije koje rezultiraju u formiranju vode su gorenje vodonika ili ugljovodonika u vazduhu ili ostalim smesama gasa koje uključuju kiseonik, ili kao rezultat reakcija sa oksidizerima.
U sličnom stilu ostale hemijske ili fizičke reakcije mogu se desiti sa prisustvom vodene pare koje pare nove hemikalije kao što su rđa na željezu ili čeliku, polimerizacija (određene poliuretanske pene i cijanoakrilatna lepila sa izlaganjem atmosferskoj vlažnosti) ili forme koje se menjaju poput slučaja gde anhidrozne hemikalije mogu apsorbovati dovoljno vlage da naprave kristalnu strukturu ili izmene postojeću, što ponekad dovede do karakteristične promene u boji koja može biti korištena za merenje.
Merenja[uredi | uredi izvor]
Merenje količine vodene vlage u mediju može se vršiti direktno ili udaljeno sa različitim stepenima tačnosti. Udaljene metode poput elektromagnetna apsorpcija moguće su sa satelita iznad atmosfere planeta. Direktne metode mogu koristiti elektronske pretvarače, vlažne termometre ili higroskopske materijale koji mere promene u fizičkim osobinama i dimenzijama.
| medijum | opseg temperature (stepen C) | merna nesigurnost | tipična frekvencija merenja | cena sistema | beleške | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| sling psihrometar | vazduh | −10 do 50 | niska do umerena | po satu | niska | |
| spektroskopija zasnovana na satelitima | vazduh | −80 do 60 | niska | veoma visoka | ||
| kapacitivni senzor | vazduh/gasovi | −40 do 50 | umerena | 2 do 0,05 Hz | srednja | skloni da postanu zasićeni / kontaminirani tokom vremena |
| zagrejani kapacitivni senzor | vazduh/gasovi | −15 do 50 | umerena do niska | 2 do 0,05 Hz (zavisi od temperature) | srednja do visoka | skloni da postanu zasićeni / kontaminirani tokom vremena |
| otporni senzor | vazduh/gasovi | −10 do 50 | umerena | 60 sekundi | srednja | skloni da budu kontaminirani |
| litijum-hlorid ćelija | vazduh | −30 do 50 | umerena | neprekidno | srednja | |
| Kobalt(II) hlorid | vazduh/gasovi | 0 do 50 | visoka | 5 minuta | veoma niska | često se koristi kao detektor vlažnosti |
| apsorpcijska spektroskopija | vazduh/gasovi | umerena | visoka | |||
| aluminijum-oksid | vazduh/gasovi | umerena | srednja | |||
| silicijum-oksid | vazduh/gasovi | umerena | srednja | |||
| piezoelektrična sorpcija | vazduh/gasovi | umerena | srednja | |||
| elektrolitik | vazduh/gasovi | umerena | srednja | |||
| tenzija dlake | vazduh | 0 do 40 | visoka | neprekidno | niska do srednja | Utiče temperatura. Ugroženi produženim visokim koncentracijama |
| nefelometar | vazduh/ostali gasovi | niska | veoma visoka | |||
| Goldbiterova koža | vazduh | −20 do 30 | umerena (sa korekcijama) | sporo, sporije na niskim temperaturama | niska | ref:[14] |
| Liman-alfa | visoka frekvencija | visoka | ||||
| gravimetrički higrometar | veoma niska | veoma visoka | često pozivan primarni izvor, nacionalni nezavisni standardi razvijeni u SAD, UK, EU & Japanu |
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Lide (1992)
- ^ a b Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW), used for calibration, melts at 273.1500089(10) K (0.000089(10) °C, and boils at 373.1339 [Kelvin|K} (99.9839 °C)
- ^ „Water Vapor – Specific Heat”. Pristupljeno 15. 5. 2012.
- ^ Tehnički naziv Hidrološki ciklus, preuzeto sa U.S. Geologic Survey. Vodeni ciklus. Arhivirano na sajtu Wayback Machine (8. januar 2014), Pristupljeno 24. 10. 2006.
- ^ Normalni atmosferski uslovi je termin koji se odnosi na opseg temperatura i pritisaka Zemljine troposfere koji se prirodno javljaju svuda na Zemlji.
- ^ „What is Water Vapor?”. Pristupljeno 28. 12. 2012.
- ^ Schroeder (2000), str. 36
- ^ „Evaporation”. Arhivirano iz originala 2008-04-12. g. Pristupljeno 2008-04-07.
- ^ „swimming, pool, calculation, evaporation, water, thermal, temperature, humidity, vapor, excel”. Pristupljeno 26. 2. 2016.
- ^ „Summary of Results of all Pool Evaporation Rate Studies”. R. L. Martin & Associates. Arhivirano iz originala 24. 3. 2008. g.
- ^ „climate - meteorology”. Encyclopædia Britannica. Pristupljeno 26. 2. 2016.
- ^ „Climate/humidity table”. TIS–Transport Information Service. Pristupljeno 7. 10. 2015.
- ^ Schroeder (2000), str. 19
- ^ WMO Guide do Meteorological Instruments and Methods of Observation No. 8 2006, (pages 1.12–1)
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Cottini, V.; Nixon, C. A.; Jennings, D. E.; Anderson, C. M.; Gorius, N.; Bjoraker, G.L.; Coustenis, A.; Teanby, N. A.; Achterberg, R. K.; Bézard, B.; de Kok, R.; Lellouch, E.; Irwin, P. G. J.; Flasar, F. M.; Bampasidis, G. (2012). „Water vapor in Titan's stratosphere from Cassini CIRS far-infrared spectra”. Icarus. 220 (2): 855—862. Bibcode:2012Icar..220..855C. doi:10.1016/j.icarus.2012.06.014. hdl:2060/20140010836
. - Küppers, Michael; O'Rourke, Laurence; Bockelée-Morvan, Dominique; Zakharov, Vladimir; Lee, Seungwon; von Allmen, Paul; Carry, Benoît; Teyssier, David; Marston, Anthony; Müller, Thomas; Crovisier, Jacques; Barucci, M. Antonietta; Moreno, Raphael (2014). „Localized sources of water vapour on the dwarf planet (1) Ceres”. Nature. 505 (7484): 525—527. Bibcode:2014Natur.505..525K. PMID 24451541. doi:10.1038/nature12918.
- Lide, David (1992). CRC Handbook of Chemistry and Physics (73rd izd.). CRC Press.
- McElroy, Michael B. (2002). The Atmospheric Environment. Princeton University Press.
- Schroeder, David (2000). Thermal Physics. Addison Wesley Longman.
- Shadowitz, Albert (1975). The Electromagnetic Field. McGraw-Hill.
- Sigurdsson, Haraldur; Houghton, B. F. (2000). Encyclopedia of Volcanoes. San Diego, CA: Academic Press. ISBN 9780126431407.
- Skolnik, Merrill (1990). Radar Handbook (2nd izd.). McGraw-Hill.
- Sridharan, R.; Ahmed, S. M.; Dasa, Tirtha Pratim; Sreelathaa, P.; Pradeepkumara, P.; Naika, Neha; Supriya, Gogulapati (2010). „'Direct' evidence for water (H2O) in the sunlit lunar ambience from CHACE on MIP of Chandrayaan I”. Planetary and Space Science. 58 (6): 947—950. Bibcode:2010P&SS...58..947S. doi:10.1016/j.pss.2010.02.013.
- Vogt, Steven S.; Butler, R. Paul; Rivera, E. J.; Haghighipour, N.; Henry, Gregory W.; Williamson, Michael H. (2010). „The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: a 3.1 M⊕ planet in the habitable zone of the nearby M3V star Gliese 581” (PDF draft). The Astrophysical Journal. 723 (1): 954—965. Bibcode:2010ApJ...723..954V. arXiv:1009.5733 . doi:10.1088/0004-637X/723/1/954.
- Weaver, C. P.; Ramanathan, V. (1995). „Deductions from a simple climate model: factors governing surface temperature and atmospheric thermal structure” (PDF). Journal of Geophysical Research. 100 (D6): 11585—11591. Bibcode:1995JGR...10011585W. doi:10.1029/95jd00770. Arhivirano iz originala (PDF) 09. 10. 2022. g. Pristupljeno 11. 02. 2021.
