ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
წყლის ორთქლი , წყლის ორთქლი ან წყალხსნარი წყლის აირადი ფაზაა . ეს არის წყლის ერთ - ერთი მდგომარეობა ჰიდროსფეროში . წყლის ორთქლი შეიძლება წარმოიქმნას თხევადი წყლის აორთქლების ან დუღილის ან ყინულის სუბლიმაციის შედეგად . წყლის ორთქლი გამჭვირვალეა, ისევე როგორც ატმოსფეროს უმეტესი შემადგენელი ნაწილი. ატმოსფერულ პირობებში, წყლის ორთქლი განუწყვეტლივ წარმოიქმნება აორთქლების გზით და გამოიყოფა კონდენსაციის გზით. ის ნაკლებად მკვრივია, ვიდრე ჰაერის სხვა შემადგენელი ნაწილების უმეტესობა და იწვევს კონვექციურ დენებს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ღრუბლები და ნისლი.
დედამიწის ჰიდროსფეროსა და ჰიდროლოგიური ციკლის კომპონენტის სახით, ის განსაკუთრებით უხვადაა დედამიწის ატმოსფეროში , სადაც ის მოქმედებს როგორც სათბურის აირი და დათბობის უკუკავშირი, რაც უფრო მეტ წვლილს შეიტანს სათბურის ეფექტში, ვიდრე არაკონდენსირებადი აირები, როგორიცაა ნახშირორჟანგი და მეთანი . წყლის ორთქლის, როგორც ორთქლის , გამოყენება მნიშვნელოვანია სამზარეულოსთვის და როგორც ენერგიის წარმოებისა და ტრანსპორტირების სისტემების მთავარი კომპონენტი ინდუსტრიული რევოლუციის შემდეგ .
წყლის ორთქლი შედარებით გავრცელებული ატმოსფერული კომპონენტია, რომელიც გვხვდება მზის ატმოსფეროშიც კი , ასევე მზის სისტემის ყველა პლანეტასა და მრავალ ასტრონომიულ ობიექტში , მათ შორის ბუნებრივ თანამგზავრებში , კომეტებსა და დიდ ასტეროიდებშიც კი. ანალოგიურად, ექსტრასოლური წყლის ორთქლის აღმოჩენა მიუთითებს მსგავს განაწილებაზე სხვა პლანეტურ სისტემებში. წყლის ორთქლი ასევე შეიძლება იყოს არაპირდაპირი მტკიცებულება, რომელიც ადასტურებს ექსტრასოლურ თხევადი წყლის არსებობას ზოგიერთი პლანეტარული მასის ობიექტის შემთხვევაში.
წყლის ორთქლს, რომელიც რეაგირებს ტემპერატურის ცვლილებებზე, ეწოდება „ უკუკავშირი “, რადგან ის აძლიერებს დათბობის თავდაპირველად გამომწვევი ძალების ეფექტს. შესაბამისად, ის სათბურის აირია.
თვისებები
აორთქლება
როდესაც წყლის მოლეკულა ტოვებს ზედაპირს და დიფუზირდება მიმდებარე გაზში, მას აორთქლებულად მიიჩნევენ . თითოეული წყლის მოლეკულა, რომელიც გადადის უფრო ასოცირებულ (თხევად) და ნაკლებად ასოცირებულ (ორთქლი/აირი) მდგომარეობებს შორის, ამას აკეთებს კინეტიკური ენერგიის შთანთქმის ან გამოთავისუფლების გზით . ამ კინეტიკური ენერგიის გადაცემის ჯამური გაზომვა განისაზღვრება, როგორც თერმული ენერგია და ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც წყლის მოლეკულების ტემპერატურაში სხვაობაა. თხევადი წყალი, რომელიც წყლის ორთქლად იქცევა, თან მიაქვს სითბოს გარკვეული ნაწილი აორთქლების გზით გაგრილების პროცესში . ჰაერში წყლის ორთქლის რაოდენობა განსაზღვრავს, თუ რამდენად ხშირად დაბრუნდებიან მოლეკულები ზედაპირზე. როდესაც ხდება წმინდა აორთქლება, წყლის სხეული განიცდის წმინდა გაგრილებას, რაც პირდაპირ კავშირშია წყლის დაკარგვასთან.
აშშ-ში, ეროვნული მეტეოროლოგიური სამსახური ზომავს აორთქლების ფაქტობრივ სიჩქარეს სტანდარტიზებული „ტაფის“ ტიპის ღია წყლის ზედაპირიდან გარეთ, ქვეყნის სხვადასხვა ადგილას. სხვებიც იგივეს აკეთებენ მთელ მსოფლიოში. აშშ-ს მონაცემები გროვდება და თავსებადია ყოველწლიურ აორთქლების რუკაზე. გაზომვები წელიწადში 30 ინჩზე ნაკლებიდან 120 ინჩზე მეტამდე მერყეობს. წყლის ზედაპირიდან, მაგალითად, საცურაო აუზიდან, აორთქლების სიჩქარის გამოსათვლელად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფორმულები. ზოგიერთ ქვეყანაში აორთქლების სიჩქარე გაცილებით აღემატება ნალექების სიჩქარეს.
აორთქლებით გაგრილება შეზღუდულია ატმოსფერული პირობებით . ტენიანობა არის ჰაერში წყლის ორთქლის რაოდენობა. ჰაერში ორთქლის შემცველობა იზომება ჰიგრომეტრების სახელით ცნობილი მოწყობილობებით . გაზომვები, როგორც წესი, გამოიხატება სპეციფიკური ტენიანობით ან ფარდობითი ტენიანობის პროცენტული მაჩვენებლით . ატმოსფეროსა და წყლის ზედაპირის ტემპერატურა განსაზღვრავს წონასწორობის ორთქლის წნევას; 100%-იანი ფარდობითი ტენიანობა მიიღწევა მაშინ, როდესაც წყლის ორთქლის ნაწილობრივი წნევა უდრის წონასწორობის ორთქლის წნევას. ამ მდგომარეობას ხშირად სრულ გაჯერებას უწოდებენ. ტენიანობა მერყეობს 0 გრამიდან კუბურ მეტრზე მშრალ ჰაერზე 30 გრამამდე კუბურ მეტრზე (0.03 უნცია კუბურ ფუტზე), როდესაც ორთქლი გაჯერებულია 30 °C-ზე. [ 9 ]
.jpg)
სუბლიმაცია
სუბლიმაცია არის პროცესი, რომლის დროსაც წყლის მოლეკულები პირდაპირ ტოვებენ ყინულის ზედაპირს თხევად წყლად გადაქცევის გარეშე. სუბლიმაცია ხსნის ყინულისა და თოვლის ნელ გაქრობას ზამთრის შუა პერიოდში ისეთ ტემპერატურაზე, რომელიც ძალიან დაბალ ტემპერატურაზეა დნობისთვის. ანტარქტიდა ამ ეფექტს უნიკალური ხარისხით ავლენს, რადგან ის დედამიწაზე ნალექების ყველაზე დაბალი მაჩვენებლის მქონე კონტინენტია. შედეგად, არსებობს დიდი ტერიტორიები, სადაც ათასწლეულების თოვლის ფენები სუბლიმირდება და რჩება ის არააქროლადი მასალები, რომლებსაც ისინი შეიცავდნენ. ეს უაღრესად ფასეულია გარკვეული სამეცნიერო დისციპლინებისთვის, რომლის დრამატული მაგალითია მეტეორიტების კოლექცია, რომლებიც უპრეცედენტო რაოდენობით და შესანიშნავ მდგომარეობაშია დაცული.
სუბლიმაცია მნიშვნელოვანია ბიოლოგიური ნიმუშების გარკვეული კლასის სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპიისთვის მომზადებისას . როგორც წესი, ნიმუშები მზადდება კრიოფიქსაციისა და გაყინვა-მოტეხილობის მეთოდით , რის შემდეგაც დაზიანებული ზედაპირი იყინება და ვაკუუმის ზემოქმედებით იშლება დეტალების საჭირო დონის მიღწევამდე. ამ ტექნიკას შეუძლია ცილის მოლეკულების, ორგანელების სტრუქტურების და ლიპიდური ორმაგი შრეების ჩვენება დამახინჯების ძალიან დაბალი ხარისხით.
კონდენსაცია
წყლის ორთქლი სხვა ზედაპირზე მხოლოდ მაშინ კონდენსირდება, როდესაც ეს ზედაპირი ნამის წერტილის ტემპერატურაზე უფრო ცივია, ან როდესაც ჰაერში წყლის ორთქლის წონასწორობა გადაჭარბებულია. როდესაც წყლის ორთქლი ზედაპირზე კონდენსირდება, ამ ზედაპირზე ხდება წმინდა დათბობა. [ 12 ] წყლის მოლეკულა თან მოაქვს სითბური ენერგია. თავის მხრივ, ატმოსფეროს ტემპერატურა ოდნავ ეცემა. [ 13 ] ატმოსფეროში კონდენსაცია წარმოქმნის ღრუბლებს, ნისლს და ნალექებს (ჩვეულებრივ, მხოლოდ მაშინ, როდესაც ამას ხელს უწყობს ღრუბლის კონდენსაციის ბირთვები ). ჰაერის ნამის წერტილი არის ტემპერატურა, რომელზეც ის უნდა გაცივდეს, სანამ ჰაერში წყლის ორთქლი კონდენსაციას დაიწყებს. ატმოსფეროში კონდენსაცია ღრუბლის წვეთებს წარმოქმნის.
ასევე, წყლის ორთქლის წმინდა კონდენსაცია ხდება ზედაპირებზე, როდესაც ზედაპირის ტემპერატურა ატმოსფერული ნამის წერტილის ტემპერატურის ტოლია ან უფრო დაბალია. დეპონირება არის ფაზური გადასვლა, რომელიც კონდენსაციისგან განცალკევებულია და იწვევს წყლის ორთქლიდან ყინულის პირდაპირ წარმოქმნას. დეპონირების მაგალითებია ყინვა და თოვლი.
კონდენსაციის რამდენიმე მექანიზმი არსებობს: 1) სითბოს პირდაპირი კარგვა გამტარობის ან გამოსხივების გზით. 2) ჰაერის წნევის ვარდნის შედეგად გამოწვეული გაგრილება, რომელიც ხდება ჰაერის აწევისას, ასევე ცნობილი როგორც ადიაბატური გაგრილება . ჰაერის აწევა შესაძლებელია მთების მიერ, რომლებიც ჰაერს ზემოთ გადახრიან, კონვექციის, ცივი და თბილი ფრონტების მეშვეობით. 3) ადვექციური გაგრილება - ჰაერის ჰორიზონტალური მოძრაობის შედეგად გამოწვეული გაგრილება.
მნიშვნელობა და გამოყენება
- უზრუნველყოფს წყალს მცენარეებისა და ცხოველებისთვის: წყლის ორთქლი გარდაიქმნება წვიმად და თოვლად, რომლებიც მცენარეებისა და ცხოველებისთვის წყლის ბუნებრივ წყაროს წარმოადგენენ.
- აკონტროლებს აორთქლებას: ჰაერში წყლის ორთქლის სიჭარბე ამცირებს აორთქლების სიჩქარეს.
- განსაზღვრავს კლიმატურ პირობებს: ჰაერში წყლის ორთქლის სიჭარბე იწვევს წვიმას, ნისლს, თოვლს და ა.შ. შესაბამისად, ის განსაზღვრავს კლიმატურ პირობებს.
ქიმიური რეაქციები
რიგი ქიმიური რეაქციების პროდუქტად წყალი გამოიყენება. თუ რეაქციები გარემომცველი ჰაერის ნამის წერტილზე მაღალ ტემპერატურაზე მიმდინარეობს, წყალი ორთქლის სახით წარმოიქმნება და ადგილობრივ ტენიანობას გაზრდის, ხოლო ნამის წერტილზე დაბალი ტემპერატურის შემთხვევაში ადგილობრივი კონდენსაცია მოხდება. წყლის წარმოქმნის შედეგად წარმოქმნილი ტიპური რეაქციებია წყალბადის ან ნახშირწყალბადების წვა ჰაერში ან სხვა ჟანგბადის შემცველი აირისებრი ნარევებში, ან დამჟანგავებთან რეაქციების შედეგად.
ანალოგიურად, წყლის ორთქლის თანაობისას შეიძლება მოხდეს სხვა ქიმიური ან ფიზიკური რეაქციები, რაც იწვევს ახალი ქიმიკატების წარმოქმნას, როგორიცაა ჟანგი რკინაზე ან ფოლადზე, პოლიმერიზაციას (გარკვეული პოლიურეთანის ქაფი და ციანოაკრილატის წებოები ატმოსფერული ტენიანობის ზემოქმედებით მყარდება) ან ფორმების შეცვლას, მაგალითად, როდესაც უწყლო ქიმიკატებმა შეიძლება შეიწოვონ საკმარისი ორთქლი კრისტალური სტრუქტურის შესაქმნელად ან არსებულის შესაცვლელად, ზოგჯერ კი გამოიწვიოს დამახასიათებელი ფერის ცვლილებები, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია გაზომვისთვის .
გაზომვა
გარემოში წყლის ორთქლის რაოდენობის გაზომვა შესაძლებელია პირდაპირ ან დისტანციურად, სიზუსტის სხვადასხვა ხარისხით. დისტანციური მეთოდები, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური შთანთქმა, შესაძლებელია პლანეტის ატმოსფეროს ზემოთ მდებარე თანამგზავრებიდან. პირდაპირი მეთოდები შეიძლება იყენებდეს ელექტრონულ გადამყვანებს, დატენიანებულ თერმომეტრებს ან ჰიგროსკოპიულ მასალებს, რომლებიც ზომავენ ფიზიკური თვისებების ან ზომების ცვლილებებს.
| საშუალო | ტემპერატურის დიაპაზონი | გაზომვის გაურკვევლობა | ტიპური გაზომვის სიხშირე | სისტემის ღირებულება | შენიშვნები | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| სლინგის ფსიქომეტრი | ჰაერი | −10-დან 50 °C-მდე (14-დან 122 °F-მდე) | დაბალიდან საშუალომდე | საათობრივი | დაბალი | |
| თანამგზავრზე დაფუძნებული სპექტროსკოპია | ჰაერი | −80-დან 60 °C-მდე (−112-დან 140 °F-მდე) | დაბალი | ძალიან მაღალი | ||
| ტევადობის სენსორი | ჰაერი/გაზები | −40-დან 50 °C-მდე (−40-დან 122 °F-მდე) | ზომიერი | 0.5–20 წმ | საშუალო | დროთა განმავლობაში გაჯერების/დაბინძურებისკენ მიდრეკილი |
| გაცხელებული ტევადობის სენსორი | ჰაერი/გაზები | −15-დან 50 °C-მდე (5-დან 122 °F-მდე) | საშუალოდან დაბალამდე | 0.5–20 წმ (ტემპერატურაზე დამოკიდებული) | საშუალოდან მაღალამდე | დროთა განმავლობაში გაჯერების/დაბინძურებისკენ მიდრეკილი |
| რეზისტენტული სენსორი | ჰაერი/გაზები | −10-დან 50 °C-მდე (14-დან 122 °F-მდე) | ზომიერი | 60 წმ | საშუალო | დაბინძურებისკენ მიდრეკილება |
| ლითიუმის ქლორიდის დეუკელი | ჰაერი | −30-დან 50 °C-მდე (−22-დან 122 °F-მდე) | ზომიერი | უწყვეტი | საშუალო | იხილეთ dewcell |
| კობალტ(II) ქლორიდი | ჰაერი/გაზები | 0-დან 50 °C-მდე (32-დან 122 °F-მდე) | მაღალი | 300 წმ (5 წთ) | ძალიან დაბალი | ხშირად გამოიყენება ტენიანობის ინდიკატორის ბარათში |
| შთანთქმის სპექტროსკოპია | ჰაერი/გაზები | ზომიერი | მაღალი | |||
| ალუმინის ოქსიდი | ჰაერი/გაზები | ზომიერი | საშუალო | იხილეთ ტენიანობის ანალიზი | ||
| სილიციუმის ოქსიდი | ჰაერი/გაზები | ზომიერი | საშუალო | იხილეთ ტენიანობის ანალიზი | ||
| პიეზოელექტრული სორბცია | ჰაერი/გაზები | ზომიერი | საშუალო | იხილეთ ტენიანობის ანალიზი | ||
| ელექტროლიტური | ჰაერი/გაზები | ზომიერი | საშუალო | იხილეთ ტენიანობის ანალიზი | ||
| თმის დაჭიმულობა | ჰაერი | 0-დან 40 °C-მდე (32-დან 104 °F-მდე) | მაღალი | უწყვეტი | დაბალიდან საშუალომდე | ტემპერატურა გავლენას ახდენს. ხანგრძლივი მაღალი კონცენტრაციები უარყოფითად მოქმედებს |
| ნეფელომეტრი | ჰაერი/გაზები | დაბალი | ძალიან მაღალი | |||
| გოლდბიტერის კანი (ძროხის პერიტონეუმი) | ჰაერი | −20-დან 50 °C-მდე (−4-დან 122 °F-მდე) | საშუალო (კორექტირებით) | ნელი, უფრო ნელი დაბალ ტემპერატურაზე | დაბალი | მსოფლიო მეტეოროლოგიური ორგანიზაციის სახელმძღვანელო [ 14 ] |
| ლიმან-ალფა | მაღალი სიხშირე | მაღალი | საჭიროებს ხშირ კალიბრაციას | |||
| გრავიმეტრიული ჰიგრომეტრი | ძალიან დაბალი | ძალიან მაღალი | ხშირად მოიხსენიება, როგორც პირველადი წყარო, [ ვის მიერ? ] ეროვნული დამოუკიდებელი სტანდარტები, შემუშავებული აშშ-ში, დიდ ბრიტანეთში, ევროკავშირსა და იაპონიაში. | |||
| საშუალო | ტემპერატურის დიაპაზონი (°C) | გაზომვის გაურკვევლობა | ტიპური გაზომვის სიხშირე | სისტემის ღირებულება | შენიშვნები |
ჰაერის სიმკვრივეზე ზემოქმედება
წყლის ორთქლი უფრო მსუბუქი ან ნაკლებად მკვრივია, ვიდრე მშრალი ჰაერი . [ 15 ] [ 16 ] ექვივალენტურ ტემპერატურაზე ის მშრალ ჰაერთან მიმართებაში ამომგდებია, რის გამოც მშრალი ჰაერის სიმკვრივე სტანდარტულ ტემპერატურასა და წნევაზე (273.15 K, 101.325 კპა) 1.27 გ/ლ-ია, ხოლო წყლის ორთქლს სტანდარტულ ტემპერატურაზე 0.6 კპა ორთქლის წნევა და გაცილებით დაბალი სიმკვრივე - 0.0048 გ/ლ აქვს.
გამოთვლები
წყლის ორთქლისა და მშრალი ჰაერის სიმკვრივის გამოთვლები 0 °C (32 °F) ტემპერატურაზე :
- წყლის მოლური მასა 18.02 გ/მოლია , რაც გამოითვლება მისი შემადგენელი ატომების ატომური მასების ჯამიდან .
- ჰაერის საშუალო მოლური მასა (დაახლოებით 78% აზოტი ( N2 ) ; 21% ჟანგბადი ( O2 ) ; 1% სხვა აირები) შეადგენს28.57 გ/მოლ სტანდარტულ ტემპერატურასა და წნევაზე ( STP ).
- ავოგადროს კანონისა და იდეალური აირის კანონის დაცვით , ტენიან ჰაერს უფრო დაბალი სიმკვრივე ექნება, ვიდრე მშრალ ჰაერს. მაქსიმალური გაჯერებისას (ანუ ფარდობითი ტენიანობა = 100% 0 °C (32 °F) ტემპერატურაზე ) სიმკვრივე შემცირდება 28.51 გ/მოლი .
- STP პირობები გულისხმობს 0 °C (32 °F) ტემპერატურას , რომლის დროსაც წყლის ორთქლად გადაქცევის უნარი ძალიან შეზღუდულია. მისი კონცენტრაცია ჰაერში ძალიან დაბალია 0 °C (32 °F) ტემპერატურაზე . მარჯვნივ მდებარე დიაგრამაზე წითელი ხაზი წარმოადგენს წყლის ორთქლის მაქსიმალურ კონცენტრაციას, რომელიც მოსალოდნელია მოცემული ტემპერატურისთვის. წყლის ორთქლის კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად და 100 °C (212 °F) ტემპერატურაზე 100%-ს ( ორთქლი , სუფთა წყლის ორთქლი) უახლოვდება . თუმცა, ჰაერსა და წყლის ორთქლს შორის სიმკვრივეების სხვაობა მაინც იარსებებს ( 0.598 გ/ლ- თან შედარებით1.27 გ/ლ ).
თანაბარ ტემპერატურაზე
იმავე ტემპერატურაზე, მშრალი ჰაერის სვეტი უფრო მკვრივი ან მძიმე იქნება, ვიდრე წყლის ორთქლის შემცველი ჰაერის სვეტი, დიატომიური აზოტისა და დიატომიური ჟანგბადის მოლური მასა წყლის მოლურ მასაზე მეტია. ამრიგად, მშრალი ჰაერის ნებისმიერი მოცულობა ჩაიძირება, თუ ის ნოტიო ჰაერის უფრო დიდ მოცულობაში მოთავსდება. ასევე, ნოტიო ჰაერის მოცულობა აიწევს ან იქნება მოტივტივე, თუ ის მშრალი ჰაერის უფრო დიდ რეგიონში მოთავსდება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად ჰაერში წყლის ორთქლის პროპორცია იზრდება და მისი მოტივტივე ძალაც გაიზრდება. მოტივტივე ძალის ზრდას შეიძლება მნიშვნელოვანი გავლენა ჰქონდეს ატმოსფეროზე, რაც გამოიწვევს ძლიერ, ტენიანობით მდიდარ, აღმავალი ჰაერის ნაკადებს, როდესაც ჰაერის და ზღვის ტემპერატურა 25 °C-ს ან მეტს აღწევს. ეს ფენომენი მნიშვნელოვან მამოძრავებელ ძალას წარმოადგენს ციკლონური და ანტიციკლონური ამინდის სისტემებისთვის (ტაიფუნები და ქარიშხლები).
სუნთქვა და სუნთქვა
წყლის ორთქლი მცენარეებსა და ცხოველებში სუნთქვის თანმდევი პროდუქტია . მისი წვლილი წნევაში იზრდება მისი კონცენტრაციის ზრდასთან ერთად. მისი ნაწილობრივი წნევის წვლილი ჰაერის წნევაში იზრდება, რაც ამცირებს სხვა ატმოსფერული აირების ნაწილობრივი წნევის წვლილს (დალტონის კანონი) . ჰაერის საერთო წნევა მუდმივი უნდა დარჩეს. ჰაერში წყლის ორთქლის არსებობა ბუნებრივად ათხელებს ან ანაცვლებს ჰაერის სხვა კომპონენტებს მისი კონცენტრაციის ზრდასთან ერთად.
ამან შეიძლება გავლენა მოახდინოს სუნთქვაზე. ძალიან თბილ ჰაერში (35 °C) წყლის ორთქლის პროპორცია საკმარისად დიდია იმისთვის, რომ გამოიწვიოს შეგუბება, რაც შეიძლება განიცადოთ ნოტიო ჯუნგლების პირობებში ან ცუდად ვენტილირებად შენობებში.
ამწევი გაზი
წყლის ორთქლს ჰაერთან შედარებით უფრო დაბალი სიმკვრივე აქვს და შესაბამისად, ჰაერში მოტივტივეა , თუმცა ჰაერთან შედარებით უფრო დაბალი ორთქლის წნევა აქვს. როდესაც წყლის ორთქლი თერმული საჰაერო ხომალდის მიერ ამწევ გაზად გამოიყენება , წყლის ორთქლი თბება ორთქლის წარმოსაქმნელად ისე, რომ მისი ორთქლის წნევა გარემომცველი ჰაერის წნევაზე მეტი იყოს, რათა შეინარჩუნოს თეორიული „ორთქლის ბუშტის“ ფორმა, რომელიც დაახლოებით ჰელიუმის ამწევ ძალას 60%-ით და ცხელი ჰაერის ამწევ ძალას ორჯერ აღემატება.
ზოგადი განხილვა
ატმოსფეროში წყლის ორთქლის რაოდენობა შეზღუდულია ნაწილობრივი წნევისა და ტემპერატურის შეზღუდვებით. ნამის წერტილის ტემპერატურა და ფარდობითი ტენიანობა წყლის ციკლში წყლის ორთქლის პროცესის სახელმძღვანელო პრინციპებს წარმოადგენს . ენერგიის მიწოდება, როგორიცაა მზის სინათლე, შეიძლება გამოიწვიოს მეტი აორთქლება ოკეანის ზედაპირზე ან მეტი სუბლიმაცია მთის მწვერვალზე ყინულის ნაჭერზე. კონდენსაციასა და აორთქლებას შორის ბალანსი იძლევა რაოდენობას, რომელსაც ორთქლის ნაწილობრივი წნევა ეწოდება .
ჰაერში წყლის ორთქლის მაქსიმალური ნაწილობრივი წნევა ( გაჯერების წნევა ) იცვლება ჰაერისა და წყლის ორთქლის ნარევის ტემპერატურის მიხედვით. ამ რაოდენობისთვის არსებობს სხვადასხვა ემპირიული ფორმულა; ყველაზე ხშირად გამოყენებული საცნობარო ფორმულაა გოფ-გრაჩის განტოლება ნულ გრადუს ცელსიუსზე დაბალ ტემპერატურაზე თხევადი წყლის ზედაპირული წნევისთვის:
სადაც T , ტენიანი ჰაერის ტემპერატურა, მოცემულია კელვინის ერთეულებში , ხოლო p მოცემულია მილიბარის ერთეულებში ( ჰექტოპასკალები ).
ფორმულა მოქმედებს დაახლოებით -50-დან 102 °C-მდე; თუმცა, წყლის ორთქლის წნევის გაზომვების რაოდენობა ძალიან შეზღუდულია ზეგაცივებულ თხევად წყალზე. არსებობს სხვა ფორმულების მთელი რიგი, რომელთა გამოყენებაც შესაძლებელია.
გარკვეულ პირობებში, მაგალითად, როდესაც წყალი დუღილის ტემპერატურას მიაღწევს, სტანდარტული ატმოსფერული პირობების დროს, ფარდობითი ტენიანობის პროცენტის მიუხედავად, ყოველთვის მოხდება წმინდა აორთქლება. ეს დაუყოვნებელი პროცესი წყლის ორთქლის დიდ რაოდენობას უფრო გრილ ატმოსფეროში გაფანტავს.
ამოსუნთქული ჰაერი სხეულის ტემპერატურაზე თითქმის სრულად წონასწორობაშია წყლის ორთქლთან. ცივ ჰაერში ამოსუნთქული ორთქლი სწრაფად კონდენსირდება, რის შედეგადაც ჩნდება წყლის წვეთების ნისლი ან ნისლი და ზედაპირებზე კონდენსაცია ან ყინული. ამოსუნთქული სუნთქვისგან ამ წყლის წვეთების იძულებითი კონდენსაცია ამოსუნთქული სუნთქვის კონდენსატის , განვითარებადი სამედიცინო დიაგნოსტიკური ტესტის საფუძველია .
ჰაერში წყლის ორთქლის კონტროლი გათბობის, ვენტილაციისა და კონდიცირების (HVAC) ინდუსტრიის მთავარი საზრუნავია. თერმული კომფორტი დამოკიდებულია ტენიან ჰაერის პირობებზე. არაადამიანურ კომფორტის სიტუაციებს მაცივრები ეწოდება და მათზე გავლენას ახდენს წყლის ორთქლი. მაგალითად, ბევრი სასურსათო მაღაზია, მაგალითად სუპერმარკეტები, იყენებს ღია გამაგრილებელ კარადებს ან საკვების ყუთებს , რომლებსაც შეუძლიათ მნიშვნელოვნად შეამცირონ წყლის ორთქლის წნევა (ტენიანობის შემცირება). ამ პრაქტიკას რამდენიმე სარგებელი და პრობლემა მოაქვს.
დედამიწის ატმოსფეროში
წყლის ორთქლი ატმოსფერული თერმოდინამიკური ძრავის „სამუშაო საშუალებაა“, რომელიც მზის სხივებიდან მიღებულ სითბურ ენერგიას ქარის სახით მექანიკურ ენერგიად გარდაქმნის. თერმული ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გარდაქმნას სჭირდება ზედა და ქვედა ტემპერატურული დონეები, ასევე სამუშაო საშუალება, რომელიც ორივეს შორის წინ და უკან მოძრაობს. ზედა ტემპერატურულ დონეს განსაზღვრავს დედამიწის ნიადაგი ან წყლის ზედაპირი, რომელიც შთანთქავს შემომავალ მზის რადიაციას და ათბობს, აორთქლებს წყალს. მიწაზე ნოტიო და თბილი ჰაერი უფრო მსუბუქია, ვიდრე მისი გარემო და ადის ტროპოსფეროს ზედა საზღვრამდე. იქ წყლის მოლეკულები ასხივებენ თავიანთ თერმულ ენერგიას გარე კოსმოსში, რითაც აგრილებენ მიმდებარე ჰაერს. ზედა ატმოსფერო წარმოადგენს ატმოსფერული თერმოდინამიკური ძრავის ქვედა ტემპერატურულ დონეს. ახლა უკვე ცივ ჰაერში წყლის ორთქლი კონდენსირდება და წვიმის ან თოვლის სახით მიწაზე ეცემა. ახლა უკვე უფრო მძიმე ცივი და მშრალი ჰაერი ასევე მიწაზე იძირება; ამგვარად, ატმოსფერული თერმოდინამიკური ძრავა ამყარებს ვერტიკალურ კონვექციას, რომელიც სითბოს მიწიდან ზედა ატმოსფეროში გადააქვს, სადაც წყლის მოლეკულებს შეუძლიათ მისი გარე კოსმოსში გამოსხივება. დედამიწის ბრუნვისა და კორიოლისის ძალების გამო, ეს ვერტიკალური ატმოსფერული კონვექცია ასევე გარდაიქმნება ჰორიზონტალურ კონვექციად, ციკლონებისა და ანტიციკლონების სახით, რომლებიც ოკეანეებიდან აორთქლებულ წყალს კონტინენტების სიღრმეში გადააქვთ, რაც მცენარეულობის ზრდას უწყობს ხელს.
დედამიწის ატმოსფეროში წყლის ტემპერატურა არა მხოლოდ დუღილის წერტილზე ( 100 °C (212 °F) ) დაბლაა, არამედ სიმაღლეზე ის გაყინვის წერტილზე ( 0 °C (32 °F) ) დაბლაც ეცემა , წყლის მაღალი პოლარული მიზიდულობის გამო . წყლის რაოდენობასთან შერწყმისას, წყლის ორთქლს აქვს შესაბამისი ნამის წერტილი და გაყინვის წერტილი , მაგალითად, ნახშირორჟანგისა და მეთანისგან განსხვავებით. ამრიგად, წყლის ორთქლის მასშტაბის სიმაღლე ატმოსფეროს მასშტაბის მხოლოდ მცირე ნაწილია , რადგან წყალი კონდენსირდება და გამოდის , ძირითადად ტროპოსფეროში , ატმოსფეროს ყველაზე დაბალ ფენაში. ნახშირორჟანგი ( CO2 ) და მეთანი , ატმოსფეროში კარგად შერეული, წყლის ორთქლზე მაღლა აწევისკენ მიდრეკილნი არიან. ორივე ნაერთის შთანთქმა და გამოყოფა ხელს უწყობს დედამიწის კოსმოსში გამოყოფას და, შესაბამისად, პლანეტარული სათბურის ეფექტს . სათბურის ეს ზემოქმედება პირდაპირ დაკვირვებადია წყლის ორთქლთან მიმართებაში განსხვავებული სპექტრული მახასიათებლების მეშვეობით და შეინიშნება , რომ ის იზრდება CO2 დონის მატებასთან ერთად. პირიქით, წყლის ორთქლის დამატებას დიდ სიმაღლეზე არაპროპორციული გავლენა აქვს, რის გამოც რეაქტიული თვითმფრინავების მოძრაობას არაპროპორციულად მაღალი დათბობის ეფექტი აქვს. მეთანის დაჟანგვა ასევე წყლის ორთქლის ძირითადი წყაროა სტრატოსფეროში და დაახლოებით 15%-ით ზრდის მეთანის გლობალური დათბობის ეფექტს.
სხვა სათბურის აირების არარსებობის შემთხვევაში, დედამიწის წყლის ორთქლი ზედაპირზე კონდენსირდებოდა; ეს , სავარაუდოდ, ერთხელ მაინც მოხდა . ამრიგად, მეცნიერები განასხვავებენ არაკონდენსირებად (მამოძრავებელ) და კონდენსირებად (მამოძრავებელ) სათბურის აირებს, ანუ ზემოთ მოცემულ წყლის ორთქლის უკუკავშირს.
ნისლი და ღრუბლები ღრუბლის კონდენსაციის ბირთვების გარშემო კონდენსაციის შედეგად წარმოიქმნება . ბირთვების არარსებობის შემთხვევაში, კონდენსაცია მხოლოდ გაცილებით დაბალ ტემპერატურაზე მოხდება. მუდმივი კონდენსაციის ან დანალექის დროს, ღრუბლის წვეთები ან ფიფქები წარმოიქმნება, რომლებიც კრიტიკულ მასას მიაღწევს.
წყლის ორთქლის ატმოსფერული კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად ცვალებადია ადგილმდებარეობისა და დროის მიხედვით,10 ppm ყველაზე ცივ ჰაერში 5%-მდე (50,000 ppm ) ნოტიო ტროპიკულ ჰაერში, და მისი გაზომვა შესაძლებელია ხმელეთის დაკვირვების, ამინდის ბუშტებისა და თანამგზავრების კომბინაციით. [ 43 ] ატმოსფეროში წყლის შემცველობა, როგორც მთლიანობაში, მუდმივად მცირდება ნალექებით. ამავდროულად, ის მუდმივად ივსება აორთქლებით, ყველაზე თვალსაჩინოდ ოკეანეებიდან, ტბებიდან, მდინარეებიდან და ნოტიო მიწიდან. ატმოსფერული წყლის სხვა წყაროებია წვა, სუნთქვა, ვულკანური ამოფრქვევები, მცენარეების ტრანსპირაცია და სხვადასხვა ბიოლოგიური და გეოლოგიური პროცესები. ნებისმიერ დროს ატმოსფეროში დაახლოებით 1.29 × 10 16 ლ (3.4 × 10 15 აშშ გალონი) წყალია. ატმოსფერო შეიცავს მტკნარი წყლის 1 ნაწილს 2500-დან და 1 ნაწილს დედამიწაზე არსებული წყლის 100,000-დან. ატმოსფეროში წყლის ორთქლის საშუალო გლობალური შემცველობა დაახლოებით საკმარისია პლანეტის ზედაპირის დასაფარად დაახლოებით 25 მმ (0.98 ინჩი) სისქის თხევადი წყლის ფენით. პლანეტის საშუალო წლიური ნალექი დაახლოებით 1 მ-ია (3 ფუტი 3 ინჩი) , რაც შედარებისთვის ჰაერში წყლის სწრაფ ბრუნვას გულისხმობს - საშუალოდ, წყლის მოლეკულის ტროპოსფეროში ყოფნის დრო დაახლოებით 9-10 დღეა.
წყლის ორთქლის გლობალური საშუალო წილი ატმოსფეროს მასის მიხედვით დაახლოებით 0.25%-ს შეადგენს და ასევე სეზონურად იცვლება ატმოსფერულ წნევაში წვლილის თვალსაზრისით, ივლისში 2.62 hPa-სა (1.97 mmHg) და დეკემბერში 2.33 hPa-სა (0.0338 psi) შორის. [ 50 ] IPCC AR6 გამოხატავს საშუალო ნდობას წყლის ორთქლის საერთო რაოდენობის დაახლოებით 1%-2% ათწლეულში; მოსალოდნელია, რომ ის დაახლოებით 7%-ით გაიზრდება დათბობის ყოველ 1 °C (1.8 °F) ზრდაზე.
ზედაპირული გეოთერმული აქტივობის ეპიზოდები, როგორიცაა ვულკანური ამოფრქვევები და გეიზერები, ატმოსფეროში წყლის ორთქლის ცვალებადი რაოდენობით გამოყოფას იწვევს. ასეთი ამოფრქვევები შეიძლება ადამიანური თვალსაზრისით მასშტაბური იყოს, ხოლო დიდი აფეთქებითი ამოფრქვევები შეიძლება ატმოსფეროში წყლის განსაკუთრებით დიდი მასები შეუშვას, თუმცა, ატმოსფერული წყლის მთლიანი მასის პროცენტული მაჩვენებლის გათვალისწინებით, ასეთი პროცესების როლი უმნიშვნელოა. ვულკანების მიერ გამოყოფილი სხვადასხვა აირების ფარდობითი კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად განსხვავდება ადგილმდებარეობისა და კონკრეტულ ადგილას მომხდარი კონკრეტული მოვლენის მიხედვით. თუმცა, წყლის ორთქლი მუდმივად ყველაზე გავრცელებული ვულკანური აირია ; როგორც წესი, ის სუბაერული ამოფრქვევის დროს მთლიანი გამონაბოლქვის 60%-ზე მეტს შეადგენს .
ატმოსფერული წყლის ორთქლის შემცველობა გამოისახება სხვადასხვა საზომით. ესენია ორთქლის წნევა, სპეციფიკური ტენიანობა , შერევის თანაფარდობა, ნამის წერტილის ტემპერატურა და ფარდობითი ტენიანობა .
რადარის და თანამგზავრული გამოსახულების მიღება
რადგან წყლის მოლეკულები შთანთქავენ მიკროტალღებს და სხვა რადიოტალღურ სიხშირეებს, ატმოსფეროში არსებული წყალი ასუსტებს რადარის სიგნალებს. გარდა ამისა, ატმოსფერული წყალი აირეკლავს და გარდატეხს სიგნალებს იმ ხარისხით, რაც დამოკიდებულია იმაზე, არის თუ არა ის ორთქლი, თხევადი თუ მყარი.
როგორც წესი, რადარის სიგნალები ტროპოსფეროში გავლისას თანდათან კარგავს სიძლიერეს. სხვადასხვა სიხშირე სხვადასხვა სიჩქარით სუსტდება, რის გამოც ჰაერის ზოგიერთი კომპონენტი გაუმჭვირვალეა ზოგიერთი სიხშირისთვის და გამჭვირვალეა სხვებისთვის. მაუწყებლობისა და სხვა კომუნიკაციებისთვის გამოყენებული რადიოტალღები იგივე ეფექტს განიცდის.
წყლის ორთქლი რადარს ნაკლებად ირეკლავს, ვიდრე წყლის დანარჩენი ორი ფაზა. წვეთებისა და ყინულის კრისტალების სახით წყალი პრიზმის როლს ასრულებს, რასაც ის ცალკეული მოლეკულის სახით არ აკეთებს ; თუმცა, ატმოსფეროში წყლის ორთქლის არსებობა ატმოსფეროს გიგანტური პრიზმის როლს აკისრებს.
GOES-12 თანამგზავრული სურათების შედარება აჩვენებს ატმოსფერული წყლის ორთქლის განაწილებას დედამიწის ოკეანეებთან, ღრუბლებთან და კონტინენტებთან მიმართებაში. ორთქლი პლანეტას აკრავს გარს, მაგრამ არათანაბრად არის განაწილებული. მარჯვენა მხარეს გამოსახულების ციკლი აჩვენებს წყლის ორთქლის შემცველობის ყოველთვიურ საშუალო მაჩვენებელს, ერთეულები მოცემულია სანტიმეტრებში, რაც წარმოადგენს ნალექიან წყალს ან წყლის ეკვივალენტურ რაოდენობას, რომელიც შეიძლება წარმოიქმნას სვეტში არსებული წყლის ორთქლის კონდენსაციის შემთხვევაში. წყლის ორთქლის ყველაზე დაბალი რაოდენობა ( 0 სმ (0 ინჩი) ) ნაჩვენებია ყვითლად, ხოლო ყველაზე მაღალი რაოდენობა ( 6 სმ (2.4 ინჩი) ) - მუქ ლურჯად. დაკარგული მონაცემების არეალი ნაჩვენებია ნაცრისფერ ელფერებში. რუკები ეფუძნება NASA-ს Aqua თანამგზავრზე არსებული ზომიერი გარჩევადობის გამოსახულების სპექტრორადიომეტრის (MODIS) სენსორის მიერ შეგროვებულ მონაცემებს. დროის სერიაში ყველაზე შესამჩნევი ნიმუშია სეზონური ტემპერატურის ცვლილებებისა და შემომავალი მზის სხივების გავლენა წყლის ორთქლზე. ტროპიკებში, ექსტრემალურად ნოტიო ჰაერის ზოლი მერყეობს ეკვატორის ჩრდილოეთით და სამხრეთით, სეზონების ცვლილებისას. ტენიანობის ეს ზოლი ინტერტროპიკული კონვერგენციის ზონის ნაწილია , სადაც თითოეული ნახევარსფეროდან აღმოსავლეთის პასატებიანი ქარები ერთმანეთს ერწყმის და თითქმის ყოველდღიურ ჭექა-ქუხილსა და ღრუბლებს წარმოქმნის. ეკვატორიდან მოშორებით, წყლის ორთქლის კონცენტრაცია მაღალია ნახევარსფეროში, სადაც ზაფხულია და დაბალია ნახევარსფეროში, სადაც ზამთარია. კიდევ ერთი ტენდენცია, რომელიც დროით მწკრივებში ვლინდება, არის ის, რომ ხმელეთზე წყლის ორთქლის რაოდენობა ზამთრის თვეებში უფრო მეტად მცირდება, ვიდრე მიმდებარე ოკეანის რაიონებში. ეს ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ ზამთარში ხმელეთზე ჰაერის ტემპერატურა უფრო მეტად ეცემა, ვიდრე ოკეანეზე. წყლის ორთქლი უფრო სწრაფად კონდენსირდება ცივ ჰაერში.
რადგან წყლის ორთქლი შთანთქავს სინათლეს ხილულ სპექტრულ დიაპაზონში, მისი შთანთქმის გამოყენება შესაძლებელია სპექტროსკოპიულ აპლიკაციებში (მაგალითად, DOAS ) ატმოსფეროში წყლის ორთქლის რაოდენობის დასადგენად. ეს ხორციელდება ოპერაციულად, მაგ. ERS- ზე (GOME) და MetOp-ზე (GOME-2) განთავსებული გლობალური ოზონის მონიტორინგის ექსპერიმენტის (GOME) სპექტრომეტრებიდან . წყლის ორთქლის შთანთქმის უფრო სუსტი ხაზები ლურჯ სპექტრულ დიაპაზონში და უფრო ღრმად ულტრაიისფერში, მისი დისოციაციის ზღვრამდე, დაახლოებით243 ნმ ძირითადად კვანტურ-მექანიკურ გამოთვლებს ეფუძნება და ექსპერიმენტებით მხოლოდ ნაწილობრივ დადასტურებულია.
ელვისებური თაობა
წყლის ორთქლის რაოდენობა პირდაპირ აკონტროლებს ჰაერის დიელექტრიკულ შეღწევადობას . დაბალი ტენიანობის დროს სტატიკური განმუხტვა სწრაფი და მარტივია. მაღალი ტენიანობის დროს კი სტატიკური განმუხტვები ნაკლებია. დიელექტრიკული შეღწევადობა და ტევადობა ერთმანეთთან მჭიდრო კავშირშია ელვის მეგავატიანი სიმძლავრის წარმოქმნასთან.
მაგალითად, მას შემდეგ, რაც ღრუბელი ელვის გენერატორად გადაიქცევა, ატმოსფერული წყლის ორთქლი მოქმედებს როგორც ნივთიერება (ან იზოლატორი ), რომელიც ამცირებს ღრუბლის ელექტროენერგიის განმუხტვის უნარს . გარკვეული დროის განმავლობაში, თუ ღრუბელი გააგრძელებს მეტი სტატიკური ელექტროენერგიის გენერირებას და შენახვას , ატმოსფერული წყლის ორთქლის მიერ შექმნილი ბარიერი საბოლოოდ დაიშლება შენახული ელექტრული პოტენციური ენერგიისგან. [ 60 ] ეს ენერგია გამოიყოფა ადგილობრივ საპირისპიროდ დამუხტულ რეგიონში, ელვის სახით. თითოეული განმუხტვის სიძლიერე პირდაპირ კავშირშია ატმოსფერული დიელექტრიკული შეღწევადობის, ტევადობის და წყაროს მუხტის გენერირების უნართან.
უცხოპლანეტელი
ისეთი გეოლოგიური წარმონაქმნები, როგორიცაა კრიოგეიზერები, სავარაუდოდ, რამდენიმე ყინულოვანი მთვარის ზედაპირზე არსებობს, რომლებიც მოქცევითი გათბობის გამო წყლის ორთქლს გამოყოფენ და შესაძლოა მიწისქვეშა წყლის მნიშვნელოვანი რაოდენობით არსებობაზე მიუთითებდეს. წყლის ორთქლის ნაკადები აღმოჩენილია იუპიტერის მთვარე ევროპაზე და ისინი სატურნის მთვარე ენცელადზე აღმოჩენილი წყლის ორთქლის ნაკადების მსგავსია . წყლის ორთქლის კვალი ასევე აღმოჩენილია ტიტანის სტრატოსფეროში . წყლის ორთქლი აღმოჩნდა ჯუჯა პლანეტის , ცერერას , ატმოსფეროს მთავარი შემადგენელი ნაწილი, რომელიც ასტეროიდთა სარტყელში ყველაზე დიდი ობიექტია. აღმოჩენა განხორციელდა ჰერშელის კოსმოსური ობსერვატორიის შორეული ინფრაწითელი შესაძლებლობების გამოყენებით . აღმოჩენა მოულოდნელია, რადგან კომეტები , და არა ასტეროიდები , როგორც წესი , „ჭავლებისა და ნაკადების გამომწვევად“ ითვლება. ერთ-ერთი მეცნიერის თქმით, „ხაზები კომეტებსა და ასტეროიდებს შორის სულ უფრო და უფრო ბუნდოვანი ხდება“. მარსის შემსწავლელი მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ თუ წყალი პლანეტაზე მოძრაობს, ეს ორთქლის სახით ხდება.
კომეტის კუდების ბრწყინვალება ძირითადად წყლის ორთქლისგან არის განპირობებული. მზესთან მიახლოებისას , ყინულის მრავალი კომეტა სუბლიმებს ორთქლად გადააქვს. კომეტისა და მზიდან მანძილის ცოდნით, ასტრონომებს შეუძლიათ კომეტის წყლის შემცველობა მისი ბრწყინვალებიდან დაასკვნან.
წყლის ორთქლი ასევე დადასტურდა მზის სისტემის გარეთ. HD 209458 b- ის , პეგასის თანავარსკვლავედში არსებული ექსტრასოლარული პლანეტის, სპექტროსკოპიული ანალიზი მზის სისტემის მიღმა ატმოსფერული წყლის ორთქლის არსებობის პირველ მტკიცებულებას იძლევა. ვარსკვლავ CW ლეონისს, რომელსაც დაბერებული, მასიური ვარსკვლავის გარშემო უზარმაზარი რაოდენობის წყლის ორთქლის რგოლი აღმოაჩნდა . NASA-ს თანამგზავრმა, რომელიც ვარსკვლავთშორისი გაზის ღრუბლებში ქიმიკატების შესასწავლად იყო შექმნილი, აღმოჩენა ჩაშენებული სპექტრომეტრის გამოყენებით გააკეთა. სავარაუდოდ, „წყლის ორთქლი ორბიტაზე მოძრავი კომეტების ზედაპირებიდან აორთქლდა“. სხვა ეგზოპლანეტებს შორის, რომლებზეც წყლის ორთქლის არსებობის ნიშნებია HAT-P-11b და K2-18b
იხ.ვიდეო - The Water Cycle | The Dr. Binocs Show | Learn Videos For Kids
