La vapeur d'eau

La vapeur d'eau ou de vapeur d'eau (voir diff??rences d'orthographe), ??galement vapeur aqueuse, est le gaz phase eau . Eau vapeur est une ??tat du cycle de l'eau dans le hydrosph??re. La vapeur d'eau peut ??tre produite ?? partir de la ??vaporation du liquide de l'eau ou de la sublimation de la glace . Dans des conditions atmosph??riques normales, la vapeur d'eau est produite en continu par ??vaporation et retir?? par condensation.

Les propri??t??s g??n??rales de la vapeur d'eau

L'??vaporation / sublimation

Chaque fois qu'une mol??cule d'eau laisse une surface, il est dit s'??tre ??vapor??. Chaque mol??cule d'eau individuel qui assure la transition entre un (liquide) plus associ?? et un (vapeur / gaz) ??tat moins associ?? le fait par l'absorption ou la lib??ration de l'??nergie cin??tique. La mesure globale de ce transfert d'??nergie cin??tique est d??finie comme l'??nergie thermique et ne se produit que lorsqu'il y aura de la temp??rature diff??rentielle des mol??cules d'eau. L'eau liquide qui devient de la vapeur d'eau prend une parcelle de la chaleur avec elle, dans un processus appel?? refroidissement par ??vaporation. La quantit?? de vapeur d'eau dans l'air d??termine la vitesse ?? chaque mol??cule sera de retour ?? la surface. Quand une ??vaporation nette se produit, la masse d'eau va subir un refroidissement net directement li??e ?? la perte d'eau.

Aux ??tats-Unis, le National Weather Service mesure le taux r??el de l'??vaporation d'une surface normalis??e "pan" ouverte de l'eau ?? l'ext??rieur, ?? divers endroits du pays. D'autres font de m??me dans le monde entier. Les donn??es des ??tats-Unis est recueilli et compil?? dans un plan annuel d'??vaporation. Les mesures vont de moins de 30 ?? plus de 120 pouces par an. Formules pour le calcul du taux d'??vaporation ?? partir d'une surface de l'eau comme une piscine de peut ??tre trouv?? ici et ici

Le refroidissement par ??vaporation est limit??e par les conditions atmosph??riques. L'humidit?? est la quantit?? de vapeur d'eau dans l'air. La teneur en vapeur de l'air est mesur??e ?? l'aide des dispositifs connus sous le nom hygrom??tres. Les mesures sont g??n??ralement exprim??s en l'humidit?? ou pour cent sp??cifique humidit?? relative. Les temp??ratures de l'atmosph??re et la surface de l'eau d??terminer la pression de vapeur d'??quilibre; 100% d'humidit?? relative se produit lorsque la pression partielle de vapeur d'eau est ??gale ?? la pression de vapeur d'??quilibre. Cette condition est souvent d??sign??e comme la saturation compl??te. Humidit?? varie de 0 gramme par m??tre cube dans l'air sec ?? 30 grammes par m??tre cube (0,03 once par pied cube) lorsque la vapeur est satur??e ?? 30 ?? C. (Voir aussi Absolute table Humidit??)

Une autre forme d'??vaporation est sublimation, par lequel les mol??cules d'eau se gazeux directement ?? partir de la glace sans d'abord devenir eau liquide. Sublimation repr??sente pour la lente disparition mi-hiver de glace et de la neige ?? des temp??ratures trop faibles pour provoquer la fusion.

Condensation

Les nuages form??s par la vapeur d'eau condens??e.

La vapeur d'eau ne se condense sur une autre surface lorsque la surface est plus froide que la temp??rature de la vapeur d'eau, ou lorsque le eau d'??quilibre de vapeur dans l'air a ??t?? d??pass??. Lorsque la vapeur d'eau se condense sur une surface, un net r??chauffement se produit sur cette surface. La mol??cule d'eau apporte une parcelle de chaleur avec elle. ?? son tour, la temp??rature de l'atmosph??re diminue l??g??rement. Dans l'atmosph??re, de la condensation produit des nuages, du brouillard et des pr??cipitations (habituellement seulement quand facilit??es par Noyau de condensation). Le point de une particule d'air de ros??e est la temp??rature ?? laquelle il doit refroidir avant de la vapeur d'eau dans l'air commence ?? se condenser.

En outre, un filet de condensation de la vapeur d'eau se produit sur des surfaces lorsque la temp??rature de la surface est ??gale ou inf??rieure ?? la temp??rature du point de ros??e de l'atmosph??re. D??p??t, la formation directe de la glace de la vapeur d'eau, est un type de condensation. Le gel et la neige sont des exemples de d??p??t.

La vapeur d'eau densit??

La vapeur d'eau est plus l??ger ou moins dense que l'air sec. A des temp??ratures ??quivalentes il est porteur par rapport ?? l'air sec.

La vapeur d'eau s??che et calcul de la densit?? de l'air ?? 0 ?? C

La masse mol??culaire ou de poids de l'eau est 18.02g / mol, tel que calcul?? ?? partir de la somme de la masses atomiques de ses constituants des atomes .

La masse mol??culaire moyenne de l'air (environ 79% d'azote, N _2;. 21% d'oxyg??ne, 0 ₂₎ est 28.57g / mol ?? temp??rature et pression standard ( STP).

Utilisation de loi d'Avogadro et loi des gaz parfaits, la vapeur d'eau et l'air aura un volume molaire de 22,414 litres / mol ?? STP. Une masse molaire de l'air et de vapeur d'eau occupent le m??me volume de 22,414 litres. La densit?? (masse / volume) de vapeur d'eau est 0.804g / litre, ce qui est nettement inf??rieure ?? celle de l'air sec ?? 1,27 g / litre ?? STP.

Notez que les conditions STP comprennent une temp??rature de 0 ?? C, ?? laquelle la capacit?? de l'eau de devenir vapeur est tr??s limit??e. Son la concentration dans l'air est tr??s faible ?? 0 ?? C. La ligne rouge sur le graphique de droite est la concentration maximale de vapeur d'eau attendue pour une donn??e de temp??rature . La concentration de vapeur d'eau augmente de fa??on significative lorsque la temp??rature se ??l??ve, se approchant de 100% ( la vapeur d'eau, la vapeur d'eau pure) ?? 100 ?? C. Cependant, la diff??rence de densit?? entre l'air et la vapeur d'eau existerait encore.

Interactions de densit?? de l'air et de vapeur d'eau ?? des temp??ratures ??gales

A la m??me temp??rature, une colonne d'air sec sera plus dense ou plus lourde que la colonne d'air contenant de la vapeur d'eau. Ainsi, ne importe quel volume d'air sec va couler si elles sont plac??es dans un grand volume d'air humide. En outre, un volume d'air humide va augmenter ou ??tre porteur se il est plac?? dans une r??gion plus grande d'air sec. Lorsque la temp??rature augmente la vapeur d'eau en proportion de l'air augmente, sa flottabilit?? devient plus grande. Cette augmentation de la flottabilit?? peut avoir un impact sur l'atmosph??re signicative, donnant lieu ?? de puissants, l'humidit?? riche, les courants d'air vers le haut lorsque la temp??rature de l'air et de la temp??rature de la mer atteint 25 ?? C ou plus. Ce ph??nom??ne fournit une force de motivation important pour cyclonique syst??mes m??t??orologiques et anticyconic ( tornades et ouragans).

La vapeur d'eau et de la respiration ou la respiration

la contribution de la vapeur d'eau ?? la pression augmente ?? mesure que sa concentration augmente. Son la contribution de la pression partielle de l'augmentation de pression d'air, ce qui r??duit la contribution de la pression partielle d'autres gaz atmosph??riques (Loi de Dalton). La pression d'air total doit rester constante. La pr??sence de vapeur d'eau dans l'air dilue naturellement ou d??place les autres composants de l'air que sa concentration augmente.

Cela peut avoir un effet sur la respiration, l'air tr??s chaud (35 ?? C). La proportion de vapeur d'eau est suffisamment importante pour donner lieu ?? la congestion qui peut ??tre exp??riment?? dans des conditions humides de la jungle ou dans des b??timents climatis??s mal.

Discussion g??n??rale

La quantit?? de vapeur d'eau dans une atmosph??re est limit?? par les restrictions de la temp??rature et de pressions partielles. Du point de ros??e et l'humidit?? relative agissent comme des lignes directrices pour le processus de vapeur d'eau dans le cycle de l'eau. L'apport d'??nergie, tels que la lumi??re du soleil, peut d??clencher plus d'??vaporation sur une surface de l'oc??an ou plusieurs sublimation sur un morceau de glace sur le dessus d'une montagne. L'??quilibre entre la condensation et l'??vaporation donne la quantit?? appel?? la pression partielle de vapeur.

La pression partielle maximale (pression de saturation) de la vapeur d'eau dans l'air varie avec la temp??rature du m??lange d'air et de vapeur d'eau. Une vari??t?? de formules empiriques existent pour cette quantit??; formule de r??f??rence le plus utilis?? est le ??quation Goff-Gratch pour l'UDC sur l'eau liquide:

O?? T, la temp??rature de l'air humide, est donn??e en unit??s de kelvins , et p est donn??e en unit??s de millibars ( hectopascals).

La formule est valable ?? partir environ -50 ?? 102 ?? C; mais il ya un nombre tr??s limit?? de mesures de la pression de vapeur d'eau sur l'eau liquide en surfusion.

Dans des conditions d??favorables, par exemple lorsque la temp??rature d'??bullition de l'eau est atteinte, une ??vaporation nette aura toujours lieu dans des conditions atmosph??riques standard quel que soit le pour cent d'humidit?? relative. Ce processus permettra de dissiper imm??diatement d'??normes quantit??s de vapeur d'eau dans une atmosph??re plus fra??che.

L'air exhal?? est presque enti??rement ?? l'??quilibre avec la vapeur d'eau ?? la temp??rature du corps. Dans l'air froid la vapeur se condense rapidement expir??, montrant ainsi comme un brouillard ou brouillard de gouttelettes d'eau et de la condensation ou de givre sur les surfaces.

Contr??le de la vapeur d'eau dans l'air est une pr??occupation majeure dans le chauffage, ventilation et climatisation (HVAC). Le confort thermique d??pend des conditions de l'air humide. Situations de confort non-humains sont appel??s r??frig??ration, et ??galement sont affect??s par la vapeur d'eau. Par exemple, de nombreux magasins d'aliments, comme les supermarch??s, utiliser des armoires ouvertes de refroidissement, ou les cas d'aliments, ce qui peut r??duire consid??rablement l'(humidit??) r??duisant la pression de la vapeur d'eau. Cette pratique offre plusieurs avantages ainsi que des probl??mes.

La vapeur d'eau dans l'atmosph??re de la Terre

L'eau gazeuse repr??sente une petite mais significative de l'environnement constituant de l' atmosph??re . Environ 99,99% de celui-ci est contenu dans la troposph??re. Le condensation de la vapeur d'eau ?? la phase liquide ou de glace est responsable de nuages , la pluie , la neige , et autres pr??cipitations, qui comptent parmi les ??l??ments les plus significatifs de ce que nous ressentons comme la m??t??o . Moins de toute ??vidence, le chaleur latente de vaporisation, qui est lib??r?? dans l'atmosph??re chaque fois que la condensation se produit, est l'un des termes les plus importants dans le budget de l'??nergie atmosph??rique sur les deux ??chelles locales et globales. Par exemple, le d??gagement de chaleur latente dans l'atmosph??re convection est directement responsable de la mise sous tension temp??tes destructrices telles que les cyclones tropicaux et s??v??res orages . La vapeur d'eau est aussi un puissant gaz ?? effet de serre . Comme on pr??voit que la teneur en vapeur d'eau de l'atmosph??re ?? augmenter consid??rablement en r??ponse ?? des temp??ratures plus chaudes, il ya la possibilit?? d'une r??troaction de la vapeur d'eau qui pourrait amplifier l'effet de r??chauffement climatique pr??vu en raison de l'augmentation du dioxyde de carbone seul. Cependant, il est moins clair comment n??bulosit?? r??pondrait ?? un r??chauffement climatique; selon la nature de la r??ponse, soit nuages peuvent en outre amplifier ou d'att??nuer partiellement les ??valuations de vapeur d'eau.

Le brouillard et les nuages se forment par condensation autour nuage noyaux de condensation. En l'absence de germes, la condensation ne se produit ?? des temp??ratures beaucoup plus basses. Sous la condensation persistante ou d??p??t, les gouttelettes de nuage ou de la forme de flocons de neige, qui pr??cipiter quand ils atteignent une masse critique.

L'augmentation de la vapeur d'eau ?? Boulder, Colorado.

Le temps de s??jour moyen de mol??cules d'eau dans la troposph??re est d'environ 10 jours. Eau appauvri par pr??cipitation est aliment?? par l'??vaporation des mers, des lacs, des rivi??res et de la transpiration des plantes, et d'autres processus biologiques et g??ologiques.

Les mesures de la concentration de vapeur sont exprim??s en l'humidit?? ou pour cent sp??cifique humidit?? relative. La concentration moyenne annuelle globale de vapeur d'eau aurait un rendement d'environ 25 mm d'eau liquide sur toute la surface de la Terre si elle devait se condenser instantan??ment. Cependant, la pr??cipitation annuelle moyenne pour la plan??te est d'environ 1 m??tre, ce qui indique un chiffre d'affaires rapide de l'eau dans l'air.

L'abondance des gaz ??mis par les volcans varie consid??rablement d'un volcan volcan. Toutefois, la vapeur d'eau est toujours le plus fr??quent gaz volcaniques, comprenant normalement plus de 60% des ??missions totales au cours d'une suba??rien ??ruption volcanique.

Radar et imagerie satellite

MODIS / Terra vapeur moyenne globale d'eau atmosph??rique

??tant donn?? que les mol??cules d'eau absorber micro-ondes et d'autre fr??quences d'ondes radio, de l'eau dans l'atmosph??re att??nue radar signaux. En outre, l'atmosph??re volont?? de l'eau r??fl??chir et r??fracter signaux dans une mesure qui d??pend de savoir si ce est de la vapeur, liquide ou solide.

G??n??ralement, les signaux radar perdent de leur force progressivement plus ils voyagent ?? travers la troposph??re. Diff??rentes fr??quences att??nuent ?? des taux diff??rents, tels que certains composants de l'air sont opaques pour certaines fr??quences et transparente ?? d'autres. Les ondes radio utilis??es pour la radiodiffusion et toute autre exp??rience de communication le m??me effet.

La vapeur d'eau refl??te radar dans une moindre mesure que ne le font les deux autres phases de l'eau. Dans la forme de gouttes et de cristaux de glace, l'eau agit comme un prisme, ce qu'il ne fait pas en tant qu'individu mol??cule ; Cependant, l'existence de la vapeur d'eau dans l'atmosph??re provoque l'atmosph??re d'agir comme un prisme g??ant.

Un comparaison de GOES-12 images satellites montrent la distribution de la vapeur d'eau atmosph??rique par rapport aux oc??ans, les nuages et les continents de la Terre. Vapor entoure la plan??te, mais est in??galement r??partie.

g??n??ration de foudre

La vapeur d'eau joue un r??le cl?? dans la production de la foudre dans l'atmosph??re. ?? partir de la physique des nuages, habituellement, les nuages sont les v??ritables g??n??rateurs de statique frais que l'on trouve dans l'atmosph??re de la Terre. Mais la capacit??, ou la capacit?? , de nuages de tenir des quantit??s massives d'??nergie ??lectrique est directement li??e ?? la quantit?? de vapeur d'eau pr??sente dans le syst??me local.

La quantit?? de vapeur d'eau directement la commande permittivit?? de l'air. Pendant les p??riodes de faible humidit??, une d??charge statique est rapide et facile. Pendant les p??riodes de plus grande humidit??, moins de d??charges d'??lectricit?? statique se produisent. Cependant, la permittivit?? et la capacit?? de travail main dans la main pour produire les sorties de m??gawatts de la foudre.

Apr??s un nuage, par exemple, a commenc?? son chemin pour devenir un g??n??rateur de foudre, atmosph??riques actes de vapeur d'eau comme une substance (ou isolant) qui diminue la capacit?? du nuage de se acquitter de son ??nergie ??lectrique. Plus d'un certain laps de temps, si le nuage continue ?? g??n??rer et stocker plus l'??lectricit?? statique, la barri??re qui a ??t?? cr???? par la vapeur d'eau atmosph??rique sera finalement briser de l'??nergie potentielle ??lectrique stock??e. Cette ??nergie sera publi?? ?? une r??gion localement, en face charg??e sous la forme de la foudre. La force de chaque d??charge est directement li??e ?? la permittivit?? atmosph??rique, la capacitance et la capacit?? de g??n??ration de charge de la source.

Voir ??galement, G??n??rateur de Van de Graaff.

La vapeur d'eau extraterrestre

L'??clat de queues de com??te vient en grande partie de la vapeur d'eau. ?? l'approche de la soleil , la glace de nombreuses com??tes portent sublime ?? la vapeur, ce qui refl??te la lumi??re du soleil. Connaissant la distance d'une com??te du soleil, les astronomes peuvent d??duire le contenu de son ??clat de l'eau d'une com??te. Queues brillantes dans com??tes froids et distants sugg??re monoxyde de carbone sublimation.

Les scientifiques qui ??tudient Mars ??mis l'hypoth??se que si l'eau se d??place de la plan??te, il le fait sous forme de vapeur. La plupart de l'eau sur Mars semble exister sous forme de glace au p??le Nord. Au cours de l'??t?? de Mars, cette glace se sublime, peut-??tre permettre temp??tes saisonni??res massives de transmettre des quantit??s importantes d'eau vers l'??quateur.

Une ??toile CW Leonis appel?? se est av??r?? avoir un anneau de vastes quantit??s de vapeur d'eau encerclant le vieillissement, massive ??toiles . Un NASA satellite con??u pour ??tudier les produits chimiques dans les nuages de gaz interstellaires, a fait la d??couverte d'un spectrom??tre ?? bord. Tr??s probablement, "la vapeur d'eau a ??t?? vaporis?? sur les surfaces des com??tes en orbite."

L'analyse spectroscopique de HD 209458 b, une plan??te extrasolaire dans la constellation de P??gase, fournit la premi??re preuve de la vapeur d'eau atmosph??rique au-del?? du syst??me solaire.

Les divergences scientifiques, facteurs de confusion et limites de la connaissance

Depuis la vapeur d'eau est tr??s commun, il a ??t?? ??tudi?? et ??crit sur de nombreux points de vue. Comme une connaissance pratique a grandi et d??velopp?? dans des domaines apparemment sans rapport plusieurs divergences dans la compr??hension peuvent ??tre rencontr??es. Ces ??carts r??sultent souvent d'une incapacit?? ?? d??terminer de mani??re rigide soit un volum??trique ou gravim??trique base d'??tudes; et / ou l'utilisation de constantes inappropri??es pour les conditions observ??.

De nombreuses ??tudes scientifiques consid??rent la vapeur d'eau comme un Variable confusionnelle (pr??vention Ceteris paribus, aussi ??tapi varible ') en raison de sa nature complexe, cela devient particuli??rement vrai lorsque l'??tude observe une variation significative des quantit??s de vapeur d'eau, au fil du temps et / ou l'emplacement.

Ce est pour les raisons ci-dessus que cela reste un facteur particuli??rement d??licate et parfois controvers?? dans de nombreux domaines de la science, si le stockage des aliments ou des objets anciens, thermodynamique ou les changements climatiques.