Wasserdampf oder Wasserdampf (sieh sich schreibende Unterschiede), auch wässriger Dampf, sind die Gasphase von Wasser. Es ist ein Staat von Wasser innerhalb des Hydrobereichs. Wasserdampf kann von der Eindampfung oder dem Kochen von flüssigem Wasser oder von der Sublimierung des Eises erzeugt werden. Unter typischen atmosphärischen Bedingungen wird Wasserdampf unaufhörlich durch die Eindampfung erzeugt und durch die Kondensation entfernt. Es ist leichter als Luft und löst Konvektionsströme aus, die zu Wolken führen können.

Wasserdampf ist ein starkes Treibhausgas zusammen mit anderem Benzin wie Kohlendioxyd und Methan.

Allgemeine Eigenschaften des Wasserdampfs

Eindampfung und Sublimierung

Wann auch immer ein Wassermolekül eine Oberfläche verlässt und sich in ein Umgebungsbenzin verbreitet, wie man sagt, hat es verdampft. Jedes individuelle Wassermolekül, das Übergänge zwischen einem mehr verbundenen (Flüssigkeit) und einem weniger verbundenen (Dampf/Benzin) Staat so durch die Absorption oder Ausgabe der kinetischen Energie tun. Das gesamte Maß dieser kinetischen Energieübertragung wird als Thermalenergie definiert und kommt nur vor, wenn es Differenzial in der Temperatur der Wassermoleküle gibt. Flüssiges Wasser, das Wasserdampf wird, nimmt ein Paket der Hitze damit im genannten Evaporative-Abkühlen eines Prozesses. Der Betrag des Wasserdampfs in der Luft bestimmt, wie schnell jedes Molekül zurück zur Oberfläche zurückkehren wird. Wenn eine Nettoeindampfung vorkommt, wird die Wassermasse ein Netz erleben, das direkt verbunden mit dem Verlust von Wasser kühl wird.

In den Vereinigten Staaten misst der Nationale Wetterdienst die wirkliche Rate der Eindampfung von einer standardisierten "Pfanne" offener Wasserspiegel draußen an verschiedenen Positionen landesweit. Andere tun ebenfalls um die Welt. Die US-Daten werden gesammelt und in eine jährliche Eindampfungskarte kompiliert. Die Maße erstrecken sich unter 30 zu mehr als 120 Zoll pro Jahr. Formeln können verwendet werden, für die Rate der Eindampfung von einem Wasserspiegel wie ein Schwimmbad zu berechnen.

Das Abkühlen von Evaporative wird durch atmosphärische Bedingungen eingeschränkt. Feuchtigkeit ist der Betrag des Wasserdampfs in der Luft. Der Dampf-Inhalt von Luft wird mit Geräten bekannt als hygrometers gemessen. Die Maße werden gewöhnlich als spezifische Feuchtigkeit oder relative Prozent-Feuchtigkeit ausgedrückt. Die Temperaturen der Atmosphäre und des Wasserspiegels bestimmen den Gleichgewicht-Dampf-Druck; relative 100-%-Feuchtigkeit kommt vor, wenn der teilweise Druck des Wasserdampfs dem Gleichgewicht-Dampf-Druck gleich ist. Diese Bedingung wird häufig ganze Sättigung genannt. Feuchtigkeit erstreckt sich von 0 Grammen pro Kubikmeter in trockener Luft zu 30 Grammen pro Kubikmeter (0.03 Unzen pro Kubikfuß), wenn der Dampf an 30 °C gesättigt wird.

(Siehe auch Tisch der Absoluten Feuchtigkeit)

Eine andere Form der Eindampfung ist Sublimierung, durch die Wassermoleküle gasartig direkt werden, die Oberfläche des Eises ohne das erste Werden-Flüssigkeitswasser verlassend. Sublimierung ist für das langsame Verschwinden der Mitte des Winters des Eises und Schnees bei Temperaturen zu niedrig verantwortlich, um das Schmelzen zu verursachen. Die Antarktis zeigt diese Wirkung zu einem einzigartigen Grad, weil es bei weitem der Kontinent mit der niedrigsten Rate des Niederschlags auf der Erde ist. Infolgedessen gibt es große Gebiete, wo tausendjährige Schichten des Schnees sublimed haben, beliebige unvergängliche Materialien zurücklassend, hatten sie enthalten. Das ist zu bestimmten wissenschaftlichen Disziplinen, ein dramatisches Beispiel äußerst wertvoll, das die Sammlung von Meteorsteinen ist, die ausgestellt in einmaligen Zahlen und ausgezeichneten Staaten der Bewahrung verlassen werden.

Sublimierung ist in der Vorbereitung von bestimmten Klassen von biologischen Mustern wichtig, um Elektronmikroskopie zu scannen. Normalerweise sind die Muster durch cryofixation und Stopp-Bruch bereit, nach dem die gebrochene Oberfläche Stopp-geätzt ist, durch die Aussetzung vom Vakuum weggefressen, bis es das erforderliche Niveau des Details zeigt. Diese Technik kann Protein-Moleküle, organelle Strukturen und lipid bilayers mit sehr niedrigen Graden der Verzerrung zeigen.

Kondensation

Wasserdampf wird sich nur auf eine andere Oberfläche verdichten, wenn diese Oberfläche kühler ist, als der Tau Temperatur anspitzt, oder als das Wasserdampf-Gleichgewicht in Luft überschritten worden ist. Wenn sich Wasserdampf auf eine Oberfläche verdichtet, kommt ein Nettowärmen auf dieser Oberfläche vor. Das Wassermolekül bringt Hitzeenergie damit. Der Reihe nach fällt die Temperatur der Atmosphäre ein bisschen. In der Atmosphäre erzeugt Kondensation Wolken, Nebel und Niederschlag (gewöhnlich, nur wenn erleichtert, durch Wolkenkondensationskerne). Der Tau-Punkt eines Luftpaketes ist die Temperatur, zu der er kühl werden muss, bevor der Wasserdampf in der Luft beginnt sich zu verdichten.

Außerdem kommt eine Nettokondensation des Wasserdampfs auf Oberflächen vor, wenn die Temperatur der Oberfläche daran ist oder unter dem Tau Temperatur der Atmosphäre anspitzen. Absetzung, die direkte Bildung des Eises vom Wasserdampf, ist ein Typ der Kondensation. Frost und Schnee sind Beispiele der Absetzung.

Chemische Reaktionen

Mehrere chemische Reaktionen haben Wasser als ein Produkt. Wenn die Reaktionen bei Temperaturen höher stattfinden als der Tau-Punkt der Umgebungsluft, wird das Wasser als Dampf gebildet und die lokale Feuchtigkeit vergrößern, wenn unter dem Tau anspitzen, dass lokale Kondensation vorkommen wird. Typische Reaktionen, die auf Wasserbildung hinauslaufen, sind das Brennen von Wasserstoff oder vielen anderen Kohlenwasserstoffen in Luft selbst oder in der Kombination mit Sauerstoff oder anderem oxidisers.

Auf eine ähnliche Mode können andere chemische oder physische Reaktionen in Gegenwart von Wasserdampf stattfinden, der auf neue Chemikalien hinausläuft, die sich wie Rost auf Eisen oder Stahl, das Polymerisationsauftreten (bestimmter Polyurethan-Schaum und Cyanoacrylate-Leim-Heilmittel mit der Aussetzung von der atmosphärischen Feuchtigkeit) oder Formen formen, die solchen als ändern, wo wasserfreie Chemikalien genug Dampf absorbieren können, um eine kristallene Struktur zu bilden oder eine vorhandene zu verändern, manchmal auf charakteristische Farbenänderungen hinauslaufend, die für das Maß verwendet werden können.

Maß

Das Messen der Menge des Wasserdampfs in einem Medium kann direkt oder entfernt mit unterschiedlichen Graden der Genauigkeit getan werden. Entfernte Methoden solche elektromagnetische Absorption sind von Satelliten über planetarischen Atmosphären möglich. Direkte Methoden können elektronische Wandler, befeuchtete Thermometer oder hygroskopische Materialien verwenden, die Änderungen in physikalischen Eigenschaften oder Dimensionen messen.

Wasserdampf-Dichte

Wasserdampf ist leichter oder weniger dicht als trockene Luft. Bei gleichwertigen Temperaturen ist es in Bezug auf trockene Luft schwimmend.

Wasserdampf und trockene Luftdichte-Berechnungen an 0 °C

Die Mahlzahn-Masse von Wasser, ist wie berechnet, von der Summe der Atommassen seiner konstituierenden Atome.

Die durchschnittliche molekulare Masse von Luft (etwa 79 % Stickstoff, N; 21-%-Sauerstoff, ist O) bei der Standardtemperatur und dem Druck (STP).

Mit dem Gesetz von Avogadro und dem idealen Gasgesetz werden Wasserdampf und Luft ein Mahlzahn-Volumen an STP haben. Eine Mahlzahn-Masse von Luft und Wasserdampf besetzt dasselbe Volumen von 22.414 Litern. Die Dichte (Masse/Volumen) des Wasserdampfs ist, der bedeutsam weniger ist als diese von trockener Luft an an STP.

STP Bedingungen beziehen eine Temperatur von 0 °C ein, an dem die Fähigkeit von Wasser, Dampf zu werden, sehr eingeschränkt wird. Seine Konzentration in Luft ist an 0 °C sehr niedrig. Die rote Linie auf der Karte ist nach rechts die maximale Konzentration des für eine gegebene Temperatur erwarteten Wasserdampfs. Die Wasserdampf-Konzentrationszunahmen bedeutsam als die Temperatur erheben sich, sich 100 % (Dampf, reiner Wasserdampf) an 100 °C nähernd. Jedoch würde der Unterschied in Dichten zwischen Luft und Wasserdampf noch bestehen.

Luft und Wasserdampf-Dichte-Wechselwirkungen bei gleichen Temperaturen

Bei derselben Temperatur wird eine Säule von trockener Luft dichter oder schwerer sein als eine Säule von Luft, die jeden Wasserdampf enthält. So wird jedes Volumen von trockener Luft, wenn gelegt, in ein größeres Volumen von feuchter Luft sinken. Außerdem wird sich ein Volumen von feuchter Luft erheben oder wird wenn gelegt, in ein größeres Gebiet von trockener Luft schwimmend sein. Da sich die Temperatur das Verhältnis des Wasserdampfs in den Luftzunahmen erhebt, und seine Ausgelassenheit zunehmen wird. Die Zunahme in der Ausgelassenheit kann einen bedeutenden atmosphärischen Einfluss haben, stark, Feuchtigkeit reiche, nach oben gerichtete Luftzüge verursachend, wenn Lufttemperatur- und Seetemperatur 25 °C oder oben erreicht. Dieses Phänomen stellt eine bedeutende Motivieren-Kraft für zyklonartige und antizyklonartige Wettersysteme (Tornados und Orkane) zur Verfügung.

Wasserdampf und Atmung oder Atmen

Wasserdampf ist ein Nebenprodukt der Atmung in Werken und Tieren. Sein Beitrag zum Druck Zunahmen weil nimmt seine Konzentration zu. Sein teilweiser Druck-Beitrag zu Luftdruck-Zunahmen, den teilweisen Druck-Beitrag des anderen atmosphärischen Benzins (das Gesetz von Dalton) senkend. Der Gesamtluftdruck muss unveränderlich bleiben. Die Anwesenheit des Wasserdampfs in der Luft verdünnt natürlich oder versetzt die anderen Luftbestandteile, als seine Konzentration zunimmt.

Das kann eine Wirkung auf die Atmung haben. In sehr warmer Luft (35 °C) ist das Verhältnis des Wasserdampfs groß genug, um die Langeweile zu verursachen, die in feuchten Dschungel-Bedingungen oder in schlecht ventilierten Gebäuden erfahren werden kann.

Das Heben von Benzin

Wegen seines niedrigen Molekulargewichtes ist Wasserdampf ein sich hebendes Benzin unter STP Bedingungen, obwohl er durch den niedrigen Betrag des Wasserdampfs beschränkt wird, der in der Luft an einem gegebenen Punkt rechtzeitig bestehen kann. Hoch genug geben Temperaturen, um einen theoretischen "Dampfballon" aufrechtzuerhalten, etwa 60 % das Heben von Helium und zweimal mehr als das von heißer Luft nach.

Allgemeine Diskussion

Der Betrag des Wasserdampfs in einer Atmosphäre wird durch die Beschränkungen des teilweisen Drucks und der Temperatur beschränkt. Tau-Punkt-Temperatur und relative Feuchtigkeit handeln als Richtlinien für den Prozess des Wasserdampfs im Wasserzyklus. Energieeingang, wie Sonnenlicht, kann mehr Eindampfung auf einer Ozeanoberfläche oder mehr Sublimierung auf einem Klotz des Eises oben auf einem Berg auslösen. Das Gleichgewicht zwischen Kondensation und Eindampfung gibt die Menge genannt Dampf teilweiser Druck.

Der maximale teilweise Druck (Sättigungsdruck) des Wasserdampfs in Luft ändert sich mit der Temperatur der Luft und Wasserdampf-Mischung. Eine Vielfalt von empirischen Formeln besteht für diese Menge; die am meisten verwendete Bezugsformel ist die Goff-Gratch Gleichung für den SVP über den flüssigen Wassercelsiusgrad unter Null:

:Where T, Temperatur der feuchten Luft, wird in Einheiten von kelvins gegeben, und p wird in Einheiten von Millibars (hectopascals) gegeben.

Die Formel ist von ungefähr 50 bis 102 °C gültig; jedoch gibt es sehr begrenzte Zahl von Maßen des Dampf-Drucks von Wasser über unterkühltes flüssiges Wasser. Es gibt mehrere andere Formeln, die verwendet werden können.

Unter bestimmten Bedingungen solcher als, wenn die kochende Temperatur von Wasser erreicht wird, wird eine Nettoeindampfung immer während atmosphärischer Standardbedingungen unabhängig vom Prozent der relativen Feuchtigkeit vorkommen. Dieser unmittelbare Prozess wird massive Beträge des Wasserdampfs in eine kühlere Atmosphäre zerstreuen.

Ausgeatmete Luft ist fast völlig am Gleichgewicht mit dem Wasserdampf bei der Körpertemperatur. In der kalten Luft verdichtet sich der ausgeatmete Dampf schnell, so als ein Nebel oder Nebel von Wassertröpfchen und als Kondensation oder Frost auf Oberflächen auftauchend. Gewaltsam das Kondensieren dieser Wassertröpfchen vom ausgeatmeten Atem ist die Basis von ausgeatmetem Atem-Kondensat, einem sich entwickelnden medizinischen diagnostischen Test.

Das Steuern des Wasserdampfs in Luft ist eine Schlüsselsorge in der Heizung, Ventilation und Klimaanlage (HVAC) Industrie. Thermalbequemlichkeit hängt von den feuchten Luftbedingungen ab. Nichtmenschliche Bequemlichkeitssituationen werden Kühlung genannt, und werden auch durch den Wasserdampf betroffen. Zum Beispiel verwerten viele Lebensmittelgeschäfte, wie Supermärkte, offene Kälteanlage-Kabinette oder Nahrungsmittelfälle, die bedeutsam tiefer der Wasserdampf-Druck können (Feuchtigkeit senkend). Diese Praxis liefert mehrere Vorteile sowie Probleme.

Wasserdampf in der Atmosphäre der Erde

Gasartiges Wasser vertritt einen kleinen, aber umweltsmäßig bedeutenden Bestandteil der Atmosphäre. Der Prozentsatz-Wasserdampf in Oberflächenluft ändert sich von einer Spur in Wüste-Gebieten zu ungefähr 4 % über Ozeane. Etwa 99.13 % davon werden in der Troposphäre enthalten. Die Kondensation des Wasserdampfs zur flüssigen oder Eisphase ist für Wolken, Regen, Schnee und anderen Niederschlag verantwortlich, von denen alle unter den bedeutendsten Elementen dessen zählen, was wir als Wetter erfahren. Weniger offensichtlich ist die latente Hitze der Eindampfung, die zur Atmosphäre veröffentlicht wird, wann auch immer Kondensation vorkommt, einer der wichtigsten Begriffe im atmosphärischen Energiebudget sowohl auf lokalen als auch auf globalen Skalen. Zum Beispiel ist die latente Hitzeausgabe in der atmosphärischen Konvektion dafür direkt verantwortlich, zerstörende Stürme wie tropische Zyklone und strenge Gewitter anzutreiben. Wasserdampf ist auch das stärkste Treibhausgas infolge der Anwesenheit des hydroxyl Bandes, das stark im Infrarotgebiet des leichten Spektrums absorbiert. Weil der Wasserdampf-Inhalt der Atmosphäre als Antwort auf wärmere Temperaturen zunehmen wird, gibt es ein Wasserdampf-Feed-Back, das, wie man erwartet, die Klimawärmen-Wirkung wegen des vergrößerten Kohlendioxyds allein verstärkt. Es ist weniger klar, wie Bewölkung auf ein sich erwärmendes Klima antworten würde; abhängig von der Natur der Antwort konnten Wolken entweder weiter verstärken oder teilweise das Wärmen von langlebigen Treibhausgasen lindern.

Nebel und Wolken formen sich durch die Kondensation um Wolkenkondensationskerne. Ohne Kerne wird Kondensation nur bei viel niedrigeren Temperaturen vorkommen. Unter beharrlicher Kondensation oder Absetzung, Wolkentröpfchen oder Schneeflocke-Form, die sich niederschlagen, wenn sie eine kritische Masse erreichen.

Der Wasserinhalt der Atmosphäre wird ständig als Ganzes durch den Niederschlag entleert. Zur gleichen Zeit wird es ständig durch die Eindampfung, am prominentesten von Meeren, Seen, Flüssen und feuchter Erde wieder gefüllt. Andere Quellen von atmosphärischem Wasser schließen Verbrennen, Atmung, vulkanische Ausbrüche, die Transpiration von Werken und verschiedenen anderen biologischen und geologischen Prozesse ein. Der globale Mittelinhalt des Wasserdampfs in der Atmosphäre ist grob genügend, um die Oberfläche des Planeten mit einer Schicht von flüssigem ungefähr 25 Mm tiefem Wasser zu bedecken. Der jährliche Mittelniederschlag für den Planeten ist ungefähr 1 Meter, der einen schnellen Umsatz von Wasser in der Luft - durchschnittlich einbezieht, ist die Verweilzeit eines Wassermoleküls in der Troposphäre ungefähr 9 bis 10 Tage.

Episoden der geothermischen Oberflächentätigkeit, wie vulkanische Ausbrüche und Geysire, veröffentlichen variable Beträge des Wasserdampfs in die Atmosphäre. Solche Ausbrüche können in menschlichen Begriffen groß sein, und explosive Hauptausbrüche können außergewöhnlich große Massen von Wasser außergewöhnlich hoch in die Atmosphäre einspritzen, aber als ein Prozentsatz atmosphärisches Gesamtwasser ist die Rolle solcher Prozesse gering. Die Verhältniskonzentrationen des verschiedenen durch Vulkane ausgestrahlten Benzins ändern sich beträchtlich gemäß der Seite und gemäß dem besonderen Ereignis an irgendwelcher Seite. Jedoch ist Wasserdampf durchweg das allgemeinste vulkanische Benzin; in der Regel umfasst es mehr als 60 % von Gesamtemissionen während eines Subluftausbruchs.

Atmosphärischer Wasserdampf-Inhalt wird mit verschiedenen Maßnahmen ausgedrückt. Diese schließen Dampf-Druck, spezifische Feuchtigkeit ein, Verhältnis, Tau-Punkt-Temperatur und relative Feuchtigkeit mischend.

Radar- und Satellitenbildaufbereitung

Weil Wassermoleküle Mikrowellen und andere Funkwelle-Frequenzen absorbieren, verdünnt das Wasser in der Atmosphäre Radarsignale. Außerdem wird atmosphärisches Wasser widerspiegeln und Signale zu einem Ausmaß brechen, das abhängt, ob es Dampf, flüssig oder fest ist.

Allgemein verlieren Radarsignale Kraft progressiv weiter sie reisen durch die Troposphäre. Verschiedene Frequenzen verdünnen an verschiedenen Raten, solch, dass einige Bestandteile von Luft zu einigen Frequenzen undurchsichtig und zu anderen durchsichtig sind. Funkwellen, die für die Rundfunkübertragung und andere Kommunikation verwendet sind, erfahren dieselbe Wirkung.

Wasserdampf widerspiegelt Radar in einem kleineren Ausmaß, als die anderen zwei Phasen von Wasser tun. In der Form von Tropfen und Eiskristallen handelt Wasser als ein Prisma, das es als ein individuelles Molekül nicht tut; jedoch veranlasst die Existenz des Wasserdampfs in der Atmosphäre die Atmosphäre, als ein riesiges Prisma zu handeln.

Ein Vergleich dessen GEHT 12 Satellitenimages zeigen den Vertrieb des atmosphärischen Wasserdampfs hinsichtlich der Ozeane, Wolken und Kontinente der Erde. Dampf umgibt den Planeten, aber wird uneben verteilt.

Blitzgeneration

Wasserdampf spielt eine Schlüsselrolle in der Blitzproduktion in der Atmosphäre. Von der Wolkenphysik, gewöhnlich, sind Wolken die echten Generatoren der statischen Anklage, wie gefunden, in der Atmosphäre der Erde. Aber die Fähigkeit oder Fähigkeit zu Wolken, massive Beträge der elektrischen Energie zu halten, ist direkt im Wert von der Wasserdampf-Gegenwart im lokalen System verbunden.

Der Betrag des Wasserdampfs kontrolliert direkt den permittivity der Luft. Während Zeiten der niedrigen Feuchtigkeit ist statische Entladung schnell und leicht. Während Zeiten der höheren Feuchtigkeit kommen weniger statische Entladungen vor. Permittivity und Kapazität arbeiten Hand in der Hand, um die Megawatt-Produktionen des Blitzes zu erzeugen.

Nachdem eine Wolke zum Beispiel seinen Weg zum Werden ein Blitzgenerator, atmosphärische Wasserdampf-Taten als eine Substanz angefangen hat (oder Isolator), der die Fähigkeit der Wolke vermindert, seine elektrische Energie zu entladen. Über eine bestimmte Zeitdauer, wenn die Wolke fortsetzt, mehr statische Elektrizität zu erzeugen und zu versorgen, wird die Barriere, die durch den atmosphärischen Wasserdampf geschaffen wurde, von der versorgten elektrischen potenziellen Energie schließlich zusammenbrechen. Diese Energie wird zu lokal, entgegengesetzt beladenes Gebiet in der Form des Blitzes veröffentlicht. Die Kraft jeder Entladung ist direkt mit dem atmosphärischen permittivity, der Kapazität und der Anklage-Erzeugen-Fähigkeit der Quelle verbunden.

Siehe auch, Generator von Van de Graaff.

Außerirdischer Wasserdampf

Die Helligkeit von Komet-Schwänzen kommt größtenteils aus dem Wasserdampf. Auf der Annäherung an die Sonne das Eis tragen viele Kometen Sublimat zum Dampf, der Licht von der Sonne widerspiegelt. Eine Entfernung eines Kometen von der Sonne wissend, können Astronomen einen Wasserinhalt eines Kometen von seiner Helligkeit ableiten. Helle Schwänze in kalten und entfernten Kometen deuten Kohlenmonoxid-Sublimierung an.

Wissenschaftler, die Mars studieren, stellen Hypothese auf, dass, wenn sich Wasser über den Planeten bewegt, es so als Dampf tut. Der grösste Teil des Wassers auf Mars scheint, als Eis am nördlichen Pol zu bestehen. Während des Sommers des Mars, dieses Eis Sublimat, vielleicht massiven Saisonstürmen ermöglichend, bedeutende Beträge von Wasser zum Äquator zu befördern.

Wie man

fand, hatte ein Stern genannt CW Leonis einen Ring von riesengroßen Mengen des Wasserdampfs, der das Altern, massiven Stern umkreist. Ein Satellit von NASA, der entworfen ist, um Chemikalien in interstellaren Gaswolken zu studieren, hat die Entdeckung mit einem Spektrometer an Bord gemacht. Am wahrscheinlichsten "wurde der Wasserdampf von den Oberflächen von umkreisenden Kometen verdunstet."

Die spektroskopische Analyse von HD 209458 b, ein extrasolar Planet in der Konstellation Pegasus, stellt die ersten Beweise des atmosphärischen Wasserdampfs außer dem Sonnensystem zur Verfügung.

Siehe auch

Links

• Nationale Wissenschaft Digitalbibliothek - Wasserdampf
• Berechnen Sie die Kondensation Ihres ausgeatmeten Atems
• Wasserdampf-Mythen: Ein kurzer Tutorenkurs
• AGU Wasserdampf im Klimasystem - 1995
• Freies Windows-Programm, Wasserdampf-Druck-Einheitsumwandlungsrechenmaschine - PhyMetrix