Сорбция. 
Паропроницаемость

Контрольная работа по теплофизике СОРБЦИЯ. ПАРОПРОНИЦАЕМОСТЬ

1. Упругость водяного пара Упругость водяного пара — в атмосфере, парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе; выражается в мбар или мм рт. ст. (1 мбар = 102 к/м3). У. в. п. зависит от количества водяного пара в единице объёма и является одной из характеристик влажности воздуха (См. Влажность воздуха). У. в. п. у земной поверхности может быть около нуля (в Антарктиде, зимой в Якутии, иногда в пустынях) и до 30−35 мбар вблизи экватора. С высотой У. в. п. быстро убывает — в 2 раза в нижних 1,5 км и почти до нуля на верхней границе тропосферы.

2. Сорбция. Десорбция Образец строительного материала, высушенный до постоянного веса, т. е. имеющий влажность, равную нулю, помещенный в атмосферу воздуха, имеющего хотя бы и незначительное влагосодержание, приобретает некоторую влажность. Эта влажность будет тем большей, чем больше относительная влажность воздуха, окружающего материал, и чем ниже его температура. При этом увеличение влажности материала происходит в результате поглощения влаги из окружающего воздуха, находящейся в нем в виде водяного пара. Это явление носит название сорбции. Процесс сорбции не требует разности температур воздуха и материала, следовательно, он не связан с температурной конденсацией. Понятие сорбции охватывает два явления поглощения материалом водяного пара: 1) поглощение пара поверхностью его пор в результате соударения молекул пара с поверхностью пори как бы прилипания их к этой поверхности; это явление носит название адсорбции и имеет превалирующее значение; 2) поглощение пара, состоящее в прямом растворении его в объеме твердого тела; это явление называется абсорбцией. Во многих случаях разграничение этих явлений представляет задачу чрезвычайно трудную, а порой и неразрешимую. По этой причине было предложено для объединения этих явлений укороченное название «сорбция» в качестве термина, не заключающего в себе определенной физической гипотезы. Этот термин и принят в дальнейшем изложении для строительных материалов, в которых в основном преобладает явление адсорбции.

Десорбция — удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента; процесс, обратный адсорбции. Происходит при уменьшении концентрации адсорбирующегося вещества в среде, окружающей адсорбент, а также при повышении температуры. Скорость Д. (кол-во молекул, покидающих поверхность адсорбента в секунду, отнесённое к её площади) зависит от температуры, давления, а также природы и особенностей структуры адсорбирующей поверхности. Д. применяется для извлечения из адсорбентов поглощённых ими газов или растворённых веществ, а также для исследования поверхностей.

3. Изотермы сорбции Зависимость между влажностью материала и относительной упругостью водяного пара (относительной влажностью воздуха) изображается графически в виде изотерм сорбции. Для получения изотерм сорбции образцы материалов, предварительно высушенные, помещают в эксикаторы с растворами серной кислоты различных концентраций, дающих различные относительные влажности воздуха. Образцы выдерживаются в эксикаторах до приобретения ими постоянного веса. Если в эксикаторы поместить влажные образцы, то они будут отдавать влагу воздуху, содержащемуся в эксикаторах; это явление носит название «десорбция».

4. Капиллярная конденсация В процессе сорбции водяного пара можно различить три стадии. 3-я стадия, когда к адсорбции присоединяется явление капиллярной конденсации. На изотермах сорбции это соответствует резкому увеличению влажности материала. Причиной капиллярной конденсации является то, что максимальная упругость водяного пара над вогнутой поверхностью воды меньше, чем над плоскостью. В капиллярах малого радиуса, а также в местах контакта отдельных частиц влага образует вогнутые мениски, над которыми максимальная упругость водяного пара будет меньше, чем над плоской поверхностью. Этим и объясняется возможность конденсации водяного пара в капиллярах малого радиуса и в местах контактов отдельных частиц материала. Чем меньше будет радиус мениска жидкости, тем больше будет разница в максимальных упругостях водяного пара над ними по сравнению с упругостью над плоской поверхностью.

5. Диффузия водяного пара через ограждение Разность величин упругости водяного пара с одной и с другой стороны ограждения вызывает поток водяного пара через ограждение от внутренней его стороны к наружной стороне. Это явление носит название диффузии водяного пара через ограждение.

6. Коэффициент паропроницаемости материала водяной пар адсорбент диффузия Коэффициент паропроницаемости материала? зависит от физических свойств данного материала и отражает его способность проводить диффундирующий через него водяной пар. Коэффициент паропроницаемости материала аналогичен коэффициенту теплопроводности и определяет количество водяного пара в граммах, которое будет диффундировать в течение 1 ч через 1 м² плоской стенки толщиной 1 м, сделанной из данного материала, при разности упругости водяного пара с одной и с другой ее стороны, равной 1 мм рт. ст. Для одного и того же материала коэффициент паропроницаемости может изменяться в зависимости от температуры и влажности материала. С понижением температуры величина? будет уменьшаться. Влияние влажности такое же: с повышением влажности материала повышается и его коэффициент паропроницаемости.

7. Графический метод расчета влажностного режима ограждения при стационарных условиях диффузии водяного пара Расчет на конденсацию влаги в ограждении делается графически следующим образом. В ограждении строится линия падения температуры (линия ?(тау)). По температурной линии строится линия изменения максимальной упругости водяного пара в ограждении (линия Е). Затем строится линия падения упругости водяного пара (линия е). Если линии Е и е не пересекаются, то это указывает на отсутствие конденсации водяного пара в ограждении, так как при этом в любой плоскости ограждения действительная упругость водяного пара оказывается ниже максимальной упругости, что исключает возможность конденсации водяного пара. Если же линии Е и е пересекаются, то это значит, что в ограждении возможна конденсация водяного пара. При этом для построения линии действительного изменения упругости водяного пара в ограждении из точек на поверхностях ограждения, соответствующих ев и ен проводятся касательные к линии максимальной упругости водяного пара. Между точками касания будет находиться зона конденсации, т. е. та часть ограждения, в которой будет конденсироваться водяной пар. Количество конденсата в ограждении определяется по разности количеств водяного пара, притекающего к зоне конденсации и уходящего от нее.