Онлайн калкулатор зависимост от точката на кипене на водата на височина над морското равнище
Калкулаторът изчислява температурата на кипене на водата в зависимост от температурата на въздуха и височина
След създаването на калкулатори чифт натиск върху всички (конверторни налягане единици) и по-специално на атмосферното налягане (барометрично изравняване) исках да знам как да се изчисли точката на кипене на водата, в зависимост от надморската височина. Аз някак си знаеше, че в разгара на водата кипи при температура под 100 ° C - но на каква точна температура се свежда - въпрос.
Задачата се състои от два етапа - да се установи зависимостта атмосферно налягане от височината и температурата на кипене в сравнение с налягане. Нека започнем с последната, тъй като по-интересно.
На кипене е първият фазов преход за (вода замества агрегат състояние от течност газ).
Първи ред фазов преход е описан от уравнението Clapeyron:
,
където
- специфичната топлина на фазовия преход, което е числено равно на количеството топлина, придадена на единица маса от материал за преход фаза,
- температурата на фазовия преход,
- промяна на специфичния обем в прехода
Clausius Clapeyron уравнение опростена за случаи на изпаряване и сублимация, като се предполага, че
- Парата се подчинява на идеалния газ
- Специфичният обем на флуида е много по-малък от специфичния обем на пара
трябва да бъде от състоянието на двойка може да се опише чрез уравнението на Менделеев-Clapeyron
,
и от две - че определен обем на флуида може да се пренебрегне.
Така Clapeyron уравнение става
,
където специфичният обем може да се изрази чрез
,
и най-накрая
разделяне на променливите, ние получаваме
Интегриране на лявата страна от към и от надясно, т.е. от една точка към друга точка на линията на равновесие течна пара ние получаваме уравнението
наречен на Клаузиус-Клапейрон.
Всъщност, това е желаният зависимост от точката на кипене на налягане.
Ние прекарваме няколко трансформации
,
тук
- моларната маса на вода, 18 грама / мол
- универсална газова константа, 8.31 J / (Мулк)
- специфична топлина на изпаряване на водата 2,3 х 10 6 J / кг
Сега остава да се установи зависимостта атмосферно налягане от височината. Тук използваме формулата барометрично (другият ние все още нямаме):
или
,
тук
- моларната маса на въздуха 29 г / мол
- универсална газова константа, 8.31 J / (Мулк)
- земното ускорение, 9.81 m / и (в а)
- температура
Стойностите, свързани с въздуха, ще отбележат индекс V, вода - ч
Приравняването и да се отървем от изложителите, получаваме
Е, крайната формула
В действителност, действителното налягане на въздуха не трябва да бъде барометрично формула, тъй като никой не може да се предположи, постоянна температура на въздуха при висока наклон. Също така, гравитационното ускорение зависи от географската ширина и атмосферно налягане - и от концентрацията на водна пара. Това означава, че стойността на тази формула, ние получаваме приблизително. Затова са включени по-долу друг калкулатор, който използва използва формула за изчисляване на температурата на кипене, в зависимост от налягането на въздуха в милиметри живачен стълб.
Калкулатор според температурата на кипене на височината на: