Дано:

вода при t = 100 \text{ °C} и пар при t = 100 \text{ °C}, одинаковая масса. Трубы холодные (8–10 °C) в тёплом помещении (около 23 °C).

Найти:

объяснить механизм конденсации на трубах и меры защиты.

Решение:

Часть 1. Что опаснее: вода или пар при 100 °C?

При ожоге водой тело получает теплоту охлаждения от 100 \text{ °C} до температуры кожи t_{\text{кожи}}: Q_{\text{вода}} = m c \Delta t При ожоге паром происходит два процесса: 1. Конденсация пара при 100 \text{ °C} — выделяется удельная теплота конденсации L: Q_1 = mL 2. Охлаждение получившейся воды от 100 \text{ °C} до температуры кожи: Q_2 = m c \Delta t Суммарная теплота от пара: Q_{\text{пар}} = Q_1 + Q_2 = mL + mc\Delta t \gt Q_{\text{вода}} Так как L = 2{,}26 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} велика, пар опаснее.

Часть 2. Конденсация на холодных трубах в доме.

Холодная труба (8–10 °C) охлаждает прилегающий воздух. При охлаждении воздуха снижается давление насыщенных паров P_{\text{нас}}(T). Относительная влажность: \varphi = \frac{P_{\text{пар}}}{P_{\text{нас}}(T)} Парциальное давление водяного пара P_{\text{пар}} не меняется, но P_{\text{нас}} уменьшается при охлаждении, поэтому \varphi \to 100\%. При достижении \varphi = 100\% начинается конденсация — выпадает влага (роса). Теплоизоляция труб исключает теплообмен с воздухом, воздух не охлаждается, конденсации не происходит. Проветривание заменяет влажный воздух сухим, снижая P_{\text{пар}}.