Mikä on höyrynpaine?

Määritelmän mukaan höyrynpaine on paineen määrä höyryn tai kaasun sisällä, kun aine on tasapainotilassa. Toisin sanoen, kun neste tai kiinteä aine on suljetussa astiassa ja jotkut molekyylit haihtuvat, kun taas toiset palaavat nestemäiseen tai kiinteään tilaan, säiliössä mitattava paine liittyy höyryyn. Höyrynpaine ilmaistaan ​​ilmakehinä (atm) ja siihen voivat vaikuttaa lämpötilan muutokset, säiliön koko ja molekyylisidoksen lujuus.

Kun vesi muuttuu höyryksi ja höyry jää loukkuun astiaan, vesihöyryn paine kasvaa, kunnes se saavuttaa tasapainopisteen. Tällöin haihtumisnopeus on yhtä suuri kuin kondensoitumisnopeus. Toisin sanoen, kun höyryä kerätään suljetulle alueelle, höyryn lisääntymisestä johtuva lämpötilan nousu johtaa kondensaatioon säiliön sisällä. Vesimolekyylit ovat loukussa säiliön seinien sisällä eivätkä pääse pakoon. Tämän seurauksena molekyylit alkavat törmätä ja sitoutua ja palata nestemäiseen tilaan.

Lämpötilan noustessa myös haihtumisnopeus kasvaa. Molekyylit haihtuvat edelleen, kunnes tasapainopiste saavutetaan. Tasapainopiste tunnetaan myös nimellä kyllästymishöyryn paine, koska höyry on täysin kyllästynyt. Kondensaatioprosessi alkaa, kun tasapainopiste on saavutettu.

Säiliön koko, jossa höyryä pidetään, vaikuttaa myös paineen muutoksiin. Mitä enemmän höyryä on suljetulla alueella, sitä suurempi paine on samalla alueella. Esimerkkinä voit kuvitella kasvavan ihmisjoukon jumittuneen pieneen huoneeseen. Kun huoneeseen tulee enemmän ihmisiä, ihmiset lähestyvät toisiaan, koska huoneen koko ei muutu. Höyryn tapauksessa, kun enemmän molekyylejä tulee säiliöön, mitä lähempänä toisiaan molekyylit tulevat ja sitä enemmän höyrynpaine kasvaa.

Lämpötilan muutosten ja tilanrajoitusten lisäksi molekyylirakenteen sidosten tyyppi voi sanella, onko höyrynpaine suhteellisen korkea vai matala. Periaatteessa mitä helpompi joukkovelkakirjojen muodostuminen on, sitä nopeampi kondensoitumisaste on ja siten tasapainopiste tapahtuu suhteellisen nopeasti. Jos tasapainotila saavutetaan nopeasti, höyrynpaine on suhteellisen alhainen. Vaihtoehtoisesti, jos sidokset ovat heikkoja, molekyyli sitoutuu hitaasti. Kestää kauemmin, ennen kuin haihtumisnopeus on sama kuin kondensoitumisnopeus, ja molekyylillä on korkea höyrynpaine.