Co to jest ciśnienie pary?

Z definicji prężność pary to ciśnienie w parze lub gazie, gdy substancja jest w stanie równowagi. Innymi słowy, gdy ciecz lub ciało stałe znajduje się w zamkniętym pojemniku, a niektóre cząsteczki odparowują, podczas gdy inne powracają do stanu ciekłego lub stałego, ciśnienie, które można zmierzyć w tym pojemniku, dotyczy pary. Prężność pary wyrażona jest w atmosferach (atm) i może na nią wpływać zmiana temperatury, wielkość pojemnika i siła wiązania molekularnego.

Kiedy woda przekształca się w parę, a para jest uwięziona w pojemniku, ciśnienie pary wodnej będzie rosło, aż osiągnie punkt równowagi. W tym momencie szybkość parowania jest równa szybkości kondensacji. Innymi słowy, gdy para jest wychwytywana w zamkniętym obszarze, wzrost temperatury wynikający ze wzrostu pary prowadzi do kondensacji wewnątrz pojemnika. Cząsteczki wody są uwięzione w ścianach pojemnika i nie mogą się wydostać. W rezultacie cząsteczki zaczynają zderzać się i wiązać i powracać do stanu ciekłego.

Wraz ze wzrostem temperatury rośnie również szybkość parowania. Cząsteczki będą odparowywać, aż do osiągnięcia punktu równowagi. Punkt równowagi jest również znany jako ciśnienie pary nasyconej, ponieważ para jest całkowicie nasycona. Proces kondensacji rozpoczyna się po osiągnięciu punktu równowagi.

Rozmiar pojemnika, w którym trzymana jest para, ma również wpływ na zmiany ciśnienia. Im więcej pary znajduje się w zamkniętym obszarze, tym więcej ciśnienia występuje w tym samym obszarze. Na przykład wyobraź sobie rosnącą rzeszę ludzi zatłoczonych w małym pokoju. Gdy więcej osób wchodzi do pokoju, ludzie zbliżają się do siebie, ponieważ wielkość pokoju się nie zmienia. W przypadku pary, im więcej cząsteczek dostaje się do pojemnika, tym bliżej siebie stają się cząsteczki i tym większe jest ciśnienie pary.

Oprócz zmian temperatury i zwężeń przestrzennych, rodzaj wiązań w strukturze molekularnej może decydować, czy prężność pary będzie względnie wysoka, czy niska. Zasadniczo, im łatwiej jest utworzyć wiązanie, tym szybsze będzie tempo kondensacji, a zatem punkt równowagi pojawi się stosunkowo szybko. Jeśli stan równowagi zostanie osiągnięty szybko, prężność pary będzie względnie niska. Alternatywnie, jeśli wiązania są słabe, wówczas cząsteczka wiąże się powoli. Zajmie to więcej czasu, aby szybkość parowania wyrównała szybkość kondensacji, a cząsteczka będzie miała wysokie ciśnienie pary.