Насыщенный пар. 
Производственная санитария

Количество воды или какой-либо другой жидкости в открытом сосуде постепенно уменьшается. Происходит испарение жидкости. Одновременно с испарением происходит обратный процесс — переход части хаотически движущихся молекул пара в жидкость. Этот процесс называется конденсацией.

В особенно больших размерах происходят в природе и технике взаимные превращения водяного пара и воды.

Для испарения жидкости нужно, чтобы образующийся пар удалялся. Когда поток воздуха над сосудом уносит образовавшиеся пары, жидкость испаряется быстрее, так как у молекулы пара уменьшается возможность вновь вернуться в жидкость. Если пар совсем не удаляется, например, если закупорить пробкой бутылку с жидкостью, то испарение скоро прекратится.

При неизменной температуре система «жидкость — пар» придет в состояние теплового равновесия и будет находиться в нем сколь угодно долго.

В первый момент, после того как жидкость нальют в сосуд и закроют его, она будет испаряться и плотность пара над жидкостью будет расти. Однако одновременно с этим будет расти и число молекул, возвращающихся в жидкость. Чем больше плотность пара, тем большее число молекул пара возвращается в жидкость. В результате в закрытом сосуде при постоянной температуре, в конце концов, установится динамическое равновесие. Одновременно с процессом испарения будет происходить конденсация, и оба процесса в среднем компенсируют друг друга.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром. Это название подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара.

При сжатии пара равновесие начинает нарушаться. Плотность пара в первый момент немного увеличивается, и из газа в жидкость начинает переходить большее число молекул, чем из жидкости в газ. Это продолжается до тех пор, пока вновь не установится равновесие и плотность, а значит, и концентрация молекул примет прежнее значение. Следовательно, концентрация молекул насыщенного пара не зависит от объема при постоянной температуре.

Так как давление пропорционально концентрации в соответствии с формулой p = nkT, то из независимости концентрации (или плотности) насыщенных паров от объема следует независимость давления насыщенного пара от занимаемого им объема.

Независимое от объема давление пара р_о, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называется давлением насыщенного пара.

При сжатии насыщенного пара все большая часть его переходит в жидкое состояние. Жидкость данной массы занимает меньший объем, чем пар той же массы. В результате объем уменьшается при неизменной плотности пара.

Принципиальной разницы между паром и газом нет. Слово «газ» обычно применяют к тем веществам, давление насыщенного пара которых при обычных температурах выше атмосферного (например, углекислый газ). Напротив, о паре говорят тогда, когда при комнатной температуре давление насыщенного пара меньше атмосферного и вещество более устойчиво в жидком состоянии, например, водяной пар.

Итак, плотность и давление насыщенного пара при неизменной температуре являются постоянными величинами, у разных жидкостей — разными.

Состояние насыщенного пара приближенно описывается уравнением состояния идеального газа, а его давление приближенно определяется формулой.

.

С ростом температуры давление растет. Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, то, следовательно, оно зависит только от температуры.

Однако эта зависимость р₀(Т), найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа. При нагревании жидкости с паром в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате давление пара растет не только вследствие увеличения температуры, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара. Основные различия в поведении идеального газа и насыщенного пара в том, что при изменение температуры пара в закрытом сосуде (или при изменение объема при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.

Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным, и его давление при постоянном объеме будет расти прямо пропорционально температуре.