Снижение количества конденсата от паров воды.

[Krapper]

Добрый день!

Хочу посоветоваться по поводу следующего вопроса. В стеклянной колбе стоит дистиллированная вода, есть ли способ добиться того, чтобы на стенках колбы не образовывались капли конденсата при комнатной температуре в помещении. Интересует именно эстетическая сторона вопроса. Стенки сосуда модифицировать нельзя, только воду. Может ли добавление небольших количеств бесцветных ПАВ в саму воду как-то повлиять на  конденсат, или введение каких-либо солей для изменения ионной силы? Очень плаваю в этой теме. Есть возможность ввести до 2% активного вещества.

[yatcheh]

10 минут назад, Krapper сказал:

Добрый день!

Хочу посоветоваться по поводу следующего вопроса. В стеклянной колбе стоит дистиллированная вода, есть ли способ добиться того, чтобы на стенках колбы не образовывались капли конденсата при комнатной температуре в помещении. Интересует именно эстетическая сторона вопроса. Стенки сосуда модифицировать нельзя, только воду. Может ли добавление небольших количеств бесцветных ПАВ в саму воду как-то повлиять на  конденсат, или введение каких-либо солей для изменения ионной силы? Очень плаваю в этой теме. Есть возможность ввести до 2% активного вещества.

 

Образование конденсата на стенках закрытой колбы связано с изменением температуры окружающего воздуха. Над поверхностью воды устанавливается определённое равновесное давление пара, соответствующее температуре жидкости. Даже при небольшом уменьшении температуры воздуха (теоретически - при любом, как угодно малом) стенка колбы выше уровня жидкости охлаждается быстрее, чем масса жидкости, и на стенках появляется конденсат. При повышении температуры конденсат исчезает. Строго говоря, он исчезнет сам по себе и в изотермических условиях, поскольку давление пара над выпуклой каплей всегда выше, чем над плоской поверхностью основной массы жидкости.

ПАВ может уменьшить скорость испарения/конденсации, но не изменит равновесного давления. Тут нужна добавка, которая повлияет именно на равновесное давление пара. Это должно быть растворимое, бесцветное, химически инертное, нелетучее вещество, образующее при растворении максимальное количество частиц на единицу массы. Например - хлорид лития (LiCl). 

Над раствором соли давление пара будет ниже, чем над чистой жидкостью, поэтому для образования конденсата (который из чистой жидкости и состоит), потребуется более существенное охлаждение. Можно рассчитать максимальное понижение температуры (скажем, от 20С для 2%-го раствора LiCl), при котором конденсат ещё не появится. 

То есть, можно добиться отсутствия конденсата при при каком-то максимальном суточном ходе температуры воздуха.

[Krapper]

7 минут назад, yatcheh сказал:

 

Образование конденсата на стенках закрытой колбы связано с изменением температуры окружающего воздуха. Над поверхностью воды устанавливается определённое равновесное давление пара, соответствующее температуре жидкости. Даже при небольшом уменьшении температуры воздуха (теоретически - при любом, как угодно малом) стенка колбы выше уровня жидкости охлаждается быстрее, чем масса жидкости, и на стенках появляется конденсат. При повышении температуры конденсат исчезает. Строго говоря, он исчезнет сам по себе и в изотермических условиях, поскольку давление пара над выпуклой каплей всегда выше, чем над плоской поверхностью основной массы жидкости.

ПАВ может уменьшить скорость испарения/конденсации, но не изменит равновесного давления. Тут нужна добавка, которая повлияет именно на равновесное давление пара. Это должно быть растворимое, бесцветное, химически инертное, нелетучее вещество, образующее при растворении максимальное количество частиц на единицу массы. Например - хлорид лития (LiCl). 

Над раствором соли давление пара будет ниже, чем над чистой жидкостью, поэтому для образования конденсата (который из чистой жидкости и состоит), потребуется более существенное охлаждение. Можно рассчитать максимальное понижение температуры (скажем, от 20С для 2%-го раствора LiCl), при котором конденсат ещё не появится. 

То есть, можно добиться отсутствия конденсата при при каком-то максимальном суточном ходе температуры воздуха.

 

Я как раз и думал про соли, большое спасибо за помощь.

[yatcheh]

Я тут написал выше:

 

34 минуты назад, yatcheh сказал:

ПАВ может уменьшить скорость испарения/конденсации, но не изменит равновесного давления.

 

И что-то засомневалси... А так ли это? Ведь поверхностная энергия-то уменьшается. На некоторую дельту. Не могу сообразить  

Изменено 12 Июля, 2019 в 08:48 пользователем yatcheh

[yatcheh]

А ведь действительно, это совсем не так. Более того - это крандец, как не так!

Равновесное давление пара нефти снижается с 40 кПа до 35 кПа при введении калиевого мыла в количестве 10 мг/кг . Считая, что молярный вес мыла и нефти сопоставим, это соответствует 1/100000 мольной доли. Что бы честно понизить давление введением растворимого вещества той же молярной массы, его надо взять в 12500 раз больше (125 г/кг).

Но всё не так просто, поскольку при увеличении количества мыла до 15 мг/кг, давление снова возрастает - до 38 кПа. Эффект налицо, но смоделировать и обсчитать его - походу, тут чёрт ногу сломит.

[Krapper]

В 12.07.2019 в 13:27, yatcheh сказал:

А ведь действительно, это совсем не так. Более того - это крандец, как не так!

Равновесное давление пара нефти снижается с 40 кПа до 35 кПа при введении калиевого мыла в количестве 10 мг/кг . Считая, что молярный вес мыла и нефти сопоставим, это соответствует 1/100000 мольной доли. Что бы честно понизить давление введением растворимого вещества той же молярной массы, его надо взять в 12500 раз больше (125 г/кг).

Но всё не так просто, поскольку при увеличении количества мыла до 15 мг/кг, давление снова возрастает - до 38 кПа. Эффект налицо, но смоделировать и обсчитать его - походу, тут чёрт ногу сломит.

 

Я провёл эксперимент. Использовал 0,2% лаурилсульфата натрия; 1% хлорида натрия; 2% хлорида натрия; глицерин 10% глицерин; 100% дистиллированная вода в конических колбах. Термостатировал при 40°C, затем вынул из шкафа для создания существенной разницы температур стекла и жидкости. Конденсат образовался везде, но с колбах с глицерином и SLS гораздо медленнее. При этом в колбе с SLS капли обладали гораздо меньшим углом смачивания, видимо SLS попал на стенки при перемешивании. Введение солей не оказало видимого эффекта. У глицерина эффект лучший, но я и добавил его прилично, возможно он затрудняет испарение воды ещё и как осушитель.

[yatcheh]

2 часа назад, Krapper сказал:

 

Я провёл эксперимент. Использовал 0,2% лаурилсульфата натрия; 1% хлорида натрия; 2% хлорида натрия; глицерин 10% глицерин; 100% дистиллированная вода в конических колбах. Термостатировал при 40°C, затем вынул из шкафа для создания существенной разницы температур стекла и жидкости. Конденсат образовался везде, но с колбах с глицерином и SLS гораздо медленнее. При этом в колбе с SLS капли обладали гораздо меньшим углом смачивания, видимо SLS попал на стенки при перемешивании. Введение солей не оказало видимого эффекта. У глицерина эффект лучший, но я и добавил его прилично, возможно он затрудняет испарение воды ещё и как осушитель.

 

При такой разнице температур (20С) 2%-й раствор соли и не должен был работать. С лаурилсульфатом на стенках - это накладка, несколько нивелирующая чистоту эксперимента, но эффекта не отменяющая.

Если добиваться безупречности эксперимента, то надо измерять "точку росы" - максимальную разность температур, при которой конденсат ещё не образуется. Но, это конечно, дело долгое и муторное.

[Krapper]

4 часа назад, yatcheh сказал:

 

При такой разнице температур (20С) 2%-й раствор соли и не должен был работать. С лаурилсульфатом на стенках - это накладка, несколько нивелирующая чистоту эксперимента, но эффекта не отменяющая.

Если добиваться безупречности эксперимента, то надо измерять "точку росы" - максимальную разность температур, при которой конденсат ещё не образуется. Но, это конечно, дело долгое и муторное.

Я измерял разность температур стекла сверху и жидкости пирометром. В момент испытания около 7°С разность температур. В общем, остановлюсь пока на глицерине.

[yatcheh]

3 часа назад, Krapper сказал:

Я измерял разность температур стекла сверху и жидкости пирометром. В момент испытания около 7°С разность температур. В общем, остановлюсь пока на глицерине.

 

Эх, надо было сразу прикинуть расчётом. 2% раствор NaCl даёт разбег температуры меньше одного градуса... 

 

[бродяга_]

В 12.07.2019 в 10:48, Krapper сказал:

В стеклянной колбе стоит дистиллированная вода, есть ли способ добиться того, чтобы на стенках колбы не образовывались капли конденсата при комнатной температуре в помещении.

если колба закрыта (а иначе вода со временем испарится), создать в ней небольшое давление, к примеру растворить немного углекислого газа?