Vesihöyry

Wikipedia

Vesihöyryä muodustuu esimerkiksi lämmitettäessä vettä

Vesihöyry tai lyhyesti höyry on kaasumaista vettä. Höyry on vakiintunut tarkoittamaan vain veden kaasuolomuotoa mutta joskus höyryllä voidaan tarkoittaa myös muiden aineiden kaasuolomuotoa. Sitä syntyy useimmiten, kun vesi haihtuu tai jää sublimoituu. Veden H₂O kiinteää olomuotoa sanotaan jääksi ja nesteolomuotoa vedeksi. Vesihöyryä voi syntyä myös kemiallisissa reaktioissa. Kylläinen höyry tarkoittaa höyryä, joka on paineen mukaisessa tiivistymislämpötilassaan. Mikäli höyry menettää lämpöä se tiivistyy nesteeksi. Tulistettu höyry on tiivistymislämpötilaa korkeammassa lämpötilassa eli se voi menettää lämpöä ennen kuin alkaa tiivistyä.

Vesihöyryn ja kaasun ero on se, että vesihöyryn lämpötila on alle kriittisen lämpötilan (674 K), joten se on mahdollista saada nestemäiseksi kasvattamalla painetta. Vesihöyry on hajutonta, mautonta ja väritöntä, eikä sitä siis voi ihmissilmin erottaa muista ilmakehän kaasuista. Arkikielessä luulemme näkevämme vesihöyryä teekattilassa, tupruamassa höyryjunan piipusta tai pakkasella hengitysilmassa. Kaikissa näissä tapauksissa vesihöyry on kuitenkin jo tiivistynyt pienenpieniksi pisaroiksi, samoiksi joista sumu muodostuu. Pilvet eivät ole vesihöyryä, vaan hyvin pieniä vesipisaroita.

Sisällysluettelo

1 Vesihöyry ilmakehässä
- 1.1 Vesihöyry kasvihuonekaasuna
2 Termejä
3 Kylläisen vesihöyryn paine
4 Lähteet
5 Aiheesta muualla

[muokkaa] Vesihöyry ilmakehässä

Vesihöyryn tiivistyessä syntyy sumua tai pilviä.

Vesihöyry on tärkeä osa ilmakehän lämmöntasausjärjestelmää: vesi haihtuu lämpimillä alueilla, kulkee vesihöyrynä lähemmäs napoja ja tiivistyy siellä, ja samalla vapauttaa siihen haihtumisessa sitoutuneen höyrystymislämmön.

Lähes kaikki ilmakehän vesihöyry on troposfäärissä. Vesihöyryn määrää koko troposfäärissä voidaan arvioida tietyillä aallonpituuksilla tehdyistä sääsatelliittikuvista. Kaikki maapallolla oleva vesi, on peräisin miljoonien vuosien aikana törmänneistä komeetoista ja tulivuortenpurkauksista.

[muokkaa] Vesihöyry kasvihuonekaasuna

Vesihöyry on kasvihuonekaasu eli ilmakehässä se voimistaa kasvihuoneilmiötä. Maan ilmakehässä on vesihöyryä hyvin vaihteleva määrä eri alueilla ja aikoina, mutta yleisesti 0,2 % eli 1,3 × 10¹⁶ kg.^[1]

Vesihöyryn arvioidaan aiheuttavan kasvihuoneilmiöstä noin 36–70 %. Vesihöyryn elinikä ilmakehässä on kuitenkin todella lyhyt, noin 7–10 päivää. Tästä seuraa, että ihminen ei toiminnallaan suoraan lisää ilmakehän vesihöyrypitoisuutta, vaikka pitoisuudet voivat muuttua ilmaston lämpenemisen seurauksena. Joidenkin yhdysvaltalaisten tutkijoiden mukaan ilmakehän kosteuspitoisuus on kasvanut 0,41 kg/m² vuosikymmenessä sitten vuoden 1988.^[2]

Eräiden arvioiden mukaan vesihöyry aiheuttaa kirkkaana päivänä 60–70 % ja hiilidioksidi 20–25 % maan kasvihuoneilmiöstä.^[3]^[4]^[5]

Maan ilmakehän vesipitoisuuden vaikutus kasvihuoneilmiöön havaintojen mukaan noudattaa suunnilleen kaavaa:

Tg – Te = 14,817 ln (Wc) – 4,7318

Jossa Tg kasvihuone-ilmiän mukainen lämpötila, Tg lämpötila ilman kasvihuone-ilmiötä. Vesipitoisuudella Wc tarkoitetaan tässä vesihöyryn määrää maanpinan ja 300 mbar painepinnan välillä 10¹² tonneina.^[6]

Joutkut tutkijat olettavat, että jos lämpötila Maan ja nimenomaan merien pinnalla kasvaisi kyllin suureksi, niin vesihöyryn aiheuttama kasvihuone-ilmiö alkaisi voimistaa itseään ja karkaisi käsistä. Lämpötilan nousu haihduttaisi vettä vesihöyryksi kasvihuone-ilmiötä voimistamaan, mikä nostaisi lämpötilaa, mikä taas lisäisi veden haihtumista ja kasvihuone-ilmiötä ja niin edelleen. merivesien lämpötilojen ollessa yli 27 astetta, merivedet haihtuvat niin rajusti, että siihen sitoutunut lämpö luo hurrikaaneja. Maan valtamerien pinnan keskilämpötila on nyt 10 °C. Jos se olisi 27 °C, kasvihuone-ilmiö karkaisi käsistä.^[7] Maan vesien pintalämpötila on korkeimmilaan 30,5 °C.^[8]

Väitetään, että joillain valtamerien kosteilla, yli 70% suhteellisen kosteuden 9 km:n korkeudessa olevilla alueilla tapahtuisi paikallista karkaavaa kasvihuone-ilmiötä, jota ympäröivät kuivat alueet tasoittavat.^lähde?

[muokkaa] Termejä

[muokkaa] Ilman absoluuttinen kosteus

Ilman absoluuttinen kosteus tarkoittaa vesihöyryn massan suhdetta tämän vesihöyrymäärän sisältämän ilman tilavuuteen. Yksikkö voi olla esimerkiksi g/m³.

[muokkaa] Ilman suhteellinen kosteus

Ilman suhteellinen kosteus tarkoittaa ilman sisältämän vesihöyryn määrän suhdetta kyllästymispisteessä olevan ilman vesihöyryn määrään. Kun ilma on täysin kyllästetty vesihöyryllä suhde on 100%. Suhteellisen kosteuden yksikkö on %.

[muokkaa] Vesihöyryn osapaine

Vesihöyryn osapaineella tarkoitetaan vesihöyryn osuutta ilman kokonaispaineesta. Yksikkö on Pa.

[muokkaa] Vesihöyryn diffuusio

Vesihöyryn diffuusio on lähinnä rakennustekniikassa käytettävä termi, joka tarkoittaa höyrymolekyylien satunnaista liikkumista ilmassa tai huokoisen aineen huokosissa. Diffuusio pyrkii tasoittamaan vesihöyryn osapaineen tai vesihöyrypitoisuuden paikallisia eroja höyryn siirtyessä pienempään pitoisuuteen/osapaineeseen päin.

[muokkaa] Vesihöyryn konvektio

Vesihöyryn konvektio tarkoittaa ilman sisältämän vesihöyryn siirtymistä ilmavirtauksen mukana. Ilma virtaa aina alenevan kokonaispaineen suuntaan. Termiä käytetään rakennustekniikassa.

[muokkaa] Vesihöyryn läpäisevyys

Vesihöyryn läpäisevyys on lähinnä rakennustekniikassa käytettävä termi, jolla tarkoitetaan aineen kykyä läpäistä vesihöyryä diffuusiolla. Mitä suurempi läpäisevyys, sitä pienempi höyrynvastus, jolloin vesihöyry siirtyy helpommin aineen läpi. Vesihöyryn läpäisevyyden yksikkö on kg/m s Pa.

[muokkaa] Kylläinen höyry

Kylläinen höyry on kaasuuntunutta vettä kiehumispisteen lämpötilassa. Lämpötilan laskiessa höyryä alkaa välittömästi tiivistymään vedeksi.

[muokkaa] Tulistettu höyry

Tulistettu höyry on tilanteen painetta vastaavaa höyrystymispistettä korkeammassa lämpötilassa. Tulistettua höyryä syntyy kuumentamalla kylläistä höyryä. Tulistettu höyry voi luovuttaa lämpöä tiivistymättä. Jäähdyttyään riittävästi tulistettu höyry muuttuu kylläiseksi. Tulistettua vesihöyryä käytetään esimerkiksi voimalaitosten höyryturbiineissa.

[muokkaa] Kylläisen vesihöyryn paine

Kylläisen vesihöyryn paine lämpötilan mukaan

Lämpötila (°C)	Paine (kPa)^[9]	Tiheys g/m³
-25	jää 0,0635
-20	jää 0,1035
-15	vesi 0,1915/ jää 0,1655
-10	vesi 0,2865/ jää 0,2600
-5	vesi 0,4217/ jää 0,4017
-4	vesi 0,4546/ jää 0,4373
-3	vesi 0,4897/ jää 0,4757
-2	vesi 0,5274/ jää 0,5173
-1	vesi 0,5677/ jää 0,5622
0	0,6107	4,846
1	0,6566	5,192
2	0,7056	5,797
3	0,7577	5,947
4	0,8131	6,360
5	0,8722	6,797
6	0,9349	7,269
7	1,0016	7,751
8	1,0725	8,270
9	1,1477	8,819
10	1,2275	9,399
11	1,3122	10,01
12	1,4020	10,66
13	1,4971	11,34
14	1,5979	11,34
15	1,7045	12,83
16	1,8174	13,63
17	1,9367	14,47
18	2,063	15,37
19	2,196	16,30
20	2,337	17,29
21	2,486	18,33
22	2,643	19,42
23	2,808	20,57
24	2,982	21,77
25	3,166	23,04
26	3,360	24,36
27	3,564	25,76
28	3,778	27,22
29	4,004	28,75
30	4,241	30,36
31	4,491	32,04
32	4,753	33,80
33	5,028	35,65
34	5,318	37,58
35	5,621	39,60
36	5,939	41,71
37	6,273	43,91
38	6,623	46,22
39	6,990	48,62
40	7,374	51,14
41	7,700	53,50
42	8,197	56,50
43	8,638	59,00
44	9,099	62,33
45	9,581	65,45
46	10,084	68,66
47	10,611	72,03
48	11,161	75,53
49	11,735	79,18
50	12,334	82,98
52	13,611	91,03
54	15,001	99,74
56	16,509	109,1
58	18,146	119,3
60	19,92	130,2
62	21,84	141,9
64	23,91	154,5
66	26,15	168,1
68	28,56	182,6
70	31,16	198,1
72	33,96	214,7
74	36,96	232,5
76	40,19	251,5
78	43,65	271,7
80	47,36	293,3
85	57,80	353,5
90	70,11	423,5
95	84,53	504,5
100	101,32 (1 ilmakehä)	598,0
110	143,26	826,7
120	198,53	1122
130	270,11	1497
140	361,4	1967
150	476,2	2548
160	618,0	3260
170	792,0	4122
180	1002,7	5158
190	1255,2	6393
200	1555,1	7858
210	1908,0	9586
220	2320,1	11610
230	2797,9	13990
240	3348,0	16760
250	3978	19990
260	4694	23760
270	5505	28150
280	6419	33280
300	8592	46300
320	11290	64550
340	14608	92810
350	16529
360	18674	1435000
374,15	22129	315*1000

Kylläisen vesihöyryn paineen yhtälö välillä -50 ... +102 °C, T ilman lämpötila kelvineinä, joka on °C:n lämpötila +273,16 p paine millibaaria.


$\log_{10} \left ( p \right )=$	$-7.90298 (\frac{373.16}{T}-1) + 5.02808 \log_{10} \frac{373.16}{T}$
	$- 1.3816 . 10^{-7} (10^{11.344 (1-\frac{T}{373.16})} -1)$
	$+ 8.1328 . 10^{-3} (10^{-3.49149 (\frac{373.16}{T}-1)} -1)$
	$+ \log_{10} \left ( 1013.246 \right )$

Kylläisen vesihöyryn paine mmHg ja tiheys.^[10]

Lämpötila °C	Vesihöyryn paine mmHg	Vesihöyryn tiheys g/m³	Lämpötila °C	Vesihöyryn paine mmHg	Vesihöyryn tiheys g/m³
-10	2,15	2,36	40	55,3	51,1
0	4,58	4,85	60	149,4	130,5
5	6,54	6,8	80	355,1	293,8
10	9,21	9,4	95	634	505
11	9,84	10,01	96	658	523
12	10,52	10,66	97	682	541
13	11,23	11,35	98	707	560
14	11,99	12,07	99	733	579
15	12,79	12,83	100	760	598
20	17,54	17,3	101	788	618
25	23,76	23	110	1074,6	...
30	31,8	30,4	120	1489	...
37	47,07	44	200	11659	7840

[muokkaa] Lähteet

↑ The Environment School of Life Sciences, Napier University. (englanniksi)
↑ Increased atmospheric moisture discovered ScienceDaily. 20. syyskuuta 2007. Viitattu 18. lokakuuta 2007. (englanniksi)
↑ Water vapor (englanniksi)
↑ Greenhouse – Green Planet Nova Online. (englanniksi)
↑ Gavin A. Schmidt: Water vapor: feedback or forcing? 6. huhtikuuta 2005. RealClimate. Viitattu 13. heinäkuuta 2007. (englanniksi)
↑ Ferenz Rákóczi† ja Zsuzsanna Iványi: Water vapour and greenhouse effect 14. kesäkuuta 1999. (pdf). (englanniksi)
↑ Gabriel Kotliar: Venus: Earth’s “Hot” Future? (Power Point). (englanniksi)
↑ Kendall Powell/John Bluck: Tropical ‘runaway greenhouse’ provides insight to Venus 15. toukokuuta 2002. Nasa.
↑ Tekniikan käsikirja 2, s. 229. Gummerus, 1967.
↑ Saturated Vapor Pressure, Density for Water hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/. (englanniksi)

[muokkaa] Aiheesta muualla

Höyrynpaineen laskemiseen tarkoitettu ohjelma (englanniksi)
National Science Digital Library - Water Vapor (englanniksi)
Vesihöyryn mittaaminen (englanniksi)
psu.edu science misconceptions - Bad Clouds (englanniksi)
Calculate the condensation of your exhaled breath (englanniksi)
Water Vapor Myths: A Brief Tutorial (englanniksi)
AGU Water Vapor in the Climate System - 1995 (englanniksi)

See also ebooksgratis.com: no banners, no cookies, totally FREE.