Давление пара [а] или равновесное давление пара — это давление , оказываемое паром , находящимся в термодинамическом равновесии со своими конденсированными фазами (твердыми или жидкими) при данной температуре в закрытой системе . Равновесное давление пара является показателем термодинамической тенденции жидкости к испарению. Это относится к балансу частиц, выходящих из жидкости (или твердого тела) в равновесии с частицами, находящимися в сосуществующей паровой фазе. Вещество с высоким давлением пара при нормальной температуре часто называют летучим . Давление пара, присутствующего над поверхностью жидкости, известно как давление пара. По мере повышения температуры жидкости притягивающие взаимодействия между молекулами жидкости становятся менее значимыми по сравнению с энтропией этих молекул в газовой фазе, что увеличивает давление пара. Таким образом, жидкости с сильными межмолекулярными взаимодействиями, вероятно, будут иметь меньшее давление пара, а для более слабых взаимодействий верно обратное.
Давление пара любого вещества увеличивается нелинейно с температурой, что часто описывается соотношением Клаузиуса-Клапейрона . Точка кипения жидкости при атмосферном давлении (также известная как нормальная точка кипения ) — это температура, при которой давление пара равняется атмосферному давлению окружающей среды. При любом постепенном повышении этой температуры давление пара становится достаточным, чтобы преодолеть атмосферное давление и заставить жидкость образовывать пузырьки пара. Для образования пузырьков на больших глубинах жидкости требуется немного более высокая температура из-за более высокого давления жидкости из-за гидростатического давления массы жидкости наверху. Более важным на малых глубинах является более высокая температура, необходимая для начала образования пузырьков. Поверхностное натяжение стенок пузырька приводит к избыточному давлению в очень маленьких начальных пузырьках.
Давление пара, которое один компонент смеси вносит в общее давление в системе, называется парциальным давлением . Например, воздух на уровне моря, насыщенный водяным паром при температуре 20 °C, имеет парциальное давление около 2,3 кПа воды, 78 кПа азота, 21 кПа кислорода и 0,9 кПа аргона , что в сумме составляет 102,2 кПа, что составляет основу для стандартного атмосферного давления .
Давление пара измеряется в стандартных единицах давления . Международная система единиц (СИ) признает давление как производную единицу измерения силы на площадь и определяет паскаль (Па) в качестве стандартной единицы. Один паскаль равен одному ньютону на квадратный метр (Н·м -2 или кг·м -1 ·с -2 ).
Экспериментальное измерение давления пара — простая процедура для обычных давлений от 1 до 200 кПа. [1] Наиболее точные результаты получаются вблизи точки кипения веществ, а большие ошибки возникают при измерениях менее 1 кПа . Процедуры часто состоят из очистки испытуемого вещества, его изоляции в контейнере, удаления постороннего газа и последующего измерения равновесного давления газовой фазы вещества в контейнере при различных температурах. Лучшая точность достигается, если следить за тем, чтобы все вещество и его пары имели заданную температуру. Это часто делается, как и при использовании изотенископа , путем погружения зоны содержания в ванну с жидкостью.
В медицинском контексте давление пара иногда выражается в других единицах, например в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) . Это важно для летучих ингаляционных анестетиков , большинство из которых представляют собой жидкости при температуре тела, но с относительно высоким давлением паров.