Hängt die Verdampfungswärme von Wasser stark von der relativen Feuchtigkeit des Gases ab, in das es verdampft?
Etwas Kontext: Wenn wir den Taupunkt von Wasser berechnen wollen, finden wir die Temperatur, bei der der Partialdruck des Wassers auf der Flüssigkeit/Dampf-Grenze des Wasser-Phasendiagramms liegt. Aus diesem Grund kann Wasser aus unserem Körper verdunsten, obwohl wir es nicht annähernd bis zum Siedepunkt erhitzen.
Die Verdampfungswärme sollte (zusätzlich zur Temperaturabhängigkeit) druckabhängig sein. Bei der Angabe der Verdampfungswärme geben die meisten Referenzen jedoch nur die gesamte Umgebungstemperatur an, normalerweise 1 Atmosphäre. Warum wird in diesem Fall der Gesamtdruck anstelle des Partialdrucks verwendet? Und wenn es doch auf den Partialdruck ankommt, wäre die relative Feuchte dann nicht wichtig für die Berechnung der Verdampfungswärme? Natürlich bestimmt die relative Luftfeuchtigkeit die Rate und die Gesamtmenge der Verdunstung, weshalb wir uns bei feuchtem Wetter nicht durch Schwitzen abkühlen können, aber darum geht es in meiner Frage nicht.
Die Verdampfungswärme hängt mit der Enthalpieänderung zusammen, während der Taupunkt mit der Änderung der freien Energie zusammenhängt, dh Enthalpie plus Entropie. Sie unterscheiden sich daher stark in der relativen Luftfeuchtigkeit.
Die Enthalpie eines Gases ist mehr oder weniger unabhängig vom Druck oder Partialdruck, weil Gasmoleküle nicht wirklich miteinander wechselwirken. Bei wahnsinnig hohen Drücken würde sich natürlich etwas auf die Enthalpie auswirken, aber die Auswirkung bei alltäglichen Drücken ist sehr gering. Druck beeinflusst ein Gas hauptsächlich über die Entropie, nicht die Enthalpie.
Die Enthalpie einer Flüssigkeit hängt etwas vom Gesamtdruck ab: Ein hoher Druck drückt die Moleküle näher zusammen und ändert daher ihre Wechselwirkungsenergien. Aber offensichtlich hängt die Enthalpie der Flüssigkeit nicht von den Gaspartialdrücken ab, sie kann nur vom eigenen Gesamtinnendruck der Flüssigkeit abhängen.
Die Antwort lautet also: Verdampfungswärme, die mit der Enthalpie und nicht mit der Entropie zusammenhängt, hat im Wesentlichen keine Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit. (bei konstantem Gesamtluftdruck)
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Hoppla, wann immer ich "Enthalpie" geschrieben habe, hätte ich "Enthalpie pro Molekül" oder "Enthalpie pro Mol" ["molare Enthalpie"] sagen sollen. Sie können selbst nachprüfen, dass die Enthalpie pro Molekül eines idealen Gases unabhängig vom Druck oder Partialdruck ist. Für ein reales Gas ist es ungefähr unabhängig. Die "pro Mol"-Mengen sind entscheidend für den Taupunkt usw.
John Rennie
Kleingordon
Steve Byrnes