在濕熱實(shí)驗(yàn)中,溫度和濕度共同作用,會構(gòu)成一些物理現(xiàn)象并使樣品外表或內(nèi)部受潮。
氣體分子(在濕熱實(shí)驗(yàn)中指水蒸氣分子)在空間運(yùn)動時或許磕碰固體物質(zhì)(樣品)的外表,當(dāng)必定數(shù)量的分子接連碰在固體外表,在它從頭回到空間之前,要在固體(樣品)外表“逗留”必定長的時刻。這時,氣體在外表上的濃度高于它在空間中的濃度,從而發(fā)生凝結(jié)。這種氣體在固體外表上“逗留”的現(xiàn)象稱之為吸附。因此,吸附也可以說是氣體在固體外表上凝結(jié)和蒸騰的一個中間進(jìn)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)成果,氣體吸附量與固體物質(zhì)的性質(zhì)、溫度及平衡時氣體的壓力三者有關(guān)。溫度愈低、壓力愈高,則吸附量就愈大。(感興趣的同學(xué)可以去研究一下函數(shù)關(guān)系式)
物理吸附是由范德華引力引起的,吸附層一般為多分子層。吸附速度較快,吸附時所需能量也較小,一般在低溫下便能進(jìn)行。在濕熱實(shí)驗(yàn)中以物理吸附現(xiàn)象居多。
凝露實(shí)際上也是水分子在樣品上的吸附現(xiàn)象,但它是在實(shí)驗(yàn)溫度上升時發(fā)生的。在升溫階段,樣品外表溫度低于周圍空氣露點(diǎn)溫度時,水蒸氣便會在樣品外表凝結(jié)成液體構(gòu)成水珠。在交變濕熱實(shí)驗(yàn)的升溫階段,由于樣品的熱慣性,使它的溫度上升滯后于實(shí)驗(yàn)箱的溫度。因此,外表便發(fā)生了凝露現(xiàn)象。這種外表凝露量的多少,取決于樣品本身的熱容量大小,以及升溫速度和升溫階段的相對濕度,在交變濕熱實(shí)驗(yàn)的降溫階段,封閉外殼的內(nèi)壁也會呈現(xiàn)凝露現(xiàn)象。
分散是分子運(yùn)動的一種物理現(xiàn)象。在分散進(jìn)程中,分子總是從濃度大的地方遷移到濃度小的地方。濕熱實(shí)驗(yàn)時,空氣中水蒸氣向濃度較低的資料內(nèi)部分散的速度可以用菲克規(guī)律表示出來。所以,濕熱實(shí)驗(yàn)中由分散引起的潮氣侵入,除了取決于實(shí)驗(yàn)條件中的jue對濕度與溫度,還與樣品的材質(zhì)有關(guān)。
水蒸氣進(jìn)入材料內(nèi),一般都是經(jīng)過空地。水蒸氣經(jīng)過空地的速度取決于孔的尺度。假如孔隙的尺度小于水分子的直徑,水蒸氣便不能進(jìn)入。因?yàn)樗魵庠诳臻g是與空氣混合存在的,所以它的進(jìn)入速度與水蒸氣和空氣的混合份額也有很大關(guān)系。將水蒸氣和空氣份額為1:1時,相當(dāng)于80℃空氣飽滿狀態(tài)下的水氣量作為邊界。高于這個邊界的稱為高蒸氣壓力,低于這個邊界的稱為低蒸氣壓力,然后將水蒸氣進(jìn)入空地的機(jī)理分別進(jìn)行討論:
①低蒸氣壓力下水氣進(jìn)入機(jī)理:在溫度和水蒸氣壓力都不變的情況下(相當(dāng)于穩(wěn)定濕熱實(shí)驗(yàn)),水蒸氣進(jìn)入空地主要是因?yàn)閿U(kuò)散作用,其速度主要取決于空地中的空氣阻力(滲透系數(shù))和空地尺度(空地的大小雖然也影響進(jìn)入速率,但并不嚴(yán)峻)。當(dāng)溫度改變(相當(dāng)于交變濕熱實(shí)驗(yàn))時,空地兩邊的水蒸氣壓力差逼迫含有水蒸氣的空氣經(jīng)過。這時進(jìn)入速率不光與空地阻力和空地尺度有關(guān),還與空地兩頭的水蒸氣壓力差也有關(guān)。由此可見,穩(wěn)定濕熱實(shí)驗(yàn)與交變濕熱實(shí)驗(yàn)的作用機(jī)理是不一樣的。
②高蒸氣壓力條件下,水蒸氣進(jìn)入速度與空地直徑有關(guān),當(dāng)空地直徑小于水分子的均勻自在路程時,水蒸氣進(jìn)入為分子流;當(dāng)空地直徑大于均勻自在路程時,進(jìn)入速度為粘性流,空地直徑處于上述二者之間時為過渡流。在高蒸氣壓力下,水蒸氣進(jìn)入速度隨空地大小改變闡明,假如提高溫度來加快潮氣進(jìn)入,對不同空地尺度將會有不同的速率,其加快倍數(shù)將是不一樣的。
綜上所述,水蒸氣經(jīng)過吸收現(xiàn)象的進(jìn)入,取決于溫度和水蒸氣壓力(jue對濕度)及材料的原料。
我們將關(guān)閉樣品內(nèi)空腔中溫度改變引起的內(nèi)外空氣交流,稱之為呼吸作用。在交變濕熱實(shí)驗(yàn)的降溫階段,因?yàn)闇囟燃眲∠陆?,引起關(guān)閉空腔內(nèi)的空氣溫度下降或空腔內(nèi)壁的凝露都會使腔內(nèi)壓力降,構(gòu)成抽吸現(xiàn)象,吸入外界的濕潤空氣,因而,降溫階段的呼吸作用吸入潮氣量的多少,與溫度改變速率和jue對濕度有關(guān)。這種呼吸現(xiàn)象不僅僅發(fā)生在實(shí)驗(yàn)溫度交變時,當(dāng)具有關(guān)閉外殼的樣品,如關(guān)閉型旋轉(zhuǎn)電機(jī)在間歇運(yùn)動過程中,殼內(nèi)線圈發(fā)熱或冷卻的反復(fù)交替改變,也會發(fā)生呼吸作用。在濕潤條件下運(yùn)用的電機(jī)產(chǎn)品,因?yàn)檫@種呼吸作用吸入潮氣,長時間凝結(jié)成水在殼內(nèi)積聚起來,也是屢見不鮮的。