在濕熱實驗中,溫度和濕度共同作用,會構成一些物理現象并使樣品外表或內部受潮。
氣體分子(在濕熱實驗中指水蒸氣分子)在空間運動時或許磕碰固體物質(樣品)的外表,當必定數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,從而發生凝結。這種氣體在固體外表上“逗留”的現象稱之為吸附。因此,吸附也可以說是氣體在固體外表上凝結和蒸騰的一個中間進程。根據實驗成果,氣體吸附量與固體物質的性質、溫度及平衡時氣體的壓力三者有關。溫度愈低、壓力愈高,則吸附量就愈大。(感興趣的同學可以去研究一下函數關系式)
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行。在濕熱實驗中以物理吸附現象居多。
凝露實際上也是水分子在樣品上的吸附現象,但它是在實驗溫度上升時發生的。在升溫階段,樣品外表溫度低于周圍空氣露點溫度時,水蒸氣便會在樣品外表凝結成液體構成水珠。在交變濕熱實驗的升溫階段,由于樣品的熱慣性,使它的溫度上升滯后于實驗箱的溫度。因此,外表便發生了凝露現象。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,在交變濕熱實驗的降溫階段,封閉外殼的內壁也會呈現凝露現象。
分散是分子運動的一種物理現象。在分散進程中,分子總是從濃度大的地方遷移到濃度小的地方。濕熱實驗時,空氣中水蒸氣向濃度較低的資料內部分散的速度可以用菲克規律表示出來。所以,濕熱實驗中由分散引起的潮氣侵入,除了取決于實驗條件中的jue對濕度與溫度,還與樣品的材質有關。
水蒸氣進入材料內,一般都是經過空地。水蒸氣經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,水蒸氣便不能進入。因為水蒸氣在空間是與空氣混合存在的,所以它的進入速度與水蒸氣和空氣的混合份額也有很大關系。將水蒸氣和空氣份額為1:1時,相當于80℃空氣飽滿狀態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,然后將水蒸氣進入空地的機理分別進行討論:
①低蒸氣壓力下水氣進入機理:在溫度和水蒸氣壓力都不變的情況下(相當于穩定濕熱實驗),水蒸氣進入空地主要是因為擴散作用,其速度主要取決于空地中的空氣阻力(滲透系數)和空地尺度(空地的大小雖然也影響進入速率,但并不嚴峻)。當溫度改變(相當于交變濕熱實驗)時,空地兩邊的水蒸氣壓力差逼迫含有水蒸氣的空氣經過。這時進入速率不光與空地阻力和空地尺度有關,還與空地兩頭的水蒸氣壓力差也有關。由此可見,穩定濕熱實驗與交變濕熱實驗的作用機理是不一樣的。
②高蒸氣壓力條件下,水蒸氣進入速度與空地直徑有關,當空地直徑小于水分子的均勻自在路程時,水蒸氣進入為分子流;當空地直徑大于均勻自在路程時,進入速度為粘性流,空地直徑處于上述二者之間時為過渡流。在高蒸氣壓力下,水蒸氣進入速度隨空地大小改變闡明,假如提高溫度來加快潮氣進入,對不同空地尺度將會有不同的速率,其加快倍數將是不一樣的。
綜上所述,水蒸氣經過吸收現象的進入,取決于溫度和水蒸氣壓力(jue對濕度)及材料的原料。
我們將關閉樣品內空腔中溫度改變引起的內外空氣交流,稱之為呼吸作用。在交變濕熱實驗的降溫階段,因為溫度急劇下降,引起關閉空腔內的空氣溫度下降或空腔內壁的凝露都會使腔內壓力降,構成抽吸現象,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。這種呼吸現象不僅僅發生在實驗溫度交變時,當具有關閉外殼的樣品,如關閉型旋轉電機在間歇運動過程中,殼內線圈發熱或冷卻的反復交替改變,也會發生呼吸作用。在濕潤條件下運用的電機產品,因為這種呼吸作用吸入潮氣,長時間凝結成水在殼內積聚起來,也是屢見不鮮的。