1-4.1. Гигротермическое равновесное состояние капиллярнопористых коллоидных тел

Влагосодержание коллоидного капиллярнопористого тела приобретает некоторое постоянное значение, называемое равновесным удельным влагосодержанием или равновесной влажностью.

Равновесная влажность материала зависит от температуры, влажности окружающего воздуха и от способа достижения равновесия. Если материал в процессе установления равновесия отдавал влагу, то равновесие было достигнуто путем десорбции или сушки, если же поглощал влагу, то равновесное состояние наступило путем сорбции или увлажнения*. Обычно содержание водяного пара в воздухе характеризуют относительной влажностью воздуха (φ), равной отношению концентрации водяного пара ωп (количество водяного пара в единице объема влажного воздуха) к максимальной концентрации ωмакс при той же температуре и при данном барометрическом давлении

*Сушка и увлажнение — понятия более общие, они включают в себя десорбцию и сорбцию как часть процесса сушки и увлажнения (см. ниже).

При температуре, меньшей 100° С, и нормальном барометрическом давлении ωмакс = ωн, где ωн — плотность насыщенного пара при данной температуре.

Если в качестве первого приближения считать применимым для пара уравнение Менделеева — Клапейрона, то относительная влажность воздуха будет равна отношению парциального давления пара (рп) в воздухе к давлению насыщенного пара рн при данной температуре, т. е.

В состоянии гигротермического равновесия относительная влажность воздуха равна отношению давления пара материала рм к давлению пара жидкости рж, так как рп = рм (давление насыщенного пара жидкости есть давление пара, находящегося в термическом и молекулярном равновесии со своей жидкостью рм = рж).

Следовательно, в состоянии равновесия

Изменяя относительную влажность воздуха при постоянной температуре, можно получить зависимость между влагосодержанием (влажностью) и давлением пара в материале в виде некоторой кривой, называемой изотермой. Если равновесие было достигнуто путем сорбции, то изотерма называется изотермой сорбции, если же равновесие достигнуто десорбцией, то изотермой десорбции.

В состоянии равновесия влагосодержание тела одинаково во всем его объеме, что было подтверждено экспериментами; среднее интегральное влагосодержание W равно влагосодержанию в любой точке тела (ω).

Материалы, у которых равновесная влажность значительна, обычно называют гигроскопическими материалами, а равновесную влажность — гигроскопической влажностью.