Являясь хорошим растворителем, вода в природе всегда имеет примеси. Так, в морской воде растворено до 40г солей на 1л, в колодезной и ключевой – до 1г, дождевая вода и снег содержат обычно 7 – 10 мг. солей на 1л. воды.
Примеси солей и кислот уменьшают давление насыщенного пара над водой. При наличии в воде растворимых примесей давление насыщенного пара над плоской поверхностью раствора ЕР составит
ЕР = Е∞- dЕР,
где dЕР – поправка, зависящая от концентрации К.
Для нелетучих веществ можно считать, что растворимые примеси содержатся только в жидкой фазе и отсутствуют в газообразной, но тогда при переходе молекул растворителя в пар концентрация раствора увеличивается, а при конденсации, наоборот, уменьшается.
Концентрацию раствора К обычно принято выражать как отношение числа грамм – молей растворенного вещества n к числу грамм – молей раствора N+n, т.е.
,
где 
, N 
(M,m – массы растворенного вещества и растворителя, µ1,µ2 – их молекулярные веса).
Согласно эмпирически установленному закону Рауля,
ЕР = 
(5)
и
dЕР = 
.
В тех случаях, когда N»n,можно считать
dЕР = 
.
Формула (5) относится к идеальным растворам; она хорошо оправдывается только для слабых концентраций.
Расчеты показывают, что влияние примесей заметно сказывается лишь при больших концентрациях, для морской же воды понижение упругости составляет только около 2 %, а для дождевой и речной оно и совсем роли не играет.
Вернемся теперь к исходному выражению:
Е= Е∞+dЕr - dEq – dEp,
и подставим в него найденные значения отдельных слагаемых. Тогда получим
E= Е∞ 
или приближенно
E= Е∞ 
.
Для облачных капель с r>10-6 можно пренебречь влиянием электрических зарядов. Тогда для таких капель будем иметь
E= Е∞ 
.
Это выражение позволяет выяснить ряд вопросов, связанных с конденсацией водяного пара в атмосфере. Допустим, что конденсация происходит на ядрах и что эти ядра конденсации гигроскопичны и растворимы в воде. Тогда образующаяся на них зародышевая капля представляет собой в начальной стадии насыщенный раствор этого вещества. Ядрами конденсации часто являются частички соли NaCI, для насыщенного раствора которой Ep=0,78 Е∞.
При r>10-6 см конденсация на ядрах NaCI может начинаться при влажности даже значительно ниже 100%. Также стоит отметить, что при
очень малых размерах гигроскопических ядер конденсации (r<10-6 см) более активными центрами конденсации становятся крупные нерастворимые, но смачиваемые водой частички.
Заряд частиц
Для капель, имеющих заряды, равновесное давление пара уменьшается, так как в этом случае сказывается действие электрических сил.
Если заряд капель равен n элементарных зарядов е, то величина давления насыщенного пара Е над такой каплей, по Дж. Томсону, связана с Е∞ соотношением
ln 
.
Отсюда следует, что
dEr,q= Е∞ 
- Е∞ 
и dEq= Е∞ (4)
где сq= 
, что численно при n=1 дает 7,5·1030см4.
Учет поправки на влияние заряда имеет значение только для капель с r 
10-7см.
Пользуясь вычисленными значениями сr и сq, можно вместо (4) написать
Er,q= Е∞ 
.
Поправки на кривизну поверхности и влияние электрических зарядов имеют противоположные знаки. Для очень малых значений поправка на влияние электрических зарядов может по величине оказаться больше поправки на кривизну поверхности, и тогда давление насыщенного пара, требуемая для
равновесия над такой каплей, будет меньше Е∞ . Но для более крупных капель (r>10-7см) основное значение имеет всегда первый член, и для равновесия требуется упругость более Е∞.
При наличии заряда необходимо, чтобы пересыщение в воздухе было четырехкратным, т.е. относительная влажность составила 400%, тогда частички окажутся жизнеспособными и смогут расти дальше при меньшем пересыщении. При r>10-7см влияние электрических зарядов практически уже не сказывается.
Глава 2.
