Статья " Испарение и конденсация"

Тема «Испарение. Конденсация.»

Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием.

Существует два способа парообразования: испарение и кипение

Испарение - парообразование, происходящее с поверхности жидкости при любой температуре.

Почему жидкость испаряется? Известно, что молекулы жидкости находятся в состоянии непрерывного хаотического движения. При этом молекулы имеют различные скорости движения и, следовательно, разные кинетические энергии. Когда у поверхности жидкости оказывается молекула с относительно большой скоростью, она может преодолеть силы притяжения соседних молекул и вылететь из жидкости. Молекулы, покинувшие поверхность жидкости, образуют над ней пар. Это и есть процесс испарения жидкости.

Скорость испарения жидкости зависит:

1) от температуры жидкости

Жидкость во втором стакане испаряется быстрее, чем в первом стакане, т.к. t₂ > t ₁

     t ₁ = 10 ⁰С                    t₂ = 30 ⁰С

2) от площади поверхности жидкости

 Чем больше площадь испаряемой жидкости, тем большее число молекул покидает жидкость, следовательно, быстрее происходит испарение.

3) от движения воздуха (ветра)

Молекула, вылетевшая из жидкости, двигаясь хаотично над поверхностью жидкости, может изменить направление своего движения и вернуться обратно в жидкость. Если дует ветер, который уносит эти молекулы, то испарение жидкости происходит быстрее.

4) от рода жидкости                                                    

Эфир испаряется значительно быстрее, чем вода. Это связано с тем, что между молекулами эфира силы взаимодействия меньше, чем между молекулами воды.

5) от влажности воздуха

Поскольку при испарении жидкость покидают молекулы, обладающие повышенной кинетической энергий, то средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается. Следовательно, внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается, что приводит к понижению её температуры.

Одновременно с испарением происходит и обратный процесс – переход части молекул пара в жидкость. Явление превращения пара  в жидкость называется конденсацией.

Конденсация пара сопровождается выделением энергии.

Когда сосуд открыт, процесс испарения происходит быстрее, чем обратный процесс конденсации. При этом масса жидкости в сосуде уменьшается. Если же испарение происходит в закрытом сосуде, то в начале наблюдения число молекул, покинувших  поверхность жидкости в единицу времени, будет больше числа молекул, возвратившихся обратно. С увеличением числа молекул пара над поверхностью жидкости возрастает также число молекул, возвратившихся обратно в жидкость. Через некоторое время количество вылетающих из жидкости и возвращающихся  молекул сравняется. Наступает динамическое равновесие между жидкостью и паром, когда число молекул пара над жидкостью становится постоянным. При динамическом равновесии масса жидкости в закрытом сосуде не изменяется, хотя процесс испарения продолжается.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью называется насыщенным паром.

Пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью называется ненасыщенным паром.

Нарушение динамического равновесия при изменении температуры.

В закрытом сосуде пар находится в динамическом равновесии со своей жидкостью.

При понижении температуры уменьшается число молекул, способных вылететь с поверхности жидкости. Поэтому в начальный момент времени число молекул, возвращающихся в жидкость, станет больше числа молекул, вылетающих из неё. Через некоторое время равновесие восстановится, но плотность насыщенного пара уменьшится, так как уменьшится число молекул в единице объёма.

При повышении температуры большее число молекул способно вылететь с поверхности жидкости. Поэтому в начальный момент времени число молекул, вылетающих из жидкости станет больше числа молекул, возвращающихся обратно. Динамическое равновесие нарушится, пар перестанет быть насыщенным. Через некоторое время равновесие восстановится, но плотность насыщенного пара увеличится, так как возрастёт число молекул в единице объёма.