Б4. Испарение. Насыщенный и ненасыщенный пар. Поглощение энергии при испарении жидкости и при конденсации пара

Испарение - агрегатные состояния вещества

Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием, а обратный процесс называется конденсацией.

Парообразование может происходить двумя способами:

· перехода жидкости в пар – это испарение. На сегодняшнем уроке мы будем рассматривать испарение. Испарение - это превращение или переход жидкости в газ, пар, если это касается воды, со свободной поверхности жидкости. То есть тогда, когда поверхность открыта и с поверхности начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное.

 

Процесс перехода сразу из твёрдого тела в газообразное, называется этот процесс – «сублимация», а обратный процесс называется «десублимация».

 

Испарение – процесс непрерывный, и соответственно, испарение жидкости происходит в течение некоторого времени. Рассмотрим зависимость испарения от внешних факторов.

Жидкость состоит из атомов и молекул. Эти атомы и молекулы находятся в непрерывном движении, соответственно, может найтись такая молекула, такая частица данного вещества, у которой скорость будет достаточно велика для того, чтобы преодолеть притяжение своих соседей и покинуть жидкость, перейти в пар, в газообразное состояние. Вот таким образом этот процесс происходит со многими жидкостями, со многими веществами, и поэтому испарение, как мы говорим, происходит со свободной поверхности.

Если площадь поверхности достаточно большая, то количество частиц, покидающих жидкость, будет, конечно же, больше, и в этом случае испарение будет происходить быстрее.

Примеры:

1. если в блюдце налить воду и такое же количество воды налить в стакан, то, естественно, из блюдца испарение будет происходить гораздо быстрее.

2. все знают, что бельё, перед тем как его повесить сушиться, встряхивают и расправляют. В этом случае площадь белья увеличивается, соответственно, площадь испарения также увеличивается, и сам процесс испарения происходит быстрее.

 

Рассмотрим факторы, влияющие на испарение:

1. испарение связано со строением самого вещества. Поэтому испарение связано с родом вещества. Пример: если мы возьмём бумажную салфетку, смочим одно салфетку водой, а другую эфиром, то можно заметить, что та салфетка, которая смочена эфиром, высохнет гораздо быстрее. Это объясняется тем, что сила взаимодействия между молекулами эфира гораздо меньше, чем сила взаимодействия между молекулами воды. И поэтому испарение происходит у эфира быстрее.

2. как влияет на испарение площадь поверхности жидкости. Поскольку движение частиц происходи непрерывно, значит, соответственно, и процесс испарения происходит также непрерывно. Поскольку при любой температуре частицы движутся, значит, и испарение может происходить практически при любой температуре. То есть можно сказать о том, что испарение происходит даже в холодную погоду, то есть тогда, когда температура достаточно низка. Например: летом лужи высыхают на улице, и осенью, когда дождливо, когда холодно, – то же самое, лужи тоже высыхают, правда, процесс этот происходит медленнее.

3. явление, которое влияет на испарение, это, изменение температуры. Чем температура будет выше, тем испарение будет происходить быстрее.

Пример: нагревая тело, мы можем увеличивать процесс испарения, ускорять его, или если мы будем понижать температуру, то процесс испарения будет замедляться. Объясняется это тем, что с увеличением температуры возрастает скорость движения частиц. А раз скорость движения возрастает, следовательно, большее количество частиц может покинуть жидкость и перейти в состояние, которое мы называем «газ». Ну а для воды, ещё раз повторюсь, это называется паром. Поскольку жидкость покидают наиболее быстрые частицы, это значит, что частицы, которые уходят из жидкости, обладают большей кинетической энергией. Следовательно, в целом энергия испаряющейся жидкости уменьшается. Пример: взять несколько человек, построить их в ряд и измерить их рост, а потом определить средний рост всех построившихся людей. Если затем из этого строя убрать самых высоких и вновь измерить средний рост, ты мы получим уже меньшее значение. Вот то же самое происходит и с энергией. Каждый раз частицы более энергичные уходят из жидкости, и в целом энергия жидкости, внутренняя энергия уменьшается.

4. наличие ветра. Представьте себе, что над поверхностью жидкости образуется газ. Конечно, процесс испарения, как мы выяснили, продолжается непрерывно. Но точно так же будет происходить процесс возвращения молекул обратно в жидкость. Этот процесс тоже наблюдается. Если же присутствует ветер, то он сдувает, уносит молекулы, которые перешли из жидкости в газ, и вместе с тем освобождает пространство для следующих молекул. В этом случае процесс испарения убыстряется, скорость испарения возрастает.

Очень важно заметить и то, что в быту часто встречается так называемое испарение в закрытых сосудах. Можно представить себе следующую вещь: если взять кастрюлю, в которой находится вода, то, наверное, все себе представляют, что на поверхности крышки с внутренней стороны образуются капельки воды. То есть внутри кастрюли ветра нет, поэтому процесс испарения и возвращения молекул обратно в жидкость в данном случае выравнивается. Вот такое состояние называют динамическим равновесием.

Динамическое равновесие – это состояние системы «пар – жидкость», при которой количество молекул, вышедших из жидкости, перешедших в пар, равно количеству молекул, которое вернулось из пара обратно в жидкость. Если же преобладает испарение над возвращением частиц обратно в жидкость, то такой пар, который находится над жидкостью, называется ненасыщенным.

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

Конденсация пара - это процесс перехода пара, газа в жидкость. Этот процесс происходит всегда с выделением количества теплоты. То есть температура окружающих тел в данном случае будет повышаться, потому что жидкость в данном случае свою энергию излишнюю передаёт окружающим телам. Конденсация происходит так же непрерывно, как и испарение. Вообще надо сказать, что эти два процесса происходят одновременно, непрерывно. И можно говорить о том, что, как только происходят испарения, тут же начинается процесс конденсации. Например, образование облаков, ведь облака – это сконденсированная жидкость. Выпадение росы по вечерам или, например, дождь, который идёт, – это всё процессы, которые связаны с конденсацией.

Необходимо отметить, что существует и испарения твёрдых тел. Ну, например, если мы зимой какое-либо мокрое бельё повесим на улицу, оно, естественно замёрзнет, то есть покроется коркой льда. Но по прошествии некоторого времени выяснится, что бельё сухое, то есть куда-то вода, даже в твёрдом состоянии, из этого тела ушла. Что же это такое? Это, конечно, и есть процесс испарения твёрдого тела, в данном случае льда.

 

 

Б 5. Кипение

Кипение – интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости при определенной температуре.

Кипение – это более интенсивный процесс парообразования, чем испарение. Испарение происходит при любой температуре, а кипение при определенной температуре, которая для каждого вещества своя и она называется температурой кипения.
Рассмотрим второй способ образования пара – кипение.
При нагревании жидкости передается некоторое количество теплоты. В результате, внутренняя энергия будет увеличиваться. Молекулы будут быстрее двигаться. Этот процесс будет протекать до тех пор пока энергия не достигнет определенного значения, и в этом случае будет начинаться парообразование. Сначала пузырьки появляются на стенках(внутри этих пузырьков находится пар). Жидкость прогревается не сразу. Прогрев жидкости происходит постепенно. Часть пара поднимается вверх, пузырьки лопаются, не дойдя до поверхности. И весь пар снова переходит в жидкость, тем самым увеличивая прогрев верхних частей жидкости. Когда прогреется верхняя часть, пузырьки будут достигать верхней части жидкости, лопаться и весь пар будет переходить в пространство над жидкостью. И с этого момента начинается интенсивное парообразование.

Температура кипящей жидкости никогда не меняется. Она остается постоянной. Можно увеличить интенсивность парообразования, а температура останется неизменной. Для разных веществ температура кипения будет разной.

Вещества	t кипения,0C
Вода
Спирт
Ртуть
Железо
Кислород	-183
Водород	-253

Температура кипения постоянна. Она должна измеряться при нормальном давлении.
Если давление возрастает, то возрастает и температура кипения, а если давление будет понижаться, то и температура тоже понижается. Давление и температура кипения связаны между собой.

Пример. Нефть – сложное вещество. Из него получают керосин, бензин и т. д. Так как каждое вещество имеет свою температуру кипения, то благодаря этому мы получаем из нефти керосин, бензин и др. вещества.