Страница 68 — Глава 1. Тепловые явления. § 18. Испарение…

Испарением называют процесс парообразования, то есть превращения жидкости в пар, происходящий с поверхности жидкости. Он идёт при любой температуре. Примеры: высыхание луж после дождя, белья на верёвке, исчезновение капли одеколона на бумаге. Испаряются и некоторые твёрдые тела: сырое бельё на морозе сначала замерзает, а потом высыхает, так как лёд испаряется.

Молекулы жидкости движутся с разными скоростями. Некоторые из них, расположенные у поверхности жидкости, обладают достаточно большой кинетической энергией, чтобы преодолеть притяжение соседних молекул. Такие молекулы вылетают из жидкости и становятся молекулами пара. Жидкость при этом постепенно переходит в пар. Поскольку покидают жидкость самые быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается, и жидкость охлаждается, если нет притока теплоты извне.

Плавление кристалла происходит при строго определённой температуре, при которой колебания частиц настолько усиливаются, что кристаллическая решётка разрушается по всему объёму тела. А испарение происходит с поверхности жидкости при любой температуре, потому что молекулы жидкости имеют разные скорости. Даже при низкой температуре среди молекул у поверхности всегда есть достаточно быстрые, способные преодолеть притяжение и вылететь. С повышением температуры доля таких молекул растёт, и испарение идёт быстрее, но особой температуры, с которой оно «начинается», нет.

1) Нагреть жидкость: при повышении температуры увеличивается средняя скорость молекул, и больше молекул может преодолеть притяжение соседей и вылететь. 2. Увеличить площадь свободной поверхности (налить воду на блюдце вместо стакана): число молекул, находящихся у поверхности и способных вылететь за единицу времени, возрастает. 3. Обеспечить движение воздуха над поверхностью (ветер, вентилятор): воздух уносит вылетевшие молекулы и не даёт им вернуться в жидкость. 4. Выбрать жидкость с меньшим притяжением между молекулами: спирт испаряется быстрее воды.

Конденсацией называют процесс превращения пара в жидкость. Он происходит, когда молекулы пара, хаотически двигаясь вблизи поверхности жидкости, возвращаются в неё, а также при охлаждении пара. Примеры: роса на траве, запотевание окон и очков, капельки на крышке закипевшего чайника, облака. Конденсация — процесс, обратный испарению, и сопровождается выделением энергии.

Если жидкость находится в закрытом сосуде, испарение сопровождается конденсацией. Сначала число вылетающих из жидкости молекул больше, чем возвращающихся. Через некоторое время число молекул, покидающих жидкость за единицу времени, становится равным числу молекул, возвращающихся в неё. Массы жидкости и пара при этом перестают меняться, хотя процессы испарения и конденсации не прекращаются. Такое состояние системы «жидкость — пар» называют динамическим (подвижным) равновесием.

Насыщенным называют пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, то есть когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в неё. Плотность и давление насыщенного пара зависят от температуры (с ростом температуры они растут), но не зависят от объёма: при сжатии насыщенного пара часть его конденсируется, а плотность остаётся прежней.

Ненасыщенным называют пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. Над жидкостью в открытом сосуде пар ненасыщенный: число молекул, вылетающих из жидкости, больше числа возвращающихся, поэтому испарение преобладает над конденсацией, а плотность пара меньше плотности насыщенного пара при той же температуре. При сжатии или охлаждении ненасыщенный пар можно превратить в насыщенный.