§ 18. Испарение. Конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

явление превращения жидкости в пар. Происходит двумя путями: испарением и кипением.

парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости при любой температуре.

• Механизм на основе МКТ: в жидкости молекулы движутся с различными скоростями; наиболее быстрые молекулы, обладающие достаточной кинетической энергией для преодоления сил притяжения соседних молекул и совершения работы выхода, вылетают за пределы свободной поверхности.
• Следствие: жидкость покидают молекулы с наибольшей кинетической энергией, поэтому средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается — испаряющаяся жидкость охлаждается (если нет притока тепла извне).

• 1. Род жидкости (чем слабее силы межмолекулярного взаимодействия, тем быстрее испарение: эфир > спирт > вода > масло).
• 2. Площадь поверхности жидкости (чем шире площадь открытой поверхности, тем больше молекул вылетает одновременно: из широкого блюдца испарение быстрее, чем из узкого стакана).
• 3. Температура жидкости (с ростом температуры возрастает доля высокоскоростных молекул, способных преодолеть межмолекулярное притяжение).
• 4. Наличие движения воздуха (ветер): поток воздуха уносит вылетевшие молекулы пара, препятствуя их возвращению обратно в жидкость.

процесс перехода вещества из газообразного состояния (пара) в жидкое. Сопровождается выделением количества теплоты в окружающую среду.

состояние изолированной системы «жидкость — пар», при котором число молекул, вылетающих из жидкости в единицу времени, равно числу молекул пара, возвращающихся обратно в жидкость за то же время.

пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью в закрытом пространстве.

• Плотность и давление насыщенного пара при данной температуре максимальны и зависят только от температуры и рода вещества, но не зависят от объёма сосуда.

пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью (скорость испарения преобладает над скоростью конденсации).

переход вещества из твёрдого состояния непосредственно в газообразное, минуя жидкую фазу (испарение сухого льда, кристаллического иода, нафталина, высыхание белья на морозе). Обратный процесс — десублимация (образование инея).

Испарением называют процесс парообразования, происходящий со свободной поверхности жидкости при любой температуре.

Молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом движении с различными скоростями. Вблизи свободной поверхности жидкости отдельные молекулы приобретают кинетическую энергию, достаточную для преодоления сил притяжения соседних молекул и совершения работы выхода в воздух. Преодолевая сцепление, эти быстрые молекулы вылетают из жидкости и образуют над ней пар.

Плавление требует разрушения жёсткой кристаллической решётки, что происходит только при достижении молекулами строго определённой энергии колебаний, соответствующей температуре плавления при данном давлении.

При испарении же вылет молекул происходит с поверхности жидкости за счёт статистического распределения скоростей: при любой температуре в жидкости всегда найдутся отдельные наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых достаточна для отрыва от поверхности. Поэтому испарение происходит при любой температуре.

Скорость испарения можно увеличить четырьмя способами:

• Повысить температуру жидкости: при нагревании возрастает средняя кинетическая энергия молекул, и доля быстрых молекул, способных вылететь из жидкости, резко увеличивается.
• Увеличить площадь свободной поверхности: чем больше площадь контакта с воздухом, тем больше молекул одновременно оказывается у поверхности и может вылететь наружу.
• Обеспечить обдув (ветер): воздушный поток уносит вылетевшие молекулы пара от поверхности жидкости, не позволяя им из-за хаотического движения сконденсироваться обратно.
• Выбрать жидкость с меньшим межмолекулярным притяжением (например, спирт или эфир вместо воды): преодолеть слабые силы притяжения молекулам значительно легче.

Конденсацией называют процесс перехода вещества из газообразного состояния (пара) в жидкое состояние.

Динамическим равновесием называют состояние системы «жидкость — пар», при котором число молекул, покидающих жидкость в результате испарения за единицу времени, в точности равно числу молекул пара, возвращающихся обратно в жидкость в результате конденсации за то же самое время.

Насыщенным называют пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью в закрытом сосуде.

Ненасыщенным называют пар, который не находится в динамическом равновесии со своей жидкостью (при этом число испаряющихся молекул превышает число конденсирующихся).