Билет № 14. Испарение. Конденсация. Кипение. Влажность воздуха

Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием. Существует два способа перехода жидкости в газообразное состояние: испарение и кипение.

Испарение – это парообразование, происходящее с поверхности жидкости. Наиболее быстрые молекулы, находясь в поверхностном слое, преодолевают силы притяжения с другими частицами и покидают жидкость. Испарение происходит при любой температуре.

Скорость испарения зависит от рода жидкости, температуры (чем выше температура жидкости, тем выше скорость), площади поверхности жидкости. При ветре испарение жидкости происходит быстрее. Так как вылетевшие молекулы, потеряв энергию, а следовательно уменьшив скорость движения, при отсутствии ветра могут конденсировать.

Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией.

При испарении, жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, поэтому средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул уменьшается, что приводит к уменьшению температуры оставшейся жидкости.

Кипение — это интенсивный переход жидкости в пар, вследствие образования и роста пузырьков пара по всему объему жидкости.

В процессе кипения в жидкости образуются пузырьки пара, внутрь которых идет испарение жидкости. Так как плотность пара меньше плотности жидкости, сила Архимеда заставляет пузырьки всплывать на ее поверхность, где они лопаются.

Кипение протекает при определенной температуре для каждой жидкости, которая называется температурой кипения. Во время кипения температура жидкости не меняется.

Температура кипения зависит не только от вещества, но и атмосферного давления: чем выше давление, тем выше температура кипения, поэтому температура кипения различных веществ дана в таблице при нормальном атмосферном давлении.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость, взятую при температуре кипения, массой 1 кг в пар, получила название удельной теплоты парообразования. Обозначается буквой L и измеряется в Дж/кг.

Количество теплоты, полученное веществом в процессе кипения, рассчитывается по формуле: Q=L·m.

Процесс кипения всегда протекает при поглощении энергии, обратный процесс (конденсация при температуре кипения) идет с выделением энергии.

Энергия, поступающая в процессе кипения, идет на перестроение молекул, преодоление сил молекулярного взаимодействия. В нагреваемом сосуде одновременно присутствует вещество в двух агрегатных состояниях: жидком и газообразном, до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар. При этом, так как в процессе кипения температура остается постоянной, средняя кинетическая энергия хаотического

График процесса:

движения молекул не изменяется, меняется потенциальная энергия их взаимодействия.

Так наша Земля окружена водой, то в воздухе всегда присутствует некоторое количество водяных паров. Масса водяных паров, находящихся в 1 м³ воздуха, называется абсолютной влажностью. Обозначается ρ, измеряется в кг/м³.

При любой температуре существует максимальное значение абсолютной влажности воздуха – это значение называется плотность насыщенного пара. Обозначается ρ₀, измеряется в кг/м³.

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

Во многих случаях важно знать не абсолютную, а относительную влажность воздуха. Так, например, для человека считается оптимальной влажность от 40 до 60%. При большой влажности картины в музеи будут гнить, при низкой – трескаться.

Относительная влажность обозначается φ, измеряется в процентах. Ее можно рассчитать по формуле: , плотность насыщенного пара дана в таблице.

Относительную влажность можно измерить с помощью прибора – психрометра.