Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием, а переход вещества из газообразного состояния в жидкое – конденсация.
Процесс парообразования связан с увеличением внутренней энергии вещества, а процесс конденсации – с уменьшением ее. Парообразование происходит в виде испарения и кипения.
Парообразование, которое происходит только со свободной поверхности жидкости, граничащей с газообразной средой или вакуумом, называется испарением (высыхание воды в блюдце, высыхание лужи на дороге).
Скорость испарения зависит от нескольких причин:
1 Скорость испарения зависит от рода жидкости (например, эфир и вода). Быстрее испаряется та жидкость, молекулы которой притягиваются друг к другу с меньшей силой. Вылетают из жидкости те молекулы, у которых кинетическая энергия больше величины работы необходимой для противодействия молекулярных сил, т. к. из жидкости вылетают молекулы с достаточно большой Екин , а остаются с меньшей Екин, то Епот для молекул, остающихся в жидкости уменьшается, т.е. жидкость при испарении охлаждается. (ощущение холода, после выхода из воды).Некоторые молекулы при хаотическом движении вновь возвращаются в жидкость. Следовательно, наряду с испарением всегда происходит конденсация. Когда преобладает процесс испарения жидкость охлаждается, а когда преобладает конденсация жидкость нагревается.
2 Испарение происходит при всякой температуре. Чем выше температура тем быстрее испарение.
3 Скорость испарения зависит от площади поверхности.
Одно и тоже вещество может встречаться в твердом, жидком и газообразном состоянии, которое часто называют агрегатным состоянием вещества (лед, вода, водяной пар).
Агрегатное состояние вещества связано с величиной внутренней энергии единицы массы вещества. В жидком она больше, чем в твердом, а газообразном больше, чем в жидком. Следовательно, переход вещества из одного агрегатного состояния в другое связан с заметным изменением внутренней энергии этого вещества. При парообразовании происходит увеличение внутренней энергии вещества, а при конденсации – уменьшение его внутренней энергии. Поскольку при этих процессах температура жидкости и ее пара могут быть равными, изменение их внутренней энергии происходит только за счет изменения потенциальной энергии молекул.
При одной и той же температуре единица массы жидкости имеет меньшую внутреннюю энергию, чем единица массы ее пара.
Плотность вещества в процессе парообразования сильно уменьшается, а объем, занятый веществом увеличивается. Следовательно, при парообразовании совершается работа против сил внешнего давления. Поэтому, энергия, которую нужно сообщить жидкости для превращения ее в пар при неизменной температуре, частично идет на увеличение внутренней энергии вещества и частично на выполнение работы против внешних сил в процессе ее расширения.
На практике для парообразования подводится теплота.
Определение: Количество теплоты Qn необходимое для превращения жидкости в пар при неизменной температуре, называется теплотой парообразования. При превращении пара в жидкость от него необходимо отвести количество теплоты, которую называют удельной теплотой конденсации.
Установлено, что Qn=r m. где m-масса жидкости
Определение:Величина r, которая характеризует зависимость теплоты парообразования от рода вещества и от внешних условий, называют удельной теплотой парообразования.
Вода rв = 2,26 ×106 Дж/кг (1000С или 373 К)
Т.к.парообразование происходит при любой температуре, то удельная теплота парообразования зависит от температуры.
При повышении температуры r уменьшается. Происходит это потому, что все жидкости при нагревании расширяются. Расстояние между молекулами при этом возрастает и силы молекулярного взаимодействия уменьшаются.
Кроме этого, чем больше температура, тем больше Еп у молекул жидкости и тем меньше энергии им нужно добавить.
Состояние динамического равновесия жидкость-пар.
Насыщающий пар
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.