Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара

Явление перехода жидкости в газообразное состояние называется парообразованием. Одним из его способов является испарение. Испарение происходит с поверхности жидкости, и его скорость зависит от определенных факторов: рода жидкости, температуры, площади поверхности жидкости и наличия ветра. 

Но ведь, дуя на горячий чай в чашке, мы не стараемся добиться его быстрейшего испарения — мы хотим его остудить. И он действительно быстрее остывает. С одной стороны, он отдает какое-то количество теплоты окружающему более холодному воздуху, а с другой — свою роль здесь играет испарение. 

Значит, при испарении изменяется температура. Она же тесно связана с внутренней энергией тела. В данном уроке мы рассмотрим, какие изменения происходят с внутренней энергией жидкости и с чем они связаны. Так мы подойдем к обратному испарению процессу — конденсации, и узнаем, что происходит с энергией в этом случае.

Поглощение энергии при испарении

При испарении из жидкости способны вылететь быстро движущиеся молекулы. Значит, внутри нее в это время остаются более медленные молекулы. Средняя скорость движения молекул в жидкости уменьшается. Таким образом, средняя кинетическая энергия молекул жидкости тоже уменьшается. Она же является частью внутренней энергии жидкости.

Внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается.
Если нет притока энергии к жидкости извне, испаряющаяся жидкость охлаждается.

Чтобы доказать это на практике, проведем простой опыт (рисунок 1). Возьмем термометр, который показывает нам комнатную температуру (рисунок 1, а).

Теперь смочим кусок материи эфиром и обмотаем им шарик термометра (рисунок 1, б). Температура термометра заметно снизилась. 

Эфир испаряется довольно быстро. При этом он отнимает часть внутренней энергии от шарика термометра, который из-за этого охлаждается.

{"questions":[{"content":"При испарении температура жидкости и ее внутренняя энергия[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["уменьшаются","увеличиваются","не изменяются"],"answer":[0]}}}]}

Если мы нальем эфир на руку, то тоже почувствуем охлаждение. Чтобы заметить понижение температуры при испарении жидкости, не обязательно использовать сложные вещества. Вспомните, как летом в жару вы выходите из воды? Что вы чувствуете? Прохладу. Испаряясь с нашего тела, вода забирает некоторое количество теплоты. По этой же причине прогулка в промокших ботинках в прохладную погоду легко может стать причиной простуды.

Но почему же тогда мы не замечаем изменения температуры воды в стакане? Испарение происходит, но температура не изменяется. Давайте объясним это.

В подобных случаях испарение идет очень медленно. Температура же поддерживается за счет количества теплоты, получаемого из окружающего воздуха.

Значит,

• Чтобы испарение жидкости происходило без изменения температуры, жидкости необходимо сообщать энергию
• Испарение жидкости сопровождается поглощением энергии

Конденсация

Мы называем пар насыщенным, если за одинаковое время число молекул, испаряющихся из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся из пара в жидкость. Когда молекулы пара возвращаются в жидкость — это и есть не что иное, как процесс перехода из газообразного состояния в жидкое.

Конденсация — это явление превращения пара в жидкость.

Молекулы жидкости, покинувшие ее в процессе испарения, находятся в воздухе в состоянии непрерывного теплового движения. Так как движение молекул хаотичное, то какая-то их часть вновь попадает в жидкость. 

Термин «конденсация» происходит от латинского «конденсаре» — сгущать.

{"questions":[{"content":"При конденсации молекулы пара снова попадают в жидкость вследствие [[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["беспорядочного движения","взаимодействия друг с другом","закона сохранения энергии"],"answer":[0]}}}]}

Выделение энергии при конденсации пара

Конденсация пара происходит с выделением энергии.

Скорость конденсации зависит от:

• рода вещества
• температуры

Когда пары воды поднимаются над землей, они попадают в более холодные слои воздуха. Пар конденсируется, и образуются облака. Они состоят из мельчайших капелек воды.

В теплое время года по вечерам часто выпадает роса. Водяной пар, находящийся в воздухе, охлаждается и конденсируется. Так образуются маленькие капельки жидкости на окружающей растительности.