И его зависимость от температуры

Почему происходит испарение?

Жидкости состоят из молекул и атомов, находящихся в непрерывном движении. Средняя кинетическая энергия молекул задает значение температуры жидкости. Но при любой температуре будут находиться молекулы, имеющие скорость, а значит, и энергию больше средней, которая позволит им вырваться на “свободу”, преодолев притяжение соседних молекул. Таким образом происходит испарение — переход в газообразное состояние.

Из жидкости уходят самые быстрые, самые энергичные молекулы. Следовательно, средняя скорость оставшихся молекул уменьшается. Отсюда следует, что внутренняя энергия жидкости уменьшится, и поэтому жидкость будет охлаждаться.

Рис. 1. Быстрые молекулы покидают жидкость, испаряются.

Явление испарения играет очень важную роль в жизнедеятельности животных и, в том числе, человека. То, что обычно называют термином “потеть”, означает испарение жидкости с поверхности кожи. Так поглощение энергии при испарении улучшает теплоотдачу, и спасает наше тело от перегрева.

Физика8 класс

§ 17. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение её при конденсации пара

При испарении жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, поэтому средняя скорость остальных молекул жидкости становится меньше. Следовательно, и средняя кинетическая энергия остающихся в жидкости молекул уменьшается. Это означает, что внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается. Поэтому, если нет притока энергии к жидкости извне, испаряющаяся жидкость охлаждается.

Охлаждение жидкости при испарении можно наблюдать на опыте. Для этого нужно обмотать шарик термометра ватой (или кусочком материи) и полить её эфиром. Быстро испаряющийся эфир отнимает часть внутренней энергии от шарика термометра, вследствие чего температура последнего понижается. Если эфиром смочить руку, то мы будем ощущать охлаждение.

Конденсация пара на окне

Выходя из воды даже в жаркий день, мы чувствуем, что нам прохладно. Вода, испаряясь с поверхности нашего тела, отнимает от него некоторое количество теплоты.

Однако при испарении воды, налитой в стакан, мы не замечаем понижения её температуры. Чем это объяснить? Дело в том, что испарение в данном случае происходит медленно и температура воды поддерживается постоянной за счёт количества теплоты, поступающего из окружающего воздуха. Значит, чтобы испарение жидкости происходило без изменения её температуры, жидкости необходимо сообщать энергию. Испарение жидкости сопровождается поглощением энергии.

Испарение имеет большое значение в жизни животных. Затруднение испарения нарушает теплоотдачу и может вызвать перегревание тела.

Известно, что одновременно с испарением происходит переход молекул из пара в жидкость.

Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией.

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

Конденсация пара сопровождается выделением энергии.

Летним вечером, когда воздух становится холоднее, выпадает роса. Это водяной пар, находившийся в воздухе, при охлаждении конденсируется, и маленькие капельки воды оседают на траве и листьях.

Выпадение росы

Конденсацией пара объясняется образование облаков. Пары воды, поднимающиеся над землёй, образуют в верхних, более холодных слоях воздуха облака, состоящие из мельчайших капелек воды.

Вопросы

  1. Против каких сил совершают работу молекулы, выходящие из жидкости при испарении?
  2. Как объяснить понижение температуры жидкости при её испарении?
  3. Как можно на опыте показать охлаждение жидкости при испарении?
  4. Как можно объяснить, что при одних и тех же условиях одни жидкости испаряются быстрее, другие — медленнее?
  5. При каких условиях происходит конденсация пара?
  6. Какие явления природы объясняются конденсацией пара? Приведите примеры и объясните их.

Упражнение 13

  1. В какую погоду скорее просыхают лужи от дождя: в тихую или ветреную; в тёплую или холодную? Как это можно объяснить?
  2. Почему горячий чай остывает быстрее, если на него дуют?
  3. Выступающий в жару на теле пот охлаждает тело. Почему?
  4. Почему в сухом воздухе переносить жару легче, чем во влажном?
  5. Чтобы остудить воду в летнюю жару, её наливают в сосуды, изготовленные из слабообожжённой глины, сквозь которую вода медленно просачивается. Вода в таких сосудах холоднее окружающего воздуха. Почему?
  6. В блюдце и в стакан налита вода одинаковой массы. Где вода быстрее испарится? Почему?
  7. Для чего летом после дождей или полива приствольные круги плодовых деревьев покрывают слоем перегноя, навоза или торфа?

Задание

В два одинаковых блюдца налейте по одинаковому количеству воды (например, по три столовых ложки). Одно блюдце поставьте в тёплое место, а другое — в холодное. Запишите, за какое время испарится вода в том и другом блюдце. Объясните разницу в скорости испарения.

Вода превращается в пар при температуре

Понятие «водяной пар» характеризует свойство жидкости
улетучиваться. Начало испарения — отрыв частичек воды от поверхности воды. Из
жидкого агрегатного состояния молекулы переходят в газообразное. Превращение в
газовую фазу происходит до момента насыщения, когда возникает равновесие между
жидкой или твердой субстанцией и газом. Молекула воды не в силах оторваться от
поверхности, если плотность достигает максимальной величины, газ становится
насыщенным. Определить величину давления насыщения водяного пара можно для
любой температуры. Даже лёд обладает способностью испаряться.

Когда говорят об испарении, уточняют градусы Цельсия, при которых начинается парообразование. При 100°С жидкость закипает только при атмосферном давлении 760 мм рт. столба. Чем ниже давление, тем свободнее отрываются частицы воды от поверхности, насыщая воздух. Снижение давления до 0,006 атмосфер (тройная точка) приводит к тому, что вода одновременно присутствует в трех фазовых состояниях: жидком, твердом, газообразном. Кипение воды в лабораторных условиях достигается без перехода в жидкое состояние. Происходит вскипание твердой фазы, процесс называется возгонкой. Лед трансформируется в газообразное состояние при температуре –0,1°С под давлением ниже тройной точки. Величину давления и плотности насыщенного водяного пара при различной температуре устанавливают экспериментальным путем.

Способность паров насыщать воздух характеризуется
влажностью. Упругость водяного пара определяют прибором для измерения
влажности, он называется психрометром. Измеряется парциальное давление водяных
паров, находящихся в атмосферном воздухе.

Где быстрее испариться вода?

Правильно, в повышенном температурном режиме. Воздействие повышенной температуры на молекулы жидкости заставляет ускорить их движение, тем самым значительно ускоряется процесс испарения. Что касается холода, то вода преобразуется в лед, а после – в пар.

Если открытую емкость с жидкостью оставить на открытом пространстве, то спустя краткий промежуток времени, вода испариться. Многое будет зависеть от того, где именно была оставлена емкость, под влиянием солнечных лучей или в темном, прохладном месте. Конечный итог будет идентичным, но время испарения жидкости замедлиться. Это обусловлено тем, что испарение – естественный процесс, который происходит в любой среде и емкости и человеческое тело – не исключение.

Потоотделение – процесс, при котором влага выделяется из человеческого организм и через краткое время испаряется с поверхности кожного покрова.

Переход из жидкого состояния в газообразное обусловлено тем, что в воде присутствует кинетическая энергия, способствующая ускорению движения молекул – элементарных частиц любого вещества. Кинетические энергия, присутствующая в любой жидкости, стимулирует движение молекул и позволяет им преодолевать межмолекулярное притяжение. К примеру, если кружку с водой накрыть бумагой, то через час она станет мокрой. Испарение происходит даже в закрытом пространстве, но существуют факторы, влияющие на скорость продвижения этого процесса.

Физические аспекты, способные повлиять на скорость испарения, это:

  • Температура помещения, в котором происходит этот процесс. Иное дело – естественное испарение, происходящее в окружающем мире;
  • Вентиляция. Под влиянием ветра, жидкость преобразуется в пар быстрее, соответствуя пропорции ½ (при усилении ветра (м/с) скорость преобразования воды в пар увеличивается вдвое);
  • Площадь, с которой выделяется жидкость. Для наглядного примера, возьмем стакан и плоскую тарелку. Как известно, испарение – это процесс, при котором испаряется поверхность жидкости. Чтобы нижним молекулам преодолеть межмолекулярное притяжение и покинуть поверхность емкости, им необходимо подождать, пока верхний ряд частиц осуществит это действие. Иными словами, чем больше площадь, тем быстрее происходит испарение;
  • Плотность. Плотно прилегающим молекулам сложнее преодолевать межмолекулярное притяжение, так как они борются с притяжением идентичных частиц. Из этого следует вывод, что большая плотность способствует замедлению испарения.

Что такое антифриз?

Антифриз – вещество, что используется в системе охлаждения транспортных средств, отличается высокой температурой кипения и низкой температурой замерзания. Сейчас бывает трех основных цветов — красный, зеленый и синий.

Основой такого состава является гликольно-водная смесь, которая определяет свойство антифриза не замерзать при отрицательных температурах. Среди отечественных производителей наиболее распространенной является продукция на основе этиленгликоля. Однако водный раствор такого вещества достаточно агрессивен по отношению к некоторым материалам охладительной системы авто.

Чтобы предотвратить повреждение деталей, в состав такого вещества также входят различные присадки: противокоррозионные, стабилизирующие, антивспенивающие.

Распространенная поломка системы охлаждения

Наиболее часто встречающейся поломкой охладительной системы автомобиля является снижение уровня антифриза. Признаками такой проблемы являются:

  • Выход большого количества пара из-под капота;
  • Белый дым, что выходит из глушителя машины;
  • Печка снижает температуру воздуха в салоне, а не повышает ее;
  • Приборная панель сигнализирует о перегреве двигателя;
  • Термометр в машине достиг своего максимального значения.

Иногда одновременно появляется даже несколько признаков, в таком случае автомобиль нужно сразу же заглушить и обеспечить ему техническое обслуживание на СТО.

Почему снижается уровень антифриза?

Снижение уровня антифриза в бачке охлаждающей жидкости – достаточно распространенное в наше время явление. Происходить это может по нескольким причинам:

В холодный период года охлаждающее вещество имеет свойство уменьшаться в объеме. Поэтому зимой доливать такое вещество следует чаще, чем в другое время.

Жидкость проходит в трещины и щели бачка или его крышки. Обнаружить такое проблемы бывает достаточно сложно, ведь трещины по внешнему виду могут напоминать обычные царапины. Тем не менее, для незначительного ухода антифриза из бачка этого может быть достаточно.

  • Разгерметизация различных соединений охладительной системы или повреждения ее трубок и шлагов. Также протечка встречается и с прокладкой термостата.
  • Различные поломки радиатора также могут стать причиной снижения уровня охладительной жидкости.

Еще одной причиной ухода антифриза из системы транспортного средства является его испарение. В состав любой охлаждающей жидкости входит вода, которая, даже несмотря на герметичность системы охлаждения, понемногу испаряется из нее. Специалисты отмечают, что снижения уровня жидкости в такой автомобильной системе примерна на 200 грамм между двумя соседними плановыми техническими обслуживаниями является нормой.

Таким образом, даже при отсутствии каких-либо повреждений антифриз понемногу испаряется из системы охлаждения автомобиля, хотя и это происходит в совсем незначительных объемах.

Если же охладительное вещество уходит достаточно быстро, причина кроется не в испарении, а в какой-то другой проблеме, поэтому следует сразу же отправляться на СТО за профессиональной помощью.

Конденсация.

Конденсация (от лат. condensatio — уплотнение, сгущение) — переход вещества из газообраз­ного состояния (пара) в жидкое или твердое состояние.

Известно, что при наличии ветра жидкость испаряется быстрее. Почему? Дело в том, что од­новременно с испарением с поверхности жидкости идет и конденсация. Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвраща­ется в нее. Ветер же выносит вылетевшие из жидкости молекулы и не дает им возвращаться.

Конденсация может происходить и тогда, когда пар не соприкасается с жидкостью. Именно конденсацией объясняется, например, образование облаков: молекулы водяного пара, поднима­ющиеся над землей, в более холодных слоях атмосферы группируются в мельчайшие капельки воды, скопления которых и представляют собой облака. Следствием конденсации водяного пара в атмосфере являются также дождь и роса.

Выводы

Мы говорим, что вода испаряется. Но что это значит? Испарение – это процесс, при котором жидкость на воздухе быстро становится газом или паром. Многие жидкости испаряются очень быстро, гораздо быстрее, чем вода. Это относится к алкоголю, бензину, нашатырному спирту. Некоторые жидкости, например ртуть, испаряются очень медленно.

Из-за чего происходит испарение? Чтобы понять это, надо кое-что представлять о природе материи. Насколько мы знаем, каждое вещество состоит из молекул. Две силы оказывают воздействие на эти молекулы. Одна из них – сцепление, которое притягивает их друг к другу. Другая – это тепловое движение отдельных молекул, которое заставляет их разлетаться.

Если сила сцепления выше, вещество остается в твердом состоянии. Если же тепловое движение настолько сильно, что оно превосходит сцепление, то вещество становится или является газом. Если две силы примерло уравновешены, то тогда мы имеем жидкость.

Вода, конечно, является жидкостью. Но на поверхности жидкости есть молекулы, которые движутся настолько быстро, что преодолевают силу сцепления и улетают в пространство. Процесс вылета молекул и называется испарением.

Почему вода испаряется быстрее, когда она находится на солнце или нагревается? Чем выше температура, тем интенсивнее тепловое движение в жидкости. Это значит, что все большее количество молекул набирает достаточную скорость, чтобы улететь. Когда улетают самые быстрые молекулы, скорость оставшихся молекул в среднем замедляется. Почему остающаяся жидкость охлаждается за счет испарения.

Так что, когда вода высыхает, это означает, что она превратилась в газ или пар и стала частью воздуха.

1. Какое явление называют испарением?

Испарение — это парообразование, происходящее с поверхности жидкости.

2. Почему испарение жидкости происходит при любой температуре?

Молекулы жидкости непрерывно движутся с разными скоростями. Если какая-нибудь достаточно «быстрая» молекула окажется у поверхности жидкости, то она может преодолеть притяжение соседних мокулел и вылететь из жидкости. Вылетевшие с поверхности жидкости молекулы образуют над ней пар. У оставшихся молекул жидкости при соударениях меняются скорости. Некоторые из мокул приобретают при этом скорость, достаточную для того, чтобы, оказавшись у поверхности, вылететь из жидкости. Этот процесс продолжается, поэтому жидкость испаряется постепенно. Так как некоторое число быстро движущихся молекул всегда имеется в жидкости, то испарение должно происходить при любой температуре.

3. От чего зависит скорость испарения жидкости?

Скорость испарения зависит от рода жидкости, ее площади поверхности, наличия либо отсутствия ветра.

4. Почему испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости?

Чем выше температура жидкости, тем больше в ней быстро движущихся молекул. Поэтому испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости.

5. Как зависит скорость испарения жидкости от площади её поверхности?

Чем больше площадь поверхности жидкости, тем большее число молекул одновременно вылетает в воздух (испарение происходит быстрее).

6. Какой пар называется насыщенным?

Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии со всей жидкостью.

7. Какой пар называется ненасищенным?

Ненасыщенный пар — это пар, который не находится в состоянии равновесия со своей жидкостью.

8. Почему испарение жидкости происходит быстрее, если над её поверхностью дует ветер?

В открытом сосуде масса жидкости вследствие испарения постенно уменьшается. Это связано с тем, что большинство молекул пара рассеивается в воздухе, не возвращаясь в жидкость. Но небольшая часть их возвращается обратно в жидкость, замедляя тем самым испарение. Поэтому при ветре, который уносит молекулы пара, испарение жидкости происходит быстрее.

Ссылка на основную публикацию