В статье рассказывается о том, что такое конденсация, из-за чего возникает подобный физический процесс, и где его можно заметить в повседневной жизни.
Начало
Физика является одной из важнейших для человечества дисциплиной. Конечно, таковой считает «свою» науку любой ее последователь, но тем не менее именно физика наряду с другими естественными техническими науками позволила хоть немного, но разобраться в устройстве нашего мира. Во все времена находились те, кого не устраивало библейское описание Вселенной и природы в целом, и они, будучи первопроходцами, стремились разобраться в положении дел самостоятельно, как, к примеру, сам Михайло Ломоносов.
К сожалению, с популяризацией физики все не так просто, но определенные успехи есть, если вспомнить «Занимательную физику» Перельмана и ряд научных трудов Стивена Хокинга.
А еще физика интересна тем, что вокруг нас ежесекундно происходит множество процессов, к которым мы привыкли и не обращаем внимания, а они довольно интересны с научной точки зрения, к примеру, такое явление, как конденсация. Так что такое конденсация? В этом мы и разберемся.
Определение
Если обратиться к энциклопедии, то, согласно ей, конденсация - это переход того или иного вещества из газообразного в жидкое или твердое. Говоря проще, это процесс превращения пара в нечто иное, к примеру, жидкость. На первый взгляд, все довольно просто, все мы привыкли к тому, что пар в помещении постепенно осаждается в виде капель воды на предметах, и это так. Так что теперь мы знаем, что такое конденсация. Однако где еще встречается подобное явление, и чем оно полезно?
Дождь
Конденсацию можно заметить и при приготовлении пищи, когда пар поднимается из кастрюли с кипящей водой и оседает на стенах или предметах мелкими капельками жидкости. Также наиболее ярко этот процесс заметен и в парилке бани: если вылить воду на раскаленный очаг, она перейдет в газообразное состояние и по мере падения температуры начнет конденсироваться на стенах и полу.
Так что теперь мы знаем, что такое К слову, согласно закону сохранения вещества и энергии, обратно в жидкое состояние перейдет ровно столько пара, сколько и испарилось.
Конденсация (от позднелат. condensatio - уплотнение, сгущение), переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое при докритических параметрах; первого рода. Конденсация - экзотермический процесс, при котором выделяется теплота фазового перехода - теплота конденсация Конденсированная фаза может образовываться в объеме или на поверхности и жидкости, имеющих более низкую температуру, чем температура насыщения при данном (см. Росы точка ). Конденсация происходит при изотермическом сжатии, адиабатическом расширении и охлаждении или одновременном понижении его давления и температуры, которое приводит к тому, что конденсированная фаза становится термодинамически более устойчивой, чем газообразная. Если при этом давление и температура выше, чем в для данного вещества, образуется жидкость (сжижение), если ниже - вещество переходит в твердое состояние, минуя жидкое (десублимация).
Конденсация широко применяется в хим. технологии для разделения смесей посредством , при и очистке веществ и др., в энергетике, например в конденсаторах паровых турбин, в холодильной технике для конденсация рабочего тела, в опреснительных установках и др. При конденсации паров в узких порах адсорбентов последние могут поглощать значит. кол-ва вещества из газовой фазы (см. Капиллярная конденсация ). Следствие конденсация водяного в - дождь, снег, роса, иней.
Конденсация в жидкое состояние. В случае конденсации в объеме или парогазовой смеси (гомогенная конденсация) конденсированная фаза образуется в виде мелких капель (тумана) или мелких . Для этого необходимо наличие центров конденсация, которыми могут служить очень мелкие капельки (зародыши), образующиеся в результате флуктуации плотности газовой фазы, пылинки и частицы, несущие электрические заряд (ионы). При отсутствии центров конденсация пар может в течение длительного времени находиться в так называемом метастабильном (пересыщенном) состоянии. Устойчивая гомогенная конденсация начинается при так называемом критическом пересыщении П кp =p к /p н где р к - равновесное давление, соответствующее критическому диаметру зародышей, р н - давление насыщенного над плоской поверхностью (напр., для водяного в . очищенном от твердых частиц или . П кр =5-8). Образование тумана наблюдается как в природе, так и в технологических аппаратах, например при охлаждении парогазовой смеси вследствие лучеиспускания, влажных газов.
Конденсация на поверхности насыщенного или перегретого происходит при температуре поверхности, которая меньше, чем температура насыщения при его равновесном над ней. Наблюдается во многих промышленных аппаратах, которые служат для конденсация целевых продуктов, подогрева различных сред, разделения паровых и парогазовых смесей, охлаждения влажных и т.д. При сжижении на поверхности твердого тела, хорошо смачивающейся конденсатом, образуется сплошная пленка (пленочная конденсация); на поверхности, не смачивающейся конденсатом или смачивающейся частично, - отдельные капли (капельная конденсация); на поверхности с неоднородными свойствами (напр., на полированной металлической с окисленными загрязненными участками) - зоны, покрытые пленкой конденсата и каплями (смешанная конденсация).
При пленочной конденсации чистых паров неметаллов коэффициент теплоотдачи определяется в основном термическим сопротивлением пленки конденсата, которое зависит от режима ее течения. Последний в случае практически неподвижного определяется числом Рейнольдса пленки: Rе пл =w d/v к, где w, d - соотв. средняя по сечению скорость и толщина пленки конденсата, v к - кинематич. вязкость конденсата. Для конденсация на вертикальной пластине или трубе при Rе пл менее 5-8 течение пленки чисто ламинарное, при превышении этих значений Rе пл - ламинарно-волновое, при Re пл >>350-400 - турбулентное. На вертикальных поверхностях значительные высоты могут наблюдаться области с разл. режимами течения пленки конденсата. При ламинарном течении увеличение Re пл с возрастанием толщины пленки приводит к уменьшению коэф. теплоотдачи, при турбулентном течении - к его увеличению. Если пар перегрет, конденсация сопровождается конвективной теплоотдачей от пара к конденсату, температура поверхности которого практически равна температуре насыщения при пара. Для веществ с большой теплотой конденсация (напр., вода, спирты) теплота перегрева обычно незначительна по сравнению с теплотой конденсация, и ею можно пренебречь.
В случае пленочной конденсации движущегося касательное напряжение на поверхности раздела фаз, обусловленное межфазным трением и переносом импульса частицами сконденсировавшегося пара, которые присоединяются к пленке конденсата, вызывает при нисходящем потоке увеличение скорости и уменьшение толщины пленки, в результате чего коэф. теплоотдачи увеличивается. При более высоких скоростях парового потока воздействие его на пленку конденсата может приводить не только к изменению ее скорости и толщины, но и к возмущению течения (образование волн, турбулизация), интенсифицирующему теплоперенос в пленке. Если поток направлен вверх, движение ламинарной пленки конденсата тормозится, толщина ее увеличивается и коэф. теплоотдачи уменьшается по мере возрастания скорости до тех пор, пока действие межфазного трения не вызовет т. наз. обращенное (направленное вверх) течение пленки конденсата.
При конденсации движущегося внутри трубы (канала) режимы течения и характер взаимодействия паровой и жидкой фаз могут значительно изменяться в результате изменения по мере образования конденсата скорости пара, касательного напряжения трения на межфазной поверхности и Re пл. При больших скоростях (когда действие силы тяжести на пленку конденсата пренебрежимо мало и течение ее определяется в осн. силой трения) местные и средние по длине трубы коэф. теплоотдачи не зависят от пространств. ориентации трубы. Если силы тяжести и трения соизмеримы, условия конденсация определяются углом наклона трубы и взаимным направлением движения фаз. В случае конденсация внутри горизонтальной трубы и малой скорости кольцевая пленка конденсата образуется только на верх, части внутренней поверхности трубы. На ниж. части возникает "ручей", в зоне которого в результате относительно большой толщины слоя теплоотдача значительно менее интенсивна, чем на остальном участке поверхности.
В случае конденсации на пучке горизонтальных труб расход стекающего конденсата увеличивается сверху вниз вследствие натекания конденсата с вышележащих труб на нижележащие, а расход по пути его движения снижается. В пучке с постоянным или относительно немного уменьшающимся по высоте живым сечением между трубами скорость нисходящего потока постепенно снижается, а конденсат натекает с верх, труб на нижние. Вначале это приводит к уменьшению местных коэффициента теплоотдачи (осредненных по периметру труб) при увеличении отсчитываемого сверху номера горизонтального ряда труб. Однако, начиная с некоторого ряда, в результате натекания конденсата течение пленки возмущается и ее термическое сопротивление снижается. Благодаря этому коэффициенты теплоотдачи могут стабилизироваться, а при возрастающем воздействии возмущения течения пленки на ниж. трубках - увеличиваться с возрастанием номера ряда.
Интенсификация теплоотдачи при пленочной конденсации может достигаться профилированием ее поверхности (напр., применением т, наз. мелковолнистой поверхности), которое способствует уменьшению средней толщины пленки конденсата, созданием на поверхности искусств, шероховатости, приводящей к турбулизации пленки, воздействием на нее при диэлектрической жидкой фазе (напр., при конденсация хладонов) электростатическим полем, отсосом конденсата через пористую поверхность и др. При конденсации паров жидких металлов теплопроводность жидкой фазы весьма высока. Поэтому доля термич. сопротивления пленки конденсата в суммарном сопротивлении передаче тепла незначительна, и определяющим оказывается межфазное термич. сопротивление, обусловленное молекулярно-кинетич. эффектами на границе раздела фаз. Иногда пленочная конденсация на поверхности сопровождается гомогенная конденсация в прилегающем к поверхности раздела фаз слое пара. Если образование тумана при этом нежелательно (напр., в производстве H 2 SO 4 нитрозным способом или при улавливании летучих растворителей), процесс проводят при максимальном пересыщении ниже П кр.
При капельной конденсация первичные мелкие капли, образовавшиеся на сухой вертикальной или наклонной поверхности, растут в результате продолжения процесса, слияния близко расположенных и касающихся друг друга капель и подтягивания к ним возникающей между каплями и быстро разрывающейся тонкой пленки конденсата. Капли, достигшие "отрывного" диаметра, стекают вниз, объединяясь (коалесцируя) с нижележащими мелкими каплями, после чего на освободившейся поверхности опять образуются мелкие капли, и цикл повторяется. Условия, определяющие самопроизвольное возникновение капельной конденсация, наблюдаются редко. Обычно же для осуществления капельной конденсация на твердую поверхность наносят тонкий слой лиофобизатора - вещества, обладающего низким поверхностным натяжением и несмачиваемого конденсатом (напр., жиры, воски). В случае капельной конденсация коэффициент теплоотдачи намного выше (в 5-10 раз и более), чем при пленочной. Однако поддержание в условиях эксплуатации промышленных аппаратов устойчивой капельной конденсация затруднительно. Поэтому конденсац. устройства хим. промышленности, как правило, работают в режиме пленочной конденсация
Конденсация на поверхности того же вещества происходит в технол. аппаратах на поверхности подаваемых в объем диспергированных (напр., с помощью распылит, форсунок) струй или стекающих по насадке тонких пленок жидкости. Диспергирование или распределение на тонкие пленки позволяет сильно развить поверхность контакта фаз. В ряде случаев конденсация наблюдается при поступлении в объем в виде струй или пузырьков (барботаж), а также при образовании паровых пузырьков в объеме жидкости, например при кавитации.
Конденсация из смеси его с неконденсирующимися газами (или неконденсирующимися при данной температуре парами) на поверхности или менее интенсивна по сравнению с конденсация чистого пара. Поскольку при конденсация из парогазовой смеси температура и парциальное давление (концентрация)
КОНДЕНСАЦИЯ
КОНДЕНСАЦИЯ
(от позднелат. condensatio - уплотнение, сгущение), переход в-ва вследствие его охлаждения или сжатия из газообразного в конденсированное (жидкое или твёрдое). К. пара возможна только при темп-pax ниже критической для данного в-ва (см. КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ). К., как и обратный ей процесс - , относится к фазовым переходам I рода. При К. выделяется то же кол-во теплоты, к-рое было затрачено на испарение сконденсировавшегося в-ва. Дождь, снег, роса, иней - следствия конденсации водяного пара в атмосфере. К. широко применяется в энергетике, в хим. технологии, в холодильной и криогенной технике, в опреснит. установках и т. д. В технике К. обычно осуществляется на охлаждаемых поверхностях. Известны два режима поверхностной К.: плёночный и капельный. Первый наблюдается при К. на смачиваемой поверхности и характеризуется образованием сплошной плёнки конденсата. На несмачиваемых поверхностях конденсат образуется в виде отд. капель. При капельной К. интенсивность теплообмена (отводы теплоты к поверхности охлаждения) значительно выше, чем при плёночной, т. к. сплошная плёнка конденсата затрудняет (см. КИПЕНИЕ).
Скорость поверхностной К. тем выше, чем ниже темп-pa поверхности по сравнению с темп-рой насыщения пара при заданном давлении. Наличие в объёме наряду с паром др. газа уменьшает поверхностной К., т. к. затрудняет поступление пара к поверхности охлаждения. В присутствии неконденсирующихся газов К. начинается при достижении паром у поверхности охлаждения парциального давления и темп-ры, соответствующих состоянию насыщения (точке росы).
К. может происходить также внутри объёма пара (парогазовой смеси). Для начала объёмной К. должен быть заметно пересыщен. Мерой пересыщения служит отношение давления пара р к давлению насыщ. пара ps, находящегося в равновесии с жидкой или тв. фазой, имеющей плоскую . Пар пересыщен, если p/ps>1, при p/ps=l пар насыщен. Степень пересыщения e=p/ps, необходимая для начала К., зависит от содержания в паре мельчайших пылинок (аэрозолей), к-рые явл. готовыми центрами К. Чем чище пар, тем выше должна быть нач. степень пересыщения. Зародышами, или центрами, К. могут служить также электрически заряжённые частицы, в частности ионизованные атомы, присутствующие в паре.
Кинетика процесса К. изучается теоретически как задача кинетики физической.
Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . . 1983 .
КОНДЕНСАЦИЯ
(от позднелат. condensatio - уплотнение, сгущение) - переход вещества из газообразного состояния (пара) в жидкое или твёрдое состояние. Ква-зистатич. процесс К. происходит в условиях равновесия сосуществующих фаз и является фазовым переходом 1-го рода. Если при этом р
поддерживается постоянным, то сохраняется постоянной и абс. темп-ра Т.
Связь между р и Т
определяется равенством химических потенциалов
и
для пара и жидкости соответственно:
или задаётся Клапейрона - Клаузиуса уравнением.
Эти ур-ния справедливы как для К., так и для обратного процесса - испарения, направление же процесса определяется теплообменом с окружающей средой: если системе сообщается , происходит испарение, при её отводе - К. Кол-во теплоты, выделяющееся при К. единицы массы, равно теплоте испарения. В квази-статич. условиях К. пара в возможна в интервале давления от критического до давления в тройной, точке.
Ниже давления в тройной точке конденсирующийся пар граничит с кристаллом (рис. к ст. Испарение).
Равновесие между паром и конденсированной фазой (напр., в замкнутом объёме) имеет динамич. характер: ср. потоки конденсирующихся и испаряющихся молекул равны между собой, т. е. компенсируют друг друга. При нарушении фазового равновесия величину нескомпенсированного потока молекул можно оценить, используя идеального газа для пара (т. н. ур-ние Герца - Кнудсена):
где - коэф. конденсации, различный для разных веществ, р
н - равновесное давление (давление насыщения при темп-ре Т), т -
масса . Если в газовой фазе присутствует неконденсирующий газ, то К. пара происходит при его парциальном давлении, соответствующем линии насыщения чистого вещества. Молекулы газа скапливаются у поверхности раздела фаз и затрудняют К., снижая её скорость, однако появляющийся градиент концентраций вызывает их диффузию.
Если первоначально пар не сосуществует с конденсированной фазой, то он может перейти в метастабиль-ное состояние, характеризуемое степенью пересыщения =р/р н. При высоких степенях пересыщения внутри парогазовой смеси даже в отсутствие конденсирующих поверхностей может начаться процесс К. Кинетика нач. стадии такой объёмной К. описывается теорией гомогенного зародышеобразования. Высокая степень пересыщения создаётся при быстром расширении пара в потоке, при смешении пара с холодным газом, в молекулярных пучках. Образование зародышевых капель облегчается на смачиваемых стенках, твёрдых частицах (гетерогенное зародышеобразование) и на ионах (напр., в Вильсона камере).
К. и испарение играют важную роль в круговороте воды в природе, а также в разл. технол. процессах. На тепловых и атомных электростанциях К. отработанного водяного пара происходит при низком давлении (ок. 4 КПа). На смачиваемой твёрдой охлаждаемой поверхности конденсат образует сплошную плёнку, к-рая ухудшает теплообмен между паром и стенкой. В отсутствие смачивания наблюдается капельный режим К., к-рый предпочтительнее плёночного, однако при длит. работе несмачиваемая поверхность обычно становится смачиваемой. К. используется также в холодильных машинах, в ожижителях газов, в опреснительных и ректификационных установках. Кроме К. на твёрдой поверхности в технике применяют К. на струях и каплях предварительно охлаждённой жидкости.
Неравновесная К. на твёрдой поверхности с темп-рой (T
тp - темп-pa тройной точки) может идти по схеме пар жидкость кристалл. Для ряда веществ экспериментально показано, что ниж. граница перехода к механизму К. пар-кристалл лежит при T
тp (см. Кристаллизация).
Неравновесная К. на охлаждаемой подложке (напр., для воды при 120 К) может приводить к образованию твёрдого аморфного (стеклообразного) слоя вещества.
Лит.:
Радченко И. В., Молекулярная , М. 1965; Хирс Д., Па унд Г., Испарение и конденсация пер. с англ., М., 1966; Кириллин В. А., Сычев В. В. Шейндлин А. Е., Техническая , 4 изд. М., 1983. В. П. Скрипов
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .
Синонимы :
Антонимы :
Смотреть что такое "КОНДЕНСАЦИЯ" в других словарях:
- (лат. condensatio). Сгущение, уплотнение. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КОНДЕНСАЦИЯ вообще сгущение: сгущение электричества, сгущение паров какого либо вещества в жидкость (при помощи давления и… … Словарь иностранных слов русского языка
конденсация - и, ж. condensation f. < condensatio 1. спец. Сгущение, уплотнение. БАС 1. Конденсация пара. Конденсация электричества. Уш. 1934. 2. Переход газа или пара в жидкое состояние. СИС 1954. Конденсационный ая, ое. Конденсационная вода. БАС 1.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
- (от позднелатинского condensatio уплотнение, сгущение), переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое. Конденсация фазовый переход 1 го рода. Конденсация возможна только при температурах ниже критической точки … Современная энциклопедия
КОНДЕНСАЦИЯ, конденсации, жен. (спец.). Действие по гл. конденсировать и конденсироваться. Конденсация электричества. Конденсация пара (превращение его в жидкость). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
Конденсация - – переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ и м. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.] Конденсация – образование… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Конденсация - (от позднелатинского condensatio уплотнение, сгущение), переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое. Конденсация фазовый переход 1 го рода. Конденсация возможна только при температурах ниже критической точки. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
- (от позднелат. condensatio уплотнение сгущение), переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое. Конденсация возможна только при температурах ниже критической температуры … Большой Энциклопедический словарь
Скопление, сгущение, уплотнение. Ant. разрежение Словарь русских синонимов. конденсация сущ., кол во синонимов: 7 гомополиконденсация (2) … Словарь синонимов
- (от лат. condense сгущаю) переход водяного пара атмосферы в жидкое состояние. Играет большую роль в водном обмене, в частности в пустынных экосистемах, где очень важна ночная конденсация влаги на поверхности растений (роса) и почвенных частиц, а… … Экологический словарь
Конденсация– это переход вещества из газообразного в жидкое состояние.
Молекулы жидкости, покинувшие ее в процессе испарения, находятся в воздухе в состоянии непрерывного теплового движения. Так как движение молекул хаотичное, то какая-то часть молекул вновь попадает в жидкость.Число таких молекул тем больше, чем больше давление пара над жидкостью. Пар конденсируется.
Процесс превращения пара в жидкость идет с выделением некоторого количества тепла.
Количество теплоты, выделяющееся при конденсации определяется по формуле:
где L - удельная теплота парообразования.
Приведенная выше формула годится одновременнодля расчета количества теплоты необходимого для превращения жидкости в пар (при кипении) и для количества теплоты, выделяющейсяпри конденсации.
Скорость конденсации зависитот: рода жидкости, наличия центров конденсации и от температуры.
Температура вещества в процессе конденсации не изменяется.
Температура конденсации паров вещества равна температуре кипения этого вещества.
КАК ПОЯВЛЯЮТСЯ ТУМАН И РОСА
В воздухе всегдаесть водяные пары, хотя их плотность в сотни раз меньше плотности воздуха. Количество водяных паров в воздухе не может быть бесконечно большим. Существует предельная масса воды, которая при данной температуре может содержаться в 1 куб.м воздуха. Чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров может содержаться в воздухе.
При понижениитемпературы воздуха водяные пары в какой-то момент становятся насыщенными.
При дальнейшем охлаждении начинают конденсироватьсяи проявляются в виде мельчайших капель на центрахконденсации – пылинках, частицах дыма, ионах газа.
Появившиеся капли в воздухе называются туманом.
А капли на поверхности земли, на листьях и траве называют росой.
Туманы не долговечны. Капли в воздухе могут сливаться, тогда выпадает дождь, или испаряться, тогда туман рассеивается.
ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ
Что, белый след на небе от летящего самолета – туман, образующийся из паров воды, поставщиком которых служит сгорающее топливо. Горячий выхлопной газ, насыщенный водяными парами, попадает в холодную атмосферу и образует туман.
ИНТЕРЕСНО
Если на газовой плите с предельно большим пламенем горелки стоит открытая кастрюля с водой, близкой к кипению, то как только выключить газ, над кастрюлей появляетсяобильный пар. Оказывается, что при работе горелки конденсация пара происходила на большом расстоянии от кастрюли, конденсат уносился конвекционными потоками воздуха, поэтому сконденсированные частицы пара не были видны. Когда горелку выключили, пар стал конденсироваться над кастрюлей и поэтому стал видимым.
Почему холодильник время от времени приходится выключать и размораживать Большинство продуктов содержит воду. Испаряясь, она затем замерзает на самой холодной части холодильника - испарителе, и он покрывается толстой снеговой шубой, обладающей низкой теплопроводностью. Это приводит к уменьшению теплоотвода из камеры, и температура в холодильнике понижается недостаточно.
А НУ-КА
Почему стакан с холодной водой покрывается снаружи каплями воды, когда его приносим в теплую комнату?
Почему эти капли через некоторое время исчезают?
Происходящее со свободной поверхности жидкости.
Сублимацию, или возгонку, т.е. переход вещества из твердого состояния в газообразное, так-же называют испарением.
Из повседневных наблюдений известно, что количество любой жидкости (бензина, эфира, воды), находящейся в открытом сосуде, постепенно уменьшается. Жидкость не исчезает бесследно — она превращается в пар. Испарение — это один из видов парообразования . Другой вид — это кипение.
Механизм испарения.
Как происходит испарение? Молекулы любой жидкости находятся в не-прерывном и беспорядочном движении, причем, чем выше температура жидкости, тем больше кинетическая энергия молекул. Среднее значение кинетической энергии имеет определенную величину. Но у каждой молекулы кинетическая энергия может быть как больше, так и меньше средней. Если вблизи поверхности окажется молекула с кинетической энергией , достаточной для преодоления сил межмолекулярного притяжения, она вылетит из жидкости. То же самое пов-торится с другой быстрой молекулой, со второй, третьей и т. д. Вылетая наружу, эти молекулы образуют над жидкостью пар. Образование этого пара и есть испарение.
Поглощение энергии при испарении.
Поскольку при испарении из жидкости вылетают более быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул становится все меньше и меньше. Это значит, что внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшает-ся. Поэтому если нет притока энергии к жидкости извне, температура испаряющейся жидкости понижается, жидкость охлаждается (именно поэтому, в частности, человеку в мокрой одежде холоднее, чем в сухой, особенно при ветре).
Однако при испарении воды, налитой в стакан, мы не замечаем понижения ее температуры. Чем это объяснить? Дело в том, что испарение в данном случае происходит медленно, и темпера-тура воды поддерживается постоянной за счет теплообмена с окружающим воздухом, из которого в жидкость поступает необходимое количество теплоты. Значит, чтобы испарение жидкости про исходило без изменения ее температуры, жидкости необходимо сообщать энергию.
Количество теплоты, которое необходимо сообщить жидкости для образования единицы массы пара при постоянной температуре, называется теплотой парообразования.
Скорость испарения жидкости.
В отличие от кипения , испарение происходит при любой темпе-ратуре, однако с повышением температуры жидкости скорость испарения возрастает. Чем выше температура жидкости, тем больше быстро движущихся молекул имеет достаточную кинетичес-кую энергию , чтобы преодолеть силы притяжения соседних частиц и вылететь за пределы жид-кости, и тем быстрее идет испарение.
Скорость испарения зависит от рода жидкости. Быстро испаряются летучие жидкости, у кото-рых силы межмолекулярного взаимодействия малы (например, эфир, спирт, бензин). Если кап-нуть такой жидкостью на руку, мы ощутим холод. Испаряясь с поверхности руки, такая жид-кость будет охлаждаться и отбирать у нее некоторое количество теплоты.
Скорость испарения жидкости зависит от площади ее свободной поверхности. Это объясняется тем, что жидкость испаряется с поверхности, и чем больше площадь свободной поверхности жид-кости, тем большее количество молекул одновременно вылетает в воздух.
В открытом сосуде масса жидкости вследствие испарения постепенно уменьшается. Это свя-зано с тем, что большинство молекул пара рассеивается в воздухе, не возвращаясь в жидкость (в отличие от того, что происходит в закрытом сосуде). Но небольшая часть их возвращается в жидкость, замедляя тем самым испарение. Поэтому при ветре, который уносит молекулы пара, испарение жидкости происходит быстрее.
Применение испарения в технике.
Испарение играет важную роль в энергетике, холодильной технике, в процессах сушки, испарительного охлаждения. Например, в космической технике быстроиспаряющимися веществами покрывают спускаемые аппараты. При прохождении через атмосферу планеты корпус аппарата в результате трения нагревается, и покрывающее его вещество начи-нает испаряться. Испаряясь, оно охлаждает космический аппарат, спасая его тем самым от пере-грева.
Конденсация.
Конденсация (от лат. condensatio — уплотнение, сгущение) — переход вещества из газообраз-ного состояния (пара) в жидкое или твердое состояние.
Известно, что при наличии ветра жидкость испаряется быстрее. Почему? Дело в том, что од-новременно с испарением с поверхности жидкости идет и конденсация. Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвраща-ется 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, поднима-ющиеся 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.
При испарении жидкость охлаждается и, став более холодной, чем окружающая среда, начи-нает поглощать ее энергию. При конденсации же, наоборот, происходит выделение некоторого количества теплоты в окружающую среду, и ее температура несколько повышается. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации единицы массы, равно теплоте испарения.
