Випаровування та конденсація

Випаровування

Випаровування — це перехід речовини з рідкого стану в газоподібний (пар), який відбувається з вільної поверхні рідини.

Сублімацію, або возгонку, тобто перехід речовини з твердого стану в газоподібний, також називають випаровуванням.

Із повсякденних спостережень відомо, що кількість будь-якої рідини (бензину, ефіру, води), що знаходиться у відкритому посуді, поступово зменшується. Рідина не зникає безслідно, вона перетворюється в пару.

Випаровування — це один з видів пароутворення. Інший вид — це кипіння.

Механізм випаровування

Як відбувається випаровування? Молекули будь-якої рідини знаходяться в безперервному і безладному русі, причому, чим вища температура рідини, тим більше кінетична енергія молекул. Середнє значення кінетичної енергії має певну величину. Але у кожної молекули кінетична енергія може бути як більше, так і менше середньої.

Якщо поблизу поверхні виявиться молекула з кінетичною енергією, достатньою для подолання сил міжмолекулярного притягання, вона вилетить з рідини. Те ж саме повториться з іншою швидкою молекулою, з другою, третьою і т. д. Вилітаючи назовні, ці молекули утворюють над рідиною пар. Утворення цього пара і є випаровування.

Поглинання енергії при випаровуванні

Оскільки при випаровуванні із рідини вилітають більш швидкі молекули, середня кінетична енергія залишилися в рідині молекул стає все менше і менше. Це означає, що внутрішня енергія випаровуючої рідини зменшується.

Тому якщо немає припливу енергії до рідини ззовні, температура випаровуючої рідини знижується, рідина охолоджується (саме тому, зокрема, людині в мокрому одязі холодніше, ніж в сухому, особливо при вітрі).

Однак при випаровуванні води, налитої в склянку, ми не помічаємо зниження її температури. Чим це пояснити? Справа в тому, що випаровування в цьому випадку відбувається повільно, і температура води підтримується постійною за рахунок теплообміну з навколишнім повітрям, з якого рідина надходить необхідну кількість теплоти.

Значить, щоб випаровування рідини відбувалося без зміни її температури, рідині необхідно повідомляти енергію.

Кількість теплоти, яку необхідно повідомити рідині для утворення одиниці маси пари при постійній температурі, називається теплотою пароутворення.

Швидкість випаровування рідини

На відміну від кипіння, випаровування відбувається при будь-якій температурі, однак з підвищенням температури рідини швидкість випаровування зростає. Чим вища температура рідини, тим більше швидкорухомих молекул має достатню кінетичну енергію, щоб подолати сили тяжіння сусідніх частинок і вилетіти за межі рідини, тим швидше йде випаровування.

Швидкість випаровування залежить від роду рідини. Швидко випаровуються леткі рідини, у яких сили міжмолекулярної взаємодії малі (наприклад, ефір, спирт, бензин). Якщо крапнути такою рідиною на руку, ми відчуємо холод. Випаровуючись з поверхні руки, така рідина буде охолоджуватися і відбирати у неї деяку кількість теплоти.

Швидкість випаровування рідини залежить від площі її вільної поверхні.

Це пояснюється тим, що рідина випаровується з поверхні, і чим більше площа вільної поверхні рідини, тим більша кількість молекул одночасно вилітає в повітря.

У відкритій посудині маса рідини внаслідок випаровування поступово зменшується. Це пов’язано з тим, що більшість молекул пара розсіюється в повітрі, не повертаючись в рідину (на відміну від того, що відбувається в закритій посудині). Але невелика частина їх повертається в рідину, сповільнюючи тим самим випаровування. Тому при вітрі, який забирає молекули пари, випаровування рідини відбувається швидше.

Застосування випаровування в техніці

Випаровування відіграє важливу роль в енергетиці, холодильній техніці, в процесах сушіння, випарного охолодження. Наприклад, в космічній техніці швидковипаровуючими речовинами покривають спускові апарати. При проходженні через атмосферу планети корпус апарата в результаті тертя нагрівається, і покриваюча його речовина починає випаровуватися. Випаровуючись, вона охолоджує космічний апарат, тим самим рятуючи його від перегріву.

Конденсація

Конденсація (від лат. condensatio — ущільнення, згущення) — перехід речовини з газоподібного стану (пара) в рідкий або твердий стан.

Відомо, що при наявності вітру рідина випаровується швидше. Чому? Справа в тому, що одночасно з випаровуванням з поверхні рідини йде і конденсація. Конденсація відбувається з-за того, що частина молекул пари, безладно переміщаючись над рідиною, знову повертається до неї. Вітер же виносить вилетіли з рідини молекули і не дає їм повертатися.

Конденсація може відбуватися й тоді, коли пара не стикається з рідиною.

Саме конденсацією пояснюється, наприклад, утворення хмар: молекули водяної пари, що піднімаються над землею, у більш холодних шарах атмосфери групуються у дрібні крапельки води, скупчення яких і представляють собою хмари.

Наслідком конденсації водяної пари в атмосфері є також дощ і роса.

При випаровуванні рідина охолоджується і, ставши більш холодною, ніж навколишнє середовище, починає поглинати її енергію. При конденсації ж, навпаки, відбувається виділення деякої кількості теплоти в навколишнє середовище, і її температура трохи підвищується. Кількість теплоти, що виділяється при конденсації одиниці маси, дорівнює теплоті випаровування.

ПОДІЛИТИСЯ: