Испарение и конденсация – кратко, все самое важное

Фото Испарение и конденсация – кратко, все самое важное

Каждое вещество может находиться в одном из трёх основных состояний — твёрдом, жидком или газообразном. При этом для каждого из этих них характерен определённый диапазон температур.

С изменением температуры выше порогового значения, начинается постепенный переход из жидкости в пар — закипание, а при понижении температурного показателя начинается противоположный процесс превращения пара в жидкость — конденсация.

Испарение – что это такое?

Наиболее наглядно описанные выше процессы можно проследить на примере воды. Чистая вода является жидкостью при t = 0…99°С. При понижении температуры ниже нуля происходит процесс затвердевания — превращения жидкости в лёд.

При увеличении t свыше ста градусов вода закипает и испаряется. Однако парообразование может осуществляться и при гораздо меньших показателях температур. Этот процесс именуется испарением, и осуществляется он не по всему объёму жидкости, а только на её поверхности.

Данный процесс сопровождается поглощением тепла. Связано это с затратой испаряющимися частицами энергии на преодоление силы поверхностного натяжения молекул вещества. Кинетическая энергия молекулярных частиц, имеющих наибольшую скорость, становится выше потенциальной энергии сцепления с прочими соседними молекулами.

В итоге им хватает энергии на то, чтобы оторваться от поверхности и перейти в парообразное состояние. При этом внутренняя энергия оставшихся молекул становится ниже среднего значения, и температура жидкости уменьшается.

Поскольку молекулы находятся в постоянном хаотичном броуновском движении, то и испарение идёт при t, даже близкой к 0°С. Единственное различие — при возрастании температуры, процесс испарения активируется в связи с получением частицами дополнительной энергии извне. Эта внутренняя энергия трансформируется в кинетическую, и в итоге происходит отрыв молекулы от поверхности.

Как влияет движение воздуха на испарение

Помимо температуры, на скорость испарения оказывает влияние и такой фактор, как движение воздуха. Легко заметить, что на ветру лужи или выстиранное бельё сохнут намного быстрее. Дело в том, что значительная часть молекул, истратив энергию на преодоление силы поверхностного натяжения и оторвавшись от поверхности воды, более не могут находиться в парообразном состоянии.

Их кинетическая энергия, и соответственно, скорость, резко падает, и они опускаются вновь в жидкость. Дующий ветер подхватывает их и уносит в сторону. В результате жидкость лишается источника пополнения, и со временем высыхает.

Скорость испарения напрямую зависит и от площади водной поверхности. Чем более она, тем больше молекул за определённую единицу времени могут оторваться от неё и превратиться в пар. Чтобы установить это, достаточно провести небольшой опыт: взять плоское блюдце и узкую пробирку.

В оба сосуда следует налить одинаковый объём воды и оставить на определённое время. Спустя день-два можно заметить, что блюдце совершенно сухое, в то же время в пробирке ещё достаточно воды.

Конденсация

Процесс обратного агрегатного перехода называется конденсация, от латинского слова «конденсио» — «сгущение». Данный процесс начинается при определённом значении температуры или давления, а также при сочетании этих обоих показателей.

Подобное сочетание в физике именуется «критическая точка». Так, для процесса конденсации необходима определённая температура, выше которой конденсация становится невозможной. Это значение получило название «критическая температура».

В «критической точке» происходит смешение состояний пара и жидкости, границы между ними размываются и количество молекул, отрывающихся от жидкости, становится равным количеству молекул, в неё возвращающихся.

То есть, оба процесса приходят в равновесие. При понижении температуры пара ниже критической отметки, его частички начинают массово оседать на холодных поверхностях, образуя капельки жидкости. Это и является процессом конденсации, а температура, при которой он начинается, именуется «точка росы».

Конденсация в природе

Понаблюдать процесс конденсации можно наблюдать, приблизив охлаждённую стеклянную или металлическую пластинку к носику кипящего чайника.

Выходящие из чайника в виде пара молекулы воды, при встрече с холодной поверхностью пластинки остужаются, теряют свою кинетическую энергию и оседают на её поверхности в виде маленьких капелек жидкости.

Оба этих явления достаточно часто можно видеть и в природе. Утренний туман является типичным примером испарения влаги, а образование росы на траве, или инея в прохладное время — конденсация парообразных частиц.

Благодаря конденсации и испарению происходит круговорот воды в природе, когда испарившаяся вода конденсируется в виде облаков, и проливается обратно на землю в виде дождя.