I уровень. Познакомимся с параграфом

1. Испарение жидкостей

Парообразованием называется процесс перехода ве­щества из жидкого состояния в газообразное. Парообразова­ние, происходящее при любой температуре со свободной поверхности жидкости, называется испарением. Совокуп­ность молекул, вылетевших из жидкости при парообразова­нии, называется паром данной жидкости. Образование пара происходит не только у жидкостей, но и у твердых тел.

Из поверхностного слоя жидкости вылетают молекулы, которые обладают наибольшей скоростью и кинетической энергией теплового, хаотического движения, поэтому в результате испарения жидкость охлаждается.

Мерой процесса парообразования является скорость парообразования – количество жидкости, переходящей в пар за единицу времени с единицы площади поверхности жидкости.

Скорость испарения зависит от:

* площади поверхности жидкости;

* температуры (увеличивается), хотя происходит при любой температуре и не требует постоянного притока тепла;

* движения молекул над поверхностью жидкости или газа;

* рода вещества.

2. Насыщенный и ненасыщенный пар

Если процесс парообразования происходит в закрытом сосуде, то по истечении некоторого времени количество жидкости перестает убывать, хотя молекулы жидкости, способные покинуть ее поверхность, продолжают переходить в пар. В этом случае, наряду с процессом паро­образования, происходит компенсирующий его обратный процесс конденсации – превращения пара в жидкость. Скорость конденсации определяется числом молекул, переходящих из пара в жидкость через единицу площади по­верхности жидкости в единицу времени.

Через некоторое время в закрытом сосуде с находя­щейся в нем жидкостью наступает динамическое (подвиж­ное) равновесие между процессами парообразования и кон­денсации: скорость парообразования становится равной скорости конденсации. С этого момента перестают меняться количества жидкости и находящегося над ней пара.

Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, называется насыщенным паром. Давление насыщенного пара зависит только от его химического сос­тава и температуры и не зависит от ве­личины свободного от жидкости объе­ма сосуда, в котором находится пар.

Независимость от объема объясняется тем, что при уменьшении объема насыщенного пара все большая часть пара переходит в жидкость. Но это не нарушает динами­ческого равновесия между паром и жидкостью вплоть до момента окончания конденсации пара.

Пар, давление которого меньше давления насыщенного пара, называется ненасыщенным. Ненасыщенный пар подчиняется законам идеального газа.

Давление насыщенного пара быстро возрастает с увеличением его температуры. На рисунке приведены графики зависимости для насыщенного пара и для идеального газа при постоянном объеме.

Таким образом, насыщенный пар не подчиняется законам идеального газа. Значения давления и плотности насыщенного пара при заданной температуре определяются из таблиц.

3. Кипение

Кипением называется процесс интенсивного парообра­зования не только со свободной поверхности, но и по всему объему жидкости внутрь образующихся при этом пузырьков пара. Давление внутри пузырька определяется формулой: , где – внешнее давление, – гидростатическое давле­ние вышележащих слоев жидкости.

Кипение жидкости начинается при условии, что , где – давление насыщенного пара внутри пузырька. Если , то условие кипения принимает вид: .

Температурой (точкой) кипения называется темпе­ратура жидкости, при которой давление ее насыщенного пара равно или превышает внешнее давление. Температура кипения повышается с ростом внешнего давления и пони­жается при его уменьшении. Это вытекает из условия кипе­ния. При увеличении возрастает , необходимое для возникновения кипения, а это возможно лишь при более высокой температуре. Различие точек кипения разных жидкостей связано с тем, что у разных жидкостей неодинаково при одной и той же температуре. Чем выше давление насыщенного пара, тем выше точка кипения.

Пузырьки газа, имеющиеся внутри жидкости, заполнены ее насыщенным паром. При повышении температуры жид­кости давление пара в пузырьке возрастает и его объем увеличивается. Выталкивающая архимедова сила, действующая на пузырек, возрастает с ростом его объема. Под действием этой силы пузырек всплывает и, при выпол­нении условия кипения, лопается, выбрасывая пар. Очевидно, что при возрастании весь этот процесс об­легчается и соответствующая жидкость кипит при более низкой температуре.