Испарение и конденсация жидкостей: основные опытные факты
С процессом испарения и конденсации жидкостей, особенно воды, мы сталкиваемся постоянно и в природе, и в быту. Эти процессы часто настолько очевидны, что мы считаем их само собой разумеющимися и, проходя мимо каких-либо явлений, быть может, не обращаем на них особого внимания. Но давайте зададим себе несколько вопросов:
- А почему же и при каких условиях жидкости испаряются и конденсируются?
- Каков механизм испарения и конденсации?
- Как можно управлять этими процессами?
- Наконец, как можно использовать эти процессы?
Чтобы ответить на поставленные вопросы, давайте чуть более основательно пронаблюдаем процессы испарения и конденсации жидкостей или вспомним то, что мы видели ранее и зафиксируем опытные факты, которые смогут послужить основой для построения дальнейших рассуждений.
Предварительно давайте договоримся о том, что принципиального отличия пара от газа нет. Деление на пар и газ чисто условное. Иногда вещество, находящееся в газообразном состоянии, независимо от условий называют паром (например, водяной пар).
Иногда, наоборот, газом (например, углекислый газ). Мы в дальнейшем различия между паром и газом делать не будем.
Однако, термин «пар» заменять на термин «газ» не станем, поскольку весь разговор затеян нами ради того, чтобы глубже понять свойства только одного из газов (или паров) – водяного пара.
Поставим на горячую электроплитку чайник с небольшим количеством воды. Через некоторое время вода закипит, и из носика чайника с большой скоростью начнет вырываться струя водяного пара.
Количество воды в чайнике будет уменьшаться, что само по себе уже свидетельствует о переходе ее в другое агрегатное состояние. Но обратим внимание на то, что непосредственно перед носиком чайника пар мы не видим.
Только на некотором расстоянии от носика, пар начинает конденсироваться, в результате чего появляется туман, представляющий собой огромное количество мельчайших частичек воды.
Опыт свидетельствует о том, что когда температура пара была большой, он не конденсировался. Вода находилась в газообразном состоянии. Когда температура понизилась, вода перешла в жидкое состояние.
Сконденсировать водяные пары и вновь превратить их в воду можно и таким способом. Поставим на горячую электроплитку кастрюлю с водой.
Через некоторое время вода закипит, и с ее поверхности будет происходить процесс интенсивного испарения. Если над кастрюлей расположить холодную металлическую крышку, пар сконденсируется.
Образовавшуюся воду можно будет собрать в расположенном рядом стакане. Описанный опыт изображен на фотографии и схематических рисунках.
Явление конденсации водяного пара и образование тумана можно наблюдать и над некоторыми промышленными предприятиями.
И, конечно же, замечательные природные явления – образование облаков, туч, проливание дождя – также представляют собой процессы парообразования и конденсации водяных паров.
Существенно, что процесс испарения идет не только при нагревании жидкости, а при любой температуре. Этот вывод может сделать каждый, кто при обычной комнатной температуре разольет воду и некоторое время понаблюдает за ее поведением.
Более того, испарение может происходить не только с поверхности жидкости, но и с поверхности твердого тела. Такой вывод можно сделать, вывесив выстиранное белье для просушки на мороз.
Процесс непосредственного перехода вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую стадию, называется возгонкой или сублимацией.
Попытаемся выяснить, от каких факторов зависит скорость испарения жидкости. Для этого вновь обратимся к опыту.
Смочим одну ватку в горячей, а другую в холодной воде и с одинаковым нажимом проведем ватками по матовым стеклам. Площадь образовавшихся мокрых следов начнет постепенно уменьшаться. След, оставленный ваткой, смоченной в горячей воде, исчезает несколько быстрее, чем след, оставленный ваткой, смоченной в холодной воде.
Повторим опыт, внеся в него следующее изменение. Смочим стекла водой одинаковой температуры. Около одного стекла включим вентилятор, около второго стекла движения воздуха создавать не будем. Результат опыта аналогичен предыдущему. Вода испаряется со стекол с разной скоростью.
Проделаем опыт с мокрыми пятнами разной площади. Скорость испарения воды здесь также различна.
Внесем в опыт еще одно изменение. Смочим одну ватку в воде, а другую в ацетоне и вновь с одинаковым нажимом проведем ватками по матовым стеклам. Площадь образовавшихся мокрых следов начнет постепенно уменьшаться. След, оставленный ваткой, смоченной в ацетоне, исчезает гораздо быстрее, чем след, оставленный ваткой, смоченной в воде.
Таким образом, мы можем сделать некоторые обобщения.
- Жидкость, имеющая свободную поверхность, и находящаяся в открытом сосуде, может испаряться.
- Скорость испарения зависит от рода жидкости, площади ее свободной поверхности, наличия над ней ветра, температуры.
- При определенных условиях, например, при понижении температуры, пар может конденсироваться.
Встречаются и другие случаи, когда нет внешних признаков испарения жидкости. Так, например, жидкость, находящаяся в ограниченном по объему закрытом сосуде, может сколь угодно долго не менять своего объема. В сырую, дождливую погоду практически бессмысленно пытаться сушить белье, даже если оно находится под навесом.
Источник: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/95998259-7b52-1803-c269-f30ee074faeb/00149789796134164.htm
Испарение и конденсация. Насыщенны и ненасыщенный пар. Кипение. Влажность | Объединение учителей Санкт-Петербурга
Сообщение об ошибке
Notice: Undefined index: HTTP_USER_AGENT в функции eval() (строка 163 в файле /home/www/eduspb.com/data/modules/php/php.module(80) : eval()'d code).
| ИСПАРЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ. |
Парообразование – процесс превращения жидкости в пар.Конденсация – процесс превращения пара в жидкость.ИСПАРЕНИЕ – процесс парообразования с поверхности жидкости или твердого тела. Заключается в вылетании частиц (молекул, атомов), которых превышает потенциальную энергию их связи с остальными частицами вещества. Скорость испарения зависит от:
|
| НАСЫЩЕННЫЙ И НЕНАСЫЩЕННЫЙ ПАР. |
| Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии со своей жидкостью, наз. насыщенным паром. Динамическое равновесие заключается в том, что процессы испарения и конденсации уравновешены. Давление насыщенного пара в зависимости от температуры (кривая а) растет быстрее, чем идеального газа (график b), т.к. с ростом температуры увеличивается концентрация, а p=nkT. |
| Основное свойство насыщенного пара – давление пара при постоянной температуре не зависит от объема (см. изотерму). Участок ВС соответствует насыщенному пару. |
| КИПЕНИЕ |
| КИПЕНИЕ– процесс активного парообразования во всем объеме жидкости. Сопровождается образованием и ростом пузырьков пара внутри жидкости. Пузырьки образуются около центров парообразования (примеси, микротрещины).Кипение происходит:1. во всем объеме,2. при постоянной температуре (температура кипения). Поэтому требует постоянного притока тепла.Температура кипения определяется1. свойствами жидкости (таблица т-р кипения).2. внешними условиями (давлением).Условие роста пузырьков: pпара>pатм+rgh – следовательно, с понижением атм. давлениятемп-ра кипения понижается.Условие подъема пузырька: FАрх ? mg. |
| ВЛАЖНОСТЬ. |
| ВЛАЖНОСТЬ. ВОЗДУХА – величина, характеризующая содержание водяных паров в воздухе.АБСОЛЮТНУЮ влажность измеряют плотностью водяного пара в воздухе (r, ,) или его парциальным давлением p (Па).ОТНОСИТЕЛЬНАЯ влажность показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от необходимой для насыщения воздуха при данной температуре:. |
| Температура, при которой воздух в процессе своего охлаждения становится насыщенным водяными парами, наз. точкой росы (см. рис.). |
| Приборы для измерения влажности: волосной гигрометр,жидкостный (конденсационный) гигрометр,гигрометр психрометрический (психрометр). |
Источник: http://www.eduspb.com/node/1751
конденсация водяного пара – это… Что такое конденсация водяного пара?
- КОНДЕНСАЦИЯ ВОДЯНОГО ПАРА — в атмосфере переход водяного пара, содержащегося в атмосферном воздухе, в жидкое или твердое состояние с образованием капелек и кристаллов облаков и туманов, а также с выделением воды или льда на наземных предметах. Происходит на ядрах… … Большой Энциклопедический словарь
- конденсация водяного пара — Физический процесс, при котором происходит превращение водяного пара в капельки росы, тумана или облака … Словарь по географии
- конденсация водяного пара — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN water recovery … Справочник технического переводчика
- конденсация водяного пара — в атмосфере, переход водяного пара, содержащегося в атмосфере воздухе, в жидкое или твёрдое состояние с образованием капелек и кристаллов облаков и туманов, а также с выделением воды или льда на наземных предметах. Происходит на ядрах конденсации … Энциклопедический словарь
- Конденсация водяного пара — в атмосфере, переход водяного пара, содержащегося в воздухе, в жидкое состояние (капли). В расширенном значении термин «К. в. п.» применяется к переходу водяного пара как в жидкое, так и в твёрдое состояние. В метеорологии переход… … Большая советская энциклопедия
- КОНДЕНСАЦИЯ ВОДЯНОГО ПАРА — в атмосфере, переход водяного пара, содержащегося в атм. воздухе, в жидкое или твёрдое состояние с образованием капелек и кристаллов облаков и туманов, а также с выделением воды или льда на наземных предметах. Происходит на ядрах конденсации при… … Естествознание. Энциклопедический словарь
- Сублимация водяного пара — в атмосфере, процесс непосредственного перехода водяного пара, содержащегося в воздухе, в твёрдую фазу воды (лёд, снег). Может иметь место при отрицательной температуре воздуха, когда упругость водяного пара превышает упругость насыщения… … Большая советская энциклопедия
- Конденсация (теплотехника) — Роса на паутине … Википедия
- Конденсация — У этого термина существуют и другие значения, см. Конденсация (значения). Роса на паутине … Википедия
- Конденсация — (позднелатинское condensatio сгущение, от латинского condenso уплотняю, сгущаю) переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твёрдое вследствие его охлаждения или сжатия. К. пара возможна только при температурах ниже… … Большая советская энциклопедия
Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geo/6503/%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F
Испарение, кипение, конденсация
ПодробностиКатегория: Молекулярно-кинетическая теорияОпубликовано 09.11.2014 21:08Просмотров: 10889
В жидком состоянии вещество может существовать в определённом интервале температур.
При температуре, меньшей нижнего значения этого интервала, жидкость превращается в твёрдое вещество.
А если значение температуры превысит верхнюю границу интервала, жидкость переходит в газообразное состояние.
Всё это мы можем наблюдать на примере воды. В жидком состоянии мы видим её в реках, озёрах, морях, океанах, водопроводном кране. Твёрдое состояние воды – лёд. В него она превращается, когда при нормальном атмосферном давлении её температура снижается до 0оС. А при повышении температуры до 100оС вода закипает и превращается в пар, который является её газообразным состоянием.
Процесс превращения вещества в пар называют парообразованием. Обратный процесс перехода из пара в жидкость – конденсация.
Парообразование происходит в двух случаях: при испарении и при кипении.
Испарение
Испарением называют фазовый процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное или парообразное, происходящий на поверхности жидкости.
Как и при плавлении, при испарении веществом поглощается теплота. Она затрачивается на преодоление сил сцепления частиц (молекул или атомов) жидкости.
Кинетическая энергия молекул, обладающих самой высокой скоростью, превышает их потенциальную энергию взаимодействия с другими молекулами жидкости. Благодаря этому они преодолевают притяжение соседних частиц и вылетают с поверхности жидкости.
Средняя энергия оставшихся частиц становится меньше, и жидкость постепенно остывает, если её не подогревать извне.
Так как частицы находятся в движении при любой температуре, то и испарение также происходит при любой температуре. Мы знаем, что лужи после дождя высыхают даже в холодную погоду.
Но скорость испарения зависит от многих факторов. Один из важнейших – температура вещества. Чем она выше, тем больше скорость движения частиц и их энергия, и тем большее их количество покидает жидкость в единицу времени.
Наполним одинаковым количеством воды 2 стакана. Один поставим на солнцепёк, а другой оставим в тени. Через некоторое время увидим, что воды в первом стакане стало меньше, чем во втором. Её нагрели солнечные лучи, и она испарилась быстрее.
Лужи после дождя летом также высыхают гораздо быстрее, чем весной или осенью. В сильную жару происходит быстрое испарение воды с поверхностей водоёмов. Высыхают пруды, озёра, пересыхают русла неглубоких рек.
Чем выше температура окружающей среды, тем выше скорость испарения.
При одинаковом объёме жидкость, находящаяся в широкой тарелке, испарится гораздо быстрее жидкости, налитой в стакан. Это означает, что скорость испарения зависит от площади поверхности испарения. Чем больше эта площадь, тем большее количество молекул вылетает из жидкости в единицу времени.
При одинаковых внешних условиях скорость испарения зависит от рода вещества. Заполним стеклянные колбы одинаковым объёмом воды и спирта. Через некоторое время увидим, что спирта осталось меньше, чем воды. Он испаряется с большей скоростью. Так происходит, потому что молекулы спирта слабее взаимодействуют друг с другом, чем молекулы воды.
Влияет на скорость испарения и наличие ветра. Мы знаем, что вещи после стирки гораздо быстрее высыхают, когда их обдувает ветер. Струя горячего воздуха в фене способна быстро высушить наши волосы.
Ветер уносит молекулы, вылетевшие из жидкости, и обратно они уже не возвращаются. Их место занимают новые молекулы, покидающие жидкость. Поэтому в самой жидкости их становится меньше. Следовательно, она испаряется быстрее.
Сублимация
Испарение происходит и в твёрдых телах. Мы видим, как постепенно высыхает на морозе замёрзшее, покрытое льдом бельё. Лёд превращается в пар. Мы ощущаем резкий запах, образующийся при испарении твёрдого вещества нафталина.
Некоторые вещества вообще не имеют жидкой фазы.
К примеру, элементарный иод I2 – простое вещество, представляющее собой кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, при нормальных условиях сразу же превращается в газообразный иод – фиолетовые пары с резким запахом. Тот жидкий йод, который мы покупаем в аптеках, – это не жидкое его состояние, а раствор йода в спирте.
Процесс перехода твёрдых тел в газообразное состояние, минуя жидкую стадию, называют сублимацией, или возгонкой.
Кипение
Кипение – это тоже процесс перехода жидкости в пар. Но парообразование при кипении происходит не только на поверхности жидкости, но и по всему её объёму. Причём процесс этот проходит гораздо интенсивнее, чем при испарении.
Поставим на огонь чайник с водой. Так как в воде всегда есть растворённый в ней воздух, то при нагревании на дне чайника и на его стенках появляются пузырьки. Эти пузырьки содержат воздух и насыщенный водяной пар. Сначала они появляются на стенках чайника.
Количество пара в них увеличивается, увеличиваются в размерах и они сами. Затем под воздействием выталкивающей силы Архимеда они будут отрываться от стенок, подниматься вверх и лопаться на поверхности воды.
Когда температура воды достигнет 100оС, пузырьки будут образовываться уже по всему объёму воды.
Испарение происходит при любой температуре, а кипение – только при определённой температуре, которая называется температурой кипения.
Каждое вещество имеет свою температуру кипения. Она зависит от величины давления.
При нормальном атмосферном давлении вода закипает при температуре 100оС, спирт – при 78 оС, железо – при 2750 оС. А температура кипения кислорода – минус 183 оС.
При уменьшении давления температура кипения снижается. В горах, где атмосферное давление ниже, вода закипает при температуре менее 100 оС. И чем выше над уровнем моря, тем меньшей будет температура кипения. А в кастрюле-скороварке, где создаётся повышенное давление, вода закипает при температуре выше 100 оС.<\p>
Насыщенный и ненасыщенный пар
Если вещество может одновременно существовать в жидкой (или твёрдой) фазе и газообразной, то его газообразное состояние называют паром. Пар образуют молекулы, вылетевшие при испарении из жидкости или твёрдого вещества.
Нальём жидкость в сосуд и плотно закроем его крышкой. Через некоторое время количество жидкости уменьшится из-за её испарения. Молекулы, покидающие жидкость, будут концентрироваться над её поверхностью в виде пара. Но когда плотность пара станет довольно высокой, некоторые из них начнут снова возвращаться в жидкость.
И таких молекул будет всё больше и больше. Наконец, настанет такой момент, когда число молекул, вылетающих из жидкости, и число молекул, возвращающихся в неё, сравняется. В этом случае говорят, что жидкость находится в динамическом равновесии со своим паром.
А такой пар называется насыщенным.
Если при парообразовании из жидкости вылетает больше молекул, чем возвращается, то такой пар будет ненасыщенным. Ненасыщенный пар образуется, когда испаряющаяся жидкость находится в открытом сосуде. Покидающие её молекулы рассеиваются в пространстве. Возвращаются в жидкость далеко не все из них.
Конденсация пара
Обратный переход вещества из газообразного состояния в жидкое называют конденсацией. При конденсации часть молекул пара возвращается в жидкость.
Пар начинает превращаться в жидкость (конденсироваться) при определённом сочетании температуры и давления. Такое сочетание называется критической точкой. Максимальная температура, ниже которой начинается конденсация, называется критической температурой. При температуре выше критической газ никогда не превратится в жидкость.
В критической точке граница раздела фазовых состояний жидкость-пар размывается. Исчезает поверхностное натяжение жидкости, выравниваются плотности жидкости и её насыщенного пара.
При динамическом равновесии, когда число молекул, покидающих жидкость и возвращающихся в неё равно, процессы испарения и конденсации уравновешены.
При испарении воды её молекулы образуют водяной пар, который смешивается с воздухом или другим газом. Температура, при которой такой пар в воздухе становится насыщенным, начинает конденсироваться при охлаждении и превращается в капельки воды, называется точкой росы.
Когда в воздухе находится большое количество водяного пара, говорят, что его влажность повышена.
В природе испарение и конденсацию мы наблюдаем очень часто. Утренний туман, облака, дождь – всё это результат этих явлений. С земной поверхности при нагревании испаряется влага. Молекулы образовавшегося пара поднимаются вверх.
Встречая на своём пути прохладные листики или травинки, пар конденсируется на них в виде капелек росы. Чуть выше, в приземных слоях, он становится туманом. А высоко в атмосфере при низкой температуре остывший пар превращается в облака, состоящие из капелек воды или кристалликов льда.
Впоследствии из этих облаков на землю прольётся дождь или выпадет град.
Но капельки воды при конденсации образуются лишь в том случае, когда в воздухе находятся мельчайшие твёрдые или жидкие частицы, которые называют ядрами конденсации. Ими могут быть продукты горения, распыления, частицы пыли, морской соли над океаном, частицы, образовавшиеся в результате химических реакций в атмосфере и др.
Десублимация
Иногда вещество может перейти из газообразного состояния сразу в твёрдое, минуя жидкую стадию. Такой процесс называется десублимацией.
Ледяные узоры, которые появляются на стёклах в мороз, и есть пример десублимации. При заморозках почва покрывается инеем – тонкими кристалликами льда, в которые превратились водяные пары из воздуха.
Источник: http://ency.info/materiya-i-dvigenie/molekulyarno-kineticheskaya-teoriya/357-isparenie
Науки о земле
В воздухе атмосферы всегда содержится некоторое количество водяного пара, который образуется в результате испарения с поверхности суши и океана. Испарение – процесс перехода воды из жидкого в газообразное состояние. Одновременно идет обратный процесс. Испарение идет когда преобладает первый процесс.
На Земле на испарение тратится огромное количество энергии (25%). Интенсивность сипарения определяется количеством воды в граммах, испаряющегося с 1 см кв.поверхности в 1 сек. Скорость испарения зависит прежде всего от температуры, давления и ветра.
Чем выше температура, меньше давление и больше емкость пара, там сильнее испарение.
W=a(Е е)/р а – коэффициент,зависящий от температуры
Е е – дифицит влажности. – разность между максимальной и абсолютной влажностью.
Скорость испарения с поверхности океанов и морей меньше, чем с пресноводных водоемов, т.к. морская вода – раствор особой сложности. Испарение с поверхности суши зависит от типа почвы ( рыхлая почва – испаряется больше влаги). Темные почвы теряют больше влаги, чем светлые. На возвышенности испарение идет быстрее.
Растительный покров предохраняет почву от нагревания солнечными лучами этим увеличивает влажность воздуха и снижает испарение .В суточном ходе наибольшее испарение наблюдается в середине дня, в годовом ходе – летом. Испарение наблюдается в тропических широтах, над океанами. На суше испарение уменьшается.
На экваторе величина испарения одинакова.
Количество воды, которое может испариться с той или иной поверхности, называется испаряемостью. Испаряемость зависит от температуры воздуха и количества в нем водяного пара. Чем выше температура воздуха и чем меньше он содержит водяного пара, тем выше испаряемость.
В полярных странах при низкой температуре воздуха она ничтожна. Невелика она и на экваторе, где воздух содержит ограниченное количество водяного пара. Максимальна испаряемость в тропических пустынях, где она достигает 3000 м.
Воздух может принимать водяной пар до известного предела, пока не станет насыщенным. Если насыщенный воздух нагреть, он вновь приобретет способность принимать водяной пар, т. е.
опять станет ненасыщенным. При охлаждении ненасыщенного воздуха он приближается к насыщению.
Таким образом, способность воздуха содержать в себе большее или меньшее количество водяного пара зависит от температуры (рис. 35).
Количество водяного пара, которое содержится в воздухе в данный момент (в г на 1 м3), называют а бсолютной влажностью.
Отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе в данный момент к тому их количеству, которое он может вместить при данной температуре, называется относительной влажностью и измеряется в процентах.
Влажность воздуха имеет колебания как по сезонам так и в пределах суток. В природных условиях в суточном годе наблюдается 2 типа колебаний: для океанов, когда максимальная абсолютная влажность наблюдается в середине дня, а минимальная перед восходом солнца, и над сушей – здесь два максимума 9-10 ч и 20-21ч вечера.
Максимум обуславливается быстрым испарением. Годовой ход имеет простой характер – абс.влажность максимум летом, относительная – максимум зимой. От экватора к полюсам абсолютная влажность уменьшается. На экваторе – до 30 г/мкуб. Относительная влажность будет самой низкой в тропиках до 10%, в умеренных широтах – 50-60%.
Момент перехода воздуха от ненасыщенного состояния к насыщенному называют точкой росы. Чем ниже температура воздуха, тем меньше он может содержать водяного пара и тем выше относительная влажность. Это означает, что при холодном воздухе быстрее наступает точка росы.
При наступлении точки росы, т. е. при полном насыщении воздуха водяным паром, когда относительная влажность приближается к 100 %, происходит конденсация водяных паров – переход воды из газообразного состояния в жидкое.
Таким образом, процесс конденсации водяных паров происходит либо при сильном испарении влаги и насыщении воздуха водяным паром, либо при понижении температуры воздуха и относительной влажности.
При отрицательных температурах (-10 С) водяной пар, минуя жидкое состояние, превращается в твердые кристаллики льда и снега. Этот процесс называется сублимацией водяных паров.
Высоту, на которой воздух достигает предела насыщения и называют уровнем конденсации.
Конденсация и сублимация водяного пара определяют образование осадков.
Источник: https://vseobiology.ru/nauki-o-zemle/789-18-isparenie-i-isparyaemost-vlazhnost-vozdukha-kondensatsiya-i-sublimatsiya-uroven-kondensatsii
Испарение и конденсация воды. Несколько практических советов
Вода – одно из самых распространенных и вместе с тем самое удивительное вещество на Земле. Вода находится повсюду: и вокруг нас, и внутри нас. Мировой океан, состоящий из воды, покрывает ¾ поверхности земного шара.
Любой живой организм, будь то растение, животное или человек, содержит воду. Человек более чем на 70% состоит из воды. Именно вода – одна из главнейших причин возникновения жизни на Земле.
Как и любое вещество, вода может находиться в различных состояниях или, как говорят физики, ‑ агрегатных состояниях вещества: твердом, жидком и газообразном. При этом постоянно происходят переходы из одного состояния в другое – так называемые фазовые переходы.
Одним из таких переходов является испарение, обратный процесс называется конденсацией. Давайте попробуем разобраться, как можно использовать это физическое явление, и что нужно знать об этом.
В процессе испарения вода переходит из жидкого состояния в газообразное, при этом образуется водяной пар. Это происходит при любой температуре, когда вода находится в жидком состоянии (00 – 1000С).
Однако скорость испарения не всегда одинаковая и зависит от ряда факторов: от температуры воды, от площади поверхности воды, от влажности воздуха и от наличия ветра. Чем выше температура воды, тем быстрее двигаются ее молекулы и тем интенсивнее происходит испарение.
Чем больше площадь поверхности воды, а испарение происходит исключительно на поверхности, тем больше молекул воды смогут перейти из жидкого состояния в газообразное, что увеличит скорость испарения. Чем больше содержание водяных паров в воздухе, то есть чем выше влажность воздуха, тем менее интенсивно происходит испарение.
Кроме того, чем больше скорость удаления молекул водяного пара от поверхности воды, то есть чем больше скорость ветра, тем больше скорость испарения воды. Также следует отметить, что в процессе испарения воду покидают самые быстрые молекулы, поэтому средняя скорость молекул, а, значит, и температура воды уменьшаются.
Учитывая описанные закономерности, важно обратить внимание на следующее. Очень горячий чай пить не безвредно. Однако чтобы его заварить, требуется вода с температурой, близкой к температуре кипения (1000С).
При этом вода активно испаряется: над чашкой с чаем хорошо видны поднимающиеся струйки водяного пара. Чтобы быстро охладить чай и сделать чаепитие комфортным, нужно увеличить скорость испарения, и охлаждение чая произойдет существенно быстрее.
Первый способ известен всем с детства: если подуть на чай и тем самым удалить молекулы водяного пара и нагретый воздух от поверхности, то скорость испарения и теплопередачи увеличится, и чай быстрее остынет.
Второй способ часто использовали в старину: переливали чай из чашки в блюдце и тем самым увеличивали площадь поверхности в несколько раз, пропорционально увеличивая скорость испарения и теплопередачи, благодаря чему чай быстро остывал до комфортной температуры.
Охлаждение воды при испарении хорошо ощущается, когда летом выходишь из открытого водоема после купания. С влажной кожей находиться прохладнее.
Поэтому чтобы не переохладиться и не заболеть, нужно обтереться полотенцем, тем самым остановить охлаждение, вызванное испарением воды.
Однако это свойство воды – охлаждаться при испарении – иногда полезно использовать для того, чтобы немного понизить высокую температуру заболевшему человеку и тем самым облегчить его самочувствие при помощи компрессов или обтираний.
При конденсации вода из газообразного состояния переходит в жидкое с выделением тепловой энергии. Это важно помнить, находясь вблизи кипящего чайника.
Струя водяного пара, выходящая из его носика, имеет высокую температуру (около 1000С).
Кроме того, соприкасаясь с кожей человека, водяной пар конденсируется, тем самым увеличивая неблагоприятное термическое воздействие, что может привести к болезненным ожогам.
Также полезно знать, что в воздухе всегда содержится какое-то количество водяных паров. И чем выше температура воздуха, тем больше водяных паров может быть в атмосфере. Поэтому летом при заметном понижении температуры в ночное время часть водяных паров конденсируется и выпадает в виде росы.
Если утром пройти босиком по траве, то она будет влажной и холодной на ощупь, так как уже активно испаряется благодаря утреннему солнцу.
Похожая ситуация происходит, если зимой войти с улицы в теплое помещение в очках, ‑ очки будут запотевать, так как водяные пары, находящиеся в воздухе, будут конденсироваться на холодной поверхности стекол.
Чтобы это предотвратить, можно воспользоваться обычным мылом и нанести на стеклах сетку с шагом около 1 см, а затем растереть мыло мягкой тканью, не спеша и не сильно нажимая. Стекла очков покроются тонкой невидимой пленкой и не будут запотевать.
Водяной пар, находящийся в воздухе, можно с большой точностью считать идеальным газом и рассчитывать параметры его состояния при помощи уравнения Менделеева-Клапейрона.
Предположим, что температура воздуха днем при нормальном атмосферном давлении составляет 300С, а влажность воздуха 50%. Найдем, до какой температуры должен охладиться воздух ночью, чтобы выпала роса.
При этом будем считать, что содержание (плотность) водяных паров в воздухе не изменялось.
Плотность насыщенного водяного пара при 300С равна 30,4 г/м3 (табличное значение). Так как влажность воздуха 50%, то плотность водяных паров составляет 0,5·30,4 г/м3 = 15,2 г/м3.
Роса выпадет, если при некоторой температуре эта плотность будет равна плотности насыщенного водяного пара. Согласно табличным данным это наступит при температуре примерно 180С.
То есть, если ночью температура воздуха опустится ниже 180С, то выпадет роса.
По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:
В закрытой банке объемом 2 л находится воздух, влажность которого составляет 80%, а температура 250С. Банку поставили в холодильник, внутри которого температура 60С. Какая масса воды выпадет в виде росы после наступления теплового равновесия.
Источник: http://life.mosmetod.ru/index.php/item/isparenie-i-kondensaciya-vody-neskolko-prakticheskih-sovetov
Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары
Любое вещество при определенных условиях может находиться в различных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом. Испарение и конденсация являются примерами фазовых переходов.
Все реальные газы (кислород, азот, водород и т. д.) при определенных условиях способны превращаться в жидкость.
Однако такое превращение может происходить только при температурах ниже определенной, так называемой критической температуры Tкр. Например, для воды критическая температура равна 647,3 К, для азота 126 К, для кислорода 154,3 К.
При комнатной температуре (≈ 300 К) вода может находиться и в жидком, и в газообразном состояниях, а азот и кислород существуют только в виде газов.
Испарением называется фазовый переход из жидкого состояния в газообразное.
С точки зрения молекулярно-кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости.
Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, т. е. к охлаждению жидкости (если нет подвода энергии от окружающих тел).
Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость.
скриншот игры про испарение и конденсацию (на крыше)
В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, т. е. когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы. Такую систему называют двухфазной. Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.
Число молекул, вылетающих с единицы площади поверхности жидкости за одну секунду, зависит от температуры жидкости. Число молекул, возвращающихся из пара в жидкость, зависит от концентрации молекул пара и от средней скорости их теплового движения, которая определяется температурой пара.
Отсюда следует, что для данного вещества концентрация молекул пара при равновесии жидкости и ее пара определяется их равновесной температурой. Установление динамического равновесия между процессами испарения и конденсации при повышении температуры происходит при более высоких концентрациях молекул пара.
Так как давление газа (пара) определяется его концентрацией и температурой, то можно сделать вывод: давление насыщенного пара p данного вещества зависит только от его температуры и не зависит от объема.
Поэтому изотермы реальных газов на плоскости (p, V) содержат горизонтальные участки, соответствующие двухфазной системе (рис. 3.4.1).
| Рисунок 3.4.1.Изотермы реального газа. Область I – жидкость, область II – двухфазная система «жидкость + насыщенный пар», область III – газообразное вещество. K – критическая точка |
При повышении температуры давление насыщенного пара и его плотность возрастают, а плотность жидкости уменьшается из-за теплового расширения. При температуре, равной критической температуре Tкр для данного вещества, плотности пара и жидкости становятся одинаковыми. При T > Tкр исчезают физические различия между жидкостью и ее насыщенным паром.
Если изотермически сжимать ненасыщенный пар при T
Источник: http://www.its-physics.org/isparenie-kondensaciya-kipenie-nasyshchennye-i-nenasyshchennye-pary
Испарение и конденсация – презентация, доклад, проект
Слайд 1
Описание слайда:
Выполнила: Байдина Татьяна ученица 8 класса Гамицкой школы
Слайд 2
Описание слайда:
Цель: Почему и при каких условиях жидкости испаряются и конденсируются?
Слайд 3
Описание слайда:
Задачи: От каких факторов зависит скорость испарения жидкости? Что происходит с энергией при испарении и конденсации жидкости? Испаряются ли твёрдые вещества?
Слайд 4
Описание слайда:
Парообразование: ИСПАРЕНИЕ
Слайд 5
Описание слайда:
ИСПАРЕНИЕ: Парообразование, происходящее с поверхности жидкости.
Слайд 6
Описание слайда:
КОНДЕНСАЦИЯ: Явление превращения пара в жидкость.
Слайд 7
Описание слайда:
Гипотезы: При испарении жидкости и при конденсации пара энергия выделяется или поглощается. Скорость испарения зависит от многих факторов.
Слайд 8
Описание слайда:
Проверка гипотезы Возьмем термометр, повесим его на штатив. Замерим начальную температуру. Обернем резервуар термометра ватой, смочим вату спиртом. Замерим показания термометра. Температура понижается.
Слайд 9
Описание слайда:
Проверка гипотезы 2.На тыльную сторону ладони нанесем тонкий слой духов. При испарении духов с руки чувствуется холод.
Слайд 10
Описание слайда:
Выводы: При испарении спирта с поверхности ладони мы чувствуем холод, значит для испарения жидкости необходим постоянный приток энергии от ладони. Температура испаряющейся жидкости в отсутствии притока энергии уменьшается: при выходе из воды мы ощущаем холод; термометр, помещенный в воду, показывает более низкую температуру, чем в воздухе…
Слайд 11
Описание слайда:
Проверка гипотезы 1. Для проведения данного опыта я взяла бумажную салфетку, разделила ее на четыре части и на каждую часть капнула из пипетки по три капельки жидкости. На первую четвертинку я капнула растительное масло, на вторую – спирт медицинский, на третью – воду, на четвертую – ацетон.
Затем я стала наблюдать за испарением жидкостей. Быстрее всего испарился ацетон, не оставив следа на салфетке. Остался только едкий, удушливый запах. Вторым испарился спирт. Через 10 минут часть салфетки была такой, как будто туда ничего не капали, а сама салфетка стала чуть-чуть жесткой.
Вода испарилась через 22 минуты. Испарения масла я так и не дождалась (очень хотелось погулять). А когда пришла с улицы, то увидела серое пятно, промочившее салфетку. Пятно было жирное. Значит, масло не испарилось. Вывод: разные жидкости имеют разную скорость испарения.
Я думаю, что скорость испарения зависит от внутреннего строения жидкости.
Слайд 12
Описание слайда:
Проверка гипотезы 2. На 2 листа бумаги нанесем одинаковое количество воды. Над одним листом будем создавать тетрадью ветер. ВЫВОД: При создавании ветра испарение происходит быстрее.
Слайд 13
Описание слайда:
Проверка гипотезы 3. Нальем одинаковое количество воды в стакан и в блюдце. Около сосудов с водой включим вентилятор. ВЫВОД: Вода быстрей испарится с блюдца, потому что площадь испарения больше.
Слайд 14
Описание слайда:
Проверка гипотезы 4. На чашки весов поставила 2 одинаковых сосуда, в один из которых налила холодной воды, а в другой – горячей. Чашки весов привела в состояние равновесия и так оставила их на некоторое время. Через некоторое время чашка весов, на которой установлен сосуд с холодной водой, опустилась. ВЫВОД: Быстрее испаряется жидкость с повышенной температурой.
Слайд 15
Описание слайда:
ВЫВОДЫ: Скорость испарения зависит от рода взятой жидкости. Скорость испарения зависит от температуры жидкости. Чем выше температура жидкости, тем быстрее происходит испарение.
Скорость испарения зависит от движения воздуха над свободной поверхностью жидкости. Скорость испарения жидкости зависит от площади свободной поверхности жидкости.
Чем больше площадь испарения, тем быстрее происходит испарение.
Слайд 16
Описание слайда:
Источник: https://presentacii.ru/presentation/isparenie-i-kondensaciya
Испарение и конденсация
При парообразовании вещество переходит из жидкого состояния в газообразное (пар). Существуют два вида парообразования: испарение и кипение.
Испарение — это парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости.
Как происходит испарение? Мы знаем, что молекулы любой жидкости находятся в непрерывном и беспорядочном движении, причем одни из них движутся быстрее, другие — медленнее. Вылететь наружу им мешают силы притяжения друг к другу.
Если, однако, у поверхности жидкости окажется молекула с достаточно большой кинетической энергией, то она сможет преодолеть силы межмолекулярного притяжения и вылетит из жидкости. То же самое повторится с другой быстрой молекулой, со второй, третьей и т. д.
Вылетая наружу, эти молекулы образуют над жидкостью пар. Образование этого пара и есть испарение.
Поскольку при испарении из жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул становится все меньше и меньше. В результате этого температура испаряющейся жидкости понижается: жидкость охлаждается. Именно поэтому, в частности, человек в мокрой одежде чувствует себя холоднее, чем в сухой (особенно при ветре).
В то же время всем известно, что если налить воду в стакан и оставить на столе, то, несмотря на испарение, она не будет непрерывно охлаждаться, становясь все более и более холодной, пока не замерзнет. Что же этому мешает? Ответ очень простой: теплообмен воды с окружающим стакан теплым воздухом.
Охлаждение жидкости при испарении более заметно в том случае, когда испарение происходит достаточно быстро (так что жидкость не успевает восстановить свою температуру благодаря теплообмену с окружающей средой).
Быстро испаряются летучие жидкости, у которых силы межмолекулярного притяжения малы, например эфир, спирт, бензин. Если капнуть такой жидкостью на руку, мы ощутим холод.
Испаряясь с поверхности руки, такая жидкость будет охлаждаться и отбирать от нее некоторое количество теплоты.
Быстроиспаряющиеся вещества находят широкое применение в технике. Например, в космической технике такими веществами покрывают спускаемые аппараты. При прохождении через атмосферу планеты корпус-аппарата в результате трения нагревается, и покрывающее его вещество начинает испаряться. Испаряясь, оно охлаждает космический аппарат, спасая его тем самым от перегрева.
Охлаждение воды при ее испарении используется также в приборах, служащих для измерения влажности воздуха,— психрометрах (от греческого «психрос» — холодный). Психрометр (рис. 81) состоит из двух термометров.
Один из них (сухой) показывает температуру воздуха, а другой (резервуар которого обвязан батистом, опущенным в воду) — более низкую температуру, обусловленную интенсивностью испарения с влажного батиста.
Чем суше воздух, влажность которого измеряется, тем сильнее испарение и потому тем ниже показания смоченного термометра. И наоборот, чем больше влажность воздуха, тем менее интенсивно идет испарение и потому тем более высокую температуру показывает этот термометр.
На основе показаний сухого и увлажненного термометров с помощью специальной (психрометрической) таблицы определяют влажность воздуха, выраженную в процентах. Наибольшая влажность составляет 100% (при такой влажности воздуха на предметах появляется роса).
Для человека наиболее благоприятной считается влажность в пределах от 40 до 60%.
С помощью простых опытов легко установить, что скорость испарения увеличивается с ростом температуры жидкости, а также при увеличении площади ее свободной поверхности и при наличии ветра.
Почему при наличии ветра жидкость испаряется быстрее? Дело в том, что одновременно с испарением на поверхности жидкости происходит и обратный процесс — конденсация. Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвращается в нее. Ветер же уносит вылетевшие из жидкости молекулы и не дает им возвращаться назад.
Конденсация может происходить и тогда, когда пар не соприкасается с жидкостью. Именно конденсацией, например, объясняется образование облаков: молекулы водяного пара, поднимающегося 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, начинает поглощать ее энергию. При конденсации же, наоборот, происходит выделение некоторого количества теплоты в окружающую среду, и ее температура несколько повышается.
1. Какие два вида парообразования существуют в природе? 2. Что такое испарение? 3. От чего зависит скорость испарения жидкости? 4. Почему при испарении температура жидкости понижается? 5.
Каким образом удается предотвратить спускаемые космические аппараты от перегрева во время прохождения через атмосферу планеты? 6. Что такое конденсация? 7. Какие явления объясняются конденсацией пара? 8.
С помощью какого прибора измеряют влажность воздуха? Как он устроен?
Экспериментальные задания. 1. В два одинаковых блюдца налейте по одинаковому количеству воды (например, по три столовые ложки). Одно блюдце поставьте в теплое место, а другое — в холодное. Измерьте время, за которое испарится вода в том и другом блюдцах. Объясните разницу в скорости испарения. 2.
Нанесите пипеткой на лист бумаги по капле воды и спирта. Измерьте время, необходимое для их испарения. У какой из этих жидкостей силы притяжения между молекулами меньше? 3. Налейте одинаковое количество воды в стакан и блюдце. Измерьте время, за которое она в них испарится.
Объясните разницу в скорости ее испарения.
Источник: http://phscs.ru/physics8/evaporation-condensation
Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха
???Вопросы
- Что называют испарением?
- От каких факторов зависит испарение?
- Что называют конденсацией?
- Какой пар называют насыщенным?
- Что означает динамическое равновесие?
- Какую роль играет испарение в жизни человека?
???Вопросы
- Что называют влажностью воздуха?
- Как образуется влага в воздухе?
- Что называют атмосферным давлением?
- Что называют парциальным давлением?
- Какими величинами характеризуется влажность воздуха?
- Какими приборами измеряют влажность воздуха?
- В каких единицах измеряется влажность воздуха?
- Какая влажность воздуха считается комфортной для человека?
- Какова роль влажности воздуха?
Взаимные превращения жидкостей и газов – это процессы перехода вещества из одного состояния в другое.
Испарение
Испарение – это процесс перехода жидкости в пар (газообразное состояние). Испарение происходит при любой температуре жидкости.
Пар – это газообразное состояние вещества, в которое переходят жидкости при испарении.
Молекулы жидкости при тепловом движении движутся с разными скоростями. Самые быстрые молекулы способны преодолеть притяжение остальных молекул и выскочить из жидкости.
Эти молекулы образуют пары в воздухе.
Скорость испарения жидкости зависит от:
– температуры (чем выше температура жидкости, тем большей скоростью обладают ее молекулы) – от площади поверхности испаряющейся жидкости (чем больше площадь поверхности, тем большее число быстрых молекул покидает жидкость) – от наличия ветра над поверхностью жидкости
Так как при испарении жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, обладающие соответственно большей кинетической энергией, средняя кинетическая энергия молекул жидкости уменьшается, значит температура жидкости при испарении понижается.
Насыщенный пар
Рассмотрим процесс образования насыщенного пара: В сосуд наливаем жидкость и закрываем его. Жидкость в сосуде начинает испаряться, и плотность пара над жидкостью в сосуде увеличивается.
В результате теплового движения часть молекул водяного пара возвращается в жидкость. Чем больше плотность водяных паров в сосуде, тем большее число молекул пара возвращается в жидкость.
Через некоторое время в сосуде устанавливается динамическое равновесие между жидкостью и паром:
число молекул, покинувших жидкость за какой-то отрезок времени, становится равным числу молекул, возвращающихся в жидкость за такой же отрезок времени. В сосуде образовался насыщенный пар.
Насыщенный пар – это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
Давление насыщенного пара
Давление насыщенного пара это давление пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром.
P=nkT
где n – концентрация молекул пара k – постоянная Больцмана Т – температура Давление и концентрация молекул (плотность) насыщенного пара при постоянной температуре не зависят от занимаемого паром объема.
Давление насыщенного пара зависит только от его температуры.
Давление насыщенного пара растет как вследствие повышения температуры жидкости, так и вследствие увеличения концентрации молекул пара.
Ненасыщенный пар
Пар называется ненасыщенным, если его давление меньше давления насыщенного пара при данной температуре.
Давление ненасыщенного пара зависит от его объема:
при уменьшении объема давление увеличивается, а при увеличении объема – уменьшается.
Кипение
Кипение – это процесс парообразования. При нагревании жидкости растворенный в жидкости газ начинает собираться в пузырьки по всему объему жидкости. В дальнейшем испарение происходит не только с поверхности жидкости, но и внутрь пузырьков. Внутри пузырьков образуется насыщенный пар.
С повышением температуры жидкости давление насыщенного пара в пузырьках растет, что ведет к увеличению объема пузырьков. Под действием выталкивающей силы пузырьки всплывают к поверхности жидкости, лопаются и выбрасывают пар.
Кипение жидкости начинается при температуре, когда давление насыщенного пара в пузырьках становится равным давлению в жидкости.
Давление в жидкости = гидростатическому давлению (давлению высоты столба жидкости) + внешнему атмосферному давлению.
Температурой кипения называется температура жидкости, при которой давление ее насыщенного пара равно или больше внешнего давления.
Температура кипения жидкости повышается с ростом внешнего атмосферного давления и понижается при его уменьшении. Например: В автоклавах для стерилизации медицинских инструментов создается повышенное давление, и кипение воды происходит при температуре значительно выше 100С.
На высокогорье, где атмосферное давление ниже нормального, температура кипения воды меньше, чем 100С.
Для поддержания кипения к жидкости надо подводить теплоту, которая расходуется на парообразование, т.к.
внутренняя энергия пара больше внутренней энергии жидкости такой же массы.
В процессе кипения температура жидкости остается постоянной.
Влажность воздуха
Влажность воздуха – это содержание водяного пара в воздухе. Атмосферный воздух состоит из смеси газов и водяных паров. Влажность воздуха характеризуется следующими величинами:
1. Абсолютная влажность воздуха – это масса водяных паров, содержащихся в 1 куб. метре воздуха при данных условиях.
Абсолютная влажность воздуха может оцениваться: а) через плотность водяного пара в воздухе, тогда единицы измерения – г/м3. б) в метеорологии – через парциальное давление водяного пара, тогда единицы измерения – мм рт. ст. или Па.
Парциальное давление водяного пара – это давление, которое производил бы водяной пар, если бы остальные газы воздуха отсутствовали.
2. Относительная влажность воздуха – это отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре.
Единицы измерения относительной влажности – %.где р – парциальное давление водяного пара в воздухе при температуре t ро – давление насыщенного водяного пара при той же температуре
В прогнозе погоды указывается величина относительной влажности воздуха в процентах!
Относительная влажность воздуха показывает как близко содержание водяных паров в воздухе к насыщению. При относительной влажности 100% – в воздухе насыщенный водяной пар.
Прибор для измерения относительной влажности воздуха называется психрометром.
Источник: https://fedorenshik.blogspot.com/p/blog-page_25.html
Загрузка...
