Физика, 8 класс · Термодинамика
Парообразование, кипение и влажность воздуха
Одна и та же жидкость может медленно испаряться с поверхности, кипеть во всём объёме или превращаться из пара обратно в жидкость при конденсации. Наблюдаемый процесс определяется энергией, давлением и влажностью.
1. Три связанных фазовых процесса
Парообразование — общий переход из жидкости в газ; к нему относятся испарение и кипение. Испарение идёт только со свободной поверхности при любой температуре жидкости: наиболее быстрые частицы могут преодолеть притяжение соседей.
Кипение идёт во всём объёме, когда пузырьки пара могут расти внутри жидкости. При температуре кипения давление насыщенного пара в пузырьке сравнивается с внешним давлением. Конденсация — обратный переход пара в жидкость с передачей энергии окружающей среде.
| Процесс | Где идёт | Условие температуры | Энергия |
|---|---|---|---|
| Испарение | Только поверхность | Любая температура | Жидкость поглощает энергию |
| Кипение | Весь объём | Температура кипения при данном давлении | Жидкость поглощает энергию |
| Конденсация | Там, где пар охлаждается | При насыщении или сжатии пара | Пар отдаёт энергию |
Модель частиц
Стрелки показывают уход частиц и приближение пара к холодной поверхности. Окружности в жидкости изображают пузырьки пара.
2. Энергия парообразования
При кипении подведённая энергия разделяет частицы, а не повышает температуру:
$Q$ — энергия в джоулях (Дж), $m$ — испарившаяся масса в килограммах (кг), $L$ — удельная теплота парообразования в Дж/кг. Для воды при нормальном давлении $L \approx 2{,}26\times10^6\ \text{Дж/кг}$.
Если начальная температура ниже температуры кипения, сначала учитывают нагрев, затем парообразование: