В ясный летний день быстро высыхают лужи, роса на траве, скошенное сено, выстиранное бельё. Зимой бельё тоже высыхает, но на это требуется больше времени (и замерзание сначала). Куда же исчезает вода? Она превращается в пар.
Процесс превращения жидкости в пар называют парообразованием.
Есть два способа парообразования: испарение и кипение.
Процесс парообразования с поверхности жидкости называют испарением.
Молекулы в жидкостях движутся с разными скоростями. Наиболее быстрые молекулы, находящиеся на границе поверхности жидкости и воздуха, могут преодолеть притяжение соседних молекул и покинуть жидкость. Жидкость постепенно становится паром.
Скорость испарения
Зависит от рода жидкости
От площади поверхности
От температуры
Есть ли движение воздуха
Процесс превращения пара в жидкость называют конденсацией.
Процесс испарения всегда сопровождается процессом конденсации. Молекулы пара, находящиеся над жидкостью близко к её поверхности, возвращаются в жидкость. В открытом сосуде испарение идёт быстрее, чем конденсация, поэтому масса жидкости в сосуде уменьшается. Если же сосуд закрыть, то через некоторое время число молекул, покидающих жидкость, станет равным числу молекул, возвращающихся в неё.
Говорят, что система «жидкость — пар» находится в равновесии. Такое равновесие называют динамическим, т. е. подвижным.
Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.
Насыщенный пар обладает интересными свойствами.
1) Если сжимать его при постоянной температуре, то увеличения плотности и давления происходить не будет. При сжатии пара его плотность в первый момент немного увеличится, и процесс конденсации начнёт преобладать над испарением. Это будет происходить до тех пор, пока вновь не установится динамическое равновесие и плотность пара не вернётся к прежнему значению.
2) Если нагревать жидкость с паром в закрытом сосуде, то плотность и давление пара будут увеличиваться. Действительно, при повышении температуры скорость испарения жидкости возрастёт, и процесс испарения начнёт преобладать над конденсацией. Динамическое равновесие восстановится уже при более высоких плотности и давлении пара.
Таким образом, плотность и давление насыщенного пара зависят от его температуры, но не от объёма.
Испарение твёрдых тел
Испаряются не только жидкости, но и твёрдые тела. Если сырое бельё вывесить на мороз, то оно вначале замёрзнет (вода превратится в лёд), а через некоторое время высохнет, следовательно, лёд испарится.
Испарение кристаллического йода
Если в колбу положить кристаллики иода и нагреть их на спиртовке, то через некоторое время иод перейдёт сразу в газообразное состояние, минуя жидкое. Такой процесс называют сублимацией. После прекращения нагревания иод из газообразного состояния сразу переходит в твёрдое, снова минуя жидкое.