Насичений пар – фізика
Молекулярно-кінетична теорія дозволяє не тільки зрозуміти, чому речовина може перебувати в газоподібному, рідкому і твердому станах, але і пояснити процес переходу речовини з одного стану в інший.
Згадайте, що являє собою модель ідеального газу. Чи можна за допомогою цієї моделі пояснити явище конденсації?
Ідеальний газ не можна перетворити на рідину. У рідина перетворюється реальний газ.
Випаровування і конденсація. Молекули рідини рухаються безладно. Чим вище температура рідини, тим більше кінетична енергія молекул. Середнє значення кінетичної енергії молекул при заданій температурі має певне значення. Але в кожної молекули кінетична енергія в даний момент часу може виявитися як менше, так і більше середньої. У якийсь момент часу кінетична енергія окремих молекул може стати настільки великою, що вони виявляться здатними вилетіти з рідини, подолавши сили тяжіння інших молекул.
Запам’ятай
Процес перетворення рідини в пару називається випаровуванням.
При цьому процесі число молекул, що залишають рідину за певний проміжок часу, більше числа молекул, що повертаються в неї.
Щільно закритий флакон з духами може стояти дуже довго, і кількість парфумів в ньому не зміниться. Якщо ж флакон залишити відкритим, то через досить тривалий час ви побачите, що рідини в ньому немає. Рідина, в якій розчинені ароматичні речовини, випарувалася. Набагато швидше випаровується (висихає) калюжа на асфальті, особливо якщо висока температура повітря і дме вітер.
Якщо потік повітря над посудиною забирає із собою утворилися пари рідини, то рідина випаровується швидше, так як у молекули пари зменшується можливість знову повернутися в рідину. Чим вище температура рідини, тим більше число молекул має достатню для вильоту з рідини кінетичну енергію, тим швидше йде випаровування.
При випаровуванні рідина залишають більш швидкі молекули, тому середня кінетична енергія молекул рідини зменшується.
Змочивши руку який-небудь швидко випаровується рідиною (наприклад, бензином або ацетоном), ви тут же відчуєте сильне охолодження змоченого місця. Охолодження цього місця посилиться, якщо на руку подути.
Процес випаровування відбувається з вільної поверхні рідини. Якщо позбавити рідина можливості випаровуватися, то охолодження її буде відбуватися набагато повільніше.
Згадайте, як довго остигає жирний бульйон. Шар жиру на його ності заважає виходу швидких молекул води. Рідина майже не випаровується, і її температура падає повільно (сам жир випаровується вкрай повільно, оскільки чого великі молекули більш міцно зчеплені один з одним, ніж молекули води).
Вилетіла молекула приймає участь у хаотичному тепловому русі газу. Безладно рухаючись, вона може назавжди віддалитися від поверхні рідини, що знаходиться у відкритому посуді, але може і повернутися знову в рідину.
Запам’ятай
Процес перетворення пари в рідину називається конденсацією.
При цьому процесі число молекул, що повертаються в рідину за певний проміжок часу, більше числа молекул, що залишають її.
Обговоріть з товаришем, як можна прискорити процеси випаровування рідини і конденсації пари.
Як і чому змінюється температура поверхні, на якій відбувається конденсація пара?
Насичений пар. Якщо посудина з рідиною щільно закрити, то спочатку кількість рідини зменшиться, а потім буде залишатися постійним. При незмінній температурі система рідина-пар прийде в стан теплової рівноваги і перебуватиме в ньому як завгодно довго. Одночасно з процесом випаровування відбувається і конденсація, обидва процеси в середньому компенсують один одного.
У перший момент, після того як рідина наллють в посудину і закриють його, рідина буде випаровуватися і щільність пара над нею буде збільшуватися. Проте одночасно з цим буде рости і число молекул, що повертаються в рідину. Чим більше щільність пари, тим більше число його молекул повертається в рідину. У результаті в закритій посудині при постійній температурі встановиться динамічна (рухоме) рівновага між рідиною і парою.
Запам’ятай
Динамічна рівновага – це стан, при якому число молекул, що залишають поверхню рідини за деякий проміжок часу, дорівнюватиме в середньому числу молекул пари, які повернулися за той же час в рідину.
Для води при кімнатній температурі це число приблизно дорівнює 1 022 молекул за час, рівний 1 с (на 1 см2 площі поверхні).
Запам’ятай
Пар, що знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченою парою.
Згідно з цим визначенням в даному обсязі при даній температурі не може перебувати більшу кількість пара.
Якщо повітря з посудини з рідиною попередньо відкачано, то в посудині над поверхнею рідини буде знаходитися тільки її насичений пар.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)