3.4. Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары
В отличие от испарения, кипение может происходить лишь при определённой температуре и давлении. Во время кипения температура жидкости не меняется.. Скорость испарения зависит от рода жидкости.
Все эти явления являются частным случаем парообразования превращения жидкости в пар. Существует два вида парообразования испарение и кипение. Испарением называют парообразование с поверхности жидкости. Часто находятся молекулы, скорость которых настолько велика, что они преодолевают притяжение соседних молекул и отрываются от поверхности жидкости.
Так как даже в небольшом объёме жидкости очень много молекул, такие случаи получаются довольно часто, и идёт постоянный процесс испарения. Отделившиеся от поверхности жидкости молекулы образуют над ней пар. Некоторые из них вследствие хаотического движения возвращаются обратно в жидкость. Поэтому испарение происходит быстрее, если есть ветер, так как он уносит пар в сторону от жидкости (здесь также имеет место явление «захвата» и отрыва молекул с поверхности жидкости ветром).
При повышении температуры скорости молекул возрастают. Поэтому чем выше температура, тем интенсивнее испарение. При парообразовании молекулы, которые отделились от жидкости, уносят из неё часть внутренней энергии.
Если жидкость нагревать, то при определенной температуре она закипит. В пузырьках содержится воздух, в котором присутствует водяной пар. Когда пузырьки лопаются, то пар вырывается, и, таким образом, жидкость интенсивно испаряется. Разные вещества, находящиеся в жидком состоянии, кипят при своей, характерной для них температуре.
Когда жидкость закипает, то дальнейший подвод к ней энергии (тепла) не увеличивает ее температуру, а просто поддерживает кипение. То есть энергия тратится на поддержание процесса кипения, а не на поднятие температуры вещества. Поэтому в физике вводится такое понятие как удельная теплота парообразования (L). Она равна количеству тепла, необходимому для того, чтобы полностью выкипел 1 кг жидкости. Когда вода нагревается, но еще не достигнута температура ее кипения, в ней начинают образовываться маленькие пузырьки.
Это значит, что из воды при повышении температуры выделяется растворенный в ней воздух. В это время слышен шум, предшествующий кипению. Когда достигнута температура кипения, пузырьки уже не опускаются вниз, а всплывают на поверхность и лопаются. Из них вырывается пар. В это время слышен уже не шум, а бульканье жидкости, которое говорит о том, что она закипела.
Воздух давит на воду, и, следовательно, создается давление внутри воды. Когда образуются пузырьки, в них пар также давит, причем сильнее, чем внешнее давление. Чем больше давление из вне на пузырьки, тем сильнее в них должно быть внутреннее давление. Поэтому они образуются при более высокой температуре. А значит, и вода кипит при более высокой температуре. Кипе́ние — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости, как на свободной её поверхности, так и внутри её структуры.
Как правило, температура кипения при нормальном атмосферном давлении приводится как одна из основных характеристик химически чистых веществ. Процессы кипения широко применяются в различных областях человеческой деятельности.
3.4. Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары
В частности, именно на принципе вскипания микрообъёмов жидкости от ионизации при прохождении заряженных частиц работает пузырьковая камера. По мере нагрева жидкости на греющей поверхности образуются пузырьки пара, внутрь которых испаряется жидкость. В этот момент пузырек отрывается от стенки, и жидкость начинает кипеть. Изменение температуры жидкости в процессе кипения называется температурным глайдом.
В кипящей жидкости устанавливается определённое распределение температуры: у поверхностей нагрева (стенок сосуда, труб и т. п.) жидкость заметно перегрета T>TS{\displaystyle T>T_{S}}. Величина перегрева зависит от ряда физико-химических свойств как самой жидкости, так и граничных твёрдых поверхностей. Тщательно очищенные жидкости, лишённые растворённых газов (воздуха), можно при соблюдении особых мер предосторожности перегреть на десятки градусов без закипания.
Иначе обстоит дело, когда жидкость содержит растворенные газы и различные мельчайшие взвешенные частицы. В этом случае уже незначительный перегрев (на десятые доли градуса) вызывает устойчивое и спокойное кипение, так как начальными зародышами паровой фазы служат газовые пузырьки и твердые частицы. Кипение возможно не только при нагревании жидкости в условиях постоянного давления.
При кипении в жидкости образуются пузырьки, которые поднимаются наверх и лопаются. Между точками B{\displaystyle B} и C{\displaystyle C}. Область развитого пузырькового кипения. И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения. Эта зависимость характеризует теплоотдачу от обогревающей поверхности к жидкости и называется кривой кипения.
В отличие от испарения, кипение может происходить лишь при определённой температуре и давлении. Во время кипения температура жидкости не меняется.. Скорость испарения зависит от рода жидкости.
