на испарение жидкости затрачивается энергия так как

Содержание
  1. Молекулярная физика. Испарение и конденсация.
  2. Испарение.
  3. Механизм испарения.
  4. Поглощение энергии при испарении.
  5. Скорость испарения жидкости.
  6. Применение испарения в технике.
  7. Конденсация.
  8. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара
  9. Содержание
  10. Поглощение энергии при испарении
  11. Конденсация
  12. Выделение энергии при конденсации пара
  13. Поглощение энергии при испарении жидкости – формула
  14. Почему происходит испарение?
  15. Что влияет на скорость испарения
  16. Что мы узнали?
  17. Испарение
  18. Испарение: что это за процесс
  19. Испарение на уровне молекул
  20. Интенсивность испарения
  21. Насыщенный пар
  22. Испарение в жизни
  23. Испарение в организме человека и животных
  24. Испарение у растений
  25. Испарение в природе и окружающей среде
  26. Испарение в промышленности и быту
  27. Поглощение энергии при испарении
  28. Почему происходит испарение?
  29. Что влияет на скорость испарения
  30. Что мы узнали?

Молекулярная физика. Испарение и конденсация.

Испарение.

Испарение — это переход вещества из жидкого состояния в газообразное (пар), происходящее со свободной поверхности жидкости.

Сублимацию, или возгонку, т.е. переход вещества из твердого состояния в газообразное, так­же называют испарением.

Из повседневных наблюдений известно, что количество любой жидкости (бензина, эфира, воды), находящейся в открытом сосуде, постепенно уменьшается. Жидкость не исчезает бесследно — она превращается в пар. Испарение — это один из видов парообразования. Другой вид — это кипение.

Механизм испарения.

Как происходит испарение? Молекулы любой жидкости находятся в не­прерывном и беспорядочном движении, причем, чем выше температура жидкости, тем больше кинетическая энергия молекул. Среднее значение кинетической энергии имеет определенную величину. Но у каждой молекулы кинетическая энергия может быть как больше, так и меньше средней. Если вблизи поверхности окажется молекула с кинетической энергией, достаточной для преодоления сил межмолекулярного притяжения, она 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.

Поглощение энергии при испарении.

Поскольку при испарении из жидкости вылетают более быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул становится все меньше и меньше. Это значит, что внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшает­ся. Поэтому если нет притока энергии к жидкости извне, температура испаряющейся жидкости понижается, жидкость охлаждается (именно поэтому, в частности, человеку в мокрой одежде холоднее, чем в сухой, особенно при ветре).

Однако при испарении воды, налитой в стакан, мы не замечаем понижения ее температуры. Чем это объяснить? Дело в том, что испарение в данном случае происходит медленно, и темпера­тура воды поддерживается постоянной за счет теплообмена с окружающим воздухом, из которого в жидкость поступает необходимое количество теплоты. Значит, чтобы испарение жидкости про исходило без изменения ее температуры, жидкости необходимо сообщать энергию.

Количество теплоты, которое необходимо сообщить жидкости для образования единицы массы пара при постоянной температуре, называется теплотой парообразования.

Скорость испарения жидкости.

В отличие от кипения, испарение происходит при любой темпе­ратуре, однако с повышением температуры жидкости скорость испарения возрастает. Чем выше температура жидкости, тем больше быстро движущихся молекул имеет достаточную кинетичес­кую энергию, чтобы преодолеть силы притяжения соседних частиц и вылететь за пределы жид­кости, и тем быстрее идет испарение.

Скорость испарения зависит от рода жидкости. Быстро испаряются летучие жидкости, у кото­рых силы межмолекулярного взаимодействия малы (например, эфир, спирт, бензин). Если кап­нуть такой жидкостью на руку, мы ощутим холод. Испаряясь с поверхности руки, такая жид­кость будет охлаждаться и отбирать у нее некоторое количество теплоты.

Скорость испарения жидкости зависит от площади ее свободной поверхности. Это объясняется тем, что жидкость испаряется с поверхности, и чем больше площадь свободной поверхности жид­кости, тем большее количество молекул одновременно вылетает в воздух.

В открытом сосуде масса жидкости вследствие испарения постепенно уменьшается. Это свя­зано с тем, что большинство молекул пара рассеивается в воздухе, не возвращаясь в жидкость (в отличие от того, что происходит в закрытом сосуде). Но небольшая часть их возвращается в жидкость, замедляя тем самым испарение. Поэтому при ветре, который уносит молекулы пара, испарение жидкости происходит быстрее.

Применение испарения в технике.

Испарение играет важную роль в энергетике, холодильной технике, в процессах сушки, испарительного охлаждения. Например, в космической технике быстроиспаряющимися 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.

Конденсация.

Конденсация (от лат. condensatio — уплотнение, сгущение) — переход вещества из газообраз­ного состояния (пара) в жидкое или твердое состояние.

Известно, что при наличии ветра жидкость испаряется быстрее. Почему? Дело в том, что од­новременно с испарением с поверхности жидкости идет и конденсация. Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвраща­ется в нее. Ветер же выносит вылетевшие из жидкости молекулы и не дает им возвращаться.

Конденсация может происходить и тогда, когда пар не соприкасается с жидкостью. Именно конденсацией объясняется, например, образование облаков: молекулы водяного пара, поднима­ющиеся 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. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации единицы массы, равно теплоте испарения.

Источник

Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара

Содержание

Явление перехода жидкости в газообразное состояние называется парообразованием. Одним из его способов является испарение. Испарение происходит с поверхности жидкости, и его скорость зависит от определенных факторов: рода жидкости, температуры, площади поверхности жидкости и наличии ветра.

Но ведь, дуя на горячий чай в чашке, мы не стараемся добиться его быстрейшего испарения – мы хотим его остудить. И он действительно быстрее остывает. С одной стороны, он отдает какое-то количество теплоты окружающему более холодному воздуху, а с другой – свою роль здесь играет испарение.

Значит, при испарении изменяется температура. Она же тесно связана с внутренней энергией тела. В данном уроке мы рассмотрим, какие изменения происходят с внутренней энергией жидкости и с чем они связаны. Так мы подойдем к обратному испарению процессу – конденсации, и узнаем, что происходит с энергией в этом случае.

Поглощение энергии при испарении

При испарении из жидкости способны вылететь быстро движущиеся молекулы. Значит, внутри ее в это время остаются более медленные молекулы. Средняя скорость движения молекул в жидкости уменьшается. Таким образом, средняя кинетическая энергия молекул жидкости тоже уменьшается. Она же является частью внутренней энергии жидкости.

Внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается.
Если нет притока энергии к жидкости извне, испаряющаяся жидкость охлаждается.

Чтобы доказать это на практике, проведем простой опыт (рисунок 1). Возьмем термометр, который показывает нам комнатную температуру (рисунок 1, а).

Теперь смочим кусок материи эфиром и обмотаем им шарик термометра (рисунок 1, б). Температура термометра заметно снизилась.

Эфир испаряется довольно быстро. При этом он отнимает часть внутренней энергии от шарика термометра, который из-за этого охлаждается.

Если мы нальем эфир на руку, то тоже почувствуем охлаждение. Чтобы заметить понижение температуры при испарении жидкости, не обязательно использовать сложные вещества. Вспомните, как летом в жару вы выходите из воды? Что вы чувствуете? Прохладу. Испаряясь с нашего тела, вода забирает некоторое количество теплоты. По этой же причине прогулка в промокших ботинках в прохладную погоду легко может стать причиной простуды.

Но почему же тогда мы не замечаем изменения температуры воды в стакане? Испарение происходит, но температура не изменяется. Давайте объясним это.

В подобных случаях испарение идет очень медленно. Температура же поддерживается за счет количества теплоты, получаемого из окружающего воздуха.

Конденсация

Мы назваем пар насыщенным, если число молекул, вылетающих из него, уравнивается числом молекул, возвращающихся обратно в жидкость. Когда молекулы пара возвращаются в жидкость – это и есть не что иное, как процесс перехода из газообразного состояния в жидкое.

Конденсация – это явление превращения пара в жидкость.

Молекулы жидкости, покинувшие ее в процессе испарения, находятся в воздухе в состоянии непрерывного теплового движения. Так как движение молекул хаотичное, то какая-то их часть вновь попадает в жидкость.

Термин “конденсация” происходит от латинского “конденсаре” – сгущать.

Выделение энергии при конденсации пара

Конденсация пара происходит с выделением энергии.

Скорость конденсации зависит от:

Когда пары воды поднимаются над землей, они попадают в более холодные слои воздуха. Пар конденсируется, и образуются облака. Они состоят из мельчайших капелек воды.

В теплое время года по вечерам часто выпадает роса. Водяной пар, находящийся в воздухе, охлаждается и конденсируются. Так образуются маленькие капельки жидкости на окружающей растительности.

Источник

Поглощение энергии при испарении жидкости – формула

Парообразование — это физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Образование пара может происходить двумя путями: испарением и кипением. Для доведения жидкости до кипения требуется подводить тепло, а процесс испарения происходит при любой температуре, без дополнительного сообщения тепла, когда поверхность жидкости открыта.

cd59e8ff618037e771f735d6096a2a7f

Почему происходит испарение?

Жидкости состоят из молекул и атомов, находящихся в непрерывном движении. Средняя кинетическая энергия молекул задает значение температуры жидкости. Но при любой температуре будут находиться молекулы, имеющие скорость, а значит, и энергию больше средней, которая позволит им вырваться на “свободу”, преодолев притяжение соседних молекул. Таким образом происходит испарение — переход в газообразное состояние.

Из жидкости уходят самые быстрые, самые энергичные молекулы. Следовательно, средняя скорость оставшихся молекул уменьшается. Отсюда следует, что внутренняя энергия жидкости уменьшится, и поэтому жидкость будет охлаждаться.

132591edebcfa7bb1d0ff46c86f44765

Рис. 1. Быстрые молекулы покидают жидкость, испаряются.

Явление испарения играет очень важную роль в жизнедеятельности животных и, в том числе, человека. То, что обычно называют термином “потеть”, означает испарение жидкости с поверхности кожи. Так поглощение энергии при испарении улучшает теплоотдачу, и спасает наше тело от перегрева.

Что влияет на скорость испарения

Скорость испарения зависит от большого количества факторов. Вот только некоторые из них:

b860485acf30b88791469a18a1905e76

Рис. 2. Распространение запаха туалетной воды — это испарение жидкости.

2fcaaf2ed6a4bc90ff715c5f70d46581

Рис. 3. Блюдце и стакан с испаряющейся водой.

На первый взгляд довольно простой процесс испарения описывается достаточно сложными математическими моделями. Для понимания формулы поглощенной энергии при испарении жидкости необходимо знать основы высшей математики. В общем виде можно записать, что поглощенная энергия E является функцией F нескольких переменных:

E поглощенная энергия. Греческая буква Δ используется перед основным обозначением переменной, указывая на уменьшение или увеличение (изменение) этой величины;

N величина, связанная с молекулярным составом вещества;

v скорость внешнего воздушного потока.

Хорошим примером охлаждения в процессе испарения является наше собственное ощущение после купания и выхода из воды. Вода испаряется и отбирает тепло нашего тела. Однако, если поставить стакан с водой у окна, освещенного солнцем, то жидкость будет испаряться, но не охладится, а скорее всего нагреется. Никакого парадокса здесь нет. Дело в том, что испарение происходит не моментально, а постепенно. Одновременно будет идти процесс нагрева воды от потока солнечного тепла, и либо температура воды останется прежней, либо повысится.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали что испарение — это физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Процесс испарения происходит при любой температуре, без дополнительного сообщения тепла, когда поверхность жидкости открыта. В процессе испарения происходит поглощение энергии. Скорость испарения зависит от строения вещества, площади свободной поверхности жидкости, температуры и наличия внешних воздушных потоков (ветра).

Источник

Испарение

603ce696a316e352938780

Испарение: что это за процесс

Процесс перехода из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. У этого процесса есть две разновидности: испарение и кипение.

Например, мы заварили себе горячий чай. Над чашкой мы точно увидим пар, так как вода только что поучаствовала в процессе кипения.

Подождите-ка, мы ведь только что сказали, что кипение и испарение — разные вещи. Это действительно так, при этом эти два процесса могут происходить параллельно.

Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно. Например, вода в озере испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Кипение по сути своей — это интенсивное испарение, которое вызвали внешними условиями — доведя вещество до температуры кипения.

Если нет каких-то внешних воздействий, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость из-за явления диффузии.

Интересно то, что направление тепловых потоков при испарении может идти в разной последовательности и комбинациях:

Подытожим, чтобы не запутаться: в чем главная разница между испарением и кипением:

Испарение Кипение
При любой температуре, с поверхности жидкости При определенной температуре, во всем объеме жидкости

Испарение на уровне молекул

Давайте вспомним об особенностях разных агрегатных состояний вещества.

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

сохраняет форму и объем

в кристаллической решетке

соотносится с размером молекул

колеблется около своего положения в кристаллической решетке

близко друг к другу

малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается

занимают предоставленный объем

больше размеров молекул

хаотичное и непрерывное

Из этой таблицы видно, что молекулы в жидкостях находятся близко друг другу, но хаотично, то есть не имеют кристаллической решетки, как в твердых телах. Эти молекулы движутся (причем, чем выше температура, тем быстрее движутся) и в ходе движения сталкиваются. Столкновения меняют направление и скорость движения — из-за этого молекулы иногда быстро устремляются к поверхности жидкости и вылетают из нее. Это и есть испарение.

В предыдущем абзаце мы не случайно заметили, что молекулы движутся быстрее при увеличении температуры — ведь из-за этого испарение идет интенсивнее. В этом случае происходит охлаждение: нагретую жидкость уже покинули все самые быстрые молекулы и температура самой жидкости понижается.

Интенсивность испарения

Интенсивностью испарения называют количество воды, которое испаряется с поверхности площадью 1 см2 за одну секунду.

Интенсивность испарения зависит от следующих факторов:

Скорость испарения — количество жидкости, которая испаряется со свободной поверхности в единицу времени.

Интенсивность испарения — количество жидкости, которая испаряется с единицы площади поверхности в единицу времени.

По сути, это два очень близких друг к другу понятия, поэтому разница будет лишь в величинах и единицах измерения, а суть процесса отражают обе формулировки.

Насыщенный пар

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Вода, испаряясь, превращается в водяной пар и поднимается вверх, где происходит конденсация пара, образуются облака, и вода возвращается на землю в виде осадков.

Вследствие конденсации водяного пара, который живет в воздухе, образуются облака и туман. По этой же причине холодное стекло запотевает, соприкасаясь с теплым воздухом.

На рисунке — процессы испарения и конденсации в плотно закрытом сосуде, когда жидкость и пар находятся в динамическом равновесии. Это значит, что одновременно конденсируется и испаряется одинаковое количество вещества.

603ce69711e0a511993072

Влажность воздуха говорит нам о том, сколько в воздухе содержится водяного пара. Но бесконечное количество пара в воздух не запихнешь. Поэтому, во-первых, его там очень мало, а во-вторых, при избыточном количестве водяного пара происходит конденсация — это когда образуется роса.

Но если мы тот же воздух поместим в помещение с температурой +20 градусов, то в него может испариться уже до 17 миллиграмм пара. Значит его влажность будет равна 1/17 = 6%. Человеку комфортнее всего находиться при значении влажности 40-50%.

Испарение в жизни

И действительно: чего в этой жизни только не испаряется — мы встречаемся с этим каждый день. Давайте узнаем, зачем этот процесс вообще нужен, и как люди научились извлекать из него пользу.

Испарение в организме человека и животных

Выше мы разбирали вопрос, почему если облиться теплой водой, нам все равно станет холодно. По этому же принципу работает ощущение холода после того, как мы вспотели — в какой-то момент нам становится холодно.

Само потоотделение — важный процесс терморегуляции организма. Если мы достигаем высокой температуры (из-за внешних воздействий или же из-за болезни), то организм стремится себя охладить, чтобы не умереть из-за превращения белков в нашем организме в яичницу.

Пот выделяется через поры кожи, а затем испаряется — все это позволяет нашему организму быстро избавиться от лишней энергии, охладить тело и нормализовать температуру.

При высокой влажности холод и тепло воспринимаются более чувствительно. Это связано с потливостью человека при высокой температуре. Такой механизм помогает нам бороться с жарой и «скинуть» избыточное тепло, но при высокой влажности пот не может испариться.

При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно. А при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве.

У животных этот механизм работает схожим образом. Но, например, собакам испарения с кожи недостаточно, поэтому они часто открывают пасть, высовывают язык и дышат порой ну очень смешно 🐶

Именно гортань и язык собаки идеально подходят для испарения влаги и охлаждения тела животного.

Испарение у растений

Удивительно, но у растений механизм испарения тоже работает схожим образом. Растения очень любят воду, поэтому домашние растения мы поливаем, а в пустынях их просто нет.

Ту воду, которую цветы поглотили, они могут испарять, чтобы не перегреться под жарким солнцем. Да, вода нужна, чтобы растения питались, но в жаркие дни еще и для температурной саморегуляции. Поэтому не забывайте поливать цветы, а в очень жаркие дни делайте это еще интенсивнее.

Испарение в природе и окружающей среде

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Именно круговоротом воды в природе обеспечивается жизнь на Земле — так как влага разносится по всему миру, растения в дикой природе способны жить без наших попыток полить большую пальму из леечки.

Испарение воды с поверхности рек, озер, морей и океанов создает дождевые тучи, которые затем, проливаясь дождем, поливают растения и деревья. Многие дождь не любят, мол, он мокрый, мерзкий и затекает в ботинки, но он очень нужен засушливым регионам — Северной Африке или Центральной Индии, которые часто страдают от засухи.

Испарение в промышленности и быту

С бытом совсем все просто: мы сушим вещи, готовим еду, покупаем увлажнители воздуха или размазываем разлитую лужу по полу.

603ce69760c89390799444

В случае с промышленностью для нас все не так очевидно. Промышленная техника, работающая на основе испарения, разрабатывается по схожей схеме: в ней всегда максимально увеличена площадь поверхности жидкости, чтобы испарение шло интенсивно.

Например, испаритель, изображенный на схеме, состоит из совокупности соединенных между собой испарителей. В основе его действия — пар, полученный в одной ступени, который используют в качестве источника тепла для следующей ступени. По мере того, как температура уменьшается от одной ступени к другой, вакуум увеличивается, так что температура кипения становится ниже и испарение поддерживается. Он предназначен для того, чтобы очистить воду от отходов.

Источник

Поглощение энергии при испарении

pogloschenie energii pri isparenii pogloschenie energii pri isparenii

Всего получено оценок: 267.

Всего получено оценок: 267.

Парообразование — это физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Образование пара может происходить двумя путями: испарением и кипением. Для доведения жидкости до кипения требуется подводить тепло, а процесс испарения происходит при любой температуре, без дополнительного сообщения тепла, когда поверхность жидкости открыта.

Почему происходит испарение?

Жидкости состоят из молекул и атомов, находящихся в непрерывном движении. Средняя кинетическая энергия молекул задает значение температуры жидкости. Но при любой температуре будут находиться молекулы, имеющие скорость, а значит, и энергию больше средней, которая позволит им вырваться на “свободу”, преодолев притяжение соседних молекул. Таким образом происходит испарение — переход в газообразное состояние.

Из жидкости уходят самые быстрые, самые энергичные молекулы. Следовательно, средняя скорость оставшихся молекул уменьшается. Отсюда следует, что внутренняя энергия жидкости уменьшится, и поэтому жидкость будет охлаждаться.

fizika 62130 bystrye molekuly pokidayut zhidkost isparyayutsyaРис. 1. Быстрые молекулы покидают жидкость, испаряются.

Явление испарения играет очень важную роль в жизнедеятельности животных и, в том числе, человека. То, что обычно называют термином “потеть”, означает испарение жидкости с поверхности кожи. Так поглощение энергии при испарении улучшает теплоотдачу, и спасает наше тело от перегрева.

Что влияет на скорость испарения

Скорость испарения зависит от большого количества факторов. Вот только некоторые из них:

На первый взгляд довольно простой процесс испарения описывается достаточно сложными математическими моделями. Для понимания формулы поглощенной энергии при испарении жидкости необходимо знать основы высшей математики. В общем виде можно записать, что поглощенная энергия E является функцией F нескольких переменных:

E поглощенная энергия. Греческая буква Δ используется перед основным обозначением переменной, указывая на уменьшение или увеличение (изменение) этой величины;

N величина, связанная с молекулярным составом вещества;

v скорость внешнего воздушного потока.

Хорошим примером охлаждения в процессе испарения является наше собственное ощущение после купания и выхода из воды. Вода испаряется и отбирает тепло нашего тела. Однако, если поставить стакан с водой у окна, освещенного солнцем, то жидкость будет испаряться, но не охладится, а скорее всего нагреется. Никакого парадокса здесь нет. Дело в том, что испарение происходит не моментально, а постепенно. Одновременно будет идти процесс нагрева воды от потока солнечного тепла, и либо температура воды останется прежней, либо повысится.

lazyimg

Что мы узнали?

Итак, мы узнали что испарение — это физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Процесс испарения происходит при любой температуре, без дополнительного сообщения тепла, когда поверхность жидкости открыта. В процессе испарения происходит поглощение энергии. Скорость испарения зависит от строения вещества, площади свободной поверхности жидкости, температуры и наличия внешних воздушных потоков (ветра).

Источник

Adblock
detector