Испарение жидкостей Насыщенный пар Переход из одного

Испарение жидкостей. Насыщенный пар

Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом. Все реальные газы (кислород, азот, водород и т. д. ) при определенных условиях способны превращаться в жидкость.

Парообразование фазовый переход из жидкого состояния в газообразное. Парообразование испарение – конденсация – парообразование со парообразование свободной поверхности внутри жидкости

Испарение с точки зрения МКТ С точки зрения молекулярно-кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, т. е. к охлаждению жидкости.

Испарение твёрдых тел Процесс перехода вещества из твёрдого состояния непосредственно в газообразное, называется сублимацией или возгонкой.

Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость. Это приводит к увеличению средней кинетической энергии молекул жидкости, т. е. к нагреванию жидкости.

Изменение энергии жидкости Вылетающие молекулы уносят с собой часть энергии Внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается Молекулы которые возвращаются в жидкость приносят с собой часть энергии Конденсация сопровождается выделением энергии

Процесс испарения идет с поглощением энергии извне. При конденсации выделяется. энергия

Скорость испарения зависит от:

Насыщенный пар Процессы испарения и конденсации идут одновременно. Если за одно и тоже время число молекул, покидающих поверхность жидкости, становится равным числу молекул пара, возвращающихся в неё, то число молекул пара над жидкостью будет оставаться постоянным. Такое состояние называют динамическим равновесием пара и жидкости. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Динамическое равновесие Число вылетающих молекул = число возвращающихся молекул

Изотерма реального газа

Давление насыщенного пара Концентрация молекул насыщенного пара не зависит от его объёма при постоянной температуре. Для насыщенного пара p = nk. T. р ~ n n не зависит от объёма р не зависит от V. Независящее от объёма давление пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара.

Давление насыщенного пара, к. Па (при 20 °С)

Давление насыщенного пара p 0 данного вещества зависит только от его температуры и не зависит от объема При повышении температуры давление насыщенного пара и его плотность возрастают, а плотность жидкости уменьшается из-за теплового расширения.

Зависимость р(Т), найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа (смотри рисунок, участок АВ)

В закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле p=nk. T пар p=nk. T давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара. В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации

Основное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара При изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объёма пара при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.

Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (смотри рисунок, участок ВС)

Критическая температура Пар превращается в жидкость не при любой температуре. Максимальная температура, при которой пар ещё может превратиться в жидкость, называется критической температурой.

Кривые зависимости плотности жидкости и её насыщенного пара от температуры При критической температуре обе кривые сливаются, т. е. плотность жидкости становится равной плотности пара. Различие между жидкостью и паром исчезает.

Газ и пар Газ: состояние вещества при температуре выше критической. Пар: состояние вещества при температуре ниже критической – у пара есть возможность превратиться в жидкость.

Кипение переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объёму жидкости или на поверхности сосуда. В объеме образуются пузыри, заполненные насыщенным паром. Они поднимаются вверх под действием выталкивающей силы и разрываются на поверхности. Центрами их образования являются мельчайшие пузырьки посторонних газов или частиц различных примесей.

При кипении давление паров, образующихся внутри пузырьков у дна сосуда, таково, что пузырьки могут расширяться, преодолевая атмосферное давление, а также давление столба воды. Кипение происходит при такой температуре, когда давление насыщенных паров сравнивается с давлением внутри жидкости.

Температура кипения определяется, следовательно, давлением насыщенного пара, а значит, его температурой.

Чем больше внешнее давление, тем выше Чем больше внешнее давление, температура кипения. Так в паровом котле при давлении, достигающем 16 атм. (1, 6· 106 Па), вода не кипит и при температуре 200 С. И наоборот, уменьшая внешнее давление, можно понизить температуру кипения.