Испарение и конденсация. насыщенный и ненасыщенный пар

Данная презентация рассказывает об испарении. Как образуется насыщенный и ненасыщенный пар.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

ИСПАРЕНИЕ. НАСЫЩЕННЫЙ И НЕНАСЫЩЕННЫЙ ПАР

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

Парообразование –

явление превращения жидкости в пар.

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

  • Существует два способа перехода жидкости в газообразное состояние
  • кипение
  • испарение

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

Испарение – парообразование, происходящее с поверхности жидкости.

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

Молекулы жидкости непрерывно движутся с разными скоростями. Если какая-нибудь достаточно «быстрая» молекула окажется у поверхности жидкости, то она может преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь из жидкости. Вылетевшие с поверхности жидкости молекулы образуют над нею пар.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Формула алкенов в химии

Оценим за полчаса!

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

  1. Скорость испарения зависит от нескольких причин
  2. ЛИСТ БУМАГИ НАМОЧИМ С ОДНОЙ СТОРОНЫ СПИРТОСОДЕРЖАЩЕЙ ЖИДКОСТЬЮ, А ПРОТИВОПОЛОЖНУЮ ВОДОЙ.
  3. КАКАЯ ЖИДКОСТЬ БЫСТРЕЕ ИСПАРИТСЯ?
  4. ВЫВОД: испарение зависит ОТ РОДА ВЕЩЕСТВА

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

Скорость испарения зависит от нескольких причин

ЛУЖА ЛЕТОМ И ОСЕНЬЮ ВЫСЫХАЕТ.ОДИНАКОВО ЛИ?

ВЫВОД: испарение зависит ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОСТИ

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

Скорость испарения зависит от нескольких причин

ВОЗЬМЕМ СОСУД С ШИРОКИМ ГОРЛЫШКОМ – ТАРЕЛКА И С УЗКИМ ГОРЛЫШКОМ – КОЛБА. ГДЕ ЖИДКОСТЬ ОСТЫНЕТ БЫСТРЕЕ?

ВЫВОД: испарение зависит ОТ ПЛОЩАДИ ЕЕ ПОВЕРХНОСТИ

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

  • Скорость испарения зависит от нескольких причин
  • ЗАЧЕМ МЫ ДУЕМ НА ГОРЯЧЕЕ БЛЮДО?
  • ВЫВОД: испарение зависит ОТ ВЕТРА

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар N возвт Плотность пара увеличивается N возвт увеличивается N выл = N возвт Динамическое равновесие» width=»640″

КОНДЕНСАЦИЯ – от латинского слова – конденсаре (сгущать). Явление превращения пара в жидкость.

Молекулы вылетают из жидкости и возвращаются!

  • N выл N возвт
  • Плотность пара увеличивается
  • N возвт увеличивается
  • N выл = N возвт

Динамическое равновесие

  1. Насыщенный пар
  2. пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
  3. Масса жидкости постоянна в закрытом сосуде
  • Ненасыщенный пар
  • — пар, не находящийся в состоянии равновесия со своей жидкостью
  • Масса жидкости вследствие испарения постепенно уменьшается

ЭНЕРГИЯ

При испарении энергия поглощается. При конденсации энергия выделяется.

Например: ОБЛАКА

Источник: https://kopilkaurokov.ru/fizika/presentacii/isparieniie_nasyshchiennyi_i_nienasyshchiennyi_par

Испарение и конденсация. Насыщенны и ненасыщенный пар. Кипение. Влажность

ИСПАРЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ.
Парообразование — процесс превращения жидкости в пар.
Конденсация — процесс превращения пара в жидкость.
ИСПАРЕНИЕ — процесс парообразования с поверхности жидкости или твердого тела. Заключается в вылетании частиц (молекул, атомов),  которых превышает потенциальную энергию их связи с остальными частицами вещества. Скорость испарения зависит от:

  1. площади поверхности жидкости.
  2. температуры (увеличивается), хотя происходит при любой температуре и не требует постоянного притока тепла. Температура жидкости уменьшается.
  3. движения молекул над поверхностью жидкости или газа,
  4. рода вещества.
НАСЫЩЕННЫЙ И НЕНАСЫЩЕННЫЙ ПАР.
Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии со своей жидкостью, наз. насыщенным паром. Динамическое равновесие заключается в том, что процессы испарения и конденсации уравновешены. Давление насыщенного пара в зависимости от температуры (кривая  а) растет быстрее, чем идеального газа (график b), т.к. с ростом температуры увеличивается концентрация, а p=nkT. Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар
Основное свойство насыщенного пара — давление пара при постоянной температуре не зависит от объема (см. изотерму). Участок ВС соответствует насыщенному пару. Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар
КИПЕНИЕ
КИПЕНИЕ— процесс активного парообразования во всем объеме жидкости. Сопровождается образованием и ростом пузырьков пара внутри жидкости. Пузырьки образуются около центров парообразования (примеси, микротрещины).
Кипение происходит:
1. во всем объеме,
2. при постоянной температуре (температура кипения). Поэтому требует постоянного притока тепла.
Температура кипения определяется
1. свойствами жидкости (таблица т-р кипения).
2. внешними условиями (давлением).
Условие роста пузырьков: pпара>pатм+rgh — следовательно, с понижением атм. давлениятемп-ра кипения понижается.
Условие подъема пузырька: FАрх ? mg.
ВЛАЖНОСТЬ.
ВЛАЖНОСТЬ. ВОЗДУХА — величина, характеризующая содержание водяных паров в воздухе.
АБСОЛЮТНУЮ влажность измеряют плотностью водяного пара в воздухе (r, ,) или его парциальным давлением p (Па). ОТНОСИТЕЛЬНАЯ влажность показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от необходимой для насыщения воздуха при данной температуре:Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар.
Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар
Температура, при которой воздух в процессе своего охлаждения становится насыщенным водяными парами, наз. точкой росы  (см. рис.). Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар
  • Приборы для измерения влажности: волосной гигрометр,
  • жидкостный (конденсационный) гигрометр,
  • гигрометр психрометрический (психрометр).

Источник: https://www.eduspb.com/node/1751

Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары

Любое вещество при определенных условиях может находиться в различных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом. Испарение и конденсация являются примерами фазовых переходов.

Все реальные газы (кислород, азот, водород и т. д.) при определенных условиях способны превращаться в жидкость.

Однако превращение газа в жидкость может происходить только при температурах ниже определенной, так называемой критической температуры Tкр. Например, для воды критическая температура равна 647,3 К, для азота 126 К, для кислорода 154,3 К.

При комнатной температуре (≈ 300 К) вода может находиться и в жидком, и в газообразном состояниях, а азот и кислород существуют только в виде газов.

Испарением называется фазовый переход из жидкого состояния в газообразное.

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 (если нет подвода энергии от окружающих тел).

Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость.

В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, т.

е. когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы. Такую систему называют двухфазной. Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Число молекул, вылетающих с единицы площади поверхности жидкости за одну секунду, зависит от температуры жидкости. Число молекул, возвращающихся из пара в жидкость, зависит от концентрации молекул пара и от средней скорости их теплового движения, которая определяется температурой пара.

Отсюда следует, что для данного вещества концентрация молекул пара при равновесии жидкости и ее пара определяется их равновесной температурой. Установление динамического равновесия между процессами испарения и конденсации при повышении температуры происходит при более высоких концентрациях молекул пара.

Так как давление газа (пара) определяется его концентрацией и температурой, то можно сделать вывод: давление насыщенного пара p0 данного вещества зависит только от его температуры и не зависит от объема.

Поэтому изотермы реальных газов на плоскости (p, V) содержат горизонтальные участки, соответствующие двухфазной системе (рис. 3.4.1).

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар
Рисунок 3.4.1. Изотермы реального газа. Область I – жидкость, область II – двухфазная система «жидкость + насыщенный пар», область III – газообразное вещество. K – критическая точка.

При повышении температуры давление насыщенного пара и его плотность возрастают, а плотность жидкости уменьшается из-за теплового расширения. При температуре, равной критической температуре Tкр для данного вещества, плотности пара и жидкости становятся одинаковыми. При T > Tкр исчезают физические различия между жидкостью и ее насыщенным паром.

Если изотермически сжимать ненасыщенный пар при T < Tкр, то его давление будет возрастать, пока не станет равным давлению насыщенного пара.

При дальнейшем уменьшении объема на дне сосуда образуется жидкость и устанавливается динамическое равновесие между жидкостью и ее насыщенным паром. С уменьшением объема все большая часть пара конденсируется, а его давление остается неизменным (горизонтальный участок на изотерме).

Когда весь пар превращается в жидкость, давление резко возрастает при дальнейшем уменьшении объема вследствие малой сжимаемости жидкости.

Из газообразного состояния в жидкое можно перейти, минуя двухфазную область. Для этого нужно совершить процесс в обход критической точки K. Один из возможных процессов такого рода показан на рис. 3.4.1 ломаной линией ABC.

В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды при некотором парциальном давлении p, которое, как правило, меньше давления насыщенного пара p0. Отношение p / p0, выраженное в процентах, называется относительной влажностью воздуха.

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

Ненасыщенный пар можно теоретически описывать с помощью уравнения состояния идеального газа при обычных для реальных газов ограничениях: давление пара должно быть не слишком велико (практически p ≤ (106–107) Па), а его температура выше некоторого определенного для каждого вещества значения. К насыщенному пару также можно приближенно применять законы идеального газа при условии, что для каждой температуры T давление p0 насыщенного пара определяется по кривой равновесияp0(T) для данного вещества.

Давление p0 насыщенного пара очень быстро возрастает с ростом температуры T. Зависимость p0(T) нельзя получить из законов идеального газа. Давление газа при постоянной концентрации молекул растет прямо пропорционально температуре.

В насыщенном паре при повышении температуры возрастает не только средняя кинетическая энергия движения молекул, но и их концентрация.

Поэтому давление насыщенного пара при повышении температуры возрастает быстрее, чем давление идеального газа при постоянной концентрации молекул.

Испарение может происходить не только с поверхности, но и в объеме жидкости. В жидкости всегда имеются мельчайшие пузырьки газа. Если давление насыщенного пара жидкости равно внешнему давлению (т. е. давлению газа в пузырьках) или превышает его, жидкость будет испаряться внутрь пузырьков.

Пузырьки, наполненные паром, расширяются и всплывают на поверхность. Этот процесс называется кипением. Таким образом, кипение жидкости начинается при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению.

В частности, при нормальном атмосферном давлении вода кипит при температуре 100 °С. Это значит, что при такой температуре давление насыщенных паров воды равно 1 атм.

При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, и поэтому температура кипения воды понижается (приблизительно на 1 °С на каждые 300 метров высоты).

На высоте 7 км давление составляет примерно 0,4 атм, и температура кипения понижается до 70 °С.

В герметически закрытом сосуде жидкость кипеть не может, т. к. при каждом значении температуры устанавливается равновесие между жидкостью и ее насыщенным паром. По кривой равновесия p0(T) можно определять температуры кипения жидкости при различных давлениях.

Читайте также:  Молярная масса брома (br), формула и примеры

Изображенная на рис. 3.4.1 картина изотерм реального газа описывает процессы испарения и конденсации, т. е. фазовый переход между газообразной и жидкой фазами вещества. На самом деле эта картина является неполной, т. к. из газообразного и жидкого состояний любое вещество может перейти в твердое состояние.

При заданной температуре T термодинамическое равновесие между двумя фазами одного и того же вещества возможно лишь при определенном значении давления в системе. Зависимость равновесного давления от температуры называется кривой фазового равновесия.

Примером может служить кривая равновесия p0(T) насыщенного пара и жидкости. Если кривые равновесия между различными фазами данного вещества построить на плоскости (p, T), то они разбивают эту плоскость на отдельные области, в которых вещество существует в однородном агрегатном состоянии – твердом, жидком или газообразном (рис. 3.4.

2). Изображенные в координатной системе (p, T) кривые равновесия называются фазовой диаграммой.

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар
Рисунок 3.4.2. Типичная фазовая диаграмма вещества. K – критическая точка, T – тройная точка. Область I – твердое тело, область II – жидкость, область III – газообразное вещество.

Кривая OT, соответствующая равновесию между твердой и газообразной фазами, называется кривой сублимации. Кривая TK равновесия между жидкостью и паром называется кривой испарения, она обрывается в критической точке K. Кривая TM равновесия между твердым телом и жидкостью называется кривой плавления.

Кривые равновесия сходятся в точке T, в которой могут сосуществовать в равновесии все три фазы. Эта точка называется тройной точкой.

Для многих веществ давление pтр в тройной точке меньше 1 атм ≈ 105 Па. Такие вещества при нагревании при атмосферном давлении плавятся. Например, тройная точка воды имеет координаты Tтр = 273,16 К, pтр = 6,02·102 Па.

Эта точка используется в качестве опорной для калибровки абсолютной температурной шкалы Кельвина (см. §3.2). Существуют, однако, и такие вещества, у которых pтр превышает 1 атм. Так для углекислоты (CO2) давление pтр = 5,11 атм и температура Tтр = 216,5 К.

Поэтому при атмосферном давлении твердая углекислота может существовать только при низкой температуре, а в жидком состоянии при p = 1 атм она вообще не существует. В равновесии со своим паром при атмосферном давлении углекислота находится при температуре 173 К или –80 °С в твердом состоянии.

Это широко применяемый «сухой лед», который никогда не плавится, а только испаряется (сублимирует).



Источник: https://infopedia.su/9×7118.html

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

В жидкости (или твердом теле) при любой температуре существует некоторое количество «быстрых» молекул, кинетическая энергия которых больше потенциальной энергии их взаимодействия с остальными частицами вещества.

Если такие молекулы оказываются вблизи поверхности, то они могут преодолеть притяжение остальных молекул и вылететь за пределы жидкости, образуя над ней пар.

Испарение твердых тел также часто называют возгонкой или сублимацией.

Испарение происходит при любой температуре, при которых данное вещество может находиться в жидком или твердом состояниях. Однако интенсивность испарения зависит от температуры.

При повышении температуры количество «быстрых» молекул увеличивается, и, следовательно, интенсивность испарения возрастает. Скорость испарения также зависит от площади свободной поверхности жидкости от вида вещества.

Так, например, вода, налитая в блюдце, испарится быстрее воды, налитой в стакан. Спирт испаряется быстрее воды и т.д.

Конденсация

Количество жидкости в открытом сосуде вследствие испарения непрерывно уменьшается. Но в плотно закрытом сосуде этого не происходит. Объясняется это тем, что одновременно с испарением в жидкости (или твердом теле) происходит обратный процесс.

Молекулы пара движутся над жидкостью хаотически, поэтому часть из них под действием притяжения молекул свободной поверхности попадает обратно в жидкость. Процесс превращения пара в жидкость называется конденсацией.

Процесс превращения пара в твердое тело обычно называют кристаллизацией из пара.

После того, как мы нальем жидкость в сосуд и плотно его закроем, жидкость начнет испаряться, и плотность пара над свободной поверхностью жидкости будет увеличиваться. Однако, одновременно с этим будет расти число молекул, возвращающихся обратно в жидкость. В открытом сосуде ситуация иная: покинувшие жидкость молекулы могут не возвращаться в жидкость.

В закрытом сосуде с течением времени устанавливается равновесное состояние: число молекул, покидающих поверхность жидкости, становится равным числу молекул пара, возвращающихся в жидкость. Такое состояние называется состоянием динамического равновесия (рис.1).

В состоянии динамического равновесия между жидкостью и паром одновременно происходит и испарение и конденсация, и оба процесса компенсируют друг друга.

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

Рис.1. Жидкость в состоянии динамического равновесия

Насыщенный и ненасыщенный пар

Название «насыщенный» подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара. Насыщенный пар имеет максимальную плотность при данной температуре, а, следовательно, оказывает максимальное давление на стенки сосуда.

У разных жидкостей насыщение пара происходит при различных плотностях, что обусловлено различием в молекулярной структуре, т.е. различием сил межмолекулярного взаимодействия.

В жидкостях, у которых силы взаимодействия молекул велики (например, в ртути), состояние динамического равновесия достигается при небольших плотностях пара, так как количество молекул, способных покинуть поверхность жидкости, невелико.

Наоборот, у летучих жидкостей с малыми силами притяжения молекул, при тех же температурах из жидкости вылетает значительное количество молекул и насыщение пара достигается при большой плотности. Примерами таких жидкостей являются этанол, эфир и др.

Так как интенсивность процесса конденсации пара пропорциональна концентрации молекул пара, а интенсивность процесса испарения зависит только от температуры и резко возрастает с ее ростом, то концентрация молекул в насыщенном паре зависит только от температуры жидкости.

Поэтому давление насыщенного пара зависит только от температуры и не зависит от объема. Причем с ростом температуры величина концентрации молекул насыщенного пара и, следовательно, плотность и давление насыщенного пара быстро растут.

Конкретные зависимости давления и плотности насыщенного пара от температуры различны для разных веществ и могут быть найдены из справочных таблиц. При этом оказывается, что насыщенный пар, как правило, хорошо описывается уравнением Клайперона-Менделеева.

Однако, при сжатии или нагревании масса насыщенного пара изменяется.

Ненасыщенный пар с достаточной степенью точности подчиняется законам идеального газа.

Примеры решения задач

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/molekulyarnaya-fizika-i-termodinamika/nasyshhennyj-i-nenasyshhennyj-par/

Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха. Измерение влажности воздуха

Испарение— парообразование, происходящее при любой температуре со свободной поверхности жидкости.

Неравномерное распределение кинетической энергии молекул при тепловом движении приводит к тому, что при любой температуре кинетическая энергия некоторых молекул жидкости или твердого тела может превышать потенциальную энергию их связи с другими молекулами.

Большей кинетической энергией обладают молекулы, имеющие большую скорость, а температура тела зависит от скорости движения его молекул, следовательно, испарение сопровождается охлаждением жидкости. Скорость испарения зависит: от площади открытой поверхности, температуры, концентрации молекул вблизи жидкости.

Конденсация — процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.

Испарение жидкости в закрытом сосуде при неизменной температуре приводит к постепенному увеличению концентрации молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии.

Через некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же время.

Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью, называютнасыщенным паром.

(Паром называют совокупность молекул, покинувших жидкость в процессе испарения.) Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.

Вследствие постоянного испарения воды с поверхностей водоемов, почвы и растительного покрова, а также дыхания человека и животных в атмосфере всегда содержится водяной пар.

Поэтому атмосферное давление представляет собой сумму давления сухого воздуха и находящегося в нем водяного пара. Давление водяного пара будет максимальным при насыщении воздуха паром.

Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа. Так, давление насыщенного пара не зависит от объема, но зависит от температуры.

Эта зависимость не может быть выражена простой формулой, поэтому на основе экспериментального изучения зависимости давления насыщенного пара от температуры составлены таблицы, по которым можно определить его давление при различных температурах.

Давление водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, называют абсолютной влажностью, или упругостью водяного пара. Поскольку давление пара пропорционально концентрации молекул, можно определить абсолютную влажность как плотность водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, выраженную в килограммах на метр кубический (р).

Большинство явлений, наблюдаемых в природе, например быстрота испарения, высыхание различных веществ, увядание растений, зависит не от количества водяного пара в воздухе, а от того, насколько это количество близко к насыщению, т. е. от относительной влажности, которая характеризует степень насыщения воздуха водяным паром.

При низкой температуре и высокой влажности повышается теплопередача и человек подвергается переохлаждению. При высоких температурах и влажности теплопередача, наоборот, резко сокращается, что ведет к перегреванию организма. Наиболее благоприятной для человека в средних климатических широтах является относительная влажность 40—60%.

Относительной влажностью называют отношение плотности водяного пара (или давления), находящегося в воздухе при данной температуре, к плотности (или давлению) водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах, т. е.

Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар Относительная влажность колеблется в широких пределах. Причем суточный ход относительной влажности обратен суточному ходу температуры. Днем, с возрастанием температуры и, следовательно, с ростом давления насыщения, относительная влажность убывает, а ночью возрастает. Одно и то же количество водяного пара может либо насыщать, либо не насыщать воздух. Понижая температуру воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыщения. Точкой росы называют температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным. При достижении точки росы в воздухе или на предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара. Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются гигрометрами и психрометрами.

Билет 10 Вопрос 1

Источник: https://cyberpedia.su/12xee0a.html

Испарение и конденсация. Насыщенный пар

Конспект по физике для 8 класса «Испарение и конденсация. Насыщенный пар». ВЫ УЗНАЕТЕ: Какие виды парообразования существуют. Что такое испарение. От каких факторов зависит скорость испарения. Что такое динамическое равновесие. Что такое насыщенный и ненасыщенный пар.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

Испарение и конденсация.
Насыщенный пар

Нам всем хорошо известно, что роса, появившаяся утром на траве, к полудню исчезает, лужи после дождя высыхают, уровень воды в реках и озёрах летом уменьшается. Жидкость в открытом сосуде со временем постепенно убывает. Однако молекулы жидкости не могут исчезнуть бесследно, просто жидкость превращается в пар.

ВИДЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ

Существует два способа перехода вещества из жидкого состояния в газообразное: испарение и кипение.

ИСПАРЕНИЕ

Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением.

Почему жидкость испаряется? Известно, что молекулы жидкости находятся в состоянии непрерывного и хаотического движения. При этом молекулы имеют различные скорости движения и, следовательно, разные кинетические энергии.

Когда у поверхности жидкости оказывается молекула с относительно большой скоростью, она может преодолеть силы притяжения соседних молекул и вылететь из жидкости. Молекулы, покинувшие поверхность жидкости, образуют над ней пар.

Это и есть процесс испарения жидкости.

СКОРОСТЬ ИСПАРЕНИЯ

Из повседневной жизни известно, что лужи после дождя высыхают и в прохладную погоду, и в жару. Однако в одном случае испарение происходит медленнее, в другом — быстрее.

Почему? В жидкости всегда имеются молекулы, кинетическая энергия которых больше кинетической энергии других молекул, поэтому испарение происходит при любой температуре. Однако есть несколько факторов, влияющих на скорость испарения.

Это температура, площадь поверхности жидкости, движение воздуха (ветер) и род жидкости.

Чем выше температура жидкости, тем больше средняя скорость движения молекул и тем больше молекул, у которых кинетическая энергия достаточна для того, чтобы преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь с поверхности жидкости. Так как жидкость могут покинуть только те молекулы, которые находятся у самой поверхности, то, чем больше площадь испаряемой поверхности, тем большее число молекул покидают жидкость.

Молекула, вылетевшая из жидкости, двигаясь хаотично над поверхностью жидкости, может изменить направление своего движения и вернуться обратно. Если дует ветер, который уносит эти молекулы, то испарение жидкости происходит быстрее.

Если листок бумаги смочить эфиром, водой и маслом, то мы заметим, что эфир испарился значительно быстрее, чем вода, а вода — быстрее, чем масло. Это связано с тем, что между молекулами эфира силы взаимодействия меньше, чем между молекулами воды или масла. Поэтому большее число молекул эфира способно преодолеть силы притяжения и покинуть поверхность жидкости.

Следовательно, чем меньше силы взаимодействия между молекулами жидкости, тем быстрее происходит процесс испарения.

В жару лужи высыхают быстрее, потому что средняя кинетическая энергия молекул больше и большее их число покидает жидкость. Расправленное мокрое полотенце высыхает быстрее, чем скомканное, из-за разницы в площади поверхности. А в ветреную погоду мокрые вещи высыхают быстрее из-за того, что ветер относит водяные пары в сторону.

Из-за охлаждения жидкости при испарении человек в мокрой одежде мёрзнет, а в сухой нет. По этой же причине, выходя из воды, мы чувствуем прохладу даже в самый жаркий день.

ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ИСПАРЕНИИ

Поскольку при испарении жидкость покидают молекулы, обладающие повышенной кинетической энергией, то средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается. Следовательно, внутренняя энергия испаряющейся жидкости также уменьшается, что приводит к понижению её температуры.

Проведём следующий опыт. Конец термометра обмотаем ватой, смоченной эфиром (или водой). При этом показания термометра начнут уменьшаться, что свидетельствует о понижении температуры испаряющейся жидкости.

Читайте также:  Свойства треугольников, формулы и примеры

КОНДЕНСАЦИЯ

Одновременно с испарением происходит и обратный процесс — переход части молекул пара в жидкость. Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией. Конденсация пара сопровождается выделением энергии.

ДИНАМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ И НАСЫЩЕННЫЙ ПАР

Когда сосуд открыт, процесс испарения происходит быстрее, чем обратный процесс конденсации. При этом масса жидкости в сосуде уменьшается.

Если же испарение происходит в закрытом сосуде, то после того, как закрыли сосуд, число молекул, покидающих поверхность жидкости в единицу времени, будет больше числа молекул, возвращающихся обратно.

При этом плотность паров жидкости в сосуде будет увеличиваться.

С увеличением числа молекул пара над поверхностью жидкости возрастает также число молекул, возвращающихся обратно в жидкость. Через некоторое время количество вылетающих из жидкости и возвращающихся молекул сравняется.

Наступает динамическое равновесие между жидкостью и паром, когда число молекул пара над жидкостью становится постоянным.

При динамическом равновесии масса жидкости в закрытом сосуде не изменяется, хотя процесс испарения продолжается.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.

Пар, не находящийся в состоянии равновесия со своей жидкостью, называется ненасыщенным. В этом случае возможно дальнейшее испарение жидкости.

Прохладным летним утром мы можем видеть росу. Ночью, когда воздух становится холоднее, водяной пар, находящийся в воздухе, конденсируется и маленькие капельки воды оседают на траве и листьях. Выпадает роса.

Облака образуются также в процессе конденсации. Они состоят из маленьких капелек воды, в которые превратились водяные пары, поднявшиеся над землёй и попавшие в верхние, более холодные слои атмосферы.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Испарение и конденсация. Насыщенный пар».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Источник: http://xn--8-8sb3ae5aa.xn--p1ai/isparenie-i-kondensacija-nasyshhennyj-par/

Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха

???Вопросы

  1. Что называют испарением?
  2. От каких факторов зависит испарение?
  3. Что называют конденсацией?
  4. Какой пар называют насыщенным?
  5. Что означает динамическое равновесие?
  6.  Какую роль играет испарение в жизни человека?

???Вопросы

  1. Что называют влажностью воздуха?
  2. Как образуется влага в воздухе?
  3. Что называют атмосферным давлением?
  4. Что называют парциальным давлением?
  5. Какими величинами характеризуется влажность воздуха?
  6. Какими приборами измеряют влажность воздуха?
  7. В каких единицах измеряется влажность воздуха?
  8. Какая влажность воздуха считается комфортной для человека?
  9. Какова роль влажности воздуха?

Взаимные превращения жидкостей и газов — это процессы перехода вещества из одного состояния в другое.

Испарение

Испарение – это процесс перехода жидкости в пар (газообразное состояние).
Испарение происходит при любой температуре жидкости.

  • Пар — это газообразное состояние вещества, в которое переходят жидкости при испарении.
  • Эти молекулы  образуют   пары в воздухе.
  • Скорость испарения жидкости зависит от:
  • Так как при испарении жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, обладающие соответственно большей кинетической энергией,  средняя кинетическая энергия молекул жидкости уменьшается, значит  температура жидкости при испарении  понижается.

Молекулы жидкости при тепловом движении движутся с разными скоростями. Самые быстрые молекулы способны преодолеть притяжение остальных молекул и  выскочить   из жидкости.
— температуры  (чем выше температура жидкости,  тем большей скоростью обладают ее молекулы)
— от площади поверхности испаряющейся жидкости (чем больше площадь поверхности, тем большее число быстрых молекул покидает жидкость)
—  от наличия ветра над поверхностью жидкости

Насыщенный пар

Рассмотрим процесс образования  насыщенного пара: В сосуд наливаем жидкость и закрываем его. Жидкость в сосуде начинает испаряться, и плотность пара над жидкостью в сосуде увеличивается.
 В результате теплового движения часть молекул водяного пара возвращается в жидкость. Чем больше плотность водяных паров в сосуде, тем большее число молекул пара возвращается в жидкость.

Через некоторое время в сосуде устанавливается динамическое равновесие  между жидкостью и паром:

 число молекул, покинувших жидкость за какой-то отрезок времени,  становится равным числу молекул, возвращающихся в жидкость за такой же отрезок времени. В сосуде образовался насыщенный пар.

Насыщенный пар – это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Давление насыщенного пара

Давление насыщенного пара это давление пара, при котором  жидкость  находится в равновесии  со своим паром.

P=nkT

где
n — концентрация молекул пара
k — постоянная Больцмана
Т — температура Давление и концентрация молекул (плотность)  насыщенного пара  при постоянной температуре не зависят от  занимаемого паром объема.

Давление насыщенного пара зависит только от его температуры.

Давление насыщенного пара  растет как вследствие  повышения температуры жидкости, так и вследствие увеличения  концентрации молекул пара.

Ненасыщенный пар

Пар называется ненасыщенным, если его давление меньше давления насыщенного пара при данной температуре.

Давление ненасыщенного пара зависит от его объема:

при уменьшении объема давление увеличивается, а при увеличении объема — уменьшается.

Кипение

Кипение — это процесс парообразования. При нагревании жидкости   растворенный в жидкости газ  начинает собираться в пузырьки по всему объему жидкости.
В дальнейшем испарение происходит  не только с поверхности жидкости, но и внутрь пузырьков.
Внутри пузырьков образуется   насыщенный пар.
С повышением  температуры жидкости давление насыщенного пара в пузырьках   растет, что ведет к увеличению объема пузырьков.
Под действием выталкивающей силы пузырьки всплывают к поверхности жидкости, лопаются и выбрасывают пар.

Кипение жидкости начинается при температуре, когда давление насыщенного пара в пузырьках  становится равным давлению в жидкости.

Давление в жидкости =  гидростатическому давлению (давлению высоты столба жидкости) + внешнему атмосферному давлению.

Температурой кипения называется температура жидкости, при которой давление ее насыщенного пара равно или больше внешнего давления.

Температура кипения жидкости повышается с ростом внешнего атмосферного давления и понижается при его уменьшении. Например:
В автоклавах для стерилизации медицинских инструментов создается повышенное давление,  и кипение воды происходит при температуре значительно выше 100С.
На высокогорье, где атмосферное давление ниже нормального, температура кипения воды меньше, чем 100С.

Для поддержания кипения к жидкости надо подводить теплоту, которая расходуется на парообразование, т.к. внутренняя энергия пара больше внутренней энергии жидкости такой же массы.

В процессе кипения температура жидкости остается постоянной.

Влажность воздуха

Влажность воздуха – это содержание водяного пара в воздухе. Атмосферный воздух состоит из смеси газов и водяных паров. Влажность воздуха характеризуется следующими величинами:

1. Абсолютная влажность воздуха – это масса водяных паров, содержащихся  в 1 куб. метре воздуха при данных условиях.

Абсолютная влажность воздуха может оцениваться: а)  через   плотность  водяного пара в воздухе, тогда единицы измерения  – г/м3.
б) в  метеорологии —  через  парциальное давление водяного пара, тогда единицы измерения — мм рт. ст. или Па.

Парциальное давление водяного пара – это  давление, которое производил бы водяной пар, если бы остальные газы воздуха отсутствовали.

2. Относительная влажность воздуха —  это отношение парциального  давления водяного пара, содержащегося  в  воздухе при данной температуре,  к давлению насыщенного водяного пара при  той же  температуре.

Единицы измерения относительной влажности — %. где
р – парциальное давление водяного пара в воздухе   при температуре t
ро —  давление  насыщенного водяного пара  при той же температуре

В прогнозе погоды   указывается  величина относительной влажности воздуха в процентах!

Относительная влажность воздуха показывает как  близко  содержание водяных паров в воздухе к насыщению.
При относительной влажности 100% — в воздухе насыщенный водяной пар.

Прибор для измерения относительной влажности воздуха называется психрометром.

Источник: https://fedorenshik.blogspot.com/p/blog-page_25.html

Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары | Весь курс физики

Любое вещество при определенных условиях может находиться в различных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом.

Испарение и конденсация являются примерами фазовых переходов. Все реальные газы (кислород, азот, водород и т. д.) при определенных условиях способны превращаться в жидкость.

Однако превращение газа в жидкость может происходить только при температурах ниже определенной, так называемой критической температуры Tкр.

Например, для воды критическая температура равна 647,3 К, для азота 126 К, для кислорода 154,3 К. При комнатной температуре (≈ 300 К) вода может находиться и в жидком, и в газообразном состояниях, а азот и кислород существуют только в виде газов. Испарением называется фазовый переход из жидкого состояния в газообразное.

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, то есть к охлаждению жидкости (если нет подвода энергии от окружающих тел).

Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость. В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, то есть когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы.

Такую систему называют двухфазной. Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным. Число молекул, вылетающих с единицы площади поверхности жидкости за одну секунду, зависит от температуры жидкости.

Число молекул, возвращающихся из пара в жидкость, зависит от концентрации молекул пара и от средней скорости их теплового движения, которая определяется температурой пара.

Отсюда следует, что для данного вещества концентрация молекул пара при равновесии жидкости и ее пара определяется их равновесной температурой. Установление динамического равновесия между процессами испарения и конденсации при повышении температуры происходит при более высоких концентрациях молекул пара.

Так как давление газа (пара) определяется его концентрацией и температурой, то можно сделать вывод: давление насыщенного пара p0 данного вещества зависит только от его температуры и не зависит от объема.

Поэтому изотермы реальных газов на плоскости (p, V) содержат горизонтальные участки, соответствующие двухфазной системе (рис. 3.4.1).

Рисунок 3.4.1. Изотермы реального газа. Область I – жидкость, область II – двухфазная система «жидкость + насыщенный пар», область III – газообразное вещество. K – критическая точка.

При повышении температуры давление насыщенного пара и его плотность возрастают, а плотность жидкости уменьшается из-за теплового расширения.

При температуре, равной критической температуре Tкр для данного вещества, плотности пара и жидкости становятся одинаковыми.

При T > Tкр исчезают физические различия между жидкостью и ее насыщенным паром. Если изотермически сжимать ненасыщенный пар при T 

Источник: http://msk.edu.ua/ivk/Fizika/ST/Z20/Isparenie_kipenie/3_4.html

Парообразование. Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность воздуха. — презентация

1 Парообразование. Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность воздуха.

  • 2 испарение Парообразование кипение Парообразование – процесс превращения жидкости в пар Процесс превращения пара в жидкость называется конденсацией
  • 3 Интенсивность испарения зависит от: — рода жидкости; — температуры жидкости; — площади поверхности жидкости; — скорости удаления паров. Испарение — парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости или твердого тела при любой температуре и любом внешнем давлении ИСПАРЕНИЕ
  • 4 Кипение – процесс парообразования во всем объёме жидкости при определенной температуре, зависящей от внешнего давления КИПЕНИЕ Температура, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения Во время кипения температура жидкости не меняется С ростом давления увеличивается температура кипения жидкости
  • 5 Насыщенный пар С течением времени в сосуде устанавливается динамическое равновесие (число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость) Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, называется НАСЫЩЕННЫМ N кон = N ис Паром называют совокупность молекул, покинувших жидкость в процессе испарения.
  • 6 Зависимость давления насыщенного пара от температуры

7 Изотермы реального газа Если температура газа выше критической, то ни при каком давлении газ не перейдет в жидкое состояние. Если температура газа равна критической, то газ перейдет в жидкое состояние, минуя состояние насыщенного пара. Если температура газа ниже критической, то изотермическое сжатие переводит его сначала в состояние насыщенного пара, а затем в жидкость.

  1. 8
  2. 9 Абсолютная влажность воздуха
  3. 10 Относительная влажность воздуха

11 Точка росы Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению.

Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться. Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости — росы.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

12 Приборы для определения относительной влажности воздуха Волосной гигрометр Психрометр Конденсационный гигрометр

13 Волосной гигрометр Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса ( человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится.

14 Психрометр Обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха. Психрометр Августа имеет два термометра: сухой и влажный.

Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду. Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Сухой термометр показывает обычную температуру воздуха.

Значения температур можно перевести в значение относительной влажности воздуха по специальной таблице.

15 Психрометр Научимся пользоваться таблицей Показания сухого термо- метра, °С Разность показаний сухого и влажного термометра, °С Относительная влажность, %

16 Конденсационный гигрометр С его помощью определяют точку росы. Это наиболее точный способ измерения относительной влажности.

17 60% 40% 20 ° С25 ° С Зона комфорта для человека температура влажность При низкой температуре и высокой влажности повышается теплопередача и человек подвергается переохлаждению. При высоких температурах и влажности теплопередача, наоборот, резко сокращается, что ведет к перегреванию организма.

Источник: http://www.myshared.ru/slide/1357855/

Ссылка на основную публикацию