Испарение и конденсация

Как в жидкости так и в газе всегда существует некоторое количество частиц  кинетическая энергия которых превышает модуль потенциальной энергии их связи с остальными частицами вещества Если такие частицы находятся вблизи поверхности тела и их скорость направлена от поверхности то они покидают данной тело Такой процесс называется испарением В результате испарения уменьшается средняя кинетическая энергия теплового движения и следовательно уменьшается температура данного тела если нет подвода теплоты из вне

Пусть в закрытом поршнем теплонепроницаемом сосуде находится некоторое количество жидкости В результате ее нагревания  увеличивается средняя кинетическая энергия теплового движения молекул и следовательно процесс испарения проходит интенсивнее Но если сразу после нагревания число молекул покидающих поверхность жидкости больше числа молекул возвращающихся в нее то после некоторого промежутка времени устанавливается динамическое равновесие те число молекул покидающих жидкость становится равным числу молекул возвращающихся в нее

Пар находящийся в динамическом равновесии с жидкостью называется насыщенным

При уменьшении объема занимаемого насыщенным паром конденсация увеличивается и пар становится пересыщенным В результате его часть превратится снова в жидкость При уменьшении температуры происходит тот же самый процесс

Интенсивность процесса испарения увеличивается при увеличении температуры Поэтому динамическое равновесие устанавливается в этом случае при большей концентрации газа Таким образом при нагревании жидкости находящейся в динамическом равновесии с паром давление последнего растет и за счет увеличения температуры и за счет увеличения концентрации (участок АВ) те давление растет быстрее чем в идеальном газе После испарения всей жидкости давление зависит только от температуры ( участок ВС - изобара)

Кипение

Испарение может происходить не только с поверхности жидкости (при испарении) но и со всего объема жидкости Такой процесс называется кипением В этом случае испарение происходит не только с поверхности но и в пузырьки воздуха который обычно растворен в жидкости Пузырьки заполняются насыщенным паром с ростом температуры их объем увеличивается и они всплывают на поверхность Всплывание пузырьков возможно в случае если давление насыщенного пара становится равным атмосферному Поэтому при меньшем атмосферном давлении требуется нагрев до меньшей температуры чтобы пузырьки всплыли к поверхности и следовательно кипение происходит при меньшей температуре

Таким образом чем меньше атмосферное давление тем меньше температура кипения жидкости

При различных температурах пар ведет себя по разному При температуре выше критической свойства пара хорошо описывается уравнением Ван-дер-Ваальса и график мало отличается от гиперболы При температуре равной критической его форма существенно отличается от гиперболы При температуре ниже критической пар по мере уменьшения объема сначала превращается в насыщенный пар а затем  при дальнейшем сжатии превращается в жидкость

Горизонтальный участок на графике соответствует процессу превращения пара в жидкость

Резкое увеличения давления связано с полным превращением пара в жидкость