Испарение и конденсация

Мы знаем, что температура жидкости, как и твердого или газообразного тела, связана со скоростью движения молекул. Чем больше средняя скорость движения молекул, тем выше температура жидкости. Но отдельные молекулы жидкости движутся со скоростями как большими, так и меньшими, чем средняя скорость. 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 жидкостью пар. Это явление перехода молекул из жидкости в пар называют испарением.

Скорость испарения зависит от нескольких причин.

Если листок бумаги смочить в одном месте эфиром, а в другом водой, то мы заметим, что эфир испарится значительно быстрее, чем вода. Значит, скорость испарения зависит от рода жидкости. Быстрее испаряется та жидкость, молекулы которой притягиваются друг к другу с меньшей силой. Ведь в этом случае преодолеть притяжение и вылететь из жидкости может большее число молекул.

Так как некоторое число быстро движущихся молекул всегда имеется в жидкости, то испарение должно происходить при всякой температуре. Наблюдения подтверждают это. Например, водяные лужи, образовавшиеся после дождя, высыхают и летом в жару, и осенью, когда уже холодно. Но летом они высыхают быстрее. Дело в том, что, чем выше температура жидкости, тем больше доля быстро движущихся молекул, способных преодолеть силы притяжения окружающих молекул и вылететь с поверхности жидкости. Поэтому испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости.

Одновременно с переходом молекул из жидкости в пар происходит и обратный процесс. Беспорядочно двигаясь над поверхностью жидкости, часть молекул, покинувших ее, снова в нее возвращается. Такой переход молекул из пара в жидкость называют конденсацией.

Если испарение жидкости происходит в закрытом сосуде, то довольно скоро число молекул, вылетающих из жидкости, становится равным числу молекул пара, возвращающихся обратно в жидкость. Поэтому количество жидкости в закрытом сосуде не изменяется, хотя жидкость продолжает испаряться (рис. 200).

В открытом сосуде количество жидкости вследствие испарения постепенно уменьшается, так как большинство молекул, пара рассеивается в воздухе, не возвращаясь в жидкость. Только небольшая часть их возвращается обратно в жидкость, замедляя этим испарение жидкости. Поэтому при ветре, который уносит молекулы пара, испарение жидкости происходит быстрее.

Если в узкий и широкий сосуды налить по одинаковому объему воды, то можно заметить, что в широком сосуде вода испарится значительно быстрее. Например, вода быстрее испаряется, когда она налита в блюдце, чем когда налита в стакан. Развешанное белье быстрее высыхает, чем скомканное. Это объясняется тем, что жидкость испаряется с поверхности, и, чем больше свободная поверхность жидкости, тем большее число молекул одновременно вылетает с нее в воздух. Значит, скорость испарения жидкости зависит от площади ее поверхности.

Наблюдения и опыты показывают, что испаряются и твердые тела. Испаряется, например, лед, поэтому белье высыхает и на морозе. Испарением твердых тел можно объяснить и их запахи.

Вопросы.

1. Как связана температура жидкости со скоростью движения молекул?
2. Какое явление называют испарением?
3. Как объяснить, что испарение жидкости происходит при любой температуре?
4. Как называют процесс перехода пара в жидкость?
5. Назовите и объясните все причины, от которых зависит скорость испарения жидкости.