Удельная теплота парообразования и конденсации

Мы знаем, что для поддержания постоянной температуры испаряющейся жидкости необходимо к жидкости подводить определенное количество теплоты.

Кипение, как мы видели, есть тоже испарение, только сопровождается оно быстрыми образованием и ростом пузырьков пара. Очевидно, что во время кипения необходимо подводить к жидкости определенное количество теплоты. Это количество теплоты идет на образование пара.

Количество теплоты, необходимое для обращения в пар жидкости массой 1 кг без изменения температуры, называют удельной теплотой парообразования.

Удельную теплоту парообразования обозначают буквой L и измеряют в Дж/кг.

Опытами установлено, что удельная теплота парообразования воды при 100°С равна 2,3•10⁶, иными словами, для превращения воды массой 1 кг в пар при температуре 100°С требуется 2,3•10⁶ Дж энергии. Удельная теплота парообразования показывает, насколько увеличивается внутренняя энергия вещества массой 1 кг при переходе его из жидкого состояния в пар без изменения температуры.

Так энергия водяного пара массой 1 кг при температуре 100°С на 2,3•10⁶ Дж больше энергии воды массой 1 кг при той же температуре 100 °С; энергия пара спирта массой 1 кг при температуре 78°С на 0,9•10⁶ Дж больше энергии жидкого спирта массой 1 кг при той же температуре 78°С и т. д.

Соприкасаясь с холодным предметом (рис. 202), водяной пар конденсируется, при этом выделяется энергия, поглощенная при образовании пара. Точные опыты показывают, что, конденсируясь, пар отдает то количество энергии, которое пошло на его образование.

Следовательно, при превращении 1 кг водяного пара при температуре 100°С в воду той же температуры выделяется 2,3•10⁶ Дж. Как видно из сравнения с другими веществами (см. табл. 11), эта энергия довольно велика.

Освобождающаяся при конденсации пара энергия может быть использована. На крупных тепловых электростанциях отработавшим в турбинах паром нагревают воду. Нагретую таким образом воду используют для отопления зданий, в банях, прачечных и для других бытовых нужд.

Вопросы.

1. На что расходуется энергия, подводимая к жидкости при кипении?
2. Что называют удельной теплотой парообразования?
3. Как понимать, что удельная теплота парообразования воды равна 2,3•10⁶ Дж/кг?
4. На сколько внутренняя энергия 1 кг водяного пара при 100°С больше внутренней энергии 1 кг воды при той же температуре?
5. Как можно показать на опыте, что при конденсации пара выделяется энергия?
6. Чему равна энергия, выделяемая при конденсации 1 кг водяного пара?
7. Где в технике используют выделение энергии при конденсации водяного пара?