Іі.15 Пароутворення та його види. Конденсація

Пароутворенням називають перехід речовин із рідкого стану в газоподібний.

Питомою теплотою пароутворення λ називають кількість теплоти, яку необхідно затратити для перетворення одиниці маси (1 кг) рідини в пар при температурі пароутворення.

Для різних рідин чиселове значення λ різне, тому що вони складаються із різних молекул, сили притягання між якими неоднакові. Тому і різну енергію необхідно затратити для розриву міжмолекулярних зв’язків у різних рідинах.

Існує два процеси пароутворення – випаровування і кипіння.

Випаровуванням називають відрив молекул від поверхні рідини.

Відриваються від поверхні ті молекули, що мають кінетичну енергію, достатню для подолання сил притягання до сусідніх молекул. Таким чином, при випаровуванні відриваються від поверхні рідини молекули з більшою енергією, а залишаються в рідині молекули з меншою енергією. Це означає, що внаслідок випаровування температура рідини зменшується.

Випаровування відбувається при будь-якій температурі, тому що при будь-якій температурі є молекули, що мають достатню енергію для розриву міжмолекулярних зв’язків. Цю енергію вони отримують від своїх сусідок при взаємному зштовхуванні внаслідок хаотичного руху. При більш низьких температурах таких молекул менше, а значить менша й інтенсивність випаровування.

Кипінням називають випаровування молекул як із зовнішньої поверхні рідини, так і всередині рідини в бульбашки повітря.

Від поверхні, як і при випаровуванні, молекули відриваються в навколишню атмосферу, а в об’ємі – у бульбашки повітря, які практично завжди є в будь-якій рідині. Практично неможливо налити рідину в посудину, щоб усе повітря, яке було в посудині до цього, витиснулось з посудини рідиною. Найчастіше воно залишається в тріщинах і подряпинах дна та стінок посудини, у місцях незмочування матеріалу посудини тощо. На відміну від випаровування, кипіння рідини відбувається не при будь-яких температурах, а тільки при певних для кожної рідини. При нормальному тиску вода кипить при t = 100˚С.

У міру кипіння молекули рідини, що оточують бульбашку повітря, відриваються від рідини і розмір бульбашки газової суміші зростає. Зростає в бульбашці і величина тиску. Коли тиск в бульбашці стає рівним і більшим суми атмосферного тиску повітря над поверхнею рідини та гідростатичного тиску стовпа рідини над бульбашкою, вона спливає на поверхню і лопається, переносячи таким чином молекули рідини в атмосферу над поверхнею.

Конденсацією називають перехід речовин із газоподібного стану в рідкий.

Очевидно, що молекули речовини в газоподібному стані мають більшу енергію ніж в рідині. Тому при зштовхуванні молекул газу з рідиною їх енергія зменшується, а енергія молекул рідини збільшується. Це означає, що при конденсації температура рідини зростає.

Іі.16 Вологість повітря. Точка роси

Повітря являє собою суміш різних газів (біля 78% азоту, 21% кисню, 0,03% вуглекислого газу тощо).

Повітря вологе, якщо в ньому є молекули води. І чим їх більше, тим вологіше повітря. Зазвичай повітря містить біля 1–2 % пари (води у газоподібному стані). Оскільки ступінь вологості повітря дуже важливий для всіх живих організмів, рослин, різноманітних харчових продуктів, технічних матеріалів, технічних виробів тощо, то визначення вологості повітря має велике практичне значення.

Для оцінки вологості повітря користуються поняттями абсолютної, максимальної та відносної вологості.

Абсолютною вологістю називають масу водяної пари в одиниці об’єму повітря.

Максимальною вологістю Е називають масу водяної пари в одиниці об’єму повітря, за якої пара при даній температурі стає насиченою і конденсується.

Абсолютна і максимальна вологість може виражатися у грамах на метр кубічний (г/м³) або паскалях (в останньому випадку оцінюється парціальний тиск пари, тобто тиск, який чинять молекули води, що знаходяться в газовій суміші повітря). Максимальна вологість повітря для кімнатної температури (20⁰С) становить біля 17 г/м³.

Відносною вологістю називають виражене у відсотках відношення абсолютної вологостіадо максимальної вологості Е.

.

При зниженні температури повітря енергія його молекул, у тому числі і молекул води, зменшується. Це призводить до того, що, починаючи з деякої температури, енергії молекул води при їх зіштовхуванні з іншими молекулами води не вистачає для подолання сил притягання і вони залишаються одна біля одної. Поступово утворюється крапля води і випадає роса.

Температура, при якій водяна пара стає насиченою і починає конденсуватися (випадає роса) називається точкою роси.

Очевидно, що точка роси залежить від вологості повітря. Чим вона більша, тим при більш високій температурі випадає роса.