Народна Освіта » Фізика » § 14. Випаровування і конденсація.

НАРОДНА ОСВІТА

§ 14. Випаровування і конденсація.

Заночував туман у

полі,

Уранці плакав над рікою.

Коли вже діти йшли до школи. Туман прощався сам з собою.

Г. Чубач.

 

Випаровування — це явище переходу речовини з рідкого стану у газоподібний.

 

 

Тут ти дізнаєшся про особливості переходу рідини в пару і коденсації пари.

Усім відомо, що мокра білизна з часом стає сухою. Висихають земля і калюжі після дощу. Зникає роса на траві після сходу сонця. Усі ці і подібні явища, коли речовина з рідкого стану переходить у газовий, називають випаровуванням.

Перебіг цього явища відбувається за певними законами.

У першу чергу — швидкість випаровування в однакових умовах залежить від роду речовини.

Візьмемо шматочок скла, або іншого прозорого матеріалу і нанесемо на нього крапельки води, олії та бензину. Помістимо пластинку на столі і будемо спостерігати за краплями. Спочатку повністю зникне бензинова крапля, потім суттєво зменшиться крапля води, а крапля олії знаходитиметься на склі тривалий час майже без зміни. Отже, рідини випаровуються по різному — не з однаковою швидкістю.

Збільшити швидкість випаровування рідини можна шляхом її нагрівання. Якщо дослід повторити, підігрівши скло на електроплитці чи теплому радіаторі водяного опалення, то помітимо, що крапельки зникатимуть значно швидше.

Подібне можна спостерігати і тоді, коли на краплини спрямуємо потік повітря від вентилятора. На процес суттєво впливає рух повітря. Відомо, що білизна у вітряний день швидко сохне навіть при досить низькій температурі

Особливо швидко (навіть при низькій температурі) рідини випаровуються у вакуумі.

Чому ж речовини випаровуються? Пригадаємо, що частинки, з яких складається речовина, взаємодіють між со-

бою і перебувають у неперервному русі. Тому вони мають кінетичну і потенціальну енергію.

 

 

Деякі молекули мають настільки великі швидкості, що їх кінетичної енергії достатньо для виконання роботи з переборення дії інших молекул, і це стає причиною виходу цих молекул з рідини. Вільні молекули утворюють пару. Якщо простір над рідиною не обмежений (посудина відкрита), то процес випаровування буде проходити доти, доки не випарується вся рідина. Таким чином, кількість рідини в посудині зменшується. При випаровуванні внутрішня енергія рідини зменшується і відповідно зменшується її температура.

Якщо посудина з рідиною буде тепло-ізольованою і закритою, то відкачуючи повітря і пару з посудини, можна навіть заморозити рідину в посудині без застосування спеціальних охолоджувачів (холодильників). Подібне відбувається в побутовому холодильнику, де охолодження відбувається внаслідок випаровування рідкого фреону в системі трубок холодильника. Фреон — це складна речовина, яка легко випаровується.

Чому ж не замерзає вода у склянці, яка стоїть у кімнаті на столі?

Це не означає, що вона не випаровується. Молекули води мають різні швидкості, тому випаровуються лише ті, які мають найбільшу швидкість. При цьому зменшується внутрішня енергія води і, відповідно, її температура. Внаслідок різниці температур між рідиною і оточуючим середовищем від повітря та навколишніх предметів до води надходить певна кількість теплоти, за рахунок чого температура води підтримується сталою. Помітне

Охолодження рідини можливе лише при інтенсивному русі оточуючого повітря.

Частина молекул пари, кінетична

енергія яких після виходу з рідини стане меншою, ніж у рідини, можуть повертатися в рідину, або об’єднуватися в крапельки, утворюючи туман. Туман — це сукупність великої кількості крапельок рідини, які зависли в повітрі.

 

Процес переходу пари у рідину називають конденсацією.

Процес переходу пари у рідину називають конденсацією.

 

Щоб відбулася конденсація, потрібно, щоб молекули пари втратили частину своєї кінетичної енергії, що можливе при охолодженні пари. Зокрема, вранці, перед сходом сонця температура повітря і водяної пари в ньому знижується настільки, що утворюється туман у вигляді крапельок води. Згідно з законом збереження енергія, яку молекула рідини віддає при конденсації, дорівнює роботі, яка виконана при випаровуванні.

Випаровування відбувається за будь-якої температури, але швидкість цього процесу збільшується при зростанні температури.

Здатність до випаровування мають не лише рідини, але і тверді тіла. Усім відома кристалічна речовина нафталін, який перебуваючи у відкритій посудині взагалі випарується протягом кількох годин. Такий процес випаровування речовини в твердому стані називають сублімацією. Хоча він і проходить значно повільніше, ніж у рідин, але відіграє суттєву роль у природі. Згадайте, що мокра білизна хоча і замерзне у морозний день, але всеодно висохне.

Домашній практикум.

Поставивши чайник з водою на газову чи електричну плиту, доведіть його до кипіння. Проведіть спостереження за виходом пари з носика чайника. Замалюйте вигляд цього струменя. Чому цей струмінь помітний лише на певній відстані від чайника? Піднесіть до струменя холодну праску і опишіть спостережуване явище.

Увага! Дослідження потрібно вести за участі дорослих!

З’ясуй, що ти знаєш.

1.    Чому відбувається випаровування?

2.    Від чого залежить швидкість випаровування?

3.    Чому не завжди при випаровуванні зменшується температура рідини?

4. Яке явище називають конденсацією?

Екскурсія в техніку.

Вакуумне сушіння.

У промисловості, техніці і побуті широкого застосування набули вироби з дерева. Для їх виготовлення природня деревина має бути позбавлена зайвої вологи — висушена. ІЦоб процес сушіння проходив якомога швидше, застосовують спеціальні камери, серед яких особливо продуктивною є камера вакумиого сушіння.

Одна з конструкцій промислової сушильної камери для сушіння деревини має форму циліндричного корпуса з робочим тамбуром. Штабель з дерев’яних заготовок формують на візку, який при завантаженні і розвантаженні рухається напрямляючими рейками. Корпус камери покритий ззовні термоізоляцією (мал. 55).

Нагрівальна система передбачає нагрівання деревини калориферами, які нагріваються гарячою водою або мінеральною оливою, які нагріваються від електричних нагрівачів або інших джерел тепла. У процесі роботи повітря з камери разом з водяною парою, яка випаровується з деревини, відкачується вакуумними насосами.

В одній з промислових установок тиск в камері понижується до 0,08 МПа і сушіння відбувається за температури 45,5‘С. Це дозволяє суттєво інтенсифікувати процес сушіння деревини майже в 3 рази. При цьому значно підвищується якість сушіння і забезпечується стабільність якісних показників деревини.

Подібний технологічний процес застосовується і в харчовій промисловості, зокрема, для сушіння цукру на цукроварних заводах.

 

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Савченко

 

Категорія: Фізика

Автор: evg от 11-08-2016, 14:44, Переглядів: 6144