10 клас

ПАРОУТВОРЕННЯ –випаровування – кипіння

Випаровування — процес перетворення рідини на пару. Відбувається при будь-якій температурі. Рідина при випаровуванні охолоджується, оскільки її покидають «найшвидкіші» молекули, які розташовані ближче до поверхневого шару. Значна частина кінетичної енергії руху молекул витрачається на роботу виходу (Eк > Aвих ) .

Швидкість випаровування залежить від:

1)роду рідини;

2)температури рідини;

3)площі вільної поверхні;

4)наявності вітру.

Конденсація — процес перетворення пари на рідину.

Насичена і ненасичена пара

Пара, яка перебуває в динамічній (рухомій) рівновазі із своєю рідиною, називається насиченою парою.

Динамічна рівновага настає тоді, коли швидкість пароутворення стає однаковою зі швидкістю конденсації. Якщо випаровування переважає над конденсацією — пара ненасичена.

Розглянемо процес ізотермічного стискання пари.

Якщо під поршнем міститься тільки ненасичена пара (точка А), то зменшення її об’єму спричиняє збільшення тиску за ізотермою АВ (іншими словами, ненасичена пара підпорядковується закону Бойля — Маріотта для ідеального газу). У точці В пара стає насиченою. Подальше ізотермічне стискання пари приводить до того, що вона починає конденсуватись (відрізок ВЕ).

Пара в цей час є насиченою, тиск не змінюється. Густина й тиск насиченої пари за незмінної температури є сталими величинами (ділянка ВЕ).

Коли вся пара сконденсується (точка Е), подальше зменшення об’єму спричинить стискання рідини (ділянка ЕF).

Отже, для ненасиченої пари (як і для ідеального газу) виконується закон Бойля — Маріотта, для насиченої пари цей закон не виконується: тиск і густина насиченої пари не залежать від об’єму.

З’ясуємо, як поводитиме себе насичена й ненасичена пара в ізохорному процесі. 

♦ Тиск насиченої пари залежить від речовини. Чим слабше сили міжмолекулярної взаємодії рідини, тим більша концентрація (n) молекул її насиченої пари, отже, тим більший тиск.

♦ Тиск насиченої пари залежить від температури. Зі зростанням температури (Т ) швидкість випаровування рідини збільшується, отже, збільшується й концентрація молекул пари (n   ). Одночасне збільшення концентрації молекул і температури приводить до швидкого зростання тиску (ділянка ОК графіка).

Якщо збільшення температури спричинить повне випаровування рідини, то надалі пара стане ненасиченою і її тиск лінійно залежатиме від температури (ділянка КС графіка).

♦ Тиск насиченої пари не залежить від його об'єму. Після повного випаровування рідини пара стає ненасиченою і її тиск зменшується обернено пропорційно об'єму .

Графік залежності густини рідини і її насиченої пари від температури зображений на рисунку б.

Криві зливаються, якщо T =Tк , де Tк — критична температура.

Кипінням	називається процес швидкого утворення
і збільшення­	бульбашок насиченої пари, які прориваються
крізь вільну поверхню.
Або:
Кипіння — пароутворення, яке відбувається як у всьому

об’ємі рідини, так і з її поверхні при сталій температурі, названій температурою кипіння­ .

Умова кипіння:

— Рідина кипить, коли тиск насиченої пари дорівнює зовнішньому тиску на рідину. Температура кипіння води дорівнює 100 °С при нормальному атмосферному тиску:

pнасич100 = pатм ≈ 10⁵ Па,

pн. п = pзовнішн, pн. п = pатм.

— Температура кипіння рідини залежить:

• від виду рідини,
• наявності домішок,
• зовнішнього тиску на рідину.

— При зменшенні зовнішнього тиску температура кипіння знижується, і навпаки. Якщо з рідини видалити розчинене повітря (багатократним кип’ятінням) і можливі центри пароутворення (пилинки, іони тощо), то можна під-

няти температуру рідини дещо вище від температури кипіння. Такий стан називається перегрітою рідиною.

Перегріту рідину також можна одержати за умови, якщо зовнішній тиск стане меншим порівняно з тиском насиченої пари при даній температурі.