Испарување и испарување на водата. Испарување на водата

На пример, од површината на отворен сад, од површината на резервоар, итн. Испарувањето се случува на која било температура, но за секоја течност неговата брзина се зголемува со зголемување на температурата. Волуменот окупиран од дадена маса на супстанција нагло се зголемува за време на испарувањето.

Облаци на небото, мраз на дрвјата - сето тоа се последици од процесите на испарување на водата и кондензација на водената пареа.

Мора да се разликуваат два главни случаи. Првиот е кога испарувањето се случува во затворен сад и температурата во сите точки на садот е иста. На пример, водата испарува внатре во парен котел или во котел затворен со капак ако температурата на водата и пареата е под точката на вриење. Во овој случај, волуменот на генерирана пареа е ограничен од просторот на садот. Притисокот на пареа достигнува одредена ограничувачка вредност при која е во топлинска рамнотежа со течноста; такви пареаповикани богат, а нејзиниот притисок е притисок на пареа. Вториот случај е кога просторот над течноста не е затворен; Така водата испарува од површината на езерцето. Во овој случај, рамнотежата речиси никогаш не се постигнува, а пареата е незаситена, а стапката на испарување зависи од многу фактори.

Мерка за стапката на испарување е количината на супстанција што бега по единица време од единица слободна површина на течноста. Англискиот физичар и хемичар Д. Далтон на почетокот на 19 век. откриле дека брзината на испарување е пропорционална на разликата помеѓу притисокот на заситената пареа на температурата на течноста што испарува и вистинскиот притисок на вистинската пареа што постои над течноста. Ако течноста и пареата се во рамнотежа, тогаш стапката на испарување е нула. Поточно, тоа се случува, но и обратниот процес се случува со иста брзина - кондензација(премин на супстанција од гасовита или пареа состојба во течност). Стапката на испарување зависи и од тоа дали се јавува во мирна или во подвижна атмосфера; неговата брзина се зголемува ако добиената пареа се издува од струен воздух или се испумпува со пумпа.

Ако испарувањето се случи од течен раствор, тогаш различни супстанции испаруваат со различна брзина. Стапката на испарување на дадена супстанција се намалува со зголемување на притисокот на надворешните гасови, како што е воздухот. Затоа, испарувањето во празнина се случува со најголема брзина. Напротив, со додавање на туѓ, инертен гас во садот, испарувањето може значително да се забави.

За време на испарувањето, молекулите што излегуваат од течност мора да ја надминат привлечноста на соседните молекули и да работат против силите на површинскиот напон што ги држат во површинскиот слој. Затоа, за да дојде до испарување, топлината мора да се пренесе на супстанцијата што испарува, извлекувајќи ја од внатрешната енергетска резерва на самата течност или земајќи ја од околните тела. Количеството топлина што мора да се пренесе на течноста на дадена температура и фиксен притисок за да се претвори во пареа при иста температура и притисок се нарекува топлина на испарување. Притисокот на пареа се зголемува со зголемување на температурата, толку посилно е поголема топлината на испарувањето.

Ако топлината не се испорачува однадвор до испарувачката течност или не се снабдува доволно, тогаш течноста се лади. Затоа, оставајќи влажна рака во воздухот, чувствуваме студ. Со принудување на течноста сместена во сад со ѕидови кои не спроведуваат топлина интензивно да испарува, таа може значително да се излади. Според кинетичката теорија, најбрзите молекули испаруваат, просечната енергија на молекулите што остануваат во течноста се намалува - затоа течноста се лади.

Понекогаш се нарекува и испарување сублимација, или сублимацијат.е. преминување на цврста состојба во гасовита состојба. Речиси сите нивни модели се навистина слични. Топлината на сублимација е поголема од топлината на испарувањето за приближно топлината на фузијата.

На температури под точката на топење, притисокот на заситената пареа на повеќето цврсти материи е многу низок, а нивното испарување е практично отсутно. Сепак, постојат исклучоци. Така, водата на 0 °C има заситен парен притисок од 4,58 mm Hg. Арт., и мраз на -1 °C - 4,22 mm Hg. чл. па дури и на -10 °C - сепак 1,98 mmHg. чл. Овие релативно големи притисоци на водена пареа го објаснуваат лесно набљудуваното испарување на цврстиот мраз, особено добро познатиот факт за сушење на влажни алишта на студ.

Ако оставите сад со вода непокриен, водата ќе испари по некое време. Ако го направите истиот експеримент со етил алкохол или бензин, процесот се случува нешто побрзо. Ако загреете тенџере со вода на доволно моќен режач, водата ќе зоврие.

Сите овие појави се посебен случај на испарување, трансформација на течност во пареа. Постојат два вида на испарувањеиспарување и вриење.

Што е испарување

Испарувањето е формирање на пареа од површината на течноста. Испарувањето може да се објасни на следниов начин.

За време на судирите, брзините на молекулите се менуваат. Честопати има молекули чија брзина е толку голема што ја надминуваат привлечноста на соседните молекули и се одвојуваат од површината на течноста. (Молекуларна структура на материјата). Бидејќи дури и во мал волумен на течност има многу молекули, таквите случаи се случуваат доста често и има постојан процес на испарување.

Молекулите одвоени од површината на течноста формираат пареа над неа. Некои од нив поради хаотичното движење се враќаат назад во течноста. Затоа, испарувањето се случува побрзо ако има ветер, бидејќи ја носи пареата од течноста (тука се случува и феноменот на „фаќање“ и одвојување на молекулите од површината на течноста со ветерот).

Затоа, во затворен сад, испарувањето брзо запира: бројот на молекули што „излегуваат“ по единица време станува еднаков на бројот на молекули што „се вратиле“ во течноста.

Стапка на испарувањезависи од видот на течноста: колку помала привлечност помеѓу молекулите на течноста, толку е поинтензивно испарувањето.

Колку е поголема површината на течноста, толку повеќе молекули имаат можност да ја напуштат. Ова значи дека интензитетот на испарување зависи од површината на течноста.

Како што се зголемува температурата, се зголемуваат и брзините на молекулите. Затоа, колку е повисока температурата, толку е поинтензивно испарувањето.

Што врие

Вриењето е интензивно испарување кое настанува како резултат на загревање на течноста, формирање на меурчиња од пареа во неа, кои лебдат на површината и пукаат таму.

За време на вриење, температурата на течноста останува константна.

Точка на вриење е температурата на која течноста врие. Вообичаено, кога се зборува за точката на вриење на дадена течност, се мисли на температурата на која оваа течност врие при нормален атмосферски притисок.

За време на испарувањето, молекулите кои се одвоени од течноста одземаат дел од внатрешната енергија од неа. Затоа, како што течноста испарува, таа се лади.

Специфична топлина на испарување

Физичката големина што ја карактеризира количината на топлина потребна за испарување на единица маса на супстанцијата се нарекува специфична топлина на испарување. (следете го линкот за подетална анализа на оваа тема)

Во системот SI, мерната единица за оваа големина е J/kg. Тој е означен со буквата Л.

Испарувањето на течноста се случува на која било температура и колку побрзо, колку е повисока температурата, толку е поголема слободната површина на течноста што испарува и толку побрзо се отстрануваат испарувањата формирани над течноста.

На одредена температура, во зависност од природата на течноста и притисокот под кој се наоѓа, започнува испарувањето во целата маса на течноста. Овој процес се нарекува вриење.

Ова е процес на интензивно испарување не само од слободната површина, туку и во волуменот на течноста. Во волуменот се формираат меурчиња исполнети со заситена пареа. Тие се креваат нагоре под дејство на пловната сила и пукаат на површината. Центрите на нивното формирање се ситни меурчиња од странски гасови или честички од различни нечистотии.

Ако меурот има димензии од редот на неколку милиметри или повеќе, тогаш вториот термин може да се занемари и, според тоа, за големи меурчиња при постојан надворешен притисок, течноста врие кога притисокот на заситената пареа во меурите станува еднаков на надворешниот притисок. .

Како резултат на хаотично движење над површината на течноста, молекулата на пареа, паѓајќи во сферата на дејство на молекуларните сили, повторно се враќа во течноста. Овој процес се нарекува кондензација.

Испарување и вриење

Испарувањето и вриењето се два начини на кои течноста може да се претвори во гас (пареа). Процесот на таквата транзиција се нарекува испарување. Односно, испарувањето и вриењето се методи на испарување. Постојат значителни разлики помеѓу овие два методи.

Испарувањето се јавува само од површината на течноста. Тоа е резултат на фактот дека молекулите на која било течност постојано се движат. Покрај тоа, брзината на молекулите е различна. Молекулите со доволно голема брзина, еднаш на површината, можат да ја надминат силата на привлекување на другите молекули и да завршат во воздухот. Молекулите на водата, поединечно во воздухот, формираат пареа. Невозможно е да се видат паровите низ нивните очи. Она што го гледаме како водена магла е веќе резултат на кондензација (процес спротивен на испарувањето), кога, кога се лади, пареата се собира во форма на ситни капки.

Како резултат на испарувањето, самата течност се лади бидејќи најбрзите молекули ја напуштаат. Како што знаете, температурата е точно одредена од брзината на движење на молекулите на супстанцијата, односно нивната кинетичка енергија.

Стапката на испарување зависи од многу фактори. Прво, тоа зависи од температурата на течноста. Колку е повисока температурата, толку побрзо испарувањето. Ова е разбирливо, бидејќи молекулите се движат побрзо, што значи дека им е полесно да избегаат од површината. Стапката на испарување зависи од супстанцијата. Кај некои супстанции молекулите се привлекуваат посилно и затоа им е потешко да излетаат, додека кај други се послаби и затоа полесно ја напуштаат течноста. Испарувањето зависи и од површината, заситеноста на воздухот со пареа и ветерот.

Најважното нешто што го разликува испарувањето од вриењето е тоа што испарувањето се случува на која било температура, а тоа се случува само од површината на течноста.

За разлика од испарувањето, вриењето се случува само на одредена температура. Секоја супстанција во течна состојба има своја точка на вриење. На пример, водата при нормален атмосферски притисок врие на 100 °C, а алкохолот на 78 °C. Меѓутоа, како што се намалува атмосферскиот притисок, точката на вриење на сите супстанции малку се намалува.

Кога водата ќе зоврие, воздухот растворен во неа се ослободува. Бидејќи садот обично се загрева одоздола, температурата во долните слоеви на водата е повисока и таму прво се формираат меурчиња. Водата испарува во овие меурчиња и тие стануваат заситени со водена пареа.

Бидејќи меурите се полесни од самата вода, тие се креваат нагоре. Поради фактот што горните слоеви на водата не се загреале до точката на вриење, меурчињата се ладат и пареата во нив се кондензира назад во вода, меурите стануваат потешки и повторно тонат.

Кога сите слоеви течност се загреваат до температура на вриење, меурчињата повеќе не се спуштаат, туку се креваат на површината и пукаат. Пареата од нив завршува во воздухот. Така, за време на вриење, процесот на испарување се случува не на површината на течноста, туку низ целата нејзина дебелина во воздушните меури што се формираат. За разлика од испарувањето, вриењето е можно само на одредена температура.

Треба да се разбере дека кога течноста врие, се јавува и нормално испарување од неговата површина.

Што ја одредува брзината на испарување на течноста?

Понекогаш испарувањето се нарекува и сублимација, односно сублимација, односно премин на цврста состојба во гасовита состојба. Речиси сите нивни модели се навистина слични. Топлината на сублимација е поголема од топлината на испарувањето за приближно топлината на фузијата.

Значи, стапката на испарување зависи од:

Еден вид течност. Течноста чии молекули се привлекуваат едни со други со помала сила, побрзо испарува. Навистина, во овој случај, поголем број на молекули можат да ја надминат привлечноста и да излетаат од течноста.
Испарувањето се случува побрзо колку е повисока температурата на течноста. Колку е поголема температурата на течноста, толку е поголем бројот на молекули кои брзо се движат во неа кои можат да ги надминат привлечните сили на околните молекули и да одлетаат подалеку од површината на течноста.
Стапката на испарување на течноста зависи од нејзината површина. Оваа причина се објаснува со фактот дека течноста испарува од површината, а колку е поголема површината на течноста, толку е поголем бројот на молекули кои истовремено летаат од неа во воздухот.
Испарувањето на течноста се случува побрзо со ветер. Истовремено со преминувањето на молекулите од течност во пареа, се случува и обратниот процес. Движејќи се по случаен избор по површината на течноста, некои од молекулите што ја оставиле повторно се враќаат во неа. Затоа, масата на течноста во затворен сад не се менува, иако течноста продолжува да испарува.

заклучоци

Велиме дека водата испарува. Но, што значи тоа? Испарувањето е процес со кој течноста во воздухот брзо станува гас или пареа. Многу течности испаруваат многу брзо, многу побрзо од водата. Ова се однесува на алкохол, бензин и амонијак. Некои течности, како живата, испаруваат многу бавно.

Што предизвикува испарување? За да го разберете ова, треба да разберете нешто за природата на материјата. Колку што знаеме, секоја супстанција се состои од молекули. Две сили дејствуваат на овие молекули. Еден од нив е кохезијата, која ги привлекува еден кон друг. Другото е термичкото движење на поединечните молекули, што предизвикува нивно разлетување.

Ако силата на лепење е поголема, супстанцијата останува во цврста состојба. Ако термичкото движење е толку силно што ја надминува кохезијата, тогаш супстанцијата станува или е гас. Ако двете сили се приближно избалансирани, тогаш имаме течност.

Водата, се разбира, е течност. Но, на површината на течноста има молекули кои се движат толку брзо што ја надминуваат силата на адхезија и летаат во вселената. Процесот на напуштање на молекулите се нарекува испарување.

Зошто водата испарува побрзо кога е изложена на сонце или се загрева? Колку е повисока температурата, толку е поинтензивно термичкото движење во течноста. Тоа значи дека сè повеќе молекули добиваат доволно брзина за да одлетаат. Како што најбрзите молекули летаат далеку, брзината на преостанатите молекули се забавува во просек. Зошто преостанатата течност се лади преку испарување?

Значи, кога водата се суши, тоа значи дека се претворила во гас или пареа и станала дел од воздухот.

ученик од 9Б клас Чернишова Кристина МБОУ СОУ бр.27 во Ставропол.

Темата на оваа истражувачка работа е да ја проучува зависноста на стапката на испарување од различни надворешни услови. Овој проблем останува релевантен во различни технолошки области и во природата околу нас. Доволно е да се каже дека циклусот на водата во природата се јавува низ фазите на испарување и волуметриска кондензација. Циклусот на водата, пак, одредува такви важни феномени како што се сончевото влијание на планетата или едноставно нормалното постоење на живите суштества воопшто.

Хипотеза: стапката на испарување зависи од видот на супстанцијата, површината на течноста и температурата на воздухот, присуството на подвижни воздушни струи над неговата површина.

Преземи:

Преглед:

ОПШТИНСКА БУЏЕТСКА ОБРАЗОВНА ИНСТИТУЦИЈА

СРЕДНО УЧИЛИШТЕ бр.27

Истражувачка работа:

„Испарување и фактори кои влијаат на овој процес“

Завршил: ученик од 9Б одделение

Чернишова Кристина.

Наставник: Ветрова Л.И.

Ставропол

2013

I. Вовед……………………………………………………………………………………………….3

II Теоретски дел……………………………………………………………….4

1. Основни принципи на молекуларната кинетичка теорија……………………4

2. Температура…………………………………………………………………………………

3. Карактеристики на течната состојба на супстанцијата………………………………………………………

4. Внатрешна енергија…………………………………………………………..8

5. Испарување……………………………………………………………………………..10

III. Истражувачки дел……………………………………………………..14

IV.Заклучок…………………………………………………………………………………..21

V. Литература…………………………………………………………………………….22

Вовед

Испарувањето е широко користено во индустриската пракса за прочистување на супстанции, сушење материјали, одвојување течни мешавини и климатизација. Водоводно ладење со испарување се користи во циркулирачките системи за водоснабдување на претпријатијата.

Кај карбураторските и дизел моторите, дистрибуцијата на големината на честичките на горивото ја одредува нивната стапка на согорување, а со тоа и процесот на работа на моторот. Кондензационите магли не само што формираат водена пареа при согорување на различни горива, туку се формираат многу јадра на кондензација, кои можат да послужат како центри за кондензација за други пареи. Овие сложени процеси ја одредуваат ефикасноста на моторите и загубата на гориво. Постигнувањето на најдобри резултати во проучувањето на овие појави би можело да послужи како информација за движењето на техничкиот напредок во нашата земја.

Значи , целта на оваа работа- истражете ја зависноста на стапката на испарување од различни фактори на животната средина и, користејќи графикони и внимателни набљудувања, забележувајте обрасци.

Хипотеза : стапката на испарување зависи од видот на супстанцијата, површината на течноста и температурата на воздухот, присуството на подвижни воздушни струи над неговата површина.

При спроведувањето на истражувањето користевме различни едноставни инструменти, како термометар, како и интернет ресурси и друга литература.

II Теоретски дел.

1. Основни принципи на молекуларната кинетичка теорија

Својствата на супстанциите што се наоѓаат во природата и технологијата се разновидни и разновидни: стаклото е проѕирно и кршливо, а челикот е еластичен и непроѕирен, бакарот и среброто се добри спроводници на топлина и електрична енергија, но порцеланот и свилата се лоши итн.

Која е внатрешната структура на која било супстанција? Дали е цврста (континуирана) или има зрнеста (дискретна) структура, слична на структурата на куп песок?

Прашањето за структурата на материјата беше поставено уште во Античка Грција, но недостатокот на експериментални податоци го оневозможи неговото решение и долго време (над две илјади години) не беше можно да се проверат брилијантните претпоставки за структурата на материјата. изразени од античките грчки мислители Левкип и Демокрит (460-370 п.н.е.), кои учеле дека сè во природата се состои од атоми во непрекинато движење. Нивното учење последователно беше заборавено, а во средниот век материјата веќе се сметаше за континуирана, а промените и состојбите на телата беа објаснети со помош на бестежински течности, од кои секоја персонифицираше одредено својство на материјата и можеше да влезе и да излезе од телото. . На пример, се веруваше дека додавањето калории на телото предизвикува негово загревање, напротив, ладењето на телото се јавува поради протокот на калории итн.

Во средината на 17 век. Францускиот научник П. Гасенди (1592-1655) се вратил на ставовите на Демокрит. Тој верувал дека во природата постојат супстанции кои не можат да се разложат на поедноставни компоненти. Таквите супстанции сега се нарекуваат хемиски елементи, на пример водород, кислород, бакар итн. Според Гасенди, секој елемент се состои од атоми од одреден тип.

Во природата има релативно малку различни елементи, но нивните атоми, комбинирајќи се во групи (меѓу нив може да има идентични атоми), ја даваат најмалата честичка од нов тип супстанција - молекула. Во зависност од бројот и видот на атомите во молекулата, се добиваат супстанции со различни својства.

Во 18 век Се појавија делата на М.В.Ломоносов, поставувајќи ги темелите на молекуларната кинетичка теорија на структурата на материјата. Ломоносов решително се бореше за исфрлање од физиката на бестежински течности како калориски, како и атоми на студ, мирис итн., кои беа широко користени во тоа време за објаснување на соодветните појави. Ломоносов докажа дека сите феномени природно се објаснуваат со движењето и интеракцијата на молекулите на материјата. - |На почетокот на 19 век, англискиот научник Д. Далтон (1766-1844) покажал дека, користејќи само идеи за атомите и молекулите, можно е да се извлечат и да се објаснат хемиските закони познати од експериментите. Така, тој научно ја потврдил молекуларната структура на материјата. По работата на Далтон, постоењето на атоми и молекули беше препознаено од огромното мнозинство на научници.

До почетокот на 20 век. беа измерени големините, масите и брзините на движење на молекулите на материјата, се утврди локацијата на поединечните атоми во молекулите, со еден збор, конечно беше завршена изградбата на молекуларната кинетичка теорија за структурата на материјата, чии заклучоци беа потврдено со многу експерименти.

Главните одредби на оваа теорија се како што следува:

1) секоја супстанција се состои од молекули меѓу кои има интермолекуларни простори;

2) молекулите се секогаш во континуирано неуредно (хаотично) движење;

3) и привлечните и одбивните сили дејствуваат помеѓу молекулите. Овие сили зависат од растојанието помеѓу молекулите. Тие се значајни само на многу кратки растојанија и брзо се намалуваат како што молекулите се оддалечуваат една од друга. Природата на овие сили е електрична.

2. Температура.

Ако сите тела се состојат од непрекинато и случајно подвижни молекули, тогаш како ќе се манифестира промената на брзината на движење на молекулите, односно нивната кинетичка енергија и какви сензации ќе предизвикаат овие промени кај човекот? Излегува дека промената на просечната кинетичка енергија на преводното движење на молекулите е поврзана со загревање или ладење на телата.

Честопати, човекот ја одредува топлината на телото со допир, на пример, со допирање на радијаторот за греење со раката, велиме: радијаторот е ладен, топол или топол. Меѓутоа, честопати е измамливо да се утврди дали телото е жешко на допир. Кога во зима човек со рака ќе допре дрвено и метално тело, му се чини дека металниот предмет е постуден од дрвениот, иако во реалноста нивното загревање е исто. Затоа, потребно е да се утврди вредност која објективно би го проценувала загревањето на телото и да се создаде уред за негово мерење.

Количеството што го карактеризира степенот на загревање на телото се нарекува температура. Уредот за мерење на температурата се нарекува термометар. Дејството на најчестите термометри се заснова на проширување на телата при загревање и компресија при ладење. Кога две тела со различни температури ќе дојдат во контакт, се јавува размена на енергија помеѓу телата. Во овој случај, позагреаното тело (со висока температура) губи енергија, а помалку загреаното (со ниска температура) ја добива. Оваа размена на енергија помеѓу телата доведува до изедначување на нивните температури и завршува кога температурите на телата ќе станат еднакви.

Чувството на топлина кај човекот се јавува кога добива енергија од околните тела, односно кога нивната температура е повисока од температурата на една личност. Чувството на студ е поврзано со ослободување на енергија од страна на една личност до околните тела. Во горниот пример, металното тело на човекот му изгледа поладно отколку дрвеното, бидејќи енергијата на металните тела од раката се пренесува побрзо отколку на дрвените, а во првиот случај температурата на раката побрзо се намалува.

3. Карактеристики на течната состојба на супстанцијата.

Молекулите на течноста осцилираат околу случајно настанатата рамнотежна позиција некое време t, а потоа скокаат на нова позиција. Времето во кое молекулата осцилира околу положбата на рамнотежа се нарекува време на „сталожен живот“ на молекулата. Тоа зависи од видот на течноста и нејзината температура. Кога течноста се загрева, времето на „стабилен век“ се намалува.

Ако во течноста е изолиран доволно мал волумен, тогаш за време на „населениот живот“ во него се зачувува наредениот распоред на течни молекули, односно има привид на кристална решетка од цврсти материи. Меѓутоа, ако го земеме предвид распоредот на течните молекули едни на други во голем волумен на течност, излегува дека е хаотичен.

Затоа, можеме да кажеме дека во течност постои „редослед на краток дострел“ во распоредот на молекулите. Подредениот распоред на течните молекули во мали волумени се нарекува квазикристален (како кристал). Со краткорочни ефекти врз течноста, помалку од времето на „стабилен живот“, се открива голема сличност на својствата на течноста со својствата на цврстиот материјал. На пример, кога мал камен со рамна површина остро удира во вода, каменот се одбива од неа, т.е. течноста покажува еластични својства. Ако пливач скока од платформа со целото тело удри во површината на водата, ќе биде сериозно повреден, бидејќи во овие услови течноста се однесува како цврсто тело.

Ако времето на изложеност на течноста е подолго од времето на „стабилен век“ на молекулите, тогаш се открива флуидноста на течноста. На пример, човек слободно влегува во вода од брегот на река итн. Главните карактеристики на течната состојба се флуидноста на течноста и зачувувањето на волуменот. Флуидноста на течноста е тесно поврзана со времето на „стабилен век“ на нејзините молекули. Колку е пократко ова време, толку е поголема мобилноста на молекулите на течноста, т.е., толку е поголема флуидноста на течноста, а нејзините својства се поблиски до оние на гасот.

Колку е поголема температурата на течноста, толку повеќе нејзините својства се разликуваат од својствата на цврстото и стануваат поблиски до својствата на густите гасови. Така, течната состојба на супстанцијата е средно помеѓу цврстата и гасовита состојба на истата супстанција.

4. Внатрешна енергија

Секое тело е збирка од огромен број честички. Во зависност од структурата на супстанцијата, овие честички се молекули, атоми или јони. Секоја од овие честички, пак, има прилично сложена структура. Така, молекулата се состои од два или повеќе атоми, атомите се состојат од јадро и електронска обвивка; јадрото се состои од протони и неутрони итн.

Честичките што го сочинуваат телото се во континуирано движење; покрај тоа, тие комуницираат едни со други на одреден начин.

Внатрешната енергија на телото е збир на кинетичките енергии на честичките од кои се состои и енергиите на нивната меѓусебна интеракција (потенцијални енергии).

Ајде да откриеме под кои процеси може да се промени внатрешната енергија на телото.

1. Како прво, очигледно е дека внатрешната енергија на телото се менува кога се деформира. Всушност, за време на деформацијата се менува растојанието помеѓу честичките; следствено, се менува и енергијата на интеракцијата меѓу нив. Само во идеален гас, каде што силите на интеракција помеѓу честичките се занемарени, внатрешната енергија е независна од притисокот.

2. Внатрешната енергија се менува при термички процеси. Термичките процеси се процеси поврзани со промени и во температурата на телото и во неговата состојба на агрегација - топење или зацврстување, испарување или кондензација. Кога температурата се менува, кинетичката енергија на движење на нејзините честички се менува. Сепак, треба да се нагласи дека во исто време

Се менува и потенцијалната енергија на нивната интеракција (освен случајот на редок гас). Навистина, зголемувањето или намалувањето на температурата е придружено со промена на растојанието помеѓу рамнотежните позиции на јазлите на кристалната решетка на телото, што го регистрираме како термичко проширување на телата. Секако, во овој случај се менува енергијата на интеракцијата на честичките. Преминот од една состојба на агрегација во друга е резултат на промена на молекуларната структура на телото, што предизвикува промена и во енергијата на интеракцијата на честичките и во природата на нивното движење.

3. Внатрешната енергија на телото се менува при хемиски реакции. Всушност, хемиските реакции се процеси на преуредување на молекулите, нивно распаѓање на поедноставни делови или, обратно, појава на посложени молекули од поедноставни или од поединечни атоми (реакции на анализа и синтеза). Во овој случај, силите на интеракција помеѓу атомите и, соодветно, енергиите на нивната интеракција значително се менуваат. Покрај тоа, природата и на движењето на молекулите и на интеракцијата меѓу нив се менуваат, бидејќи молекулите на новопојавената супстанција комуницираат едни со други поинаку од молекулите на оригиналните супстанции.

4. Под одредени услови, јадрата на атомите претрпуваат трансформации кои се нарекуваат нуклеарни реакции. Без оглед на механизмот на процесите што се случуваат во овој случај (и тие можат да бидат многу различни), сите тие се поврзани со значителна промена во енергијата на честичките кои содејствуваат. Следствено, нуклеарните реакции се придружени со промена на внатрешната енергија на телото што ги содржи овие јадра

5. Испарување

Преминот на супстанцијата од течна во гасовита состојба се нарекува испарување, а преминот на супстанција од гасовита во течна состојба се нарекува кондензација.

Еден вид на формирање на пареа е испарувањето. Испарувањето е формирање на пареа што се јавува само од слободната површина на течност што се граничи со гасовита средина. Ајде да дознаеме како испарувањето се објаснува врз основа на молекуларната кинетичка теорија.

Бидејќи молекулите на течноста се движат случајно, меѓу молекулите на нејзиниот површински слој секогаш ќе има молекули кои се движат во правец од течноста кон гасовитата средина. Сепак, не сите такви молекули ќе можат да летаат надвор од течноста, бидејќи тие се предмет на молекуларни сили што ги повлекуваат назад во течноста. Затоа, само оние од неговите молекули кои имаат доволно висока кинетичка енергија ќе можат да избегаат надвор од површинскиот слој на течноста.

Навистина, кога молекулата поминува низ површинскиот слој, таа мора да работи против молекуларните сили поради неговата кинетичка енергија. Оние молекули чија кинетичка енергија е помала од оваа работа се вовлекуваат назад во течноста, а само оние молекули чија кинетичка енергија е поголема од оваа работа се извлекуваат од течноста. Молекулите ослободени од течност формираат пареа над нејзината површина. Бидејќи молекулите што бегаат од течност добиваат кинетичка енергија како резултат на судири со други молекули на течноста, просечната брзина на хаотичното движење на молекулите во течноста треба да се намали за време на нејзиното испарување. Така, одредена енергија мора да се потроши за да се трансформира течната фаза на супстанцијата во гасовита. Молекулите на пареа лоцирани над површината на течноста, за време на нивното хаотично движење, можат да летаат назад во течноста и да и ја вратат енергијата што ја однесоа при испарувањето. Следствено, за време на испарувањето, кондензацијата на пареата секогаш се случува истовремено, придружена со зголемување на внатрешната енергија на течноста.

Кои причини влијаат на стапката на испарување на течноста?

1. Ако истурете еднакви количини вода, алкохол и етер во идентични чинии и го набљудувате нивното испарување, ќе испадне дека прво ќе испари етерот, потоа алкохолот, а водата ќе испари последна. Затоа, брзината

испарувањето зависи од видот на течноста.

2. Колку е поголема нејзината слободна површина, толку побрзо испарува истата течност. На пример, ако истите волумени на вода се истурат во чинија и во чаша, тогаш водата ќе испари од чинијата побрзо отколку од чашата.

3. Лесно е да се забележи дека топлата вода испарува побрзо од ладната.

Причината за ова е јасна. Колку е поголема температурата на течноста, толку е поголема просечната кинетичка енергија на нејзините молекули и, според тоа, толку е поголем бројот на нив што ја напуштаат течноста во исто време.

4. Покрај тоа, брзината на испарување на течноста е поголема, толку е помал надворешниот притисок врз течноста и помала е густината на пареата на оваа течност над нејзината површина.

На пример, кога има ветер, алиштата се сушат побрзо отколку при мирно време, бидејќи ветрот ја носи водената пареа и тоа помага да се намали кондензацијата на пареата на алиштата.

Бидејќи енергијата се троши на испарување на течноста поради енергијата на нејзините молекули, температурата на течноста се намалува за време на процесот на испарување. Ова е причината зошто раката натопена во етер или алкохол значително се лади. Ова го објаснува и чувството на студ кај човекот кога ќе излезе од вода по пливање во топол, ветровито ден.

Ако течноста бавно испарува, тогаш, поради размена на топлина со околните тела, загубата на нејзината енергија се компензира со приливот на енергија од околината, а нејзината температура всушност останува еднаква на температурата на околината. Меѓутоа, ако течноста испарува со голема брзина, нејзината температура може да биде значително пониска од температурата на околината. Со помош на „испарливи“ течности, како што е етерот, може да се постигне значително намалување на температурата.

Исто така, да забележиме дека многу цврсти материи, заобиколувајќи ја течната фаза, можат директно да преминат во гасовита фаза. Овој феномен се нарекува сублимација, или сублимација. Мирисот на цврсти материи (на пример, камфор, нафталин) се објаснува со нивната сублимација (и дифузија). Сублимацијата е типична за мразот, на пример, алиштата се сушат на температури под 0 ° G.

6. Хидросфера и атмосфера на Земјата

1. Процесите на испарување и кондензација на водата играат одлучувачка улога во формирањето на временските и климатските услови на нашата планета. На глобално ниво, овие процеси се сведуваат на интеракцијата на хидросферата и атмосферата на Земјата.

Хидросферата се состои од целата вода достапна на нашата планета во сите нејзини состојби на агрегација; 94% од хидросферата паѓа на Светскиот океан, чиј волумен се проценува на 1,4 милијарди m3. Зафаќа 71% од вкупната површина на земјината површина, а ако цврстата површина на земјата беше мазна сфера, тогаш водата ќе ја покрие со континуиран слој длабок 2,4 km; 5,4% од хидросферата е окупирана од подземните води, како и глечерите, атмосферската и влагата на почвата. А само 0,6% доаѓа од свежата вода од реките, езерата и вештачките акумулации. Од ова е јасно колку е важно да се заштити свежата вода од загадување од индустриски и транспортен отпад.

2. Земјината атмосфера обично е поделена на неколку слоеви, од кои секој има свои карактеристики. Долниот површински слој на воздухот се нарекува тропосфера. Неговата горна граница во екваторијалните широчини поминува на надморска височина од 16-18 km, а во поларните ширини - на надморска височина од 10 km. Тропосферата содржи 90% од масата на целата атмосфера, што е 4,8 1018 kg. Температурата во тропосферата се намалува со висината. Прво, за 1 °C на секои 100 m, а потоа, почнувајќи од надморска височина од 5 km, температурата паѓа на -70 °C.

Воздушниот притисок и густината постојано се намалуваат. Најнадворешниот слој на атмосферата на надморска височина од околу 1000 km постепено поминува во меѓупланетарниот простор.

3. Истражувањата покажаа дека секој ден околу 7·10 3 км 3 вода и приближно исто количество паѓа како врнежите.

Понесена од зголемените воздушни струи, водената пареа се крева, паѓајќи во студените слоеви на тропосферата. Како што се крева пареата, таа станува заситена, а потоа се кондензира и формира капки дожд и облаци.

При процесот на кондензација на пареа во атмосферата, во просек дневно се ослободува количина на топлина 1,6 10 22 J, што е десетици илјади пати поголема од енергијата генерирана на планетата Земја во исто време. Оваа енергија се апсорбира од водата додека испарува. Така, помеѓу хидросферата и атмосферата на Земјата постои континуирана размена на не само материја (циклус на вода), туку и енергија.

III. ИСТРАЖУВАЧКИ ДЕЛ.

За да се проучат процесите на испарување и да се одреди зависноста на стапката на испарување од различни услови, беа спроведени голем број експерименти.

Експеримент 1. Проучување на зависноста на стапката на испарување од температурата на воздухот.

Материјали: Стаклени чинии, 3% раствор на водород пероксид, растително масло, алкохол, вода, стоперка, термометар, фрижидер.

Напредокот на експериментот:Со помош на шприц нанесуваме супстанции на стаклени плочи и го набљудуваме испарувањето на материите.

Волумен на алкохол 0,5·10 -6 m 3

Температура на воздухот: +24.

Резултатот од експериментот: беа потребни 3 часа течноста целосно да испари;

Вода. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Температура на воздухот: +24.

Резултатот од експериментот: беа потребни 5 часа течноста целосно да испари;

Раствор на водород пероксид. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Температура на воздухот: +24.

Резултатот од експериментот: беа потребни 8 часа течноста целосно да испари;

Растително масло.Волумен 0,5·10 -6 m 3

Температура на воздухот: +24.

Резултатот од експериментот: беа потребни 40 часа течноста целосно да испари;

Ја менуваме температурата на воздухот. Ставете ги чашите во фрижидер.

Алкохол. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Температура на воздухот: +6.

Резултатот од експериментот: беа потребни 8 часа течноста целосно да испари;

Вода. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Температура на воздухот: +6.

Резултатот од експериментот: беа потребни 10 часа течноста целосно да испари;

Раствор на водород пероксид.Волумен 0,5·10 -6 m 3

Температура на воздухот: +6.

Резултатот од експериментот: беа потребни 15 часа течноста целосно да испари;

Растително масло.Волумен 0,5·10 -6 m 3

Температура на воздухот: +6

Резултатот од експериментот: беа потребни 72 часа течноста целосно да испари;

Заклучок: Резултатите од студијата покажуваат дека на различни температури времето потребно за испарување на исти материи е различно. За истата течност, процесот на испарување се случува многу побрзо на повисока температура. Ова ја докажува зависноста на процесот што се проучува од овој физички параметар. Како што се намалува температурата, се зголемува времетраењето на процесот на испарување и обратно.

Експеримент 2 . Проучување на зависноста на стапката на испарување од површината на течноста.

Цел: Истражете ја зависноста на процесот на испарување од површината на течноста.

Материјали: Вода, алкохол, часовник, медицински шприц, стаклени чинии, линијар.

Напредокот на експериментот:Ја мериме површината со помош на формулата: S=P·D 2:4.

Со помош на шприц нанесуваме различни течности на чинијата, ја обликуваме во круг и ја набљудуваме течноста додека целосно не испари. Температурата на воздухот во просторијата останува непроменета (+24)

Алкохол. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Површина:0,00422m 2

Резултатот од експериментот: требаше 1 час течноста целосно да испари;

Вода. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Резултатот од експериментот: беа потребни 2 часа течноста целосно да испари;

Раствор на водород пероксид. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00422 m 2

Резултатот од експериментот: беа потребни 4 часа течноста целосно да испари;

Растително масло.Волумен 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00422 m 2

Резултатот од експериментот: беа потребни 30 часа течноста целосно да испари;

Ги менуваме условите. Го набљудуваме испарувањето на истите течности на различна површина.

Алкохол. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Резултатот од експериментот: беа потребни 3 часа течноста целосно да испари;

Вода. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2

Резултатот од експериментот: беа потребни 4 часа течноста целосно да испари;

Раствор на водород пероксид. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Резултатот од експериментот: беа потребни 6 часа течноста целосно да испари;

Растително масло.Волумен 0,5·10 -6 m 3

Површина 0,00283 m 2

Резултатот од експериментот: беа потребни 54 часа течноста целосно да испари;

Заклучок: Од резултатите од студијата произлегува дека од садови со различна површина, испарувањето се случува за различни времиња. Како што може да се види од мерењата, оваа течност побрзо испарува од сад со поголема површина, што ја докажува зависноста на процесот што се проучува од овој физички параметар. Како што се намалува површината, се зголемува времетраењето на процесот на испарување и обратно.

Експеримент 3. Проучување на зависноста на процесот на испарување од типот на супстанцијата.

Цел: Истражете ја зависноста на процесот на испарување од видот на течноста.

Уреди и материјали:Вода, алкохол, растително масло, раствор на водород пероксид, часовник, медицински шприц, стаклени чинии.

Напредокот на експериментот.Со помош на шприц нанесуваме различни видови течност на плочите и го следиме процесот додека целосно не испари. Температурата на воздухот останува непроменета. Температурите на течностите се исти.

Резултатите од студиите за разликата помеѓу испарувањето на алкохол, вода, 3% раствор на водород пероксид и растително масло ги добиваме од податоците од претходните студии.

Заклучок: Различни течности бараат различно време за целосно испарување. Од резултатите е јасно дека процесот на испарување се одвива побрзо за алкохолот и водата, а побавно за растителното масло, односно служи како доказ за зависноста на процесот на испарување од физичкиот параметар - типот на супстанцијата.

Експеримент 4. Проучување на зависноста на брзината на испарување на течноста од брзината на воздушните маси.

Цел: испитајте ја зависноста на стапката на испарување од брзината на ветерот.

Уреди и материјали:Вода, алкохол, растително масло, раствор на водород пероксид, часовник, медицински шприц, стаклени чинии, фен за коса.

Напредок. Создаваме вештачко движење на воздушните маси користејќи фен, го набљудуваме процесот и чекаме течноста целосно да испари. Фен за коса има два режима: едноставен режим, турбо режим.

Во случај на едноставен режим:

Алкохол. Волумен: 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2 Резултатот од експериментот: беа потребни околу 2 минути течноста целосно да испари;

Вода. Волумен 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2

Резултатот од експериментот: беа потребни околу 4 минути течноста целосно да испари;

Раствор на водород пероксид.Волумен: 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2

Резултатот од експериментот: беа потребни околу 7 минути течноста целосно да испари;

Растително масло.Волумен: 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2 Резултатот од експериментот: беа потребни околу 10 минути течноста целосно да испари;

Во случај на турбо режим:

Алкохол. Волумен: 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2 Резултатот од експериментот: беше потребно околу 1 минута течноста целосно да испари;

Вода. Волумен: 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2

Резултатот од експериментот: беа потребни околу 3 минути течноста целосно да испари;

Раствор на водород пероксид.Волумен: 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2 Резултатот од експериментот: беа потребни околу 5 минути течноста целосно да испари;

Растително масло.Волумен: 0,5·10 -6 m 3

Површина: 0,00283 m 2

Резултатот од експериментот: беа потребни околу 8 минути течноста целосно да испари;

Заклучок: Процесот на испарување зависи од брзината на движење на воздушните маси над површината на течноста. Колку е поголема брзината, толку побрзо се одвива овој процес и обратно.

Значи, студиите покажаа дека интензитетот на испарување на течноста варира за различни течности и се зголемува со зголемување на температурата на течноста, зголемување на нејзината слободна површина и присуството на ветер над нејзината површина.

Заклучок.

Како резултат на работата, беа проучувани различни извори на информации за прашањето за процесот на испарување и условите за неговото појавување. Се одредуваат физичките параметри кои влијаат на брзината на процесот на испарување. Беше испитана зависноста на процесот на испарување од физичките параметри, а добиените резултати беа анализирани. Наведената хипотеза се покажа како точна. Во текот на истражувачкиот процес беа потврдени теоретските претпоставки - зависноста на брзината на процесот на испарување од физичките параметри е како што следува:

Како што се зголемува температурата на течноста, брзината на процесот на испарување се зголемува и обратно;

Со намалување на слободната површина на течноста, брзината на процесот на испарување се намалува и обратно;

Брзината на процесот на испарување зависи од видот на течноста.

Така, процесот на испарување на течностите зависи од таквите физички параметри како што се температурата, слободната површина и видот на супстанцијата.

Оваа работа е од практично значење, бидејќи ја истражуваше зависноста на интензитетот на испарувањето, феномен што го среќаваме во секојдневниот живот, од физичките параметри. Користејќи го ова знаење, можете да го контролирате напредокот на процесот.

Литература

Пински А. А., Граковски Г. Ју. Физика: Учебник за студенти на институции

Средно стручно образование/Под општо. Ед. Yu.I.Dika, N.S.Puryshevoy.-M.:FORUM:INFRA_M, 2002.-560 стр.

Милковскаја Л.Б. Ајде да ја повториме физиката. Учебник за оние што влегуваат на универзитетите. М., „Виша школа“, 1985 година.608 стр.

Интернет ресурси:http://ru.wikipedia.org/wiki/;

http://class-fizika.narod.ru/8_l 3.htm;

http://e-him.ru/?page=dynamic§ion=33&article=208 ;

Учебник по физика Г.Ја. Мјакишев „Термодинамика“

Се појавува од слободната површина на течноста.

Сублимација, или сублимација, т.е. Преминот на супстанција од цврста во гасовита состојба се нарекува и испарување.

Од секојдневните набљудувања се знае дека количината на која било течност (бензин, етер, вода) сместена во отворен сад постепено се намалува. Течноста не исчезнува без трага - се претвора во пареа. Испарувањето е еден од видовите испарување. Друг вид е вриење.

Механизам за испарување.

Како настанува испарувањето? Молекулите на која било течност се во непрекинато и случајно движење, а колку е повисока температурата на течноста, толку е поголема кинетичката енергија на молекулите. Просечната вредност на кинетичката енергија има одредена вредност. Но, за секоја молекула кинетичката енергија може да биде или поголема или помала од просечната. Ако има молекула во близина на површината со кинетичка енергија доволна да ги надмине силите на меѓумолекуларната привлечност, таа ќе излета од течноста. Истото ќе се повтори со друга брза молекула, со втората, третата итн. Излетувајќи надвор, овие молекули формираат пареа над течноста. Формирањето на оваа пареа е испарување.

Апсорпција на енергија за време на испарувањето.

Бидејќи побрзите молекули летаат од течноста за време на испарувањето, просечната кинетичка енергија на молекулите што остануваат во течноста станува се помалку и помалку. Тоа значи дека внатрешната енергија на испарувачката течност се намалува. Затоа, ако нема прилив на енергија во течноста однадвор, температурата на испарувачката течност се намалува, течноста се лади (ова е особено причината зошто, особено, лицето во влажна облека е поладно отколку во сува, особено во ветер).

Меѓутоа, кога водата истурена во чаша испарува, не забележуваме намалување на нејзината температура. Како можеме да го објасниме ова? Факт е дека испарувањето во овој случај се случува бавно, а температурата на водата се одржува константна поради размена на топлина со околниот воздух, од кој потребната количина на топлина влегува во течноста. Ова значи дека за да дојде до испарување на течноста без промена на нејзината температура, треба да се пренесе енергија на течноста.

Количината на топлина што мора да се пренесе на течноста за да се формира единица маса на пареа на константна температура се нарекува топлина на испарување.

Стапка на испарување на течност.

За разлика од вриење, испарувањето се случува на која било температура, меѓутоа, како што температурата на течноста се зголемува, стапката на испарување се зголемува. Колку е поголема температурата на течноста, толку повеќе молекулите кои брзо се движат имаат доволна кинетичка енергија за да ги надминат привлечните сили на соседните честички и да излетаат надвор од течноста, а толку побрзо се случува испарувањето.

Стапката на испарување зависи од видот на течноста. Испарливите течности чии сили на интермолекуларна интеракција се мали (на пример, етер, алкохол, бензин) брзо испаруваат. Ако ви падне таква течност на раката, ќе почувствувате студ. Испарувајќи од површината на раката, таквата течност ќе се олади и ќе одземе малку топлина од неа.

Стапката на испарување на течноста зависи од нејзината слободна површина. Ова се објаснува со фактот дека течноста испарува од површината, а колку е поголема слободната површина на течноста, толку е поголем бројот на молекули истовремено лета во воздухот.

Во отворен сад, масата на течност постепено се намалува поради испарувањето. Ова се должи на фактот дека повеќето од молекулите на пареата се распрснуваат во воздухот без да се вратат во течноста (за разлика од она што се случува во затворен сад). Но, мал дел од нив се враќа во течноста, а со тоа го забавува испарувањето. Затоа, со ветерот, кој ги носи молекулите на пареата, испарувањето на течноста се случува побрзо.

Примена на испарувањето во технологијата.

Испарувањето игра важна улога во енергијата, ладењето, процесите на сушење и ладењето со испарување. На пример, во вселенската технологија, возилата за спуштање се обложени со супстанции кои брзо испаруваат. При минување низ атмосферата на планетата, телото на уредот се загрева како резултат на триење, а супстанцијата што ја покрива почнува да испарува. Испарувајќи го, го лади леталото, а со тоа го спасува од прегревање.

Кондензација.

Кондензација(од лат. кондензација- набивање, кондензација) - премин на супстанција од гасовита состојба (пареа) во течна или цврста состојба.

Познато е дека во присуство на ветер течноста побрзо испарува. Зошто? Факт е дека истовремено со испарувањето од површината на течноста, се јавува кондензација. Кондензацијата се јавува поради фактот што некои од молекулите на пареата, движејќи се случајно над течноста, повторно се враќаат во неа. Ветерот ги носи молекулите кои летаат надвор од течноста и не дозволува да се вратат.

Кондензација може да настане и кога пареата не е во контакт со течноста. Кондензацијата го објаснува, на пример, формирањето на облаците: молекулите на водена пареа што се издигнуваат над земјата, во постудените слоеви на атмосферата, се групирани во ситни капки вода, чии акумулации се облаци. Кондензацијата на водена пареа во атмосферата резултира и со дожд и роса.

За време на испарувањето, течноста се лади и, станува поладна од околината, почнува да ја апсорбира својата енергија. За време на кондензацијата, напротив, одредена количина на топлина се ослободува во околината, а нејзината температура благо се зголемува. Количината на топлина што се ослободува при кондензација на единица маса е еднаква на топлината на испарувањето.