Испарение и кипение два процесса. Испарение и конденсация

Испарение и кипение - это два способа перехода жидкости в газ (пар). Сам процесс такого перехода называется парообразованием. То есть испарение и кипение - это способы парообразования . Между этими двумя способами есть существенные отличия.

Испарение происходит только с поверхности жидкости. Оно является результатом того, что молекулы любой жидкости постоянно перемещаются. Причем скорость у молекул разная. Молекулы с достаточно большой скоростью, оказавшись на поверхности, могут преодолеть силу притяжения других молекул и оказаться в воздухе.

Молекулы воды, находящиеся по отдельности в воздухе, как раз и образуют пар. Увидеть глазами пар невозможно. То, что мы видим, как водяной туман, это уже результат конденсации (обратный парообразованию процесс), когда при охлаждении пар собирается в виде мельчайших капелек.

В результате испарения сама жидкость охлаждается, так как ее покидают наиболее быстрые молекулы. Как известно, температура как раз определяется скоростью движения молекул вещества, то есть их кинетической энергией.

Скорость испарения зависит от многих причин. Во-первых, она зависит от температуры жидкости. Чем температура выше, тем испарение быстрее. Это и понятно, так как молекулы двигаются быстрее, а значит, им легче вырваться с поверхности. Скорость испарения зависит от вещества. У одних веществ молекулы притягиваются сильнее, и следовательно, труднее вылетают, а у других - слабее, и следовательно, легче покидают жидкость. Испарение также зависит от площади поверхности, насыщенности воздуха паром, ветра.

Самое главное, что отличает испарение от кипения, это то, что испарение протекает при любой температуре, и оно протекает только с поверхности жидкости.

В отличие от испарения, кипение протекает только при определенной температуре. Для каждого вещества, находящегося в жидком состоянии, характерна своя температура кипения. Например, вода при нормальном атмосферном давлении кипит при 100 °C, а спирт при 78 °C. Однако с понижением атмосферного давления температура кипения всех веществ немного понижается.

При кипении из воды выделяется растворенный в ней воздух. Поскольку сосуд обычно нагревают снизу, то в нижних слоях воды температура оказывается выше, и пузыри сначала образуются именно там. В эти пузыри испаряется вода, и они насыщаются водяным паром.

Так как пузыри легче самой воды, то они поднимаются вверх. Из-за того, что верхние слои воды не прогрелись до температуры кипения, пузыри остывают и пар в них обратно конденсируется в воду, пузыри становятся тяжелее и снова опускаются.

Когда все слои жидкости прогреваются до температуры кипения, то пузыри уже не опускаются, а поднимаются на поверхность и лопаются. Пар из них оказывается в воздухе.

Таким образом, при кипении процесс парообразования происходит не на поверхности жидкости, а по всей ее толще в образующихся пузырьках воздуха. В отличие от испарения, кипение возможно лишь при определенной температуре.

Следует понимать, что когда жидкость кипит, то происходит и обычное испарение с ее поверхности.

Фазовые переходы первого рода - это процессы плавления, кристаллизации, испарения, конденсации и т. д. Процессы фазовых переходов первого рода характеризуются тем, что при их осуществлении поглощается или выделяется теплота.

Если взять твердое тело, например лед, то для того чтобы лед превратить в воду, необходимо затратить при нормальном давлении 335 дж на каждый грамм льда. Чтобы испарить один грамм воды при температуре кипения 100° С при нормальном давлении 760 мм рт. ст., требуется затратить 2260 дж. Это теплоты плавления и испарения.

Q ис = rm

Q пл = Lm

При обратном процессе, при переходе пара в воду или воды в лед, эти теплоты выделяется.

Рассмотрим процесс перехода из жидкой фазы в газообразную - процесс испарения, в частности процесс кипения. Процесс испарения заключается в том, что молекулы-жидкости, обладающие наибольшей кинетической энергией, выходят через поверхность жидкости наружу, преодолев силы молекулярного притяжения. Чтобы такие молекулы могли проникнуть через поверхностный слой, кинетическая энергия молекулы w 0 = kT должна быть больше чем работа, которая совершается против сил молекулярного притяжения. Силу молекулярного притяжения приходится преодолевать не только в пределах поверхностного слоя толщиной г, но и на некотором расстоянии от поверхности жидкости, потому что когда молекула уже вышла за поверхностный слой, то на нее продолжают действовать молекулы жидкости, они продолжают притягивать ее, пока молекула не отдалится на такое расстояние, на котором силы притяжения достаточно ослабевают. Можно показать, что действие этих сил сказывается на расстоянии, равном радиусу сферы действия молекулярных сил, и можно считать, что молекула должна преодолевать поверхностный слой удвоенной толщины 2г. Поэтому кинетическая энергия должна быть больше, чем 2 rf , где r - радиус сферы молекулярных сил, a f - средняя величина силы притяжения, действующего на молекулу. Молекулярное давление, очень большая величина. Для воды оно порядка 11 000 атм. Следовательно, молекула должна обладать весьма большой кинетической энергией для того, чтобы она могла выйти на поверхность. В первую очередь на поверхность могут выйти те молекулы, которые обладают наибольшей энергией, наиболее «нагретые» молекулы. В результате этого средняя энергия оставшихся молекул уменьшается и процесс испарения будет сопровождаться охлаждением, это охлаждение определяет теплоту испарения.

Одновременно происходит и противоположный процесс. Некоторые молекулы пара из воздуха проникают обратно в жидкость, происходит процесс конденсации. Оба противоположно идущих процесса - процесс испарения и процесс конденсации - происходят непрерывно. Если испарение более интенсивно, чем конденсация, то жидкость испаряется. Если конденсация идет более интенсивно, то количество жидкости увеличивается. Может преобладать или первый, или второй процесс, но может быть и равновесие. Равновесие может быть только при вполне определенной для данной температуры плотности пара. Такая плотность называется равновесной плотностью, состояние равновесия является динамическим равновесием. При таком равновесии за единицу времени испаряется столько же молекул, сколько их конденсируется. Пар в состоянии равновесной плотности называется насыщенным паром. Равновесная плотность паров данной жидкости, а следовательно, и их давление зависят только от температуры: с возрастанием температуры давление насыщающих паров быстро возрастает.

Построим изотермы насыщающего пара. Его изотермы при температурах T 1 , T 2 , Тз,..., T k (если мы строим обычную р V -диаграмму) представляют собой прямые (рис. 1). Эти изотермы не что иное, как горизонтальные участки кривых Ван-дер-Ваальса. Давление для насыщающих паров остается постоянным. Система является двухфазной.

Вернемся к процессу испарения. При адиабатном испарении температура понижается. Если же испарение происходит не адиабатно, а изотермически, т. е. если мы подводим теплоту в течение процесса испарения, то количество подведенной теплоты при постоянной температуре испарения всегда окажется для данной жидкости одним и тем же. При изменении температуры испарения это количество теплоты также изменяется.

При кипении под постоянным давлением температура жидкости остается неизменной. При нагревании жидкости до начала кипения большая часть теплоты, подводимой от нагревателя, расходуется на нагревание, меньшая часть теплоты расходуется на испарение. Для того чтобы началось кипение, жидкость должна содержать пузырьки воздуха или другого газа, система должна быть двухфазной, иначе кипение не может начаться. Действительно, если в жидкости отсутствуют пузырьки газа, то для вскипания, состоящего в образовании и всплывании множества пузырьков, необходимо, чтобы довольно значительное количество наиболее быстрых молекул, сблизившись между собой, образовали хотя бы микроскопический пузырек, который затем послужит в качестве зародыша для большого пузырька. Но, во-первых, такое сближение многих быстрых молекул очень маловероятно, а, во-вторых, микроскопический пузырек с очень малым радиусом будет испытывать огромное давление р = кривой поверхности, которое его раздавит: кипение не начнется.

Если же в жидкости имеются небольшие пузырьки воздуха, прилипшие к стенкам сосуда или к другим предметам, находящимся внутри жидкости, то эти пузырьки служат центрами парообразования. Жидкость испаряется внутрь пузырьков, которые растут, затем отрываются и всплывают. Отрывается пузырек не полностью, от него остается небольшой зародышевый пузырек, который опять раздувается, отрывается и т. д.

Присмотревшись к кипящей в стеклянном сосуде воде, легко заметить, что действительно все всплывающие пузырьки идут цепочками из определенных точек на стенках, где находятся зародышевые пузырьки. Во время кипения вся подводимая к жидкости теплота идет на испарение, поэтому температура кипящей жидкости остается постоянной. Причина этого заключается в том, что при самом незначительном повышении температуры испарение жидкости в пузырьке резко увеличивается, образование и отрыв пузырьков происходит чаще и снова устанавливается равновесие между притоком теплоты от нагревателя и расходом теплоты на испарение, так как ускорившийся процесс испарения вызывает понижение температуры до величины, определяемой суммой атмосферного и гидростатического давлений в жидкости в месте нахождения пузырька.

Зародышевый пузырек обязательно должен состоять из воздуха или другого газа, но не из пара самой жидкости, ибо только в первом случае он может находиться в равновесном состоянии. При увеличении внешнего давления пузырек сжимается, давление газа в нем растет. Если бы пузырек состоял только из пара, то при увеличении давления выше равновесного пар переходил бы в жидкость и объем пузырька уменьшался бы до нуля.

Условие равновесия для пузырька, находящегося в жидкости, можно записать так:

(3. 4)

Здесь р = f (Т) - давление насыщающих паров внутри пузырька,

- давление воздуха внутри пузырька, Р - атмосферное давление,  gh - гидростатическое давление в жидкости на уровне местонахождения пузырька, - Лапласово давление кривой поверхности пузырька.

Пузырек удерживается на стенке, к которой он прилип, с некоторой силой F . До момента отрыва и всплытия пузырька эта сила должна быть больше архимедовой силы:

(3. 4 )

где  - плотность жидкости, а V - объем пузырька.

Пузырек отрывается не полностью, остается небольшой зародыш для образования следующего пузырька.

При длительном кипении можно получить состояние перегретой жидкости. Оно наступит, когда почти весь растворенный воздух будет унесен всплывающими пузырьками и новые пузырьки будут состоять почти из одного пара. Такой пузырек не может противостоять давлению, выражаемому правой частью уравнения (3.9), он не может достигнуть тех размеров, при которых наступает отрыв и всплывание. В таких условиях вода может быть перегрета на несколько градусов и кипение не наступает. Однако, при дальнейшем нагреве, равновесие нарушается, пузырек быстро раздувается и лопается с характерным щелканьем.

Количество теплоты r , которое надо подвести для испарения единицы массы жидкости при неизменном внешнем давлении, называется удельной теплотой испарения. Для различных жидкостей величина r разнится весьма сильно. Для воды при 100° С она равняется 2260 дж, а для других жидкостей она будет в большинстве случаев значительно меньше: от нескольких десятков джоулей до нескольких сот джоулей. Определенной закономерности здесь указать нельзя.

Теплота парообразования складывается из двух частей. Первая часть тратится на работу выхода молекул через поверхностный слой, вторая часть - на работу расширения, равную p  V .

При испарении объем чрезвычайно сильно увеличивается; так, для воды при температуре 100° и 760 мм рт. ст. объем пара по сравнению с первоначальным объемом воды больше в 1650 раз.

Таким образом, теплота испарения r складывается из теплоты r i , затрачиваемой на преодоление притяжения поверхностного слоя, и из работы расширения, которую обозначим через r e .

Опытным путем легко найти полную величину r . Для этого существует ряд методов, самый простой из которых - калориметрический.

Непосредственно нельзя измерить силу молекулярного давления, но можно легко рассчитать r e . Действительно,

r e = p  V (3. 4 )

При кипении воды при 100° и атмосферном давлении р= 1,01 . 10 5 Па  V равно 1650 . 10 -6 м 3 , произведение  V дает 167 дж. Если r e для воды равняется 167 дж, а r = 2260 дж, то на долю r i приходится 2093 дж. Это та теплота, которую нужно затратить на преодоление давления поверхностного слоя жидкости на работу против сил молекулярного притяжения. Отсюда можно рассчитать силы молекулярного притяжения.

Рассмотрим процесс конденсации пара в жидкость. Этот процесс подобно кипению также не может происходить в строго однофазной системе. Для начала конденсации необходима вторая фаза, которая может быть жидкостью, в которую переходят молекулы из газообразной фазы, либо должны быть центры конденсации в виде мельчайших пылинок, кристалликов или " заряженных частиц - ионов. Молекулы пара, соприкасаясь с такими центрами конденсации, оседают на них, образуя мелкие, а затем и более крупные капли жидкости. Если очистить воздух, содержащий водяные пары, от пыли и других примесей, пропустив его через фильтр, и принять меры к недопущению образования ионов, то можно получить состояние пресыщения, при котором нормальное давление водяных паров может быть в несколько раз больше равновесного давления. Относительная влажность такого пересыщающего пара может достигать 400-420%. Если теперь в объем, занятый таким пересыщающим паром, ввести ионы и произвести адиабатное расширение, сопровождающееся охлаждением, то начнется конденсация на ионах. При конденсации парообразной фазы происходит выделение той же теплоты испарения r , которая была затрачена на испарение жидкости. На использовании метастабильных состояний пересыщающих паров и перегретой жидкости основано устройство камер для наблюдения треков элементарных заряженных частиц и их взаимодействий с ядрами атомов. К таким камерам относятся камера Вильсона и пузырьковая камера. Камера Вильсона представляет собой сосуд с поршнем (или диафрагмой), быстрое перемещение которого приводит к адиабатному расширению и, следовательно, охлаждению газа, заполняющего камеру. Камера заполнена газом с низкой точкой конденсации, обычно гелием, аргоном или азотом и парами легко конденсирующегося вещества (например, смесью водяных паров и паров спирта). При адиабатном расширении и охлаждении эти пары оказываются в состоянии пересыщения. Если в это время через камеру пролетает заряженная частица с достаточно большой энергией, образующая на своем пути цепочку ионов того вещества, пары которого заполняют камеру, то на ионах, как на центрах конденсации, конденсируются пары воды и спирта, образуя цепочку капелек видимого размера. Таким образом, можно наблюдать отклонение заряженных частиц в магнитном поле, результаты столкновений частиц с ядрами вещества, заполняющего камеру, и т. д.

В последнее время получили распространение пузырьковые жидкостные камеры. Они заполняются жидким водородом, смесью пропана с какими-либо другими прозрачными жидкостями, находящимися под высоким давлением при температуре, превышающей температуру кипения при нормальном давлении. При быстром понижении давления жидкость оказывается в метастабильном перегретом состоянии и если в это время в камеру попадает частица с достаточно большой энергией, то на ее пути вследствие передачи энергии от частицы к жидкости происходит вскипание жидкости и образуется цепочка пузырьков. Преимуществом пузырьковой камеры является большая плотность заполняющего камеру вещества, содержащего протоны, вследствие чего легко можно наблюдать различные взаимодействия элементарных частиц с протонами, регистрировать гамма-кванты и т. д. В пузырьковой камере отсутствуют конвекционные потоки, быстро размывающие треки частиц в камере Вильсона. Пузырьковые камеры строятся весьма больших размеров, вплоть до нескольких кубических метров.

В окружающем нас мире постоянно и непрерывно происходит огромное множество различных физических явлений и процессов. Одним из немаловажных можно считать процесс испарения. Существует несколько обязательных условий для данного явления. В этой статье мы разберем каждый из них более подробно.

Это процесс преобразования веществ в газообразное или парообразное состояние. Оно характерно только для консистенции. Однако нечто похожее наблюдается и у твердых тел, только называется данное явление сублимацией. Это можно заметить при тщательном наблюдении за телами. Например, кусок мыла с течением времени подсыхает и начинает трескаться, это объясняется тем, что капельки воды в его составе испаряются и переходят в газообразное состояние H 2 O.

Определение в физике

Испарение - это эндотермический процесс, при котором источником поглощаемой энергии служит теплота Она включает в себя две составляющие:

определенное необходимое для преодоления молекулярных сил притяжения, когда происходит разрыв между соединенными молекулами;
теплота, необходимая при работе расширения молекул в процессе превращения жидких веществ в пар или газ.

Как это происходит?

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное может происходить двумя способами:

Испарение - это процесс, при котором с поверхности жидкого вещества улетучиваются молекулы.
Кипение - процесс парообразования из жидкости путем доведения температуры до удельной теплоты кипения вещества.

Несмотря на то что оба эти явления преобразуют жидкое вещество в газ, между ними есть существенные различия. Кипение - это активный процесс, который совершается только при определенной температуре, тогда как испарение происходит при любых условиях. Еще одно отличие заключается в том, что кипение характерно для всей толщи жидкости, а второе явление возникает только на поверхности жидких веществ.

Молекулярно-кинетическая теория испарения

Если рассматривать данный процесс на молекулярном уровне, то он происходит следующим образом:

Молекулы в жидких веществах находятся в постоянном хаотичном движении, все они имеют абсолютно разные скорости. Между тем частицы притягиваются друг к другу благодаря силам притяжения. Каждый раз когда они сталкиваются друг с другом, их скорости меняются. В какой-то момент у некоторых развивается очень большая скорость, позволяющая преодолеть силы притяжения.
Эти элементы, которые оказались на поверхности жидкости, обладают такой кинетической энергией, что способны преодолевать межмолекулярные связи и покидать жидкость.
Именно эти самые быстрые молекулы вылетают с поверхности жидкого вещества, причем происходит этот процесс постоянно и непрерывно.
Оказавшись в воздухе, они превращаются в пар - называется это парообразованием.
Как следствие этого, оставшихся частиц становится все меньше. Этим и объясняется остывание жидкости. Вспомните, как в детстве нас учили дуть на горячую жидкость, чтобы она скорее остыла. Получается, что мы ускоряли процесс и спад температуры происходил намного быстрее.

От каких факторов зависит?

Существует множество условий, необходимых для возникновения данного процесса. Оно происходит отовсюду, где присутствуют частицы воды: это и озера, моря, реки, все влажные предметы, покровы тел животных и людей, а также листья растений. Можно сделать вывод, что испарение - это весьма значимый и незаменимый процесс для окружающего мира и всех живых существ.

Вот какие факторы оказывают влияние на данное явление:

Скорость испарения напрямую зависит от состава самой жидкости. Известно, что у каждой из них существуют свои особенности. Например, те вещества, у которых теплота парообразования ниже, будут преобразовываться быстрее. Сравним два процесса: испарение спирта и обычной воды. В первом случае преобразование в газообразное состояние происходит быстрее, потому что удельная теплота парообразования и конденсации у спирта равна 837 кДж/кг, а у воды почти в три раза больше - 2260 кДж/кг.
Скорость также зависит от изначальной температуры жидкости: чем она больше, тем быстрее образуется пар. В качестве примера возьмем стакан воды, когда внутри сосуда находится кипяток, то парообразование происходит с гораздо большей скоростью, нежели когда температура воды ниже.
Еще один фактор, определяющий скорость протекания данного процесса, - это площадь поверхности жидкости. Вспомните, что в тарелке большого диаметра горячий суп остывает быстрее, чем в маленьком блюдце.
Скорость распространения веществ в воздушной среде во многом определяет и скорость испарения, т. е. чем быстрее происходит диффузия, тем скорее происходит парообразование. Например, при сильных ветрах капельки воды быстрее испаряются с поверхности озер, рек и водохранилищ.
Температура воздуха в помещении также играет немаловажную роль. Подробнее об этом мы поговорим чуть ниже.

Какова роль влажности воздуха?

Вследствие того что процесс испарения происходит отовсюду непрерывно и постоянно, то в воздухе всегда присутствуют частички воды. В молекулярном виде они выглядят как группа элементов H 2 O. Жидкости могут испаряться в зависимости от показателя объема водяных паров в атмосфере, этот коэффициент и называется влажностью воздуха. Она бывает двух видов:

Относительная влажность - это отношение количества водяных паров в воздухе к плотности насыщенного пара при той же температуре в процентном соотношении. Например, показатель 100 % говорит о том, что атмосфера полностью насыщена молекулами H 2 O.
Абсолютная же характеризует плотность водяных паров в воздушной среде, обозначается буквой f и показывает, какая масса молекул воды содержится в 1м 3 воздуха.

Связь процесса испарения и влажности воздуха можно определить следующим образом. Чем меньше показатель тем быстрее будет происходить испарение с поверхности земли и других предметов.

Испарение различных веществ

У различных веществ этот процесс протекает по-разному. Например, испарение спирта происходит быстрее, чем у многих жидкостей благодаря его маленькой удельной теплоте парообразования. Зачастую подобные жидкие вещества называются летучими, потому что водяные пары буквально улетучиваются из них практически при любых температурах.

Спирт также может испаряться даже при комнатной температуре. В процессе готовки вина или водки спирт прогоняется через самогонный аппарат, только достигнув температуры кипения, она приблизительно равняется 78 градусам. Однако реальная температура испарения спирта будет немного больше, потому как в исходном продукте (например, браге) он представляет собой соединения с различными ароматическими маслами и водой.

Конденсация и сублимация

Следующее явление можно наблюдать каждый раз, когда закипает вода в чайнике. Обратите внимание, что при кипении вода переходит из жидкого состояния в газообразное. Происходит это таким образом: горячая струя водяного пара с большой скоростью вылетает из чайника через его носик. При этом образовавшийся пар виден не прямо у выхода из носика, а на небольшом расстоянии от него. Данный процесс называется конденсацией, т. е. водяные пары сгущаются до такой степени, что становятся видны для наших глаз.

Испарение твердого тела называется сублимацией. При этом они переходят из агрегатного состояния в газообразное, минуя стадию жидкости. Самый известный случай сублимации связан с кристаллами льда. В первоначальном виде лед является твердым веществом, при температуре выше 0° он начинает таять, принимая жидкое состояние. Однако в некоторых случаях при отрицательных температурах лед переходит в парообразную форму, минуя жидкую фазу.

Влияние испарения на человеческий организм

Благодаря испарению в нашем теле происходит терморегуляция. Происходит данный процесс через систему самоохлаждения. В жаркий знойный день человеку, который занимается определенным физическим трудом, становится очень жарко. Это означает, что в нем увеличивается внутренняя энергия. А как известно, при температуре выше 42° белок в крови человека начинает сворачиваться, если вовремя не остановить этот процесс, он приведет к смерти.

Система самоохлаждения устроена как раз таким образом, чтобы регулировать температуру для нормальной жизнедеятельности. Когда температура становится предельно допустимой, через поры на коже начинается активное потоотделение. А затем уже с поверхности кожи происходит испарение, которое поглощает лишнюю энергию тела. Иными словами, испарение - это процесс, способствующий охлаждению организма до нормального состояния.

Испарение и кипение.

Переход вещества из жидкого состояния и парообразное называется испарением. Испарение происходит со всякой свободной поверхности жидкости и при любой температуре. При повышении температуры до некоторого предела упругость пара жидкости делается равной давлению окружающей среды. В этом случае испарение начинается в глубоких слоях жидкости, последняя закипает и насыщает газовое пространство своими парами.

Если образовавшиеся при испарении или кипении пары отводятся и конденсируются, то такой процесс называется дистилляцией или перегонкой, а полученный конденсат – дистиллатом или погоном.

При неизменном давлении в процессе перегонки для каждой химически чистой жидкости существует своя, строго определенная температура кипения. Температура кипения индивидуальных углеводородов в гомологическом ряду тем выше, чем больше их молярная масса.

Растворенные в жидкости компоненты меняют ее точку кипения. В тех случаях, когда раствор состоит из взаимно растворимых жидкостей, температура кипения смеси лежит между температурами кипения чистых компонентов и зависит от состава смеси. Составные части смеси, обладающие при данной температуре нагрева более высокой, упругостью паров, а следовательно, и более низкой температурой кипения, называются легкокипящими или низкокипящими компонентами смеси.

В противоположностъ этому, входящие в состав кипящего раствора вещества, обладающие более низкой упругостью паров, а потому и более высокой температурой кипения, именуются тяжелокипящими или высококипящими компонентами смеси.

В системе координат температура - время (температура-процент отгона) выкипание чистых компонентов и их смесей может быть изображено (фиг) ломаными линиями АСВ. Горизонтальные участки А, В и им подобные характерны для химически чистых компонентов и отвечают точкам кипения индивидуальных веществ; наклонные С - кипению их смесей.

Таким образом, если для индивидуальных веществ температура t на кривой выкипания остается постоянной, то для смеси взаимно растворимых, близких по температуре кипения компонентов подобной постоянной точки не существует. Взамен ее на отдельных участках неуклонного повышения температуры, в местах перехода, можно найти условные «начальную» и «конечную», а посредине «среднюю» температуры кипения смеси (фиг. 62).

Нефть и нефтепродукты представляют собой сложную смесь взаимно растворимых углеводородов, обладающих различной температурой кипения.

При нагревании этой сложной смеси в пар прежде всего переходят компоненты, обладающие высокой летучестью. Частично с ними уходят высококипящие компоненты, но концентрация низкокипящего компонента в парах всегда больше, чем в кипящей жидкости.

По мере отгона низкокипящих, жидкий остаток обогащается высококипящими компонентами. Так как упругость паров последних при данной температуре может быть ниже внешнего давления, кипение замедляется и в конечном счете прекращается. Чтобы возобновить кипение и сделать его безостановочным, жидкий остаток необходимо непрерывно нагревать. При атом в паровое пространство будут переходить все новые и новые компоненты со все возрастающей температурой кипения.

Конденсируя отходящие пары и отбирая конденсат от момента закипания жидкости до конца перегонки в виде отдельных по «интервалам температур кипения» дистиллатов, получаем так называемые температурные фракции или просто фракции нефти (нефтепродукта).

Дистилляцию, сопровождающуюся разделением конденсата перегоняемой жидкости (сырья) на фракции, называют перегонкой дробной, диференциальной или фракционной.

Если оставить незакрытым сосуд с водой, то через некоторое время вода испарится. Если проделать тот же опыт с этиловым спиртом или бензином, то процесс происходит несколько быстрее. Если кастрюлю с водой нагревать на достаточно мощной горелке, то вода закипит.

Все эти явления являются частным случаем парообразования превращения жидкости в пар. Существует два вида парообразования испарение и кипение.

Что такое испарение

Испарением называют парообразование с поверхности жидкости. Объяснить испарение можно следующим образом.

При соударениях скорости молекул меняются. Часто находятся молекулы, скорость которых настолько велика, что они преодолевают притяжение соседних молекул и отрываются от поверхности жидкости. (Молекулярное строение вещества). Так как даже в небольшом объёме жидкости очень много молекул, такие случаи получаются довольно часто, и идёт постоянный процесс испарения.

Отделившиеся от поверхности жидкости молекулы образуют над ней пар. Некоторые из них вследствие хаотического движения возвращаются обратно в жидкость. Поэтому испарение происходит быстрее, если есть ветер, так как он уносит пар в сторону от жидкости (здесь также имеет место явление «захвата» и отрыва молекул с поверхности жидкости ветром).

Поэтому же в закрытом сосуде испарение быстро прекращается: количество «оторвавшихся» за единицу времени молекул становится равно количеству «вернувшихся» в жидкость.

Интенсивность испарения зависит от рода жидкости: чем меньше притяжение между молекулами жидкости, тем интенсивнее испарение.

Чем больше площадь поверхности жидкости, тем больше молекул имеют возможность покинуть её. Значит, интенсивность испарения зависит от площади поверхности жидкости.

При повышении температуры скорости молекул возрастают. Поэтому чем выше температура, тем интенсивнее испарение.

Что такое кипение

Кипение это интенсивное парообразование, которое происходит в результате нагревания жидкости, образования в ней пузырьков пара, всплывающих на поверхность и разрывающихся там.

Во время кипения температура жидкости остаётся постоянной.

Температура кипения это температура, при которой жидкость кипит. Обычно, говоря о температуре кипения данной жидкости, подразумевают температуру, при которой эта жидкость кипит при нормальном атмосферном давлении.

При парообразовании молекулы, которые отделились от жидкости, уносят из неё часть внутренней энергии. Поэтому при испарении жидкость охлаждается.

Удельная теплота парообразования

Физическую величину, характеризующую количество теплоты, которое требуется для испарения единичной массы вещества, называют удельной теплотой парообразования . (по ссылке более подробный разбор этой темы)

В системе СИ единица измерения этой величины Дж/кг. Её обозначают буквой L.