2.21: Испарение

Испарение превращает жидкое вещество в газообразное или парообразное. Для этого кинетическая энергия должна быть больше, чем межмолекулярные силы, удерживающие молекулы связанными. Количество энергии, необходимое для испарения некоторого количества жидкости при заданном давлении и постоянной температуре, называется теплотой испарения. Когда жидкая вода испаряется, она превращается в пар.

Методы

Добавление тепла к жидкости, пока она не достигнет точки кипения, является одним из методов испарения. Кипение – это тип испарения, который происходит, когда пузырьки пара образуются под поверхностью жидкости. Температура кипения зависит от атмосферного давления. При более высоком атмосферном давлении требуется больше энергии для достижения точки кипения. На уровне моря вода закипает при температуре 100 ^o C (212 ^o F) – эта температура на уровне моря называется нормальной или атмосферной точкой кипения. На больших высотах для кипячения воды требуется меньше энергии. На Эвересте вода кипит при температуре около 71 ^o C (160 ^o F). В космосе, где отсутствует атмосфера, но при этом очень холодно, вода сначала закипает, а затем замерзает – следствие высокой теплоемкости воды.

Испарение, еще один тип парообразования, происходит при температуре ниже точки кипения. В этом процессе молекулы воды с кинетической энергией, достаточной для преодоления межмолекулярных сил, покидают поверхность воды в виде пара. Остальные молекулы воды имеют меньшую кинетическую энергию. Если это происходит в больших масштабах, общая кинетическая энергия жидкой массы уменьшается, охлаждая жидкость. Потоотделение использует явление испарения для снижения температуры тела. Когда пот испаряется с тела, оставшийся пот становится более прохладным и помогает поглощать тепло тела.

Явление испарения воды также используются растениями для продвижения воды вверх по растению. Когда молекулы воды высвобождаются из пор на листьях и испаряются, они притягивают молекулы воды под собой вверх за счет молекулярной адгезии. В экологическом масштабе испарение воды – это двигатель, который управляет круговоротом воды и большей частью погоды и климата Земли. Около 71% поверхности Земли – это вода, поэтому важно понимать механизмы и значение испарения воды.