Фазовые переходы: испарение и конденсация.

В жидкости, когда тепловые движения молекул преодолевают межмолекулярные силы, удерживающие их вместе, молекулы вырываются на свободу и переходят в газообразное состояние. Этот переход от жидкости к газу известен как испарение и может происходить при двух условиях:при отсутствии кипения или при кипении. В условиях отсутствия кипения испарение происходит только с поверхности и при температуре ниже точки кипения жидкости.

Это называется поверхностным испарением и происходит без образования пузырьков пара в объеме жидкости. Напротив, если испарение происходит при температуре кипения жидкости, в объеме жидкости образуются пузырьки пара, и этот процесс называется кипением. Кипение не является поверхностным явлением и происходит во всех точках в глубине жидкости.

Испарение это эндотермический процесс, зависящий от температуры:чем больше подводится тепла, тем выше скорость испарения. Количество энергии, необходимое для испарения одного моля жидкости, называется ее молярной теплотой испарения или ее молярной энтальпией испарения. Поскольку испарение является эндотермическим процессом, его энтальпия всегда положительна.

Межмолекулярные силы влияют на молярную энтальпию парообразования. Например, из-за сильной сети водородных связей между молекулами воды один моль воды требует значительного количества тепловой энергии около 40, 65 килоджоулей для преобразования в водяной пар. Для сравнения, более слабые диполь-дипольные силы между молекулами ацетона можно преодолеть всего лишь при подводе 31, 3 килоджоулей на моль тепловой энергии.

Процесс, обратный испарению, то есть переход от газа к жидкости, называется конденсацией. Когда молекулы газа сталкиваются с более холодной жидкостью или твердыми поверхностями, они теряют тепло. Множественные столкновения приводят к значительной потере тепла, и в конечном итоге молекулы конденсируются.

Следовательно, конденсация экзотермический процесс. Хотя энтальпия конденсации отрицательна, по величине она равна энтальпии испарения. Когда противоположные переходы испарение и конденсация происходят в замкнутой системе, система достигает состояния динамического равновесия, называемого равновесием пар-жидкость.