"Введение в естественно-научные предметы", Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.
Вода может переходить из жидкости в газ, а затем снова становиться жидкостью. Первый переход называется испарением, второй — конденсацией. Испарение происходит с поверхности воды даже без кипения, а нагревание, большая площадь поверхности и движение воздуха ускоряют его. При охлаждении водяного пара образуются капли. Эти процессы объясняют, почему высыхают лужи и бельё, откуда берутся капли на холодном стекле и как вода движется в природе.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Испарение — переход вещества из жидкого состояния в газообразное с поверхности жидкости. Например, вода с мокрой ткани постепенно уходит в воздух. Это понятие помогает объяснить, почему жидкость может уменьшаться, даже если она не кипит.
Конденсация — переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Так происходит, когда водяной пар охлаждается и превращается в капли. Это слово нужно, чтобы описывать появление жидкости из газа, например капель на холодном стекле.
Водяной пар — вода в газообразном состоянии. Он смешивается с воздухом, поэтому обычно мы его не видим. Понятие помогает понять, куда переходит вода при испарении: она не исчезает, а становится паром.
Насыщенный водяной пар — водяной пар, который при данных условиях уже не может содержать больше водяного пара. Если условия меняются, например воздух охлаждается, часть пара может превратиться в капли. Это понятие помогает понять, почему при охлаждении воздуха иногда образуется жидкая вода.
Жидкость состоит из частиц, которые движутся, хотя вся вода кажется неподвижной. Некоторые частицы у поверхности движутся достаточно быстро, чтобы покинуть жидкость и перейти в воздух. Поэтому испарение происходит именно с поверхности и может идти при температуре ниже кипения: частицы не обязаны ждать, пока нагреется вся жидкость.
Температура влияет на скорость движения частиц: при нагревании они в среднем движутся быстрее и чаще могут вылететь с поверхности. Большая поверхность открывает воздуху больше частиц, которым доступен выход из жидкости. Движение воздуха уносит пар от поверхности, и около неё становится меньше водяного пара, поэтому испарение продолжается быстрее.
При испарении из жидкости чаще уходят наиболее быстрые частицы. Оставшиеся частицы в среднем движутся медленнее, а температура связана со средней скоростью их движения. Поэтому жидкость может охлаждаться: так происходит, например, когда испаряется пот с кожи. Это не означает, что любая жидкость всегда заметно остывает, но сам процесс объясняется уходом быстрых частиц.
В воздухе находится водяной пар, частицы которого движутся. Если пар охлаждается или касается холодной поверхности, частицы замедляются и могут сблизиться, образуя капли жидкости. Этот переход называется конденсацией. Поэтому вода на холодном стекле появляется не изнутри окна, а из водяного пара рядом с ним.
Испарение и конденсация могут происходить одновременно: одни частицы уходят с поверхности жидкости, а другие возвращаются в неё из воздуха. Если за одно и то же время уходит больше частиц, чем возвращается, количество жидкости уменьшается — она испаряется. Если число уходящих и возвращающихся частиц одинаково, количество жидкости не меняется. Это объясняет, почему скорость испарения зависит не только от самой жидкости, но и от окружающего воздуха.
Сравнивай процессы по направлению перехода: при испарении жидкость становится газом, а при конденсации газ становится жидкостью. В таблице собраны признаки, по которым их удобно различать.
| Признак | Испарение | Конденсация |
|---|---|---|
| Из какого состояния начинается переход | Из жидкого | Из газообразного |
| В какое состояние переходит вещество | В газообразное | В жидкое |
| Где происходит переход | С поверхности жидкости | В газе, часто у холодной поверхности |
| Как влияет нагревание или охлаждение | Нагревание обычно ускоряет | Охлаждение способствует |
| Пример из жизни | Высыхание лужи | Капли на холодном стекле |
Если сомневаешься, определи, что было сначала: жидкость или пар. Затем проверь направление перехода и условия — нагревание обычно ускоряет испарение, а охлаждение помогает конденсации.
На двух одинаковых блюдцах разлили одинаковое количество воды. Одно блюдце поставили в тёплое место, другое — в прохладное. В каком вода испарится быстрее и почему?
Сравним условия: блюдца и количество воды одинаковые, различается температура места. Значит, именно температурой объясняется разница в скорости испарения.
В тёплом месте частицы воды в среднем движутся быстрее. Поэтому больше частиц за одно и то же время сможет покинуть поверхность воды.
Следовательно, в тёплом месте уровень воды будет уменьшаться быстрее. Ответ: вода быстрее испарится на блюдце в тёплом месте.
После дождя лужа постепенно исчезает, хотя вода не кипит. Объясните, куда она девается.
Сначала определим, что меняется: воды в луже становится меньше, но она не превращается в пар при кипении. Испарение может происходить и при обычной температуре.
Частицы с поверхности лужи переходят в воздух. В воздухе они уже находятся в газообразном состоянии — это водяной пар.
Значит, вода не исчезает, а меняет состояние и смешивается с воздухом. Ответ: лужа уменьшается из-за испарения воды с её поверхности.
На холодном стекле в тёплой комнате появились капли воды. Объясните, откуда они взялись и какое превращение произошло.
Проверим, где находилась вода до появления капель: в комнате есть водяной пар, который смешан с воздухом. Стекло холоднее воздуха, поэтому соприкасающийся с ним пар охлаждается.
При охлаждении частицы водяного пара замедляются и могут собраться в капли. Газообразная вода переходит в жидкое состояние.
Этот переход называется конденсацией. Ответ: капли образовались из водяного пара воздуха, который охладился у поверхности стекла.
Ошибка: считать, что испарение происходит только при кипении. Так думают, потому что при кипении пар заметен и вода быстро меняется; но испарение идёт с поверхности и при более низкой температуре. Проверь себя: если лужа уменьшается в обычный день, значит, вода испаряется без кипения.
Ошибка: полагать, что вода при испарении исчезает. Кажется, что её больше нет, потому что водяной пар обычно не виден; на самом деле вода переходит в газообразное состояние и смешивается с воздухом. Проверка простая: вспомни, что вещество сменило состояние, а не пропало.
Ошибка: путать испарение с конденсацией. Оба процесса связаны с водой и воздухом, поэтому их легко перепутать, если не следить за направлением перехода. Проверь себя: жидкость в пар — испарение, пар в жидкость — конденсация.
Ошибка: считать, что капли на холодном стекле просачиваются сквозь него. Они появляются со стороны комнаты, и поэтому может казаться, будто вода прошла через стекло. Обычно причина другая: пар из воздуха охладился и превратился в капли; проверь, какая сторона стекла холодная и где видны капли.
Чтобы разобраться в испарении и конденсации, нужно различать твёрдое, жидкое и газообразное состояния вещества. При этих процессах вещество меняет состояние, но сама вода не исчезает. Наблюдая, в каком состоянии она была сначала и в каком оказалась потом, легче определить вид перехода.
Испарение воды с поверхности водоёмов и последующая конденсация водяного пара связаны с круговоротом воды в природе. Вода переходит в воздух, а затем может снова образовать капли. Так два процесса участвуют в постоянном движении воды в окружающем мире.
Знание об испарении пригодится, когда нужно объяснить высыхание мокрых предметов. Оно также помогает понять, почему кожа может охлаждаться при испарении пота. В обоих случаях жидкая вода переходит в воздух.
Почему бельё высыхает даже в прохладную погоду?
Вода с поверхности ткани испаряется и переходит в воздух в виде водяного пара. В прохладе это происходит медленнее, чем в тепле, но испарение не требует кипения.
Может ли испарение происходить без кипения?
Да. Испарение идёт с поверхности жидкости и при обычной температуре. Кипение для него не нужно.
Почему лужа исчезает после дождя?
Частицы воды покидают поверхность лужи и переходят в воздух в виде водяного пара. Поэтому лужа постепенно уменьшается, хотя вода не кипит.
Откуда берутся капли на холодном окне?
В воздухе есть водяной пар. Соприкасаясь с холодным стеклом, он охлаждается и превращается в капли воды — это конденсация.
Почему на ветру мокрая одежда высыхает быстрее?
Движущийся воздух уносит водяной пар от ткани. На его место приходит воздух, который может принять новые частицы воды, поэтому испарение ускоряется.
Испарение и конденсация
