Я знаю, что если вы испарите молекулу воды, она должна быть 100°C, чтобы стать газообразной, чтобы она унесла с собой это тепло, если она уже не была такой температуры. Это имеет охлаждающий эффект, если, например, вы стоите мокрые.
Я также знаю, что если давление уменьшить, то и температура кипения тоже уменьшится, и то же самое при повышении давления.
В чем я не уверен, так это в том, меняет ли снижение давления температуру 100°C, которой должна быть газообразная вода.
В частности, в вакууме вода фактически мгновенно закипела бы. Скажем, из-за силы вакуума температура кипения составляет -50С. Должна ли газообразная вода по-прежнему иметь температуру 100°С или эта температура также была снижена? Должны ли молекулы воды, которые кипят при -50°С, иметь температуру 100°С, чтобы быть газообразными, и поэтому каждая из них уносит с собой 150° энергии, когда испаряется в вакууме? Или 100°C уменьшились до -50°C, так что кипящая вода уже обладает достаточной энергией, чтобы быть газообразной, и не извлекает дополнительную энергию из других близлежащих веществ?
Я знаю, что если испарить молекулу воды, то она должна быть 100°С, чтобы стать газообразной.
Очень трудно присвоить температуру отдельной молекуле. Температура, которую мы измеряем, является средним свойством набора частиц.
Но вы могли бы сказать, что при нормальных условиях (давление в 1 атмосферу), если температура водяного пара ниже 100°C, большая его часть снова сконденсируется в жидкость.
так что он заберет с собой это тепло, если оно уже не было такой температуры.
Обычно вы думаете о нагреве воды как о двух отдельных шагах. К воде добавляется некоторая энергия, чтобы поднять ее до температуры кипения (исходя из теплоемкости воды), а затем необходима дополнительная энергия для испарения воды (исходя из скрытой теплоты парообразования). Таким образом, даже без повышения температуры испарение все равно удаляет энергию из окружающей среды.
Должны ли молекулы воды, которые кипят при -50°С, иметь температуру 100°С, чтобы быть газообразными, и поэтому каждая из них уносит с собой 150° энергии, когда испаряется в вакууме?
Нет. Когда грамм воды закипает (превращается из жидкости в пар), уходит 2260 Дж энергии, но пар остается при той же температуре. Если вы создадите контейнер с паром, понизив давление в воде комнатной температуры, пар не станет вдруг горячим.
Проще говоря, молекулы жидкости переходят в газообразное состояние после того, как они приобретают определенное количество энергии. При нормальном давлении повышение температуры до 100°C помогает молекулам достичь этой энергии, тем самым удаляясь друг от друга (из-за повышенной случайности) до такой степени, что в конечном итоге они становятся газом. При снижении давления промежутки между молекулами все равно увеличиваются, поэтому им требуется передать меньше энергии, чтобы они могли отдалиться друг от друга и стать газом.
В вакууме из-за отсутствия давления вода моментально выкипает.