Как вода может испаряться при комнатной температуре? [дубликат]

Думайте о температуре как о средней кинетической энергии молекул воды. В то время как у средней молекулы недостаточно энергии, чтобы разорвать межмолекулярные связи, у несредней молекулы она есть.

Вода является жидкостью, потому что дипольное притяжение между полярными молекулами воды заставляет их слипаться. При стандартном атмосферном давлении (действующем как тиски) вам нужна сравнительно большая температура в 100°C (что означает высокую среднюю энергию , распределенную между микроскопическими степенями свободы , в первую очередь кинетическими), чтобы молекулы воды вырвались на свободу. объем, создавая пузырьки водяного пара внутри жидкости.

Однако на поверхности жидкости одинокие молекулы могут в конечном итоге получить достаточную кинетическую энергию, чтобы вырваться на свободу из-за случайного характера молекулярного движения практически при любой температуре. С другой стороны, молекулы воды в атмосфере могут попадать в жидкость и на поверхности, что измеряется равновесным давлением пара .

Представьте, что вы крутите колесо рулетки, но вместо одного шарика выпадает сотня. Все они вращаются с разной скоростью, как молекулы в воде. Вы можете охладить их, вращая колесо медленнее, чтобы они меньше подпрыгивали; нагрейте их, вращая быстрее, чтобы они больше подпрыгивали; вы можете заморозить их, остановив колесо и подождав, пока все они не остановятся; и вы можете сварить их, вращая колесо так быстро, что они все вылетят из верхней части.

Теперь подберите все шарики и бросьте их обратно, вращая колесо с умеренной скоростью. Если вы некоторое время понаблюдаете, то увидите, что, хотя средняя скорость шаров ниже «точки кипения», когда все они вылетают вверх, время от времени один шар рикошетит от другого с достаточной силой, чтобы отправить его в полет. из-под колеса. Если вы будете смотреть достаточно долго, в конце концов все шары исчезнут. Твои яйца просто испарились.

Температура – ​​это мера кинетической энергии молекул вещества. Если температура высокая, они двигаются довольно быстро, если температура низкая, они двигаются намного медленнее. Если молекулы движутся медленно, они слипаются, и получается твердое тело. Как только вы немного нагреете его, вещество начнет становиться жидким. Когда вы нагреете его еще больше, молекулы начнут двигаться так быстро, что они разойдутся по всему пространству (газу).

Однако это все средние показатели. В жидкости все молекулы движутся, одни быстрее других. Если молекуле случится прорваться через «поверхность» воды, она избежит межмолекулярных сил, удерживающих воду вместе, и она испарится. Это может происходить и с твердыми телами, там это называется сублимацией.

Если вы нагреваете воду, вы добавляете энергию, поэтому этот процесс пойдет быстрее. Затем в точке кипения вы достигнете точки, когда молекулы захотят начать двигаться так быстро, что начнут образовывать пузырьки газа внутри жидкости.

Отказ от ответственности: это только то, что я помню из средней школы.

Температура кипения жидкости — это не та температура, при которой она может перейти в газообразное состояние. Скорее, это температура, при которой давление насыщенного пара$e_s$равно атмосферному давлению окружающей среды. Вот почему, например, вода кипит при более низких температурах на больших высотах.

Кроме того, вода всегда испаряется. Он также всегда конденсируется. Вы можете представить себе чашку с жидкостью, стоящую в комнате. Скорость испарения будет определяться давлением насыщенного пара.$e_s$рассчитывается по температуре жидкой воды. Скорость конденсации будет определяться давлением пара.$e$водяного пара в воздухе. Обычно, когда кто-то говорит, что жидкость испаряется (или конденсируется), они имеют в виду чистое испарение. Чистое испарение - это когда испарение превышает конденсацию (жидкость уменьшается), а чистая конденсация - когда конденсация превышает испарение (жидкость увеличивается).

Обычно вы слышите, как влажность выражается как «относительная влажность», которая представляет собой отношение давления пара$e$к давлению пара насыщения$e_s$и, таким образом, когда относительная влажность$\dfrac{e}{e_s} < 1$, чистое испарение происходит и когда$\dfrac{e}{e_s} > 1$происходит чистая конденсация. Однако в обоих случаях испарение происходит постоянно.

При температуре кипения газ образуется внутри жидкости, но на поверхности у вас постоянно есть молекулы, входящие и выходящие. Если окружающая среда остается достаточно сухой, то мало молекул вернется обратно по сравнению с теми, которые уйдут. Конечно, чем выше температура, тем легче молекуле будет получить достаточно энергии, чтобы вырваться на свободу, но это может произойти при любой температуре — на поверхности.

Его также можно объяснить понятием парциального давления. Вода будет испаряться в атмосфере до тех пор, пока ее парциальное давление не достигнет давления пара, заданного для температуры окружающей среды (относительная влажность 100%).

Эти ответы объясняют кинетику процесса. Термодинамика дает альтернативную картину, хорошо подходящую для любого вопроса, связанного с фазовыми переходами. Для системы жидкость плюс пустой объем свободная энергия может быть снижена за счет обмена некоторой энтальпии (для перевода молекул из жидкости в газовую фазу) на увеличение энтропии (все состояния, доступные в газовой фазе). При данной температуре этот баланс определяет равновесное давление пара. В равновесии всегда будет некоторое количество пара (при всех ненулевых температурах).

Все молекулы воды содержат энергию в соответствии с температурой. У горячей воды достаточно энергии, чтобы выйти из жидкости в виде пара.

Даже если масса воды находится ниже точки кипения, молекулы с большей энергией (относительно массы воды) поднимаются наверх и могут улетучиваться в виде пара.

Это легко!

На уроке естествознания мой учитель поставил фляжку с водой на свой рабочий стол, накрыл ее стеклянным колпаком с резиновым ободком, чтобы купол плотно прилегал к столу. Затем он прикрепил шланг к куполу, другой конец к вакуумному устройству и начал удалять воздух из купола, создавая зону очень низкого давления внутри купола... когда давление упало, вода закипела - при комнатной температуре. температура. Вот почему альпинисты испытывают трудности с получением горячей воды на больших высотах.