Испарение как физическое явление

Научная теория позволяет не только понять, почему вещество может находиться в газообразном, жидком, и твердом состояниях, но и объяснить процесс перехода вещества из одного состояния в другое.

Испарение – это процесс, при котором жидкость постепенно переходит в воздух в форме пара или газа.

Все жидкости испаряются, но с разной скоростью.

Молекулы жидкости движутся беспорядочно.

На поверхности жидкости её молекулы движутся быстрее тех, что находятся внизу, и они могут улетать в воздух, преодолевая силы сцепления. Это и есть испарение.

Когда жидкость подогрета, испарение происходит быстрее – в теплой жидкости скорость движения молекул больше, больше молекул имеет шанс покинуть жидкость. Вылетевшая молекула принимает участие в беспорядочном тепловом движении газа. Беспорядочно двигаясь, она может навсегда удалиться от поверхности жидкости, находящийся в открытом сосуде, но может и вернуться снова в жидкость.

В закрытом сосуде испарение отсутствует, потому что пар быстро достигает точки насыщения, когда количество молекул, покидающих жидкость, равно количеству молекул вернувшихся в нее.

Если воздух над жидкостью движется, скорость испарения увеличивается, так как поток воздуха над сосудом уносит с собой образовавшиеся пары жидкости. Чем больше поверхность испаряющейся жидкости, тем быстрее происходит испарение. Вода в круглой сковородке испариться быстрее, чем в высоком кувшине.

При испарении жидкость покидают более быстрые молекулы, поэтому средняя кинетическая энергия молекул жидкости уменьшается. Это означает, что происходит понижение температуры жидкости. Смочив руку какой-нибудь быстро испаряющейся жидкостью (спирт, ацетон), можно почувствовать сильное охлаждение смоченного места. Охлаждение усилиться если на руку подуть.

Круговорот воды в природе

В сильную жару реки, пруды и озера мелеют, вода испаряется, то есть из жидкого состояния переходит в газообразное - превращается в невидимый пар. Содержание паров воды в воздухе называется влажностью воздуха. Она зависит от температуры. Так, воздух при температуре +20 градусов по Цельсию содержит в 4 раза больше воды, чем при 0 градусов по Цельсию. Тепло – вот причина этого явления. В течении дня, вода луж, прудов, озер, рек, морей, влага, содержащаяся в растениях нагревается Солнцем и испаряется причем тем скорее, чем сильнее нагрета. Можно заметить это, если две одинаковые тарелки наполнить разным количеством воды и одну из них выставить на солнцепек, а другую поместить в тень. Там где вода нагревается солнечными лучами, она будет испаряться заметно быстрее. Ускоряет испарение и ветер. Влажный лист бумаги на ветру высохнет быстрее, чем оставленный там, где воздух спокоен и неподвижен.

Испаряется вода быстрее и там, где суше окружающий воздух. В жаркие сухие дни человек потеет, но пот мало его беспокоит: он мгновенно высыхает. А когда стоит влажная жара, то от пота намокает даже одежда. Но если влага постоянно испаряется из морей, рек, озер, если она уходит из растений и исчезает в атмосфере, то почему же тогда Земля не высыхает?

Это не случается потому, что вода совершает постоянный круговорот. Испарившись, она поднимается вместе с нагретым воздухом, принимая форму мельчайших капелек.

Более 70% поверхности земного шара покрыто водами мирового океана. Но было время, когда морей не было вовсе. Ученые полагают, что около 3500 млн. лет назад наша Земля была очень горячей и ее окружали огромные клубы пара. Постепенно земля остывала, остывал и окружающий ее пар. Остывая, пар превращался в воду в атмосфере Земли и наполнял впадины в земной поверхности, образуя первые на земле моря.

Вода на Земле постоянно перемещается с одного места на другое:

1. С поверхности моря непрерывно улетучиваются крохотные частицы воды, невидимые невооруженным глазом. Они становятся частью окружающего нас воздуха в виде водяного пара.

2. Это процесс испарения. Вода превращается в водяной пар с поверхности водоемов практически в любую погоду. Но летом в жару, этот процесс идет значительно быстрее и интенсивнее.

3. Воздух, поднимаясь к верху становиться холоднее. Очутившись на большой высоте, водяной пар сгущается в крохотные капельки воды, которые зависают в воздухе в виде облаков.

4. Ветер переносит облака по небу.

5. Крохотные капельки, образующие облака, объединяются друг с другом – как именно это происходит, ученым пока неизвестно – и выпадают на землю в виде дождя.

6. Если воздух очень холодный, капельки в облаках замерзают и выпадают в виде снежинок.

7. На вершинах гор снег лежит круглый год. Оттуда по горным склонам стекают маленькие ручейки, подпитываемые тающим снегом.

8. Другие ручьи подпитываются дождевой водой. Все эти ручейки, ручьи со временем впадают в большие реки.

9. Реки стекают с гор и в конце концов впадают в море. Таким образом, вода, испарившаяся с поверхности нашей планеты, возвращается на нее.

Процесс испарения – это очень интересное физико-химическое явление, его интересно наблюдать и отмечать, как оно часто встречается в нашей жизни.

Я думаю, что наука еще не раз использует процесс испарения для пользы человека и нашей планеты.

Глава II «Практические опыты»

ОПЫТ № 1 «Зависимость скорости испарения от различных факторов»

1. Зависимость испарения от температуры

Оборудование:

▪ Спирт

▪ 2 стакана одного объема

▪ 2 блюдца разного диаметра

▪ 2 листа бумаги

▪ градусник для жидкостей

Ход опыта:

Нальем в два одинаковых стакана холодную и горячую воду. Отметим уровень воды в стаканах. Через 12 минут вода в горячем стакане испариться быстрее.

Вывод: Это происходит потому, что в подогретой жидкости молекулы увеличивают скорость под воздействием высокой температуры. Они толкают друг друга так сильно, что некоторые вырываются наружу и рассеиваются между молекулами воздуха в виде водяного пара.

2. Зависимость испарения от площади испаряемой поверхности, если температура жидкости одинакова.

Ход опыта:

Нальем горячую воду (для ускорения процесса опыта) в блюдца разного диаметра. Отметим уровень воды. Через 10 минут вода в большом блюдце испарилась быстрее (объем жидкости стал меньше).

Вывод: Чем больше поверхность испаряющийся жидкости, тем быстрее происходит испарение, так как количество испаряющихся молекул будет больше на большей площади.

3. Зависимость испарения от ветра.

Ход опыта:

Намочим два одинаковых листа бумаги водой. Один оставим высыхать на воздухе, а на другой с помощью фена направим струю холодного воздуха. Через 10 минут лист стал сухим, другой же оставался влажным еще часов.

Вывод: Если воздух над жидкостью движется, скорость испарения увеличивается, так как поток воздуха помогает молекулам жидкости оторваться от поверхности и перейти в парообразное состояние. Горячий воздух ускорит этот процесс.

4. Зависимость испарения от рода вещества.

Ход опыта:

Намочим два листа бумаги разными жидкостями: водой и спиртом. Через 3 минуты спирт с листа полностью испарился, лист, увлажненный водой, оставался сырым 20 минут.

Вывод: Процесс испарения веществ не одинаков. Это зависит от сил удерживающих молекулы этого вещества.

Скорость испарения можно изменять, зная факторы, влияющие на этот процесс!

ОПЫТ № 2 «Выделение вещества из раствора. Кристаллизация сахара».

Требуется:

▪ Чашка

▪ Стакан

▪ Горячая вода

▪ Сахар

▪ Чайная ложка

▪ Толстая хлопчатобумажная нить длиной 10 см.

▪ Скрепка

▪ Карандаш

Ход опыта:

1. Налить в чашку горячей воды и, помешивая ложечкой, добавлять сахар до тех пор, пока он не перестанет растворяться. Делать надо быстро, чтобы вода не успела остыть и растворила больше сахара.

2. Вылить раствор в стакан.

3. Привязать один конец к середине карандаша, а другой к скрепке.

4. Положить карандаш на стакан так, чтобы нить погрузилась в раствор, оставаясь натянутой.

5. Поставить стакан в холодное место и оставить его на день.

Результат: На нити образовались кристаллы сахара.

Вывод: Горячая вода помогла создать перенасыщенный раствор. Когда вода остыла, она не смогла удержать такое количество сахара, и его излишки образовали кристаллы. Когда перенасыщенный раствор остывает, часть растворенного вещества выделяется из растворителя (вода) в виде кристаллов. Вода является превосходным растворителем, но есть много растворов, в которых растворителем является спирт: духи, лаки, клеи. Достоинства этих продуктов (аромат духов, непроницаемость лаков, связующая способность клеев) связаны с тем, что спирт быстро испаряется, оставляя на поверхности растворенные вещества.

Испарение позволяет выделить вещества из раствора!

Заключение

Работая над темой испарение, я нашел ответы на свои вопросы. Я узнал, как происходит испарение, что скорость испарения веществ различна. Люди активно используют процесс испарения в своей жизни, применяют его в производстве различных механизмов и машин, используют в быту. В природе этот процесс происходит вне зависимости от деятельности человека и задача людей – не нарушать этот процесс. Для этого необходимо любить природу и любить нашу Землю! Опыты, которые я провел, были очень интересными, и я думаю, что можно провести еще много других опытов по этой теме. Сейчас, когда я смотрю «Дискавери» или читаю книги, я всегда обращаю внимание на испарение, происходящее в природе или в жизни человека, и я рад, что уже так много знаю о нем!