Question

Почему в закрытой емкости жидкость охлаждается медленнее (при наличии испарения)?

Answer 1

Испарение - вылет со свободной поверхности самых быстрых молекул, которые смогли преодолеть притяжение других молекул жидкости. Но они могут опять вернуться в жидкость и ее температура повысится.

Поэтому на ветру испарение быстрее или мы сами дуем, чтобы вылетевшие молекулы не вернулись обратно.

В закрытом сосуде это невозможно. Молекулы с большими скоростями вылетают, но многие опять возвращаются и температура падает гораздо медленнее, за счет излучения энергии сосудом с горячей жидкостью.

Поэтому если налить в блюдце и дуть, чай остынет гораздо быстрее, чем в чашке. (В блюдце больше свободной поверхности для вылета молекул.)

Кроме этого в закрытом сосуде пар может стать насыщенным, когда число вылетевших и вернувшихся молекул одинаково.

Давление пара в закрытом сосуде тоже мешает испарению.

Answer 2

Когда жидкость находится в закрытой емкости, испарение происходит на поверхности жидкости. Испарение — это процесс, при котором молекулы жидкости приобретают достаточно энергии, чтобы преодолеть притяжение друг к другу и перейти в газообразное состояние. При испарении молекулы, обладающие более высокой энергией, покидают поверхность жидкости, что приводит к охлаждению оставшейся жидкости.

В закрытой емкости испарившиеся молекулы не могут покинуть систему, поскольку нет возможности для новых молекул войти в емкость и заменить их. Таким образом, концентрация молекул в газообразной фазе над жидкостью возрастает, и количество молекул, способных испаряться, уменьшается. Это приводит к замедлению темпа испарения и, следовательно, медленному охлаждению жидкости.

В открытой системе, например, когда жидкость находится в открытой емкости или находится под постоянным потоком свежего воздуха, испарившиеся молекулы могут свободно покидать систему, а новые молекулы могут поступать в жидкость. Это поддерживает более высокую скорость испарения и более эффективное охлаждение жидкости.

Таким образом, в закрытой емкости жидкость охлаждается медленнее из-за ограничения по выходу испарившихся молекул и снижения скорости испарения.