Question

Ответить на вопросы: 1. Молекулярно-кинетический механизм парообразования, испарения и кипения. 2. На что расходуется подводимое при кипении воды тепло? 3. Как изменяется внутренняя энергия при переходе воды из жидкого состояния в парообразное при постоянной температуре? 4. Как зависит удельная теплота парообразования от температуры?

Answer 1

1. Явление превращения вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. Парообразование может осуществляться в виде двух процессов: испарения и кипения.
С точки зрения молекулярно-кинетической теории строения вещества испарение жидкости объясняется следующим образом. Молекулы жидкости, участвуя в непрерывном движении, имеют разные скорости. Наиболее быстрые молекулы, находящиеся на границе поверхности воды и воздуха и имеющие сравнительно большую энергию, преодолевают притяжение соседних молекул и покидают жидкость. Таким образом, над жидкостью образуется пар.
2. Тепло расходуется на разрушение межмолекулярных связей. Т.о. тепло идет на образование пара
3. Во-первых, при испарении увеличивается внутренняя энергия вещества. Внутренняя энергия насыщенного пара всегда больше внутренней энергии жидкости, из которой этот пар образовался. Увеличение внутренней энергии вещества при испарении без изменения температуры происходит в основном благодаря тому, что при переходе в пар среднее расстояние между молекулами увеличивается. При этом возрастает их взаимная потенциальная энергия, так как, для того чтобы раздвинуть молекулы на большие расстояния, нужно затратить работу на преодоление сил притяжения молекул друг к другу.
4. Удельная теплота испарения воды зависит от температуры, при
которой испаряется вода. Эта зависимость определяется следующей эмпирической
формулой:
Lисп = (25 - 0,024*tпов) *10^5
где 25·10^5 Дж/кг - удельная теплота испарения при температуре поверхности воды,
равной 0°С; tпов - температура поверхности испаряющейся воды.
Удельная теплота испарения воды увеличивается, так как при понижении t кинетическая энергия молекул уменьшается и им требуется больше дополнительной энергии чтобы покинуть жидкость.

Answer 2

1. Молекулярно-кинетический механизм парообразования, испарения и кипения:

   • Парообразование, испарение и кипение - это процессы перехода вещества из жидкой фазы в газовую фазу, и они происходят на молекулярном уровне.
   • В процессе испарения молекулы воды, находящиеся на поверхности жидкости, получают достаточно энергии от окружающей среды для преодоления молекулярных притяжений внутри жидкости и перехода в газовую фазу. Это происходит благодаря случайным тепловым движениям молекул.
   • В случае кипения весь объем жидкости превращается в газ, а не только поверхностные молекулы, как при испарении. Это происходит при достижении определенной температуры, называемой температурой кипения.

2. Подводимое при кипении воды тепло расходуется на два основных процесса:

   • На преодоление межмолекулярных сил притяжения внутри жидкости, что позволяет молекулам воды перейти из жидкой фазы в газовую фазу. Это требует энергии, которая называется удельной теплотой парообразования.
   • На увеличение кинетической энергии молекул воды, что вызывает увеличение температуры пара. Это также является частью энергии, необходимой для кипения.

3. Внутренняя энергия воды при переходе из жидкого состояния в парообразное при постоянной температуре не меняется. Это связано с тем, что при кипении температура остается постоянной, и всё подводимое тепло уходит на преодоление межмолекулярных сил притяжения и переход молекул из жидкой фазы в газовую фазу, а не на изменение температуры.

4. Удельная теплота парообразования зависит от температуры и обычно увеличивается с увеличением температуры. Это означает, что для парообразования при более высоких температурах требуется больше тепла на одну молекулу. Удельная теплота парообразования может быть разной при разных температурах, но обычно её значение указывается при определенной температуре, например, при 100°C для воды, где она составляет около 2260 кДж/кг.