Что общего между процессами испарения и кипения в чем различие между ними: Чем отличается испарение от кипения

что такое пароообразование, в чем разница между процессами, что общего, таблица сходств и различий

На первый взгляд процессы испарения и кипения очень схожи, ведь и то и другое приводит к переходу вещества в парообразное состояние. В действительности, между этими процессами есть существенная разница, которую можно понять, детально разобравшись в вопросе.

Испарением называют парообразование, происходящее с поверхности какой-либо жидкости. Кипение — это парообразование внутри структуры жидкости.

Подробнее о том, чем отличается кипение от испарения, поговорим в статье.

Содержание

• Что такое пароообразование?
  • Определение видов
    • Кипение
    • Испарение
• В чем разница между процессами?
• Что общего?
• Таблица сходств и различий
• Заключение

Что такое пароообразование?

Парообразованием называют изменение капельными жидкостями агрегатного состояния, в результате чего они из жидкости превращаются в пар.

Если этот процесс происходит на поверхности воды, то он называется испарением. Когда он затрагивает весь объём, то происходит кипение, для чего нужно поддерживать конкретную температуру и давление насыщенного пара.

Определение видов

Рассмотрим определения процессов кипения и испарения.

Кипение

Кипение — это процесс, происходящий внутри объёма жидкости. При комнатной t вода крайне насыщена воздухом, но в ней присутствуют пузырьки, свидетельствующие о наличии газа.

При нагревании он будет выделяться на стенки и дно сосуда. Это приводит к формированию воздушных пузырьков, а, находящаяся в них жидкость, начнёт испаряться, если давление пара станет больше давления газа, находящегося в пузырьках.

В процессе нагревания, наполненные паром пузырьки расширяются, что приводит к их всплыванию на поверхность. При кипении в жидкости всё время формируются пузырьки пара, через которые она испаряется. Для этого нужна определённая температура и давление.

При достижении температуры кипения молекулы начинают наращивать и поглощать тепловую энергию и энергию движения тела. Это приводит к увеличению скорости испарения, которое будет происходить, пока воздушные массы остаются насыщенными.

Если давление внешней среды приравняется к внутреннему молекулярному давлению жидкости, начнет происходить кипение, сопровождающееся преобразованием воды в пар.

Кипение бывает двух видов:

1. Пузырьковое. Пузырьковое кипение заключается во время от времени появляющихся и увеличивающихся пузырьках. Если этот процесс происходит медленно, то они наполняются паром. Их увеличение в размерах происходит за счёт быстрого испарения жидкости, что провоцирует их всплытие и образование пара.
2. Плёночное. Плёночное кипение возникает, когда некоторые пузырьки сливаются вместе до определённой критической отметки. Это приводит к формированию сплошного слоя пара, который время от времени прорывается в тело жидкости.

   Теплоотдача в такой ситуации резко снижается, так как плёнка плохо проводит тепло, а это приводит к увеличению температуры поверхности нагревания. Хорошим примером плёночного кипения считается капля воды, находящаяся на сильно нагретой плите.

Испарение

Испарение — процесс спонтанный, происходящий при температуре 20 — 25°C и спровоцированный перемещением высокоэнергетических молекул, переходящих в воздушную массу.

Находясь в жидкости, молекулы обладают некоторой степенью свободы и определённым количеством энергии движения тела

, побуждающей их переходить в газовую фазу, справляясь со сдерживающим их напряжением. Переходят из жидкой в газообразную фазу молекулы, находящиеся на поверхности, так как им для этого нужно мало энергии.

Однако это доступно и молекулам, располагающимся глубже в структуре жидкости, при условии, что у них есть достаточная для этого энергия движения тела, позволяющая преодолеть сопротивление поверхности и не сталкиваться с другими молекулами, находящимися внутри.

Испарение будет происходить, пока, находящийся над жидкой средой, воздух будет оставаться ненасыщенным.

Только в этом случае воздух примет молекулы паров, поглощающие тепловую энергию. В результате процесса испарения происходит снижение температуры той части жидкости, которая не преобразуется в пар.

Испарение становится возможным благодаря следующим особенностям молекулярной структуры жидкости:

• молекулы расположены очень близко одна к другой;
• отсутствует привязка молекул к каким-либо центрам, что позволяет им свободно перемещаться по всему телу жидкости;
• существуют силы притяжения, связывающие молекулы между собой;
• молекулы всё время находятся недалеко от собственного положения равновесия.

Чтобы произошло испарение, необходимо выполнить одно важное условие: накопление молекулами энергии движении тела, которая будет выше их связи другими молекулами в структуре жидкости. Это позволит им вылетать с поверхности и образовывать над ней пар.

Однако для молекул характерно хаотичное движение, в результате которого они возвращаются в жидкое состояние, а часть из них теряется безвозвратно. Оставшиеся в структуре тела жидкости молекулы характеризуются сокращением средних показателей энергия движения тела, что приведёт к снижению температуры.

В чем разница между процессами?

Есть отличия между этими двумя процессами. Если испарение — это парообразование, происходящее при комнатной температуре, то кипением называют преобразование воды в пар при достижении температуры кипения. Эта температура будет постоянной на протяжении всего процесса кипения.

При парообразовании, происходящем на поверхности воды, расположенные там молекулы участвуют в этой процедуре наибольшую часть времени.

Основное отличие этих процессов состоит в том, что для кипения свойственно поддержание постоянной температуры, в результате чего происходит газообразование, а испарение — это спонтанный, а не принудительный процесс, поддерживаемый изменением давления или температуры.

Кипение считают массовым явлением, происходящим во всём теле жидкости, в то время как, испарение затрагивает исключительно поверхностные молекулы. Кипячение приводит к образованию пузырьков во внутренней структуре, откуда они поднимаются и преобразуются в газ.

Что общего?

Сходства заключаются в следующем:

• происходит преобразование воды из жидкого состояния в газообразное;
• сокращается объём тела жидкости;
• часть молекул безвозвратно теряется;
• происходит отрыв молекул с наибольшей энергией движения тела.

Таблица сходств и различий

Рассмотрим таблицу, в которой наглядно показано сравнение и разница между процессами.

Параметры	Испарение	Кипение
Температура окружающей среды	Комнатная	Температура кипения, характерная для конкретной жидкости
Температура жидкости	Сокращается по мере испарения	Остаётся постоянной на протяжении всего процесса
Источник энергии	Поставляется окружающей средой	Необходим дополнительно для нагрева
Газообразование	Не образуются пузырьки	Формируются пузырьки из-за выделения газа
Где происходит	Происходит на поверхности жидкости	Происходит в структуре жидкости

Заключение

Понимая разницу процессами кипения и испарения, можно их наблюдать и исследовать, занимаясь изучением основ физики и механизмов преобразования воды из жидкого состояния в парообразное.

Испарение и кипение

☰

Испарение и кипение — это два способа перехода жидкости в газ (пар). Сам процесс такого перехода называется парообразованием. То есть испарение и кипение — это способы парообразования. Между этими двумя способами есть существенные отличия.

Испарение происходит только с поверхности жидкости. Оно является результатом того, что молекулы любой жидкости постоянно перемещаются. Причем скорость у молекул разная. Молекулы с достаточно большой скоростью, оказавшись на поверхности, могут преодолеть силу притяжения других молекул и оказаться в воздухе.

Молекулы воды, находящиеся по отдельности в воздухе, как раз и образуют пар. Увидеть глазами пар невозможно. То, что мы видим, как водяной туман, это уже результат конденсации (обратный парообразованию процесс), когда при охлаждении пар собирается в виде мельчайших капелек.

В результате испарения сама жидкость охлаждается, так как ее покидают наиболее быстрые молекулы.

Как известно, температура как раз определяется скоростью движения молекул вещества, то есть их кинетической энергией.

Скорость испарения зависит от многих причин. Во-первых, она зависит от температуры жидкости. Чем температура выше, тем испарение быстрее. Это и понятно, так как молекулы двигаются быстрее, а значит, им легче вырваться с поверхности. Скорость испарения зависит от вещества. У одних веществ молекулы притягиваются сильнее, и следовательно, труднее вылетают, а у других — слабее, и следовательно, легче покидают жидкость. Испарение также зависит от площади поверхности, насыщенности воздуха паром, ветра.

Самое главное, что отличает испарение от кипения, это то, что испарение протекает при любой температуре, и оно протекает только с поверхности жидкости.

В отличие от испарения, кипение протекает только при определенной температуре. Для каждого вещества, находящегося в жидком состоянии, характерна своя температура кипения. Например, вода при нормальном атмосферном давлении кипит при 100 °C, а спирт при 78 °C. Однако с понижением атмосферного давления температура кипения всех веществ немного понижается.

При кипении из воды выделяется растворенный в ней воздух. Поскольку сосуд обычно нагревают снизу, то в нижних слоях воды температура оказывается выше, и пузыри сначала образуются именно там. В эти пузыри испаряется вода, и они насыщаются водяным паром.

Так как пузыри легче самой воды, то они поднимаются вверх. Из-за того, что верхние слои воды не прогрелись до температуры кипения, пузыри остывают и пар в них обратно конденсируется в воду, пузыри становятся тяжелее и снова опускаются.

Когда все слои жидкости прогреваются до температуры кипения, то пузыри уже не опускаются, а поднимаются на поверхность и лопаются. Пар из них оказывается в воздухе.

Таким образом, при кипении процесс парообразования происходит не на поверхности жидкости, а по всей ее толще в образующихся пузырьках воздуха. В отличие от испарения, кипение возможно лишь при определенной температуре.