Испарение

ИСПАРЕНИЕ, переход вещества из конденсированной (жидкой или твёрдой) фазы в газообразную (пар). Обычно под испарением понимают переход жидкости в пар, происходящий на свободной поверхности жидкости в результате теплового движения её молекул. Испарение твёрдых тел называют возгонкой или сублимацией (смотри Сублимация и десублимация). Испарение является фазовым переходом 1-го рода, характеризующимся отличной от нуля теплотой фазового перехода.

При переходе из жидкости в пар молекула должна преодолеть силы молекулярного сцепления в жидкости. Работа против этих сил (работа выхода), а также против внешнего давления уже образовавшегося пара совершается за счёт кинетической энергии теплового движения молекул, поэтому в результате испарения жидкость охлаждается. Чтобы процесс испарения протекал при постоянной температуре, необходимо сообщать жидкости определённое количество теплоты (смотри Теплота испарения). При процессе, обратном испарению, то есть при образовании из пара жидкой (или твёрдой) фазы (конденсации пара), происходит выделение теплоты.

Вследствие теплового движения молекул испарение (в отличие от кипения) возможно при любой температуре, причём с повышением температуры скорость испарения увеличивается из-за увеличения доли молекул, обладающих необходимой кинетической энергией. В замкнутой системе жидкость - пар (закрытом сосуде) при постоянной температуре со временем устанавливается состояние термодинамического равновесия, характеризующееся давлением насыщенного пара. Этому давлению соответствует равенство потоков молекул, переходящих из жидкости в пар и возвращающихся из пара в жидкость. Давление насыщенного пара над плоской поверхностью зависит только от температуры и повышается с её ростом.

Скорость испарения резко снижается при нанесении на поверхность жидкости достаточно прочной плёнки нелетучего вещества. Испарение жидкости в газовой среде, например, в воздухе, происходит медленнее, чем в разреженной среде (вакууме), так как вследствие соударений с молекулами газа часть частиц пара снова возвращается в жидкость.

Испарение играет важную роль в энергетике, холодильной технике, во всех процессах сушки материалов и т.д.; применяется как средство очистки веществ или разделения жидких смесей перегонкой (смотри Дистилляция). В естественных условиях испарение является единственным механизмом передачи влаги с океанов и суши в атмосферу и основной составляющей круговорота воды на земном шаре.

Лит.: Константинов А. Р. Испарение в природе. 2-е изд. Л., 1968; Кикоин А. К., Кикоин И. К. Молекулярная физика. 2-е изд. М., 1976.