Конденсация в физике это: Физика 8 класс. Конденсация :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. Конденсация :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. КОНДЕНСАЦИЯ

Конденсация – это переход вещества из газообразного в жидкое состояние.
Молекулы жидкости, покинувшие ее в процессе испарения, находятся в воздухе в состоянии непрерывного теплового движения. Так как движение молекул хаотичное, то какая-то часть молекул вновь попадает в жидкость.Число таких молекул тем больше, чем больше давление пара над жидкостью. Пар конденсируется.

Процесс превращения пара в жидкость идет с выделением некоторого количества тепла.
Количество теплоты, выделяющееся при конденсации определяется по формуле:

где L — удельная теплота парообразования.
Приведенная выше формула годится одновременно для расчета количества теплоты необходимого для превращения жидкости в пар ( при кипении) и для количества теплоты, выделяющейся при конденсации.

Скорость конденсации зависит от: рода жидкости, наличия центров конденсации и от температуры.

Температура вещества в процессе конденсации не изменяется.
Температура конденсации паров вещества равна температуре кипения этого вещества.

 

ВАУ ! ИНТЕРЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ !

Конденсация в банке. Какого цвета туман? Капиллярная конденсация.

 

КАК ПОЯВЛЯЮТСЯ ТУМАН И РОСА?

В воздухе всегда есть водяные пары, хотя их плотность в сотни раз меньше плотности воздуха. Количество водяных паров в воздухе не может быть бесконечно большим. Существует предельная масса воды, которая при данной температуре может содержаться в 1 куб.м воздуха. Чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров может содержаться в воздухе.
При понижении температуры воздуха водяные пары в какой-то момент становятся насыщенными.
При дальнейшем охлаждении начинают конденсироваться и проявляются в виде мельчайших капель
на центрах конденсации – пылинках, частицах дыма, ионах газа.

Появившиеся капли в воздухе называются туманом.
А капли на поверхности земли, на листьях и траве называют росой.
Туманы не долговечны. Капли в воздухе могут сливаться, тогда выпадает дождь, или испаряться, тогда туман рассеивается.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?

… что, белый след на небе от летящего самолета – туман, образующийся из паров воды, поставщиком которых служит сгорающее топливо. Горячий выхлопной газ, насыщенный водяными парами, попадает в холодную атмосферу и образует туман.

 

ИНТЕРЕСНО

Если на газовой плите с предельно большим пламенем горелки стоит открытая кастрюля с водой, близкой к кипению, то как только выключить газ, над кастрюлей появляется обильный пар. Оказывается, что при работе горелки конденсация пара происходила на большом расстоянии от кастрюли, конденсат уносился конвекционными потоками воздуха, поэтому сконденсированные частицы пара не были видны. Когда горелку выключили, пар стал конденсироваться над кастрюлей и поэтому стал видимым.

Устали? — Отдыхаем!

что это за процесс, как изменяется внутренняя энергия и температура, формула, примеры

Конденсация — что это за процесс

Определение 1

Конденсацией называют процесс перехода паров из газообразного состояния в жидкое.

Примечание 1

Конденсация — процесс обратимый. Если в результате реакции из жидкого состояния вещество переходит в газообразное, говорят о парообразовании.

Для того чтобы конденсация имела место, необходимо достижение веществом определенной температуры. Под понятием «вещество» в данном случае понимается насыщенный или ненасыщенный пар.

Нагретый возле поверхности Земли воздух, поднимается в атмосферу и сталкивается там с холодными воздушными массами. В результате формируются условия для образования конденсата. Человек замечает это в виде росы, тумана, облаков.

Пример 

Открывая крышку кастрюли, в которой кипит вода, можно обжечься каплями, стекающими с ее крышки. При большой разнице температур на улице и внутри помещения на окнах образуются капли воды, струйками стекающие вниз окна. То же происходит при запотевании очков на холодном воздухе. Эта жидкость — результат конденсации паров воды, которые в значительном количестве присутствуют в атмосфере.

На практике с конденсацией можно встретиться не только в быту. Она имеет огромное значение в серьезных промышленных производствах. Теплообменные аппараты, установки для опреснения воды, перегонная аппаратура, конденсаторы паровых турбин и т.п.

Чтобы понять механизм конденсации, необходимо поочередно рассмотреть несколько последовательных процессов:

1. В жидком веществе (в частности — в воде) молекулы не занимают определенное положение, они двигаются по всему объему. Они подвергаются взаимным силам притяжения.
2. При нагревании сила скорость движения увеличивается. Некоторые молекулы выходят из-под воздействия сил межмолекулярного притяжения и покидают жидкость, отрываясь от ее поверхности.
3. При продолжающемся нагревании количество «оторвавшихся» молекул, которые в состоянии покинуть поверхность жидкости, увеличивается. При закрытой крышке эти молекулы находятся в пространстве под ней, образуя пар.
4. Холодная внутренняя поверхность крышки охлаждает пары, скопившиеся над водой, чем провоцирует образование конденсата.
5. Вид внутренней поверхности крышки бывает от влажного до имеющего струи воды, стекающие обратно в жидкость.

Примечание 2

Те молекулы, которые покинули поверхность жидкости в ходе испарения, постоянно движутся. Это тепловое движение, имеющее хаотичный характер. Именно поэтому происходит процесс конденсации, противоположный парообразованию: молекулы возвращаются в жидкость.

 Источник: uchitel.pro

Определение в физике, при каких условиях происходит

Суть процесса конденсации отражена в определении конденсата.

Определение 2

Конденсат — вода в фазе жидкости, которая образовалась (точнее сказать, выпала) из воздуха и попала на поверхность или внутренние слои различных конструкций.

С позиции физика появление конденсата объясняется тем, какое количество влаги может содержать воздух максимально в зависимости от своей температуры.

Следствие 1

Чем ниже температура воздуха, тем незначительнее процент водяных паров, содержащихся в нем. И наоборот. Понижая температуру воздуха, либо обеспечивая контакт с холодными поверхностями, достигают понижения температуры вплоть до точки росы. В этот момент появляется роса — вода, выпадающая в виде конденсата. Эта часть воды уже не удерживается в воздухе и является «лишней». Описанный процесс — типичная схема выпадения конденсата.

Определение 3

Точка росы (температура точки росы) — значение температуры воздуха, необходимой для того, чтобы водяные пары (газообразная вода) преобразовались в жидкое состояние. Другими словами: это температура, при которой будет выпадать конденсат.

Следствие 2

Условиями, необходимыми для выпадения конденсата, являются:

1. Любая влажность воздуха при снижении температуры до равной точке росы.
2. Любая температура воздуха, если повышается его влажность, становясь максимальной (соответствующей точке росы).

Конденсат образуется с большей вероятностью в таком воздухе, где ниже температура (или температура окружающих предметов) и там, где больше водяных паров.

Для оценки состояния (количества) водяных паров в воздухе пользуются двумя показателями:

• абсолютная влажность;
• относительная влажность.

Определение 4

Абсолютная влажность — количество воды, выраженное в граммах, которое содержится в 1м³ воздуха.

Определение 5

Относительная влажность показывает степень насыщения воздуха парами воды, выражается в процентах и отражает зависимость от максимально возможного насыщения при определенной температуре.

Для каждого случая с известным значением абсолютной влажности существует точка росы — температура, при которой относительная влажность равна 100%.

Источник: acadomia. ru

Конденсация насыщенных и ненасыщенных паров

Поскольку процесс конденсации напрямую зависит от концентрации молекул пара, то справедливо утверждение, что интенсивность испарения определяется температурой.

Следствие 3

Концентрация молекул в насыщенном паре зависит от температуры воды.

Здесь необходимо дать пояснение понятиям «насыщенный» и «ненасыщенный» пар.

Определение 6

Насыщенный пар — пар, находящийся в состоянии динамического равновесия с жидкостью, над которой он образовался.

Ненасыщенный пар — пар, не вступивший в динамическое равновесие со своей жидкостью.

Давление насыщенного пара, исходя из вышеизложенных фактов, не зависит от занимаемого им объема, а определяется температурой. При этом повышение температуры вызывает интенсивное увеличение плотности и давления насыщенного пара.

Для различных веществ установленные давление и плотность вынесены в справочные таблицы. Для насыщенного пара справедливо уравнение Клайперона-Менделеева.

Если пар сжимать (или нагревать), его масса меняется. Различия в насыщении пара над жидкостями различных плотностей объясняется различием молекулярной структуры (различием сил межмолекулярного воздействия). К примеру, у ртути динамическое состояние равновесия устанавливается при небольшой плотности, поскольку количество молекул, которые в состоянии подняться над поверхностью ртути, незначительно.

Летучие жидкости имеют малые силы межмолекулярного взаимодействия. Поэтому при той же температуре насыщение пара наступит гораздо быстрее и при большей плотности. Примеры: этанол, эфир и т.п.

Ненасыщенный пар рассматривается с позиций законов для идеального газа.

Процессы конденсации и испарения сопровождаются изменениями внутренней энергии жидкости. При испарении поверхность жидкости покидают молекулы, обладающие большей кинетической энергией. Поэтому общая внутренняя энергия жидкости уменьшается. Параллельно снижается температура жидкости.

Конденсация — процесс, обратный испарению. При переходе вещества из газообразного состояния в жидкое выделяется энергия.

Формулы, примеры решения задач

При решении задач на тему «Конденсация» пользуются следующими формулами:

Источник: uchitel.pro

Рассмотрим примеры решения задач.

Задача 1

Выделением какого количества энергии сопровождается процесс превращения воды в пар, если масса воды 150 г, а температура 100 °С?

Известно, что табличный показатель удельной теплоты парообразования воды равен L=2,3*106 Дж/кг

Решение.

Используем формулу: Q=L*m

Q=2,3*106*0,150=3,45*105

Ответ: Q=3,45*105 Дж

Задача 2

Дано 2 кг воды, имеющей температуру 20 °C. Какое количество энергии потребуется для превращения ее в пар?

Решение.

Известно, что L=2,3*106 Дж/кг

С=4,2*103 Дж/кг*°С

Парообразование воды происходит при температуре 100 °C. На первом этапе потребуется энергия (Q1), чтобы нагреть воду от 20 °C до 100 °C.

На втором этапе энергия (Q2) будет затрачена на превращение воды в пар при постоянной температуре.

Конечной формулой решения задачи будет: Q=Q1+Q2

Q1=cm(t2-t1)

Q2=Lm

Q1=4200*2*(100-20)

Q2=2,3*106*2

Q=5,3*106

Ответ: Q=5,3*106

Задача 3

Определить количество энергии, необходимое для доведения до кипения и испарения воды, если ее первоначальная температура составляет 0 °С, а ее масса — 5 кг?

Решение.

Известно, что L=2,3*106 Дж/кг

С=4,2*103 Дж/кг*°С

Искомая величина Q будет состоять из суммы Q1 и Q2.

Q1=cm(t2-t1)

Q2=Lm

Q=4200*2*100+2,3*106*5=1,36*107Дж

Ответ: Q=1,36*107Дж

Задача 4

Кусок свинца массой 8 кг имеет температуру 27 °С. Сколько энергии потребуется, чтобы его расплавить?

Решение.

Известно, что температура плавления свинца 327 °С (это табличная величина).

С=140 Дж/кг*°С 

λ=0,25*105 Дж/кг

Введем простые обозначения:

Q1 — количество теплоты, необходимое для нагревания свинца от 27 °C до температуры плавления.

Подставив значения и коэффициенты, получаем, что Q1=336 кДж

Q2=λm=200 кДж

Q=Q1+Q2=536 кДж

Ответ: Q= 536 кДж

Конденсация

Ресурс

Энциклопедическая вход

Ресурс

Энциклопедическая запись

Конденсация — это процесс, где водяной пары становится жидкостью

.

Идет загрузка…

Powered by

Конденсация — это процесс, при котором водяной пар превращается в жидкость. Это процесс, обратный испарению, когда жидкая вода превращается в пар.

Конденсация происходит одним из двух способов: либо воздух охлаждается до точки росы, либо он настолько насыщается водяным паром, что больше не может удерживать воду.

Точка росы

Точка росы – это температура, при которой происходит конденсация. (Роса — это просто конденсированная вода в атмосфере.) Температура воздуха может достигать или опускаться ниже точки росы естественным путем, как это часто бывает ночью. Вот почему газоны, автомобили и дома часто покрываются каплями воды по утрам.

Конденсация также может привести к образованию капель воды на внешней стороне банок с газировкой или стаканов с холодной водой. Когда теплый воздух попадает на холодную поверхность, он достигает точки росы и конденсируется. Это оставляет капли воды на стекле или банке.

Когда воздушный карман наполняется водяным паром, образуются облака. Точку, в которой начинается конденсация, легко увидеть в кучевых облаках, которые имеют плоское дно. Эти плоские днища — это место, где пар начинает конденсироваться в капли воды.

Насыщенность

Облака — это просто массы капель воды в атмосфере. Молекулы водяного пара находятся далеко друг от друга. По мере того как в облаках собирается больше водяного пара, они могут насыщаться водяным паром. Насыщенные облака больше не могут удерживать водяной пар. Когда облака насыщены водяным паром, плотность или плотность молекул увеличивается. Пар конденсируется и превращается в дождь.

Холодный воздух содержит меньше водяного пара, чем теплый воздух. Вот почему теплый климат часто более влажный, чем холодный: водяной пар остается в воздухе, а не конденсируется в дождь. В холодном климате чаще идут дожди, потому что там легче конденсируется водяной пар.

Fast Fact

Вызов дождя
Ядра конденсации облаков (CCN) представляют собой микроскопические кусочки глины, соли или твердых загрязняющих веществ, таких как пепел от дыма. Вода в облаках конденсируется вокруг этих ядер конденсации, образуя капли дождя.

Статьи и профили

Национальная метеорологическая служба: почему некоторые облака пушистые сверху и гладкие, плоские снизу?

Веб-сайт

National Geographic Science: Clouds and Cloud FormationNOAA: Классификация облаков

Кредиты

Кредиты мультимедиа

Аудио, иллюстрации, фотографии и видео указываются под активом мультимедиа, за исключением рекламных изображений, которые обычно ссылаются на другую страницу, содержащую кредит мультимедиа. Правообладателем для СМИ является лицо или группа, указанные в титрах.

Сценаристы

Ким Рутледж

Мелисса Макдэниел

Сантани Тенг

Хилари Холл

Тара Рэмруп

Эрин Спраут

Jeff Hunt

Diane Boudreau

Hilary Costa

Illustrators

Mary Crooks, National Geographic Society

Tim Gunther

Editors

Jeannie Evers, Emdash Editing, Emdash Editing

Kara West

Educator Reviewer

Nancy Wynne

Producer

National Geographic Society

other

Последнее обновление

20 мая 2022 г.

Разрешения пользователя

Для получения информации о разрешениях пользователей ознакомьтесь с нашими Условиями обслуживания. Если у вас есть вопросы о лицензировании контента на этой странице, свяжитесь с нами по адресу [email protected] для получения дополнительной информации и получения лицензии. Если у вас есть вопросы о том, как цитировать что-либо на нашем веб-сайте в вашем проекте или презентации в классе, обратитесь к своему учителю. Она или он лучше всего знает предпочтительный формат. Когда вы обратитесь к нему или к ней, вам потребуется название страницы, URL-адрес и дата доступа к ресурсу.

Мультимедиа

Если медиаресурс доступен для загрузки, в углу средства просмотра мультимедиа появится кнопка загрузки. Если кнопка не отображается, вы не можете загрузить или сохранить медиафайл.

Текст

Текст на этой странице можно распечатать и использовать в соответствии с нашими Условиями предоставления услуг.

Интерактивы

Любые интерактивы на этой странице можно воспроизводить только во время посещения нашего веб-сайта. Вы не можете скачивать интерактивы.

Связанные ресурсы

Как объяснить процесс конденсации

Обновлено 4 марта 2023 г. они пришли из? Трава не потеет, дождь не идет, а поливальная машина вашего соседа не включена. Вместо этого капли появляются в результате конденсации. Но как объяснить конденсацию? Некоторые примеры, а также немного физики могут проиллюстрировать процесс конденсации.

Определение конденсации

Конденсация – это изменение состояния воды из газообразной или парообразной формы в жидкую. Обычно это происходит, когда пары теплого воздуха сталкиваются с холодной поверхностью. Но для конденсации не требуется твердая поверхность, так как она может произойти, когда теплый карман водяного пара сталкивается с холодным воздухом или другими газами.

• Конденсация – это превращение газа или пара в жидкость. Этот процесс обычно относится к конденсации воды, но может применяться к любой конверсии газа в жидкость.

Примеры конденсации

Конденсация происходит каждый день. Некоторые из наиболее распространенных примеров конденсации:

• Утренняя роса: когда влага из воздуха конденсируется на поверхностях и растениях, охлаждаемых ночью. Точка росы описывает температуру воздуха, при которой вода конденсируется.
• Капли на банке газировки: холодная поверхность банки приводит к тому, что влага из теплого наружного воздуха конденсируется на внешней стороне банки. Если у вас нет банок, стакан с холодной водой обеспечивает более прохладную поверхность для образования конденсата.
• Запотевшее лобовое стекло: воздух в вашем автомобиле содержит влагу, а еще ее добавляют от дыхания и тел пассажиров. При достаточном количестве влаги и достаточно прохладном ветровом стекле влага конденсируется в виде капель, которые запотевают на вашем стекле.
• Туманное дыхание: ты видишь свое дыхание? Тогда на улице холодно; достаточно холодный, чтобы конденсировать влагу в более крупные капли. Это пример конденсации, происходящей без поверхности для сбора капель.
• Облака: облака в небе — еще один пример конденсации без поверхности. Наиболее распространенные типы облаков образуются, когда горячий воздух поднимается; он начинает остывать по мере подъема и сталкивается с более низкими температурами. Более теплый воздух может содержать больше водяного пара, поэтому, когда воздух охлаждается, вода начинает конденсироваться, образуя облака.
  • Ядра конденсации: это частицы грязи и пыли, на которых образуется конденсат в облаках. Вода с трудом прикрепляется к самой себе, поэтому ей нужен другой материал для конденсации.
• Кондиционирование воздуха: использует процессы конденсации и испарения для удаления тепла из воздуха и циркуляции более холодного воздуха внутри. Он использует эти принципы, чтобы манипулировать газообразными хладагентами для охлаждения наших зданий.

Физика конденсации

Как и всякая материя, вода состоит из молекул. В форме пара молекулы энергичны, быстро движутся и находятся далеко друг от друга. Когда пар сталкивается с более низкими температурами воздуха, молекулы становятся медленнее, менее энергичными и сближаются. Когда они достигают достаточно низкого уровня энергии, пар превращается в жидкость.

Воде нужна поверхность или точка зародышеобразования для конденсации, потому что молекулы воды сами по себе недостаточно велики, чтобы склеиваться, поэтому они цепляются за что-то еще.

Вы можете провести классный эксперимент, чтобы продемонстрировать физику конденсации, используя только шарик с водой и несколько простых предметов домашнего обихода. Когда горячий водяной пар охлаждается на воздушном шаре, потеря молекулярной энергии изменяет давление, что приводит к неожиданному результату. Подробности эксперимента можно найти в статье журнала Scientific American в разделе ссылки.

Испарение и влажность

Конденсацию можно рассматривать как противоположность испарения; в то время как конденсация приводит к образованию капель воды на некоторой поверхности, испарение — это изменение состояния, при котором вода переходит из жидкой воды в водяной пар. Связь между испарением, конденсацией и замерзанием молекул воды в атмосфере определяет круговорот воды на Земле. Этот цикл представляет собой непрерывный цикл, в котором вода будет переходить из водяного пара в газообразном состоянии в атмосфере в жидкое состояние, которое затем может замерзнуть в твердый лед или снова испариться в пар. Каждая часть круговорота воды играет решающую роль в формировании осадков, влажности и погодных условий на поверхности Земли. Испарение очень полезно во многих процессах, особенно при очистке воды путем дистилляции и охлаждения.

Количество воды в воздухе известно как влажность; более высокая влажность означает более высокий процент воды в воздухе.