Теплота парообразования

Испарение жидкости сопровождается ее охлаждением. Чтобы поддерживать температуру испаряющейся жидкости неизменной, к ней необходимо подводить извне теплоту. Чтобы поддерживать процесс кипения жидкости, также нужно непрерывно подводить теплоту. При этом температура жидкости и сосуда не изменяются, но каждую секунду образуется определенное количество пара.

Таким образом, парообразование, проходящее при определенной температуре, сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды. Теплота парообразования прямо пропорциональна массе вещества:

Q = L ∙ m.

Удельная теплота парообразования измеряется количеством теплоты, необходимым для превращения в пар единицы массы жидкости при заданной температуре:

Единица измерения (L) в системе СИ — Дж/кг.

На что расходуется подводимая к телу энергия? Прежде всего на увеличение его внутренней энергии при переходе из жидкого состояния в газообразное: ведь при этом увеличивается объем вещества от объема жидкости до объема насыщенного пара. Следовательно, увеличивается среднее расстояние между молекулами, а значит, и их потенциальная энергия. Кроме того, при увеличении объема вещества совершается работа против сил внешнего давления. Эта часть теплоты парообразования невелика, при комнатной температуре она составляет несколько процентов от всей теплоты парообразования.

Таким образом, можно сказать, что удельная теплота парообразования показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг данного вещества при полном превращении жидкости в пар (при постоянной температуре).

Удельная теплота парообразования зависит от рода жидкости и ее температуры.

Удельная теплота парообразования воды очень велика: 2,256∙106 Дж/кг при температуре 100 °C. У других жидкостей (спирт, эфир, ртуть, керосин и др.) удельная теплота парообразования в 3—10 раз меньше.

Для одной и той же жидкости удельная теплота парообразования зависит от температуры: при повышении температуры L уменьшается, так как с ростом температуры уменьшается разность между объемом жидкости и объемом ее насыщенного пара. Поэтому уменьшается изменение внутренней энергии и работа против сил внешнего давления. При критической температуре удельная теплота парообразования становится равной нулю.