Номер 1, страница 63 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

1. Каковы общие черты процессов испарения и конденсации? Чем они отличаются?

Каковы общие черты процессов испарения и конденсации?

Испарение и конденсация представляют собой два аспекта одного и того же физического явления — фазового перехода вещества между жидким и газообразным состояниями. Несмотря на то что это противоположные процессы, у них есть ряд фундаментальных общих черт.

1. Оба процесса являются фазовыми переходами. Это означает, что в ходе этих процессов изменяется агрегатное состояние вещества (жидкость ↔ газ), но его химический состав остается неизменным.

2. Оба процесса для конкретного вещества при заданном внешнем давлении происходят при одной и той же температуре — температуре насыщения (или температуре кипения). Например, для воды при нормальном атмосферном давлении это 100 °C.

3. В замкнутой системе эти два процесса могут достигать состояния динамического равновесия. В этом состоянии количество молекул, покидающих поверхность жидкости в единицу времени (скорость испарения), становится равным количеству молекул, возвращающихся из пара в жидкость (скорость конденсации). Пар над жидкостью при этом называют насыщенным.

4. Энергетические затраты на испарение и энергетический выход при конденсации равны по модулю. Величина, характеризующая эту энергию, называется удельной теплотой парообразования ($L$). Она показывает, какое количество теплоты необходимо сообщить 1 кг жидкости, чтобы полностью превратить ее в пар при температуре кипения.

Ответ: Общими чертами испарения и конденсации является то, что оба процесса представляют собой фазовый переход между жидким и газообразным состоянием, протекают при одной и той же температуре (температуре кипения), могут приводить к состоянию динамического равновесия, и характеризуются одинаковой по величине удельной теплотой фазового перехода.

Чем они отличаются?

Различия между испарением и конденсацией являются прямым следствием их противоположной направленности.

1. Направление процесса:

– Испарение — это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное.

– Конденсация — это обратный процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.

2. Энергетический обмен с окружающей средой:

– Испарение является эндотермическим процессом. Для того чтобы молекулы покинули жидкость, им необходимо сообщить дополнительную энергию для преодоления сил межмолекулярного притяжения. Эта энергия (теплота) поглощается из окружающей среды, поэтому испарение приводит к охлаждению. Количество поглощенной теплоты определяется формулой: $Q = L \cdot m$.

– Конденсация является экзотермическим процессом. Когда молекулы газа сближаются и образуют жидкость, между ними возникают силы притяжения, что сопровождается выделением энергии в виде теплоты. Поэтому конденсация приводит к нагреву. Количество выделившейся теплоты: $Q = -L \cdot m$.

3. Изменение объема и плотности:

– При испарении вещество переходит в менее плотное состояние, поэтому его объем значительно увеличивается.

– При конденсации вещество переходит в гораздо более плотное жидкое состояние, и его объем резко уменьшается.

4. Условия возникновения:

– Испарение с открытой поверхности жидкости может происходить при любой температуре выше точки замерзания. Его скорость зависит от температуры, площади поверхности, влажности и движения окружающего воздуха.

– Конденсация начинается, когда пар становится насыщенным или пересыщенным. Это обычно происходит при охлаждении пара до определенной температуры (точки росы) или при сжатии.

Ответ: Основные отличия заключаются в направлении фазового перехода (жидкость → газ для испарения; газ → жидкость для конденсации), в характере теплообмена (испарение поглощает тепло и охлаждает систему, конденсация выделяет тепло и нагревает ее), а также в изменении объема (резкое увеличение при испарении и уменьшение при конденсации).