Номер 4, страница 63 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

4. Какие физические процессы обусловливают состояние динамического равновесия между жидкостью и её паром?

Состояние динамического равновесия между жидкостью и её паром обусловлено двумя одновременно протекающими и взаимно компенсирующими друг друга физическими процессами: испарением и конденсацией.

Испарение — это процесс фазового перехода, при котором молекулы вещества переходят из жидкого состояния в газообразное (пар). Этот процесс происходит с поверхности жидкости при любой температуре. Молекулы в жидкости находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении. Некоторые молекулы, особенно у поверхности, могут обладать кинетической энергией, достаточной для преодоления сил межмолекулярного притяжения, удерживающих их в жидкости. Такие молекулы покидают жидкость и образуют над ней пар.

Конденсация — это процесс, обратный испарению, то есть переход молекул вещества из газообразного состояния в жидкое. Молекулы пара над жидкостью также находятся в хаотическом движении и, сталкиваясь с поверхностью жидкости, могут быть захвачены силами межмолекулярного притяжения и вернуться в жидкую фазу.

В замкнутой системе (например, в плотно закрытом сосуде) с жидкостью сначала скорость испарения преобладает, так как концентрация молекул пара над жидкостью мала. По мере испарения плотность пара и его давление увеличиваются. Это приводит к тому, что все больше молекул пара сталкивается с поверхностью жидкости и конденсируется. Скорость конденсации растет до тех пор, пока не сравняется со скоростью испарения.

Когда число молекул, покидающих жидкость за единицу времени (скорость испарения $v_{исп}$), становится равным числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара за то же время (скорость конденсации $v_{конд}$), наступает состояние динамического равновесия: $$v_{исп} = v_{конд}$$ В этом состоянии макроскопические параметры системы (давление, объем, температура) остаются постоянными, хотя на микроскопическом уровне оба процесса — испарение и конденсация — не прекращаются. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром.

Ответ: Состояние динамического равновесия между жидкостью и её паром обусловлено двумя противоположно направленными процессами — испарением (переходом молекул из жидкости в пар) и конденсацией (переходом молекул из пара в жидкость), скорости которых в состоянии равновесия становятся равными.