§19. Поглощение энергии при испарении жидкости. Выделение энергии при конденсации пара
Когда жидкость испаряется, она охлаждается. Это легко почувствовать: если нанести каплю воды на кожу, то по мере её испарения возникает ощущение холода. Причина в том, что поверхность жидкости покидают самые быстрые, энергичные молекулы. Те, что остаются, имеют в среднем меньшую кинетическую энергию, поэтому температура жидкости понижается.
Чтобы испаряющаяся жидкость не охлаждалась, ей необходимо получать энергию извне. Значит, испарение всегда идёт с поглощением теплоты — часть внутренней энергии расходуется на то, чтобы молекулы смогли вырваться из жидкости и перейти в газообразное состояние.
При конденсации, наоборот, энергия выделяется. Когда молекулы пара возвращаются в жидкую фазу, силы притяжения между ними заставляют их сближаться, и часть потенциальной энергии превращается в тепло. Поэтому жидкость при конденсации нагревается. Чтобы её температура оставалась неизменной, избыток теплоты нужно отводить.
Эти процессы постоянно проявляются в природе. Так, роса появляется тогда, когда водяной пар в охлаждённом ночном воздухе превращается в капли воды. Облака образуются по тому же принципу: пар поднимается в более холодные слои атмосферы и там конденсируется.