§22. Удельная теплота парообразования
Чтобы жидкость при температуре кипения полностью перешла в пар, ей необходимо передать дополнительную порцию энергии. Эта энергия не идёт на повышение температуры — она расходуется на разрыв связей между молекулами и увеличение их потенциальной энергии, благодаря чему частицы могут покинуть жидкую фазу.
Объём теплоты, необходимый для превращения жидкости в пар, определяется массой вещества и особенностями молекулярного взаимодействия. У разных жидкостей прочность связей между молекулами различна, поэтому и энергия, необходимая для парообразования, тоже различается.
Для удобства ввели величину удельной теплоты парообразования (L). Она показывает, сколько теплоты требуется, чтобы превратить 1 килограмм жидкости в пар при её температуре кипения. Формулы, описывающие эту зависимость:
L = Q / m,
Q = L · m,
где Q — количество теплоты, m — масса жидкости.
Единицы измерения — джоуль на килограмм (Дж/кг).
Для разных веществ удельная теплота парообразования сильно различается. Например:
- для воды: L = 2,3·10⁶ Дж/кг,
- для спирта: 0,9·10⁶ Дж/кг,
- для эфира: 0,4·10⁶ Дж/кг.
Это значит, что для превращения 1 кг воды в пар необходимо подвести примерно 2,3 миллиона джоулей энергии.
Процесс конденсации является противоположным: когда пар превращается обратно в жидкость, он отдаёт точно такое же количество теплоты, которое получил при парообразовании. То есть при превращении 1 кг пара в воду выделяется Q = L · m.
Таким образом, удельная теплота парообразования показывает, сколько энергии требуется для превращения килограмма жидкости в пар и сколько энергии выделяется при обратном переходе вещества в жидкое состояние.