§ 19. Поглощение энергии при испарении жидкости. Выделение энергии при конденсации пара

При испарении жидкость теряет прежде всего частицы, которые способны преодолеть притяжение соседей. В среднем они уносят больше энергии, чем остающиеся частицы. Если поступление энергии извне недостаточно, средняя энергия оставшихся частиц уменьшается и жидкость охлаждается. Поэтому влажная кожа ощущает прохладу, а термометр, резервуар которого обёрнут влажной тканью, может показывать меньшую температуру, чем сухой термометр рядом с ним.

Охлаждение не означает, что испарение всегда непрерывно понижает температуру жидкости. Она одновременно получает энергию от более тёплого воздуха, сосуда и других окружающих тел. Установившаяся температура определяется балансом поступающей энергии и затрат на испарение. Если внешнее нагревание достаточно сильное, жидкость может испаряться без заметного охлаждения. Например, вода на нагретой поверхности получает необходимую энергию от этой поверхности, а не только расходует собственную внутреннюю энергию.

При конденсации происходит обратное: пар превращается в жидкость и передаёт энергию окружающим телам. Поэтому горячий водяной пар способен передать поверхности значительную энергию не только при охлаждении, но и при самом переходе в жидкое состояние. Это объясняет, почему контакт с паром опасен. В учебных рассуждениях важно учитывать оба процесса отдельно и не ограничиваться сравнением начальных температур пара и воды одинаковой массы.

Испарение и конденсация играют важную роль в природе. Вода испаряется с водоёмов и почвы, а при охлаждении влажного воздуха образуются капельки тумана и облаков. Роса появляется на поверхностях, температура которых стала достаточно низкой для конденсации водяного пара. Эти явления сопровождаются переносом энергии и участвуют в круговороте воды. Белые облака над чайником или туман состоят из капелек, тогда как газообразный водяной пар сам по себе невидим.