Испарение происходит только на поверхности жидкости и при любой температуре, тогда как кипение происходит по всей жидкости и только при определенной температуре, называемой точкой кипения. Оба процесса включают переход жидкости в газообразное состояние, но кипение происходит бурно и сопровождается образованием видимых пузырьков пара, в то время как испарение происходит тихо и незаметно.
Суммируя
- Место испарения: испарение – только поверхность жидкости; кипение – весь объем (образуются пузырьки пара).
- Температура: испарение происходит при любой температуре; кипение происходит при точке кипения, которая зависит от давления.
- Процесс: Во время кипения температура жидкости не меняется, даже при постоянном добавлении тепла; испаряющееся вещество может охлаждаться.
- Общие черты: оба процесса включают изменение агрегатного состояния из жидкости в газ и оба требуют энергии.
Что такое парное соединение?
Испарение — это превращение жидкости в пар с её свободной поверхности. Молекулы жидкости постоянно находятся в движении, и их энергия меняется. Самые быстрые молекулы, расположенные вблизи поверхности, могут преодолеть притяжение соседних молекул и улетучиться в окружающую среду.
Именно поэтому испарение происходит при любой температуре – белье сохнет на балконе, лужи исчезают, а мокрый пол высыхает. По мере того, как частицы с наибольшей энергией улетучиваются, средняя энергия оставшихся частиц уменьшается, и жидкость охлаждается . Это лежит в основе охлаждения тела через пот и ощущения прохлады после выхода из воды.
Что кипит?
Кипение — это интенсивное испарение, происходящее по всему объему жидкости. Внутри жидкости, обычно у нагретого дна, образуются пузырьки пара . Эти пузырьки растут, поднимаются к поверхности и лопаются. Это создает характерный булькающий звук.
Кипение начинается, когда давление насыщенного пара жидкости равно внешнему давлению над её поверхностью. Только тогда внутри жидкости может существовать пузырек пара, не будучи разрушенным. Температура, при которой это происходит, называется температурой кипения . Для чистой воды при стандартном давлении (1013,25 гПа) она составляет 100 °C.
Кипение и выпаривание – наиболее важные различия.
Температура и давление
Испарение не имеет температурного порога – оно происходит даже в холодный день, просто медленнее. Для кипения необходимо достичь точки кипения, которая зависит от давления . При более низком давлении, например, высоко в горах, вода кипит при температуре менее 100°C, поэтому кипение занимает больше времени. В скороварке давление выше, и точка кипения превышает 100°C, что сокращает время приготовления.
Постоянная температура во время кипения
Когда вода закипает, её температура не повышается , даже несмотря на то, что горелка продолжает нагреваться. Всё подводимое тепло используется для превращения жидкости в пар (это называется теплотой испарения). Более сильное пламя ускоряет кипение, но при постоянном давлении оно не повышает температуру воды.
Скорость процесса
Скорость испарения зависит от нескольких факторов: температуры жидкости, размера поверхности, движения воздуха над жидкостью, влажности воздуха и типа жидкости . Именно поэтому белье сохнет быстрее в теплый, ветреный и сухой день, а чай остывает быстрее на плоской тарелке, чем в высокой кружке. Скорость кипения зависит главным образом от того, сколько тепла мы тратим за единицу времени.
Сравнительная таблица: испарение против кипения
| Характерный | Испарение | Кипение |
|---|---|---|
| Где это происходит? | Только на поверхности жидкости | Во всем объеме жидкости |
| Температура | Любой | Температура кипения (зависит от давления) |
| Состояние | Порога нет – некоторые частицы всегда ускользают. | Давление насыщенного пара = внешнее давление |
| Видимость | Незаметный, бесшумный | Пузыри пара, бульканье |
| Температура жидкости в течение | Оно может опуститься (жидкость остынет). | Постоянная при постоянном давлении |
| Скорость | Обычно медленно | Жестокий |
| Примеры | Сушка белья, сушка лужи, потливость | Вскипятить воду в чайнике, сварить макароны |
Что связывает эти два процесса?
Испарение, и кипение являются видами испарения в широком смысле , то есть переходом из жидкого состояния в газообразное. В обоих случаях жидкость должна поглотить энергию — молекулы должны преодолеть взаимное притяжение. Обратным процессом является конденсация , в ходе которой пар выделяет тепло и превращается в жидкость, например, на холодном окне.
Также стоит отличать эти два понятия от сублимации – перехода из твердого состояния непосредственно в газообразное, минуя жидкость (например, сухой лед, то есть затвердевший диоксид углерода).
Как определить, испаряется жидкость или кипит?
- Вы видите, как в глубине жидкости образуются пузырьки пара , и слышите булькающий звук — это кипение.
- Жидкость медленно исчезает без каких-либо видимых признаков – это испарение.
- Одиночные пузырьки на стенках кастрюли сразу после начала нагревания обычно означают выход воздуха, растворенного в воде, а не кипение.
- Белый «пар» над кастрюлей на самом деле представляет собой мельчайшие капельки сконденсированной воды — сам пар невидим.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Происходит ли испарение во время кипячения?
Да. Во время кипения жидкость продолжает испаряться с поверхности, но внутри жидкости образуется дополнительный пар в виде пузырьков. Поэтому кипение можно считать особенно интенсивной формой испарения.
Почему в горах вода кипит при более низкой температуре?
На большой высоте атмосферное давление ниже. Кипение начинается, когда давление насыщенного пара уравнивается с внешним давлением, поэтому при более низком давлении достаточно более низкой температуры.
Почему испарение охлаждает тело?
Частицы с наибольшей энергией улетучиваются с поверхности. Оставшиеся частицы имеют в среднем меньшую энергию, а это значит, что жидкость — и кожа, контактирующая с ней, — имеет более низкую температуру. Следовательно, пот охлаждает тело.
Можно ли вскипятить воду, не нагревая её?
Да, например, за счет снижения давления над водой с помощью вакуумного насоса. Когда давление упадет до давления насыщенного пара при заданной температуре, вода начнет кипеть, даже если она не горячая.
В чём разница между испарением и конденсацией?
Это обратные процессы: при испарении жидкость превращается в газ и поглощает тепло, а при конденсации газ превращается в жидкость и выделяет тепло.
См. также
- В чём разница между физическим явлением и химической реакцией?
- В чём разница между сжиженным газом и пропано-бутаном?
- В чём разница между теплотворной способностью и теплотой сгорания?
- В чём разница между грибком и плесенью?