промени в състоянието на водата

Водните пари в атмосферата могат да се превърнат в другите си течни или твърди състояния при температурата и налягането в околната среда, така че водата може да напусне океаните като газ и да се върне като течност. Процесите на промяна на състоянието на водата (и на всяко вещество) изискват поглъщане или отделяне на топлина. Когато топлината се добавя или отстранява от вещество, възникват температурни вариации (увеличаване или намаляване), тази топлина се нарича разумна топлина, защото обектът усеща добавената или загубена топлина, когато температурата му се променя.

промени

Но при определени условия към веществото се добавя топлина, без да се променя температурата му, например когато водата се изпарява, в този случай има промяна на състоянието или фазата и топлината, необходима за фазовото изменение, се нарича латентна топлина, защото тази топлина присъства и е готова за използване, когато процесът на промяна на състоянието приключи. Например, ако водата се вари в отворен съд при нормално атмосферно налягане, температурата не се повишава над 100 ° C, независимо колко топлина се доставя. Топлината, която се абсорбира, без да се променя температурата на водата, е латентна топлина; не се губи, но се използва за трансформиране на водата в пара и се съхранява като енергия в парата. Когато парата кондензира, за да образува вода, тази енергия се освобождава отново, възстановявайки скритата топлина като чувствителна топлина. По същия начин, ако смес от лед и вода се нагрява, нейната температура не се променя, докато целият лед не се разтопи. Погълнатата латентна топлина се използва за преодоляване на силите, които държат ледените частици заедно, и се съхранява като енергия във вода.

Когато водата се изпарява от слънчева радиация, топлината, използвана като латентна топлина, по-късно се отделя като разумна топлина, когато парите отново се кондензират във водни капчици. Отделянето на латентна топлина е важен източник на енергия за образуване на бури, урагани и бури. Латентната топлина е топлинната енергия, необходима за промяна на килограм вещество от едно състояние в друго, тя се измерва в J/kg или cal/gr. Съществуват латентни топлини на синтез, изпаряване и сублимация за различните процеси на промяна на състоянието на водата, които са илюстрирани на фигура 5.4 и които са обобщени по-долу.

Изпаряване или изпаряване .

Кондензация.

Това е трансформация на газ в течност. Газовите молекули, които кондензират, доставят кинетична енергия на повърхността, върху която се кондензират, така че това е процес на отопление. Когато водната пара в атмосферата се превръща в капчици, образувайки облаци, топлината се отделя в атмосферата, което води до повишаване на температурата. В атмосферата превръщането на един грам пара във вода освобождава количеството Lc = 540 кал/гр, Какво латентна топлина на конденз.

Топене или топене.

Това е превръщането от твърдо в течно (в този случай лед във вода). За да се получи стопилката, е необходимо да добавите 80 калории енергия към леда като латентна топлина на синтез, Lf = 80 кал/гр.

Втвърдяване или замразяване .

Това е промяната на състоянието от течно в твърдо (вода в лед). Когато един грам вода замръзне до лед, 80-те калории, използвани при топенето, се отделят в околната среда, като напр латентна топлина на втвърдяване, Lf = 80 кал/гр.

Сублимация.

Това е директното преобразуване от твърдо в газово, без преминаване през течната фаза. В този процес към леда трябва да се добавят 620 калории енергия, за да се превърне в пара, като латентна топлина на сублимация, Ls = 620 кал/гр.

Отлагане.

Това е директната трансформация от газ в твърдо вещество (пара в лед). В този процес енергията се освобождава като латентна топлина на отлагане, Ls = 620 кал/гр.

Кипене.

Това е процес, при който течността преминава в състоянието на газ вътре в течността, където газът се концентрира, образувайки мехурчета, които изплуват на повърхността и оттам излизат в съседния въздух. Налягането вътре в мехурчетата трябва да е голямо, за да се преодолее налягането на околната вода. Ако атмосферното налягане се повиши, температурата на кипене се повишава и обратно. Когато се изкачваме по-високо над морското равнище, водата кипи при по-ниски температури, защото налягането намалява. Но храната се готви, когато температурата на водата е висока, а не поради температурата на кипене, поради което на по-голяма надморска височина трябва да изчакате по-дълго, за да приготвите храната. Кипенето е процес на охлаждане, при нормални условия водата, която кипи при 100 ° C, се охлажда със същата скорост, с която топлинният източник я загрява, в противен случай температурата на водата винаги би се увеличила с прилагането на топлина. В обобщение, за да се промени състоянието на водата от твърдо към течно и от течност към газ, трябва да се добави енергия и обратно в обратния процес, както се вижда на диаграмата на фигурата.