Чем это объясняется?

Если наблюдать за жидкостями в открытых сосудах, со временем можно заметить, что ее становится меньше. За счет молекул с большей кинетической энергией, которые преодолевают поверхностное натяжение и улетучиваются в атмосферу, происходит процесс испарения жидкости.

Поскольку вылетающие с поверхности молекулы нуждаются в большом количестве энергии, они забирают ее из жидкости. Энергия жидкости тепловая, при ее потере вода начинает охлаждаться.

Например, после купания или душа тепло тела передается влаге на поверхности кожи, которая тут же начинает испаряться, охлаждая организм.

После полного исчезновения воды тепловой баланс восстанавливается, ощущение прохлады уменьшается, поэтому после купания в холодной воде рекомендуется сразу растереться полотенцем, чтобы убрать лишнюю влагу и не допустить переохлаждения.

foto47545-2

Отчего происходит охлаждение термодинамической системы?

Термодинамическая система – это совокупность материальных тел, находящихся в постоянном взаимодействии между собой и окружающей средой.

Состояние системы определяют:

  • температура,
  • давление,
  • объем,
  • масса.
При неизменных параметрах состояние неизменно – это называют термодинамическим равновесием. Естественным путем тепло переходит от теплого тела к холодному. Если жидкость теплее окружающей среды, она начинает «парить».

Процесс состоит из 3-х этапов:

  1. Жидкость отдает часть тепла с паром и охлаждается.
  2. Для того, чтобы восстановить энергию, потерянную с паром, вода начинает поглощать ее из окружающей среды.
  3. Температура окружающей среды начинает снижаться.

Охлаждение воздуха испарением воды

foto47545-3Превращаясь в пар, вода поглощает тепло из окружающей среды.

Температура воды не меняется, а то количество энергии, которая поступает, уходит на изменение молекулярной структуры жидкости и преобразование ее в пар.

Температура воздуха, отдавшего тепло для испарения, падает. Например, морской бриз прекрасно охлаждает воздух. Воздух бриза прохладен, поэтому, когда он проносится над водой, пар, поднимающийся с поверхности, поглощает тепло из ветерка, и температура воздуха понижается.


Количество теплоты при остывании пара

В процессе передачи паром тепла к окружающей среде происходит теплообмен, изменение внутренней энергии пара и охлаждение. Процесс происходит самопроизвольно без совершения дополнительной работы.

Изменение внутренней энергии пара при теплопередаче характеризуется количеством теплоты, которая обозначается Q. Количество теплоты измеряется в джоулях (Дж) или калориях (кал). Соотношение между джоулем и калорией – 1 кал=4,2 Дж.

Остывая, пар отдает тепло. Количество теплоты, выделенное из-за охлаждения пара – это часть его собственной внутренней энергии, которая затем теряется при теплопередаче.

Формула, определяющая количество теплоты при охлаждении: Q = cm(T2-T1), где:

  • с – удельная теплоемкость пара;
  • m – масса пара;
  • T2-T1 – разница температур.

Видео по теме статьи

Охлаждение испарением, видео-урок:

Заключение

Охлаждение при испарении – природное явление, когда пар улетучивается из жидкости и остужает окружающую среду. Такое удивительное и полезное природное явление не осталось незамеченным учеными.

Если ранее использовалась способность пара охлаждать помещения при помощи подручных средств, то теперь появились охладительные установки испарительного типа, которые широко используются по всему миру.