# Испарение. Конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар

Физика · 8 класс · Тепловые процессы
Источник: https://razlozheno.ru/subject/fizika/8/isparenie-kondensaciya-nasyschennyj-i-nenasyschennyj-par

Как жидкость превращается в пар и обратно, от чего зависит скорость испарения, чем насыщенный пар отличается от ненасыщенного и при чём тут сублимация.

## Чему научишься

- Объяснить на языке молекул, почему жидкость испаряется, а пар конденсируется
- Предсказать, как изменится скорость испарения при изменении площади поверхности, температуры и ветра, и проверить это опытом
- Отличить насыщенный пар от ненасыщенного по признаку динамического равновесия

## С чего начать

Лужа на дорожке исчезает без костра и без кипения, просто за день-два. А в плотно закрытой банке с водой испарение будто останавливается: уровень больше не падает. Куда деваются молекулы из лужи и почему в банке они «встают»?

## 1. Испарение: кто и как вылетает из жидкости

*Что происходит с лужей и от чего зависит скорость*

Начнём с лужи. Она исчезла, но вода не провалилась в землю целиком: часть ушла в воздух. Жидкость превратилась в пар. Такой процесс называют **парообразованием**. Бывает два способа: испарение и кипение. Кипение здесь не разбираем, наш герой — испарение.

*Рисунок: Залитая водой дорожка среди деревьев*

Представь, что молекулы воды в луже — толпа в тесном зале. Все толкаются и бегают с разной скоростью: кто-то медленно, кто-то очень быстро. Те, что у самой границы с воздухом, могут вырваться, если разогнались сильнее остальных. Сосед тянет такого беглеца назад, но самый быстрый сильнее этого притяжения и улетает. Так жидкость теряет молекулы, и лужа усыхает.

**Парообразование и испарение**

**Парообразование** — процесс превращения жидкости в пар.

**Испарение** — процесс парообразования с поверхности жидкости.

**Как это запомнить**

Аналогия: поверхность жидкости — край толпы у двери. Выскочить наружу может только тот, кто разогнался сильнее, чем держит толпа. Оговорка: молекулы ничего не «решают», это просто образ для того, как быстрая молекула преодолевает притяжение соседей.

Способ запомнить — правило самопроверки: испарение идёт только с поверхности, вылетают только самые быстрые молекулы с границы жидкости и воздуха. Если в задаче про «глубину» — это уже не испарение.

От чего зависит, как быстро жидкость испаряется? Подумай по картинке с толпой:

- **Род жидкости.** Чем сильнее молекулы притягиваются друг к другу, тем труднее вырваться.
- **Площадь поверхности.** Больше площадь — больше «края толпы», откуда вылетают молекулы.
- **Температура.** Испарение идёт при любой температуре, но с повышением температуры скорость увеличивается: быстрых молекул больше.
- **Движение воздуха над поверхностью (ветер).** Ветер уносит вылетевшие молекулы, и обратно в жидкость их возвращается меньше.

**Зависимость в одну строку**

Аналогия: четыре рычага скорости испарения — «какая жидкость», «насколько широко разлита», «насколько тепло», «дует ли ветер».

Способ запомнить — опорное число: четыре фактора. Широко, тепло, ветрено — быстро; плотная капля, холод, штиль — медленно. Эта проверка работает в любой задаче «что быстрее высохнет».

**Пример: Какая капля исчезнет раньше?**

1. Условие: две одинаковые капли одной и той же жидкости лежат на стекле при одной температуре. Одну растёрли по стеклу тонким слоем, другая осталась каплей.
2. Что отличается? Площадь поверхности: у растёртой она намного больше. Род жидкости, температура и ветер одинаковы.
3. Больше площадь — больше молекул у границы с воздухом, откуда они могут вылететь.
4. Ответ: быстрее исчезнет растёртая капля.

**Опыт для тебя (проверь сам).** Капни на стекло или блюдце по капле воды и одеколона (или спирта) и следи, какая исчезнет раньше. Запиши результат: он покажет, как род жидкости влияет на скорость. Потом сравни растёкшуюся каплю с нерастёкшейся, как в примере выше. А затем помаши листом бумаги над одной из капель: движение воздуха над поверхностью должно ускорить испарение, и ты увидишь это сам. Меняй всегда что-то одно, остальные условия оставляй одинаковыми, иначе вывод будет нечестным.

**Проверь себя:** Почему мокрое бельё на ветру сохнет быстрее, чем в безветренный день при той же температуре?
**Ответ:** Ветер — это движение воздуха над поверхностью жидкости. Он уносит вылетевшие молекулы, и скорость испарения растёт.

Теперь обратный процесс. Вылетевшие молекулы могут вернуться: пар превращается в жидкость. Это **конденсация**.

**Конденсация**

**Конденсация** — процесс превращения пара в жидкость.

**Как это запомнить**

Аналогия: испарение — «выход из зала», конденсация — «возвращение в зал». Оговорка: молекулы возвращаются сами, потому что их притягивает жидкость.

Способ запомнить — правило самопроверки: конденсация — обратный испарению процесс, значит направление всегда «пар → жидкость».

### Проверь себя

**Что в физике называют парообразованием?**
- Процесс превращения жидкости в пар. — верно
- Процесс интенсивного образовании пузырей во всём объёме.
- Процесс превращения пара в жидкость при охлаждении.
- Процесс перехода вещества из твёрдого состояния в газообразное.
> Парообразование представляет собой общее наименование процесса перехода вещества из жидкого состояния в газообразное.

**Какие два способа перехода жидкости в пар выделяют в тексте параграфа?**
- Диффузия и кристаллизация.
- Конденсация и сублимация.
- Нагревание и плавление.
- Испарение и кипение. — верно
> Текст урока четко указывает на два возможных пути парообразования: испарение и кипение.

**Чем испарение отличается от других процессов парообразования?**
- Оно происходит только при достижении определённой температуры.
- Оно происходит во всём объёме жидкости одновременно.
- Оно сопровождается повышением температуры жидкости.
- Оно происходит с поверхности жидкости. — верно
> По определению из параграфа, испарение — это парообразование, происходящее именно со свободной поверхности жидкости.

**Какие молекулы жидкости способны покинуть её поверхность при испарении согласно молекулярно-кинетической теории?**
- Молекулы с наименьшей кинетической энергией.
- Все молекулы, находящиеся глубоко внутри объёма жидкости.
- Только молекулы, остановившиеся у поверхности.
- Наиболее быстрые молекулы на границе поверхности жидкости и воздуха. — верно
> Только молекулы с наибольшей кинетической энергией способны преодолеть силы притяжения со стороны соседних молекул.

**Почему спирт испаряется быстрее, чем вода или масло при одинаковых условиях?**
- В спирте полностью отсутствуют силы взаимодействия между молекулами.
- Спирт всегда имеет более высокую температуру, чем вода.
- Молекулы спирта имеют намного большую массу.
- Между молекулами спирта действуют меньшие силы притяжения. — верно
> Слабое межмолекулярное притяжение в спирте позволяет большему числу молекул преодолевать барьер и покидать жидкость.

**Как площадь свободной поверхности жидкости влияет на скорость её испарения?**
- Площадь поверхности влияет на температуру, но не на испарение.
- Чем больше площадь поверхности, тем выше скорость испарения. — верно
- Скорость испарения зависит только от объёма жидкости.
- Чем больше площадь поверхности, тем ниже скорость испарения.
> Увеличение площади поверхностного слоя приводит к тому, что большее число быстрых молекул одновременно может покинуть жидкость.

**Какое утверждение о зависимости испарения от температуры является верным?**
- Повышение температуры замедляет испарение из-за расширения сосуда.
- Испарение начинается только при достижении температуры плавления.
- При температурах ниже $0\^\circ\text{C}$ испарение полностью прекращается.
- Испарение происходит при любой температуре, но с её повышением скорость увеличивается. — верно
> Рост температуры увеличивает среднюю скорость молекул, из-за чего доля быстрых частиц возрастает.

**Какова роль ветра в ускорении процесса испарения жидкости?**
- Ветер охлаждает пар, превращая его в твёрдое вещество.
- Ветер удаляет вылетевшие молекулы, препятствуя их возвращению в жидкость. — верно
- Ветер увеличивает силу притяжения между молекулами внутри жидкости.
- Ветер уменьшает площадь свободной поверхности жидкости.
> Воздушный поток уносит пар от поверхности, не давая молекулам в ходе хаотичного движения снова конденсироваться.

**Что происходит с массой жидкости в открытом сосуде при комнатной температуре?**
- Масса жидкости уменьшается, так как испарение идет быстрее конденсации. — верно
- Масса жидкости остается постоянной благодаря динамическому равновесию.
- Масса жидкости увеличивается из-за поглощения воздуха.
- Масса жидкости мгновенно снижается до нуля.
> В открытом сосуде вылетающие молекулы уходят в атмосферу, поэтому уход частиц преобладает над их возвратом.

**Какой процесс называют конденсацией?**
- Процесс перехода жидкости в кристаллическое состояние.
- Процесс превращения твёрдого тела в пар.
- Процесс разделения слоёв жидкости.
- Процесс превращения пара в жидкость. — верно
> Конденсация представляет собой фазовый переход, обратный испарению.

## 2. Насыщенный и ненасыщенный пар

*Что случается в закрытом сосуде и чем два вида пара различаются*

Что будет, если над жидкостью закрыть сосуд? Сначала молекулы только вылетают. Но пара над жидкостью становится больше, и всё больше молекул врезаются в поверхность и остаются в ней. Через некоторое время число молекул, покидающих жидкость, станет равным числу молекул, возвращающихся в неё.

*Рисунок: Сосуд с множеством частиц и стрелками вверх и вниз*

**Динамическое равновесие**

**Динамическое равновесие** — состояние системы «жидкость — пар», при котором число молекул, покидающих жидкость, равно числу молекул, возвращающихся в неё за то же время.

**Как это запомнить**

Аналогия: магазин с одной дверью. Сколько человек выходит за минуту, столько же и заходит, поэтому людей внутри не становится ни больше, ни меньше. Но все при этом движутся: «равновесие» не значит «стоят на месте». Отсюда слово «динамическое».

Способ запомнить — правило самопроверки: равновесие не про неподвижность, а про равенство потоков «вверх» и «вниз».

*Рисунок: Дверь магазина: люди выходят и входят в равном количестве, толпа внутри не меняется*

**Насыщенный и ненасыщенный пар**

**Насыщенный пар** — пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

**Ненасыщенный пар** — пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

**Как это запомнить**

Аналогия: насыщенный пар — зал, где поток «на выход» и поток «на вход» сравнялись. Ненасыщенный — зал, где потоки пока разные. Оговорка: в зале с людьми «сытость» вообще не при чём, здесь речь только о равенстве потоков молекул.

Способ запомнить — правило самопроверки: чтобы назвать пар насыщенным, ищи в условии равновесие с жидкостью. Нет равновесия — пар ненасыщенный.

Важное свойство: плотность и давление насыщенного пара зависят от его температуры, но не от объёма.

**Насыщенный и ненасыщенный пар**

|  | Насыщенный пар | Ненасыщенный пар |
| --- | --- | --- |
| Равновесие с жидкостью | есть, динамическое | нет |
| Вылетает и возвращается | поровну за то же время | не поровну |
| Как получить | закрыть сосуд и подождать | равновесия ещё нет |
| Плотность и давление | зависят от температуры, не от объёма | в тексте не уточняется |

**Проверь себя:** Сосуд с жидкостью закрыли. Что должно произойти со временем с числом молекул, покидающих жидкость, и числом возвращающихся?
**Ответ:** Через некоторое время эти числа станут равными. Это динамическое равновесие, а пар над жидкостью станет насыщенным.

**Неправильно:** В состоянии равновесия молекулы перестают вылетать из жидкости и возвращаться в неё.
**Правильно:** Молекулы продолжают и вылетать, и возвращаться. Равновесие динамическое: потоки равны, но не прекращаются.

### Проверь себя

**Что характеризует состояние динамического равновесия в системе «жидкость — пар»?**
- Число покидающих жидкость молекул равно числу возвращающихся за то же время. — верно
- Процесс испарения полностью прекращается на молекулярном уровне.
- Плотность жидкости становится равной плотности газа.
- Масса пара становится равной нулю.
> Динамическое равновесие означает равенство скоростей прямого (испарение) и обратного (конденсация) процессов.

**Какой пар называют насыщенным?**
- Пар, в котором полностью отсутствуют молекулы воздуха.
- Пар, образующийся только при кипении жидкости в открытом сосуде.
- Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. — верно
- Пар, температура которого превышает $100\^\circ\text{C}$.
> Это ключевое определение насыщенного пара из текста параграфа.

**Что происходит с плотностью и давлением насыщенного пара при его сжатии при постоянной температуре?**
- Плотность и давление возобновляют прежние значения после установления равновесия. — верно
- Плотность падает до нуля, а давление резко возрастает.
- Плотность и давление возрастают пропорционально уменьшению объёма.
- Плотность увеличивается, а давление уменьшается.
> При сжатии часть пара конденсируется в жидкость, поэтому плотность и давление насыщенного пара не меняются.

**Как изменяются плотность и давление насыщенного пара при его нагревании в закрытом сосуде?**
- Плотность и давление остаются строго постоянными при любой температуре.
- Плотность и давление уменьшаются из-за расширения сосуда.
- Плотность увеличивается, а давление остаётся неизменным.
- Плотность и давление насыщенного пара увеличиваются. — верно
> Рост температуры усиливает испарение жидкости, повышая количество молекул пара в сосуде и его давление.

**От какого фактора НЕ зависят плотность и давление насыщенного пара?**
- От объёма пара при постоянной температуре. — верно
- От рода вещества.
- От температуры системы.
- От интенсивности движения молекул.
> Изменение объёма лишь меняет соотношение масс жидкости и пара, не влияя на плотность и давление самого пара.

**Какой пар называется ненасыщенным?**
- Пар, находящийся под давлением выше атмосферного.
- Пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. — верно
- Пар, полученный исключительно из твёрдого тела.
- Пар, плотность которого равняется плотности жидкости.
> Если число вылетающих молекул превышает число возвращающихся, пар над жидкостью является ненасыщенным.

**Что происходит в открытом сосуде, если из него начинает выходить пар?**
- Плотность пара резко возрастает.
- Испарение преобладает над конденсацией, и пар становится ненасыщенным. — верно
- Динамическое равновесие сохраняется на неопределённое время.
- Конденсация мгновенно усиливается, превращая весь пар в жидкость.
> Уход молекул наружу снижает возврат частиц в жидкость, нарушая равновесие в пользу испарения.

**От чего зависит давление насыщенного пара, как подчёркивается в вопросах к параграфу?**
- От формы сосуда и площади дна.
- От рода вещества и от температуры. — верно
- Только от объёма занимаемого сосуда.
- От уровня освещённости помещения.
> Разные вещества обладают различной силой притяжения молекул, а температура определяет их кинетическую энергию.

## 3. Сублимация и итог

*Испаряются не только жидкости*

Испаряются не только жидкости, но и твёрдые тела. В обычной картине путь вещества идёт «твёрдое → жидкое → газ». Но бывает и так, что жидкое звено просто пропущено.

**Сублимация**

**Сублимация** — процесс перехода вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое.

**Как это запомнить**

Аналогия: лестница, по которой перепрыгнули одну ступеньку. Из «твёрдого» сразу в «газ», ступенька «жидкое» пропущена. Оговорка: вещество при этом никуда не «прыгает» по-настоящему, просто молекулы покидают твёрдое тело напрямую.

Способ запомнить — правило самопроверки: в определении есть слова «минуя жидкое». Нет жидкого этапа — это сублимация.

**Проверь себя:** Твёрдое вещество превратилось в газ, а жидкости по пути не было. Как называется процесс?
**Ответ:** Сублимация.

**Чего в этом параграфе нет.** Программа блока включает поглощение и выделение энергии при фазовых переходах, но в материале этого параграфа об энергии при испарении и конденсации ничего не сказано, поэтому здесь мы её не разбираем.

### Проверь себя

**Какое определение соответствует понятию «сублимация»?**
- Процесс прямого перехода газа в жидкость при высоком давлении.
- Процесс перехода вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое. — верно
- Быстрое испарение жидкости при перемешивании.
- Процесс плавления твёрдого тела при комнатной температуре.
> Сублимация (или возгонка) характеризуется прямым переходом из твёрдой фазы в пар.

**Какой из приведённых ниже процессов является примером сублимации?**
- Высыхание замёрзшего сырого белья на морозе. — верно
- Запотевание оконных стёкол в тёплом помещении.
- Высыхание лужи на асфальте в жаркий день.
- Образование капель росы на траве утром.
> Лед на белье превращается непосредственно в водяной пар, обходя жидкое состояние.

**Что происходит с кристалликами иода при их нагревании в колбе согласно описанному в тексте опыту?**
- Иод превращается в воду с выделением пара.
- Иод вступает в реакцию со стеклом колбы.
- Иод сначала плавится, образуя жидкость, а затем закипает.
- Иод переходит сразу в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. — верно
> В опыте с иодом наблюдается сублимация: кристаллики превращаются в фиолетовый пар без образования жидкости.

**Что происходит с парами иода после прекращения нагревания колбы?**
- Пар иода не изменяет своего состояния.
- Иод переходит из газообразного состояния сразу в твёрдое, минуя жидкое. — верно
- Пар иода конденсируется в капли жидкой формы на дне колбы.
- Иод полностью улетучивается из закрытой колбы.
> Охлаждение газообразного иода приводит к десублимации — обратному переходу сразу в твёрдые кристаллы.

**Почему очки запотевают, когда человек входит с мороза в тёплое помещение?**
- Тепло помещения вызывает закипание воздуха около глаз.
- Водяной пар из тёплого воздуха конденсируется на холодных стёклах очков. — верно
- Специфический материал стёкол начинает активно выделять влагу.
- Воздух помещения мгновенно замерзает на поверхности очков.
> Холодные стёкла охлаждают прилегающий воздух, из-за чего находящийся в нём пар конденсируется в капельки воды.

**Почему летом испарение воды из почвы происходит более интенсивно, чем зимой?**
- Зимой площадь поверхности почвы становится значительно меньше.
- Зимой атмосферное давление не позволяет молекулам двигаться.
- Летом силы притяжения между молекулами воды полностью исчезают.
- Летом температура воздуха и почвы выше, что увеличивает скорость испарения. — верно
> С ростом температуры увеличивается кинетическая энергия молекул, позволяя большему их числу преодолевать притяжение.

**Каким способом можно предотвратить испарение воды в открытом сосуде?**
- Увеличить площадь поверхности жидкости, перелив её в блюдце.
- Включить вентилятор над поверхностью открытого сосуда.
- Герметично закрыть сосуд крышкой или налить на поверхность слой масла. — верно
- Поставить сосуд на открытое солнце.
> Крышка удерживает вылетающие молекулы, а слой масла создаёт барьер на поверхности, препятствуя вылету молекул воды.

**Что происходит в опыте со шприцем, когда поршень выдвигают из горячей воды, закрыв пальцем отверстие?**
- Вода мгновенно превращается в лёд из-за расширения.
- В образовавшемся пространстве над водой возникает водяной пар. — верно
- Объём над водой остаётся абсолютно пустым (абсолютный вакуум).
- Пространство заполняется атмосферным воздухом извне.
> При выдвижении поршня в замкнутом объёме снижается давление, и вода активно испаряется, заполняя объём паром.

## Ключевые термины

- **Парообразование** — Процесс превращения жидкости в пар.
- **Испарение** — Процесс парообразования с поверхности жидкости.
- **Конденсация** — Процесс превращения пара в жидкость.
- **Динамическое равновесие** — Состояние системы «жидкость — пар», при котором число молекул, покидающих жидкость, равно числу молекул, возвращающихся в неё за то же время.
- **Насыщенный пар** — Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
- **Ненасыщенный пар** — Пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
- **Сублимация** — Процесс перехода вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое.

## Итог

- Испарение — парообразование с поверхности жидкости: вылетают самые быстрые молекулы с границы жидкости и воздуха.
- Скорость испарения зависит от рода жидкости, площади поверхности, температуры и ветра.
- Конденсация — обратный процесс: пар превращается в жидкость.
- Динамическое равновесие — число молекул, покидающих жидкость, равно числу возвращающихся; пар в таком равновесии насыщенный, без равновесия — ненасыщенный.
- Сублимация — переход из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое.

## Шпаргалка

### Ключевые процессы

- **Парообразование** — жидкость превращается в пар
- **Испарение** — парообразование с поверхности жидкости
- **Конденсация** — пар превращается в жидкость
- **Сублимация** — твёрдое сразу в газ, минуя жидкое

### Что ускоряет испарение

- **Род жидкости** — влияют силы притяжения между молекулами
- **Площадь поверхности** — больше площадь — быстрее испарение
- **Температура** — выше температура — быстрее испарение
- **Ветер** — движение воздуха над поверхностью ускоряет испарение

### Насыщенный и ненасыщенный пар

|  | Насыщенный | Ненасыщенный |
| --- | --- | --- |
| Равновесие с жидкостью | есть | нет |
| Вылетает и возвращается | поровну | не поровну |
| Плотность и давление | зависят от температуры | в тексте не уточняется |

### Закрытый сосуд

1. **Сосуд закрыли** — молекулы вылетают, часть возвращается
2. **Идёт время** — возвращающихся становится больше
3. **Числа равны** — наступило динамическое равновесие, пар насыщенный

## Любопытное

- Испарение идёт при любой температуре, а не только у горячей жидкости.
- Плотность и давление насыщенного пара зависят от температуры, но не от объёма.