Номер 3, страница 330 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Параграф 59. Испарение и конденсация. Глава 9. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Молекулярная физика и термодинамика - номер 3, страница 330.

Условие.

3. Почему одни жидкости испаряются быстрее, а другие медленнее?

Решение.

3. Скорость испарения жидкости — это скорость, с которой молекулы покидают ее поверхность, переходя в газообразное состояние. Различие в скорости испарения у разных жидкостей при одинаковых внешних условиях (температура, давление, площадь поверхности) объясняется в первую очередь различиями в их молекулярной структуре и, как следствие, в силах межмолекулярного взаимодействия.

Чтобы молекула покинула жидкость, ее кинетическая энергия должна быть достаточной для преодоления сил притяжения со стороны других молекул. В любой жидкости молекулы движутся хаотично и с разными скоростями. Испаряются те молекулы, которые находятся у поверхности и чья скорость (а значит, и кинетическая энергия) оказывается выше некоторого порогового значения.

Таким образом, основная причина разной скорости испарения заключается в следующем:

1. Силы межмолекулярного притяжения. Чем слабее молекулы жидкости притягиваются друг к другу, тем меньше энергии им нужно для того, чтобы оторваться от поверхности. В таких жидкостях, как эфир или ацетон, межмолекулярные силы относительно слабы, поэтому они испаряются очень быстро. В воде, наоборот, существуют прочные водородные связи, которые сильно удерживают молекулы вместе, поэтому вода испаряется значительно медленнее.

2. Удельная теплота парообразования ($L$). Эта физическая величина показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить в пар 1 кг жидкости при температуре кипения. Она напрямую связана с силами межмолекулярного взаимодействия. Чем меньше удельная теплота парообразования, тем меньше энергии требуется для испарения и тем быстрее оно происходит. Например, у спирта $L$ ниже, чем у воды, поэтому спирт испаряется быстрее.

Ответ: Разные жидкости испаряются с разной скоростью в первую очередь из-за различий в силе притяжения между их молекулами. В жидкостях со слабыми межмолекулярными силами (например, эфир) молекулам требуется меньше энергии для отрыва от поверхности, поэтому они испаряются быстрее. В жидкостях с сильными межмолекулярными силами (например, вода) молекулам требуется больше энергии, чтобы преодолеть притяжение, поэтому они испаряются медленнее.