Номер 5, страница 330 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 9. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Параграф 59. Испарение и конденсация - номер 5, страница 330.

Условие.

5. Почему при испарении происходит охлаждение?

Решение.

Решение

Охлаждение при испарении — это физическое явление, которое объясняется на основе молекулярно-кинетической теории. Оно связано с тем, что в процессе испарения жидкость покидают молекулы, обладающие наибольшей кинетической энергией.

В любой жидкости молекулы находятся в непрерывном и хаотическом тепловом движении. При этом их скорости не одинаковы: существует распределение молекул по скоростям, то есть есть как «медленные», так и очень «быстрые» молекулы. Температура жидкости является мерой средней кинетической энергии $E_k$ всех её молекул.

Испарение представляет собой процесс выхода молекул с поверхности жидкости в окружающее пространство. Чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения, которые удерживают их внутри жидкости, молекула должна обладать достаточно большой кинетической энергией. Следовательно, в первую очередь испаряются самые «энергичные» (быстрые) молекулы.

Когда самые быстрые молекулы покидают жидкость, средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается. Так как температура пропорциональна средней кинетической энергии, понижение этой энергии приводит к охлаждению жидкости. Энергия, необходимая для испарения (этот процесс требует энергии, называемой теплотой парообразования), забирается из внутренней энергии самой жидкости и от тел, с которыми она контактирует. Именно поэтому мы ощущаем холод, когда на нашу кожу попадает вода или спирт, которые затем испаряются.

Ответ: При испарении с поверхности жидкости улетают наиболее быстрые молекулы, обладающие наибольшей кинетической энергией. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся в жидкости молекул и, как следствие, к понижению ее температуры, то есть к охлаждению.