§ 22. Удельная теплота парообразования

физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить жидкости массой $1\text{ кг}$ при температуре кипения для её полного превращения в пар при той же температуре:

$$L = \frac{Q}{m}$$

• 1. Единица измерения в СИ — джоуль на килограмм ($\text{Дж/кг}$).
• 2. Физический смысл — показывает, на сколько увеличивается внутренняя энергия вещества массой $1\text{ кг}$ при его изотермическом переходе из жидкого состояния в пар при температуре кипения.
• 3. Табличные значения — для воды при $100\ ^\circ\text{C}$ удельная теплота парообразования равна $2{,}3 \cdot 10^6\text{ Дж/кг}$, для эфира — $0{,}4 \cdot 10^6\text{ Дж/кг}$, для спирта — $0{,}9 \cdot 10^6\text{ Дж/кг}$, для аммиака — $1{,}4 \cdot 10^6\text{ Дж/кг}$.

расчётное соотношение, связывающее затраченную энергию $Q$ с удельной теплотой парообразования $L$ и массой испарившейся жидкости $m$:

$$Q = Lm$$

• 1. Прямая пропорциональность — теплота парообразования прямо пропорциональна массе жидкости и зависит от её физико-химической природы.

процесс перехода пара в жидкую фазу, при котором выделяется ровно такое же количество теплоты, какое было затрачено на его образование при той же температуре:

$$Q = Lm$$

• 1. Экспериментальное доказательство — пропускание горячего пара через холодную воду в калориметре вызывает её интенсивный нагрев за счёт выделения скрытой теплоты конденсации.
• 2. Опасность термического ожога — ожог паром при $100\ ^\circ\text{C}$ намного тяжелее ожога кипятком, так как пар при конденсации на коже отдаёт огромную скрытую удельную теплоту парообразования ($2{,}3\text{ МДж}$ на каждый килограмм).

Количество теплоты, непрерывно подводимое к жидкости при температуре её кипения, целиком расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения (совершение работы по разрыву межмолекулярных связей и удалению молекул друг от друга на значительные расстояния) и на совершение работы расширения против внешнего давления. Кинетическая энергия теплового движения молекул при этом не меняется, поэтому температура кипящей жидкости остаётся строго постоянной.

Удельной теплотой парообразования называют физическую величину, численно равную количеству теплоты, которое необходимо передать жидкости массой $1\text{ кг}$ при температуре её кипения, чтобы полностью превратить её в пар при той же температуре.

Единицей удельной теплоты парообразования в Международной системе единиц (СИ) является джоуль на килограмм ($\text{Дж/кг}$).

Берут колбу с кипящей водой и отводят образующийся пар по стеклянной трубке в сосуд с холодной водой, температура которой контролируется термометром (рис. 44 учебника). Соприкасаясь с холодной водой, пар мгновенно конденсируется. При этом наблюдают резкое и значительное повышение температуры воды в сосуде, превышающее нагрев от простого добавления такого же количества горячей воды. Этот опыт наглядно доказывает, что при конденсации пара выделяется колоссальная тепловая энергия.

Количество теплоты $Q$, необходимое для превращения в пар жидкости массой $m$ при температуре её кипения, рассчитывается путём умножения удельной теплоты парообразования данной жидкости $L$ на её массу $m$:

$$Q = Lm$$