Из газообразного состояния в жидкое…
Много ли существует способов для того, чтобы вода перешла из газообразного состояния напрямую в жидкость? На самом деле, их не очень много, но нужно уметь отличать те пути, которые считаются прямыми, от тех, которые на самом деле таковыми не являются. Но, прежде чем начать разговор о способах перехода воды в жидкое состояние, надо отметить те причины, по которым этот способ вообще требует искусственно созданных усилий.
Ведь на самом деле процесс конденсации существует ровно столько, сколько может существовать вода на планете. В зависимости от температурного режима влага переходит из одного состояния в другое, в том числе, и из газообразного в жидкость. Этот процесс обычно происходит при наличии теплого пара и холодного воздуха или холодных поверхностей.
Смотреть документальный видео фильм «Вода из газообразного состояния в жидкое»
Очень важный вопрос, который до сих пор не могут решить ученые: в каком состоянии находилась вода на планете в период формирования ее поверхности? Ведь высокая температура вряд ли позволила бы влаге иметь жидкую форму, а раскаленные пары смешались бы с многочисленными молекулами других газов. Вообще, из газообразного состояния вода начала бы тогда переходить с постепенным уменьшением общей температуры на поверхности планеты, однако столь большой промежуток времени и отсутствие доказательств изменения режима температуры из-за катаклизмов не дают четкой картины относительно этого процесса.
Поэтому теперь, с одной стороны, остается только догадываться на основе косвенных доказательств о том, что же было много миллиардов лет назад, но состояния воды, если она вообще была на планете, все равно могли формироваться. Поэтому и фазы перехода были теми же самыми, что и сейчас.
Вообще, из газообразного состояния вода превращается в жидкое примерно с той же частотой, что и в кристаллическое. Как объяснить это? Только тем, что водяной пар существует и в холодных областях планеты, и в теплых. Поэтому нет никакого секрета в том, что когда вода образуется из пара – это конденсация, а вот процесс кристаллизации все равно остается кристаллизацией, независимо от того, в какое состояние переходит пар.
Конденсация с точки зрения физики
Давайте более подробно рассмотрим процесс превращения отдельных молекул воды, которые представляют собой пар, в нормальную жидкость. Условия этого мы уже перечислили, поэтому ни для кого не секрет, что наличие охлажденных поверхностей – это основной фактор. Переход пара в жидкое состояние (поскольку его температура резко падает при соприкосновении молекул с поверхностью) обеспечивается соединением нескольких молекул H2O в единое целое. Как это происходит с точки зрения физики?
Допустим, что имеется насыщенный водой воздух. В нем постоянно движутся согласно теории броуновского движение несколько миллионов молекул, сталкиваются друг с другом и передают друг другу энергию. В том случае, если происходит столкновение с охлажденной поверхностью, то ей передается основная часть энергии и образуется небольшая молекулярная либо электрическая связь. Химических ионных связей не возникает, поэтому на металле, к примеру, остаются капли чистой воды. Рано или поздно некоторое количество молекул столкнется с холодным металлом, поэтому нет никаких сомнений, что определенная масса воды окажется именно водой, а не отдельными молекулами H2O. Температура, при которой появляется влага из пара, называется точкой росы.
Может оказаться и так, что пар перейдет в снег. Здесь принцип абсолютно такой же, но здесь влага на молекулярном уровне собирается вокруг пылинок или мельчайших твердых объектов, замерзает и меняет свою форму. В итоге из нескольких сотен маленьких молекул можно получить приятную снежинку. Как в естественных, так и в искусственных условиях добиться этого не составляет никакого труда. Можно также добавить, что снежинка будет обладать различной формой при различной температуре замерзания, о чем мы уже говорили ранее. Так что обратите внимание на эти свойства, чтобы можно было впоследствии провести опыт самостоятельно.
Применение конденсации
Но мы так и не выяснили, что нам дает конденсация. Оказывается, что в замкнутой системе, например, системе отопления, когда трубы обладают достаточной теплоизоляцией, можно рассчитать полную энергию, которая передается через батареи в квартиры. Идеальный случай, когда все тепло, полученное от сгоревшего газа, было отобрано водой, а вода, набрав энергии, (или просто испарившись), через процесс конденсации нагревает радиаторы. Они же, в свою очередь, греют воздух в квартире путем обычного теплообмена. Как видно, здесь все очень и очень просто.
Легко показать и множество других примеров, когда вода служит не только как основа для системы охлаждения, но и как накопитель энергии. Более того, чтобы вода принимала и отдавала тепло, не нужно разделять ее на отдельные молекулы. Различные состояния H2Oпозволяют проектировать не только отопительные системы, но и многочисленные виды двигателей, основанных на воде. При переходе из одного состояния в другое, энергия либо выделяется, либо принимается – это обычная физика.
Зная элементарные сведения из школьного курса, а также имея на руках таблицы Вукаловича и некоторые другие знания, можно легко проектировать сложные системы с минимальными потерями тепла. Влага дает возможность переносить энергию на большие расстояния – за счет конденсации она отдает ровно столько тепла, сколько требуется. Вот почему процесс этот очень важен в термодинамике.
