сухое белье, сухая бумага и т. п. тоже содержат некоторое количество влаги. Это наблюдение показывает нам, что скорость испарения при одной и той же температуре зависит не только от рода жидкости, а также и от формы ее поверхности. При выпуклой поверхности испарение происходит интенсивнее, чем при плоской, а при вогнутой, наоборот, менее интенсивно.
Чем это объяснить? Обратим внимание на то, что при испарении с выпуклой поверхности (капля, рис. 493, а) площадь ее уменьшается; наоборот, при испарении с вогнутой поверхности (пузырь внутри жидкости, рис. 493, б) площадь ее возрастает. Но при изменении поверхности меняется и число молекул, расположенных на ней, а мы знаем, что
547
молекулы на поверхности обладают дополнительной энергией по сравнению с молекулами внутри жидкости. Поэтому увеличение поверхности жидкости связано с затратой дополнительной энергии. Эта дополнительная энергия и должна быть доставлена при испарении с вогнутой поверхности. Поэтому вогнутость поверхности затрудняет вылет молекул за ее пределы, т. е. уменьшает испарение по сравнению с плоской поверхностью.
Наоборот, испарение выпуклой капли уменьшает поверхность жидкости, а следовательно, и запас ее поверхностной энергии. В результате могут испариться новые молекулы. Таким образом, выпуклость поверхности облегчает молекулам вылет за ее пределы, т. е. усиливает испарение по сравнению с плоской поверхностью. Отсюда следует, что равновесие пара и жидкости в случаях выпуклой, плоской и вогнутой поверхностей устанавливается при разных плотностях пара: самая большая плотность пара получается в случае выпуклой поверхности, самая малая — в случае вогнутой. Чем меньше радиус поверхности, тем больше различие.
Если для вогнутой поверхности пар уже является насыщенным, то для плоской и в особенности для выпуклой поверхности насыщение может еще не быть достигнуто. Вот почему при сырой погоде прежде всего отсыревают пористые материалы, смачиваемые водой. Наоборот, маленькие капли с очень выпуклой поверхностью испаряются очень легко. Если маленькие капли находятся вблизи плоской поверхности воды или вблизи больших капель, то они испаряются, а получившийся пар вновь конденсируется на больших каплях. Таким образом, большие капли как бы поглощают маленькие. Рост больших капель за счет маленьких легко наблюдать, если рассматривать в микроскоп (при увеличении в 50—100 раз) слегка охлажденную стеклянную пластинку, которую заставили запотеть, дохнув на нее.
§ 299. Перегревание жидкости. Если долго кипятить воду в стеклянном сосуде, то можно наблюдать, как будет постепенно меняться процесс кипения. Число мест на стенках сосуда, от которых отделяются пузырьки с паром, с течением времени уменьшается. Наконец, остаются только одно или два таких места (рис. 494), но и от них пузырьки будут отрываться все реже и реже. Эти редкие пузырьки, отрываясь от стенки, немедленно быстро увеличиваются в размерах, и это сопровождается резкими звуками, как будто внутри жидкости происходят небольшие взрывы. Если в жидкость погружен термометр, то он показывает заметное (на 1—2 К) повышение температуры по сравнению с начальной температурой кипения.
Как объяснить это изменение? Мы уже выяснили (§ 294), что непременным условием устойчивости пузырька пара внутри жидкости является наличие в нем воздуха, давление которого при увеличении диаметра пузырька уменьшается. Когда весь воздух из пузырька удалится, устойчивое равновесие пузырька становится невозможным. Чтобы понять это, представим себе, что в жидкости случайно образовался маленький пузырек, содержащий только пар. Так как пузырек очень мал, то, как было показано в предыдущем параграфе, давление в нем замет- далее