141. Чай по-купечески
Чай остывает, отдавая тепло через стенки сосуда, излучая тепловую энергию, а также за счет испарения, поскольку испарение – это «убегание» с поверхности чая самых быстрых, то есть самых «горячих» молекул. (Температура – это средняя кинетическая энергия движения молекул. Когда самые быстрые молекулы улетают, средняя кинетическая энергия оставшихся понижается – значит, понижается и температура.)
Чем больше поверхность, тем больше у молекул чая возможности покинуть толщу жидкости. Наливая чай в блюдце, мы увеличиваем испаряющую поверхность и тем самым ускоряем остывание.
142. Пропавшее молоко
Если никто не отпивал молоко, то оно, по всей видимости, испарилось – в буквальном смысле слова: горячая жидкость испаряется довольно интенсивно (об этом говорят струйки сконденсировавшегося пара, которые поднимаются над чашкой).
Что Винкелю стоит сделать в следующий раз, чтобы избежать сокращения столь милой его сердцу порции молока?
И еще одна задача: попробуйте оценить, какую массу потеряет стакан с кипятком, остыв до температуры 20 °C. Считайте, что остывание происходит только за счет испарения жидкости. Что вы можете сказать об этом допущении по итогам расчетов?
143. Еще один пляжный парадокс
При испарении улетают самые быстрые молекулы – именно им хватает энергии, чтобы разорвать свои связи с общей массой. Поэтому испарение сопровождается снижением средней кинетической энергии молекул, то есть понижением температуры. Поверхность нашего тела всегда немного влажная, но это количество влаги не сравнится с тем, сколько воды находится на нашем теле, когда мы выходим на берег. Испарение этой влаги быстро охлаждает тело – и нам становится холодно. Ветер ускоряет этот процесс, унося улетевшие молекулы воды и не оставляя им возможности вернуться назад, поэтому в ветреную погоду выходить из воды еще холоднее.
144. Быстрый холод
Теплота парообразования – это количество тепла, которое нужно для испарения единицы массы жидкости. Это означает, что чем большее количество жидкости испарилось, тем большее количество тепла для этого потребовалось. И в этом разгадка парадокса: спирт очень летуч и испаряется намного быстрее воды, так что даже при меньшей теплоте парообразования он способен за то же самое время забрать с собой больше тепла. Другими словами, полностью испарившийся 1 грамм воды унесет больше тепла, чем полностью испарившийся 1 грамм спирта, но при прочих равных условиях спирту для этого потребуется в несколько раз меньше времени. Значит, он более быстрый охладитель.