Испарение воды

Весы недостаточно точны, поэтому испарение удобнее оценивать по тепловому балансу калориметра: сравните остывание открытой воды и воды под слоем масла.

Непосредственное измерение зависимости массы от температуры не является оптимальным из-за недостаточной точности весов и чувствительности их показаний к нагреву. Из кофейной чашки и бумажного стаканчика сделаем калориметр и рассмотрим два случая: поверхность воды открыта и с неё происходит испарение, и поверхность воды закрыта слоем масла, который существенно замедляет испарение.

Уравнение теплового баланса для открытой поверхности с испарением (закон Ньютона—Рихмана): \[cm\,\Delta T_1 + L\,\Delta m = -\alpha\,(T_1 - T_0)\,\Delta t.\] Для закрытой поверхности без испарения: \[cm\,\Delta T_2 = -\alpha\,(T_2 - T_0)\,\Delta t \quad\Rightarrow\quad \alpha = -\frac{cm\,\Delta T_2}{(T_2 - T_0)\,\Delta t}.\] Вычитая одно уравнение из другого, получаем \[\frac{\Delta m}{\Delta t} = \frac{1}{L}\left(\alpha\,(T_2 - T_1) + cm\,\frac{\Delta(T_2 - T_1)}{\Delta t}\right).\] Измерив температуру окружающей среды, зависимости \(T_2(t)\) и \(T_1(t)\) и найдя \(\alpha\), строим зависимость \(\Delta m/\Delta t\) от \(T_1\): это и есть искомая скорость испарения.