При парообразовании вещество переходит из жидкого состояния в газообразное (пар). Существуют два вида парообразования: испарение и кипение.

Испарение- это парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости.

Испарение происходит следующим образом. Молекулы жидкости находятся в непрерывном и беспорядочном движении,причем некоторые из них движутся быстрее, другие - медленнее. Вылететь наружу им мешает взаимное притяжение друг к другу. Если, однако, у поверхности жидкости окажется молекула с достаточно большой кинетической энергией, то она сможет преодолеть силы межмолекулярного притяжения и вылетит из жидкости. То же самое происходит и с другими быстрыми молекулами. Вылетая наружу, эти молекулы образуют над жидкостью пар. Образование этого пара и есть испарение. Часть этих вылетевших молекул возвращается назад в жидкость.

Поскольку при испарении из жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул становится все меньше и меньше. В результате этого температура испаряющейся жидкости понижается, жидкость охлаждается.

Охлаждение жидкости при испарении более заметно в том случае, когда испарение происходит достаточно быстро (так что жидкость не успевает восстановить свою температуру благодаря теплообмену с окружающей средой). Быстро испаряются летучие жидкости, у которых силы межмолекулярного притяжения малы, например эфир, ацетон, спирт, бензин.

Физическая величина, равная количеству теплоты необходимо для превращения в пар 1 кг жидкости при постоянной температуре, называется удельной теплотой парообразования. Удельную теплоту парообразования обозначают буквой r и измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг).

Количество теплоты, необходимое для превращения в пар m кг жидкости, взятой при температуре кипения, равно произведению удельной теплоты парообразования этой жидкости r на массу жидкости m, т. е.  Q=r m. Количество теплоты, которое выделяется при конденсации m кг пара, при температуре кипения, определяется той же формулой, но со знаком минус. Имеем Q=-r m.

Модель:
В калориметре находится m1 воды при температуре t1 и банка с легко испаряющейся жидкостью (массы m2 при температуре t2, температура кипения t0), из которой пары выводятся из калориметра. Если вода настолько теплая, что вся жидкость испаряется, то конечная температура t* жидкости удовлетворяет уравнению:

Слева записана теплота, выделившаяся при охлаждении воды, а справа сумма теплоты на нагрев второй жидкости и теплоты на ее испарение.
Если же испаряется только часть жидкости с массой m2*, то конечная температура системы в калориметре равна t*=t0 и выполняется соотношение

Третий вариант - конечная температура t* системы в калориметре меньше t0. Тогда конечная температура t* удовлетворяет соотношению

Можно нарисовать графики изменения температуры воды в калориметре от времени.  В этих формулах использованы следующие обозначения:

m1 - масса воды, t1 -  начальная температура воды,  c1 -  удельная теплоемкость воды,  m2 -  масса жидкости,  t2 - начальная температура жидкости,   t0 - температура кипения жидкости, c21  -  удельная теплоемкость жидкости,  r -  удельная теплота парообразования жидкости.

С помощью простых опытов легко установить, что скорость испарения увеличивается с ростом температуры жидкости, а также при увеличении площади ее свободной поверхности и при наличии ветра.

При сильном ветре жидкость испаряется быстрее. Это происходит потому, что одновременно с испарением на поверхности жидкости происходит и обратный процес -конденсация. Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвращается в нее. Ветер же уносит вылетевшие из жидкости молекулы и не дает им возвращаться назад.

При испарении жидкость охлаждается и, став более холодной, чем окружающая среда, начинает поглощать ее энергию. При конденсации же, наоборот, происходит выделение теплоты в окружающую среду, и ее температура несколько повышается.

Жидкости имеют различную температуру кипения. Скорость испарения жидкости зависит ее от температуры. Точнее, если температура жидкости увеличивается до температуры кипения, то скорость испарения жидкости тоже растет, достигая наибольшего значения при кипении. (Напомним, что нагреть жидкость до температуры выше температуры кипения в обычных условиях нельзя, все подводящееся тепло идет на испарение жидкости.
Следовательно, скорость испарения жидкости при кипении зависит от потока тепла.) Поэтому скорость испарения жидкости зависит от рода жидкости и ее температуры.

Скорость испарения жидкости зависит также от площади свободной поверхности, чем больше свободная поверхность, тем скорее жидкость испаряется. 

При испарении жидкости наиболее быстрые молекулы, вылетев из жидкости, сталкиваются с молекулами воздуха, изменяют направление своего движения и могут возвращаться в жидкость. В процессе испарения устанавливается определенное соотношение между числом улетевших и числом вылетевших, но вернувшихся молекул жидкости. Воздушный поток уносит вылетевшие молекулы и поэтому при увеличении скорости обдувающего потока испарение жидкости также увеличивается.

Модель демонстрирует зависимость скорости испарения жидкости от температуры жидкости (регулируется подогревом, но из-за испарения жидкость охлаждается), площади свободной поверхности (регулируется размером пенопластовой пластинки) и от воздушного потока (регулируется скоростью вращения вентилятора). Чтобы выявить эти зависимости лучше всего изменять один из этих параметров, а два других не менять.

Если увеличивать температуру жидкости, то при температуре кипения жидкость начинает кипеть, и дальнейший рост температуры невозможен. Все сообщаемое жидкости тепло идет на испарение.

Кипение - это процесс перехода жидкости в пар вследствие образования и роста пузырьков пара, которые всплывают на её поверхность и лопаются.

Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости. Поэтому температура кипения зависит от давления жидкости. Чем больше внешнее давление, тем больше температура кипения, и при уменьшении внешнего давления, уменьшается и температура кипения.

При испарении жидкости тепло поглощается, а при конденсации выделяется. На этом основана работа холодильника: испарение и конденсация хладагента переносит тепло из холодильной камеры в окружающую (внешнюю) среду. Точнее, хладагент (в газообразном или жидком состоянии) движется по замкнутой системе, состоящей из двух трубок, разделенным друг от друга компрессором на одном конце и дроссельным устройством на другом.

В модели показаны основные элементы холодильника (интенсивность красного и синего цветов показывает температуру, температура увеличивается от синего к красному):

 1.  Конденсатор. Трубка, находящаяся снаружи холодильника и отдающая тепло внешней среде.
 2.  Дроссельное устройство (расширитель, капиллярная трубка).
         Терморегулирующий расширительный вентиль, являющийся дросселирующим устройством.
         Ограничивает скорость хладагента, переходящего из конденсатора с высоким давлением в испаритель с низким давлением.
 3.  Испаритель. Находится внутри холодильника, поглощает тепло, охлаждая камеру.
 4.  Компрессор - насос, который сжимает и перекачивает пары хладагента из испарителя в конденсатор.
         Создает разность давлений в конденсаторе и испарителе.
         Компрессор приводится в действие электродвигателем, который получает энергию от электрической сети.

Компрессор засасывает из испарителя хладагент (находящийся там в виде пара), сжимает его, и выталкивает в конденсатор. При сжатии хладагента его температура повышается и лишнее тепло из конденсатора уходит во внешнюю среду. При этом охлаждении хладагент конденсируется (и выделяющееся при этом дополнительное тепло конденсации также передается внешней среде). Затем жидкий хладагент под давлением через дросселирующее отверстие поступает в испаритель, где из-за уменьшения давления хладагент испаряется, превращаясь в пар. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, и происходит охлаждение внутреннего пространства холодильника.

Итак, в конденсаторе, нагретый в результате сжатия хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду, и конденсируется, то есть превращается в жидкость. В конденсаторе необходимо высокое давление, чтобы при комнатной температуре произошла конденсация (переход в жидкое состояние с выделением тепла). Жидкий хладагент далее проходит через дроссельный вентиль, где происходит его дросселирование (понижается давление) и подается в испаритель, где давление гораздо ниже. Под воздействием низкого давления хладагент кипит и переходит в газообразное состояние, поглощая тепло. Затем газообразный хладагент опять засасывается компрессором и поступает в конденсатор.

Обычно в холодильнике устанавливают  температурный датчик (на нашем рисунке не показан), который размыкает электрическую цепь питания компрессора при достижении необходимой температуры. Когда температура в холодильнике повышается, датчик вновь включает компрессор.