Haihtuminen on ... Aineen vaihemuutosprosessia nestemäisestä tilasta höyryyn

Ympäröivässä maailmassa jatkuvasti ja jatkuvastiValtava määrä erilaisia ​​fyysisiä ilmiöitä ja prosesseja tapahtuu. Yksi tärkeimmistä on haihdutusprosessi. Ilmiölle on olemassa useita edellytyksiä. Tässä artikkelissa analysoimme kutakin niistä yksityiskohtaisemmin.

Mikä on haihtuminen?

Tämä on prosessi, jolla aineet muuttuvat kaasumaisiksitai höyryinen tila. Se on ominaista vain nestemäisen koostumuksen omaaville aineille. Kiinteissä aineissa havaitaan kuitenkin jotain vastaavaa, vain tätä ilmiötä kutsutaan sublimaatioksi. Tämä voidaan nähdä tarkastelemalla kehoja tarkasti. Esimerkiksi, saippuapala kuivuu ajan myötä ja alkaa halkeilla. Tämä selitetään sillä, että koostumuksensa mukaiset vesipisarat haihtuvat ja muuttuvat kaasumaiseen tilaan H₂O.

Määritelmä fysiikassa

Haihdutus on endoterminen prosessi, jossa vaihesiirtymän lämpö toimii absorboituneen energian lähteenä. Se sisältää kaksi komponenttia:

• tietty määrä lämpöä, joka tarvitaan vetovoiman molekyylivoimien voittamiseen, kun kytkettyjen molekyylien välillä tapahtuu katko;
• lämpö, ​​joka tarvitaan molekyylien paisuntavaiheen aikana nestemäisten aineiden muuntamiseksi höyryksi tai kaasuksi.

Miten tämä tapahtuu?

Aineen siirtyminen nesteestä kaasumaiseen tilaan voi tapahtua kahdella tavalla:

1. Haihdutus on prosessi, jossa molekyylit haihtuvat nestemäisen aineen pinnalta.
2. Kiehuminen on nesteestä tapahtuvan höyrystymisen prosessi saattamalla lämpötila aineen kiehumislämpötilaan.

Vaikka molemmat näistä ilmiöistä muuttuvatkaasun nestemäinen aine, niiden välillä on merkittäviä eroja. Keittäminen on aktiivinen prosessi, joka tapahtuu vain tietyssä lämpötilassa, kun taas haihtumista tapahtuu kaikissa olosuhteissa. Toinen ero on, että kiehuminen on ominaista koko nesteen paksudelle, ja toinen ilmiö esiintyy vain nestemäisten aineiden pinnalla.

Haihtumisen molekyyli-kineettinen teoria

Jos tarkastellaan tätä prosessia molekyylitasolla, se tapahtuu seuraavasti:

1. Nestemäisissä aineissa olevia molekyylejä löytyyjatkuva kaoottinen liike, heillä kaikilla on täysin erilaiset nopeudet. Samaan aikaan hiukkaset vetoavat toisiinsa houkuttelevien voimien takia. Joka kerta kun ne törmäävät toisiinsa, niiden nopeudet muuttuvat. Jossain vaiheessa jotkut kehittävät erittäin suuren nopeuden, jonka avulla he voivat voittaa vetovoimat.
2. Näillä nesteen pinnalla esiintyvillä elementeillä on sellainen kineettinen energia, että ne kykenevät voittamaan molekyylien väliset siteet ja jättämään nesteen.
3. Nämä erittäin nopeat molekyylit lentävät nestemäisen aineen pinnalta, ja tämä prosessi tapahtuu jatkuvasti ja jatkuvasti.
4. Kun ne ovat ilmassa, ne muuttuvat höyryksi - tätä kutsutaan höyrystykseksi.
5. Tämän seurauksena keskimääräinen kineettinen energialoput hiukkaset pienenevät. Tämä selittää nesteen jäähtymisen. Muista kuinka lapsuudessa meitä opetettiin puhaltamaan kuuma neste niin, että se jäähtyisi pian. Osoittautuu, että nopeutimme veden haihtumisprosessia, ja lämpötilan lasku tapahtui paljon nopeammin.

Mitkä tekijät riippuvat?

On olemassa monia ehtoja, jotka ovat välttämättömiätämän prosessin esiintyminen. Sitä esiintyy kaikkialta, missä vesipartikkelit ovat: nämä ovat järviä, meriä, jokia, kaikkia kosteita esineitä, eläinten ja ihmisten kappaleiden peitteitä sekä kasvien lehtiä. Voidaan päätellä, että haihtuminen on erittäin merkittävä ja välttämätön prosessi ympäristölle ja kaikille eläville olennoille.

Tässä ovat tekijät, jotka vaikuttavat tähän ilmiöön:

1. Haihtumisnopeus riippuu suoraan koostumuksestaitse neste. Tiedetään, että jokaisella niistä on omat ominaisuutensa. Esimerkiksi ne aineet, joiden höyrystymislämpö on pienempi, muuttuvat nopeammin. Verrataan kahta prosessia: alkoholin ja tavallisen veden haihtuminen. Ensimmäisessä tapauksessa muutos kaasumaiseksi tapahtuu nopeammin, koska alkoholin höyrystymis- ja kondensoitumislämpö on 837 kJ / kg ja vedellä lähes kolme kertaa suurempi - 2260 kJ / kg.
2. Nopeus riippuu myös alkulämpötilasta.nesteet: mitä suurempi se on, sitä nopeammin höyryä muodostuu. Otetaan esimerkiksi lasillinen vettä, kun astian sisällä on kiehuvaa vettä, niin höyrystyminen tapahtuu paljon nopeammin kuin veden lämpötilan ollessa alhaisempi.
3. Toinen tekijä, joka määrää tämän prosessin nopeuden, on nesteen pinta-ala. Muista, että kuuma keitto jäähtyy nopeammin isossa kulhossa kuin pienessä lautasessa.
4. Aineiden leviämisnopeus ilmassaväliaine määräytyy suurelta osin haihtumisnopeuden mukaan, eli mitä nopeammin diffuusio tapahtuu, sitä nopeammin höyrystyminen tapahtuu. Esimerkiksi voimakkaissa tuulissa vesipisarat haihtuvat nopeammin järvien, jokien ja altaiden pinnalta.
5. Myös sisäilman lämpötilalla on tärkeä rooli. Puhumme tästä tarkemmin alla.

Mikä on ilmankosteuden rooli?

Koska haihtumisprosessi tapahtuu kaikkialta jatkuvasti ja jatkuvasti, ilmassa on aina vesihiukkasia. Molekyylimuodossa ne näyttävät ryhmältä elementtejä H₂O. Nesteet voivat haihtua riippuen ilmakehän vesihöyryn tilavuuden indikaattorista, tätä kerrointa kutsutaan ilmankosteudeksi. Sitä on kahta tyyppiä:

1. Suhteellinen kosteus on suhdeilmassa olevan vesihöyryn määrä prosentteina tyydyttyneen höyryn tiheyteen samassa lämpötilassa. Esimerkiksi 100 %:n indikaattori osoittaa, että ilmakehä on täysin kyllästetty H-molekyylillä₂O.
2. Absoluuttinen luonnehtii ilmassa olevan vesihöyryn tiheyttä, merkitty kirjaimella f ja osoittaa kuinka monta vesimolekyylimassaa on 1 m³ ilmaa.

Haihtumisprosessin ja ilmankosteuden välinen suhdevoidaan määritellä seuraavasti. Mitä pienempi ilman suhteellisen kosteuden osoitin, sitä nopeammin tapahtuu haihtuminen maan pinnasta ja muista esineistä.

Erilaisten aineiden haihtuminen

Tämä prosessi tapahtuu eri aineilleeri tavalla. Esimerkiksi alkoholi haihtuu nopeammin kuin monet nesteet alhaisen höyrystymislämpönsä vuoksi. Usein tällaisia ​​nestemäisiä aineita kutsutaan haihtuviksi, koska vesihöyry kirjaimellisesti haihtuu niistä melkein missä tahansa lämpötilassa.

Alkoholi voi myös haihtua jopa huoneenlämmössä.lämpötila. Viinin tai vodkan valmistusprosessissa alkoholia ajetaan kuutamisten läpi, vasta kun se on saavuttanut kiehumispisteen, se on noin 78 astetta. Alkoholin todellinen haihtumislämpötila on kuitenkin hieman korkeampi, koska alkutuotteessa (esimerkiksi mäskissä) se on yhdiste, jossa on erilaisia ​​aromaattisia öljyjä ja vettä.

Kondensaatio ja sublimaatio

Seuraava ilmiö voidaan havaita joka kertakun vesi kattilassa kiehuu. Huomaa, että keitettäessä vesi muuttuu nesteestä kaasumaiseksi. Se tapahtuu tällä tavalla: kuuma vesihöyrysuihku lentää suurella nopeudella ulos kattilasta sen nokan kautta. Tässä tapauksessa muodostunut höyry ei näy suoraan nokan ulostulossa, vaan lyhyen matkan päässä siitä. Tätä prosessia kutsutaan kondensaatioksi, eli vesihöyry sakeutuu siinä määrin, että se näkyy silmillemme.

Kiinteän aineen haihtumista kutsutaan sublimaatioksi.Samaan aikaan ne siirtyvät aggregaatiotilasta kaasumaiseen tilaan ohittaen nestevaiheen. Tunnetuin sublimaatiotapaus liittyy jääkiteisiin. Alkuperäisessä muodossaan jää on kiinteää, yli 0 asteen lämpötiloissa° se alkaa sulaa ja muuttuu nestemäiseksi. Kuitenkin joissakin tapauksissa negatiivisissa lämpötiloissa jää muuttuu höyrymäiseksi, ohittaen nestefaasin.

Haihtumisen vaikutus ihmiskehoon

Haihtumisen vuoksi kehossamme,lämpösäätely. Tämä prosessi tapahtuu itsejäähdytysjärjestelmän kautta. Kuumana helteisenä päivänä tiettyä fyysistä työtä tekevä henkilö kuumenee hyvin. Tämä tarkoittaa, että sisäinen energia lisääntyy siinä. Ja kuten tiedät, yli 42 °:n lämpötiloissa ihmisen veren proteiini alkaa hyytyä, jos tätä prosessia ei pysäytetä ajoissa, se johtaa kuolemaan.

Itsejäähdytysjärjestelmä on järjestetty juuri näintavalla säätelemään lämpötilaa normaalia elämää varten. Kun lämpötila nousee suurimmaksi sallituksi, alkaa aktiivinen hikoilu ihon huokosten kautta. Ja sitten ihon pinnalta tapahtuu haihtumista, joka imee kehon ylimääräisen energian. Toisin sanoen haihdutus on prosessi, joka auttaa viilentämään kehoa normaaliksi.