हमारे चारों ओर की दुनिया में लगातार और निरंतरभौतिक घटनाओं और प्रक्रियाओं की एक विशाल विविधता है। सबसे महत्वपूर्ण में से एक है वाष्पीकरण की प्रक्रिया। इस घटना के लिए कई पूर्वापेक्षाएँ हैं। इस लेख में, हम उनमें से प्रत्येक का अधिक विस्तार से विश्लेषण करेंगे।
वाष्पीकरण क्या है?
यह पदार्थों को गैसीय में परिवर्तित करने की प्रक्रिया हैया वाष्प अवस्था. यह केवल तरल स्थिरता वाले पदार्थों के लिए विशिष्ट है। हालाँकि, ठोस पदार्थों में भी कुछ ऐसा ही देखा जाता है, केवल इस घटना को उर्ध्वपातन कहा जाता है। इसे शवों के सावधानीपूर्वक निरीक्षण से देखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, साबुन की एक पट्टी समय के साथ सूख जाती है और फटने लगती है, यह इस तथ्य के कारण है कि इसकी संरचना में पानी की बूंदें वाष्पित हो जाती हैं और गैसीय अवस्था H में चली जाती हैं।2ओ
भौतिकी में परिभाषा
वाष्पीकरण एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है जिसमें चरण संक्रमण की गर्मी अवशोषित ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करती है। इसमें दो घटक शामिल हैं:
- जब जुड़े अणुओं के बीच अंतराल उत्पन्न होता है तो आणविक आकर्षण बलों पर काबू पाने के लिए एक निश्चित मात्रा में गर्मी की आवश्यकता होती है;
- तरल पदार्थों को वाष्प या गैस में परिवर्तित करने की प्रक्रिया में अणुओं के विस्तार के कार्य में आवश्यक ऊष्मा।
यह कैसे होता है?
किसी पदार्थ का तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में संक्रमण दो प्रकार से हो सकता है:
- वाष्पीकरण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा अणु किसी तरल की सतह से बाहर निकल जाते हैं।
- उबलना किसी पदार्थ के तापमान को उबलने की विशिष्ट ऊष्मा पर लाकर तरल से वाष्पीकरण की प्रक्रिया है।
हालाँकि ये दोनों घटनाएँ रूपांतरित होती हैंतरल से गैस तक, उनके बीच महत्वपूर्ण अंतर हैं। उबलना एक सक्रिय प्रक्रिया है जो केवल एक निश्चित तापमान पर होती है, जबकि वाष्पीकरण किसी भी परिस्थिति में होता है। एक और अंतर यह है कि उबलना तरल की पूरी मोटाई की विशेषता है, जबकि दूसरी घटना केवल तरल पदार्थों की सतह पर होती है।
वाष्पीकरण का आणविक गतिज सिद्धांत
यदि हम आणविक स्तर पर इस प्रक्रिया पर विचार करें तो यह इस प्रकार होती है:
- द्रव पदार्थों में अणु होते हैंनिरंतर अराजक गति, उन सभी की गति पूरी तरह से अलग है। इस बीच, आकर्षण बल के कारण कण एक-दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। हर बार जब वे एक दूसरे से टकराते हैं तो उनकी गति बदल जाती है। कुछ बिंदु पर, कुछ बहुत तेज़ गति विकसित करते हैं, जिससे उन्हें गुरुत्वाकर्षण की शक्तियों पर काबू पाने की अनुमति मिलती है।
- तरल की सतह पर मौजूद इन तत्वों में इतनी गतिज ऊर्जा होती है कि वे अंतर-आणविक बंधनों पर काबू पाने और तरल छोड़ने में सक्षम होते हैं।
- ये सबसे तेज़ अणु हैं जो किसी तरल पदार्थ की सतह से बाहर निकलते हैं, और यह प्रक्रिया लगातार और लगातार होती रहती है।
- एक बार हवा में, वे भाप में बदल जाते हैं - इसे वाष्पीकरण कहा जाता है।
- परिणामस्वरूप, औसत गतिज ऊर्जाशेष कण छोटे होते जा रहे हैं। यह तरल के ठंडा होने की व्याख्या करता है। याद रखें कि कैसे बचपन में हमें गर्म तरल पदार्थ पर फूंक मारना सिखाया जाता था ताकि वह तेजी से ठंडा हो जाए। इससे पता चला कि हमने पानी के वाष्पीकरण की प्रक्रिया को तेज कर दिया और तापमान में गिरावट बहुत तेजी से हुई।
यह किन कारकों पर निर्भर करता है?
इसके लिए कई शर्तें जरूरी हैंइस प्रक्रिया का घटित होना. यह हर जगह से आता है जहां पानी के कण मौजूद हैं: ये झीलें, समुद्र, नदियाँ, सभी गीली वस्तुएं, जानवरों और लोगों के शरीर के आवरण, साथ ही पौधों की पत्तियां हैं। यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि वाष्पीकरण आसपास की दुनिया और सभी जीवित प्राणियों के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण और अपूरणीय प्रक्रिया है।
यहां वे कारक हैं जो इस घटना को प्रभावित करते हैं:
- वाष्पीकरण दर सीधे संरचना पर निर्भर करती हैतरल ही. यह ज्ञात है कि उनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएं हैं। उदाहरण के लिए, वे पदार्थ जिनमें वाष्पीकरण की ऊष्मा कम होगी, वे तेजी से परिवर्तित होंगे। आइए दो प्रक्रियाओं की तुलना करें: अल्कोहल और साधारण पानी का वाष्पीकरण। पहले मामले में, गैसीय अवस्था में रूपांतरण तेजी से होता है, क्योंकि अल्कोहल के लिए वाष्पीकरण और संघनन की विशिष्ट गर्मी 837 kJ/kg है, और पानी के लिए यह लगभग तीन गुना अधिक है - 2260 kJ/kg।
- गति प्रारंभिक तापमान पर भी निर्भर करती हैतरल: यह जितना बड़ा होता है, उतनी ही तेजी से भाप बनती है। उदाहरण के तौर पर, आइए एक गिलास पानी लें, जब बर्तन के अंदर उबलता पानी होता है, तो पानी का तापमान कम होने की तुलना में वाष्पीकरण बहुत अधिक दर से होता है।
- एक अन्य कारक जो इस प्रक्रिया की दर निर्धारित करता है वह तरल का सतह क्षेत्र है। याद रखें कि गर्म सूप छोटे तश्तरी की तुलना में बड़े कटोरे में तेजी से ठंडा होता है।
- हवा में पदार्थों के फैलने की दरमाध्यम मोटे तौर पर वाष्पीकरण की दर निर्धारित करता है, यानी जितनी तेजी से प्रसार होता है, उतनी ही तेजी से वाष्पीकरण होता है। उदाहरण के लिए, तेज़ हवाओं के साथ, झीलों, नदियों और जलाशयों की सतह से पानी की बूंदें तेजी से वाष्पित हो जाती हैं।
- कमरे में हवा का तापमान भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। हम इसके बारे में नीचे और अधिक बात करेंगे।
वायु आर्द्रता की क्या भूमिका है?
इस तथ्य के कारण कि वाष्पीकरण की प्रक्रिया हर जगह से लगातार और लगातार होती रहती है, हवा में हमेशा पानी के कण मौजूद रहते हैं। आणविक रूप में, वे तत्वों एच के एक समूह की तरह दिखते हैं2O. वायुमंडल में जलवाष्प की मात्रा के आधार पर तरल पदार्थ वाष्पित हो सकते हैं, इस गुणांक को वायु आर्द्रता कहा जाता है। यह 2 प्रकार का होता है:
- सापेक्ष आर्द्रता अनुपात हैहवा में जलवाष्प की मात्रा को एक ही तापमान पर संतृप्त वाष्प के घनत्व के प्रतिशत के रूप में। उदाहरण के लिए, 100% का एक संकेतक इंगित करता है कि वातावरण पूरी तरह से एच अणुओं से संतृप्त है2ओ
- निरपेक्ष हवा में जल वाष्प के घनत्व को दर्शाता है, जिसे अक्षर f द्वारा दर्शाया गया है और दिखाता है कि 1 मीटर में पानी के अणुओं का कितना द्रव्यमान निहित है।3 वायु।
वाष्पीकरण प्रक्रिया और वायु आर्द्रता के बीच संबंधनिम्नानुसार परिभाषित किया जा सकता है। हवा की सापेक्ष आर्द्रता जितनी कम होगी, पृथ्वी और अन्य वस्तुओं की सतह से वाष्पीकरण उतनी ही तेजी से होगा।
विभिन्न पदार्थों का वाष्पीकरण
विभिन्न पदार्थों के लिए यह प्रक्रिया होती हैअलग ढंग से. उदाहरण के लिए, वाष्पीकरण की कम विशिष्ट ऊष्मा के कारण अल्कोहल कई तरल पदार्थों की तुलना में तेजी से वाष्पित हो जाता है। अक्सर, ऐसे तरल पदार्थों को अस्थिर कहा जाता है, क्योंकि जल वाष्प वस्तुतः लगभग किसी भी तापमान पर उनसे वाष्पित हो जाता है।
शराब कमरे के तापमान पर भी वाष्पित हो सकती है।तापमान। वाइन या वोदका तैयार करने की प्रक्रिया में, अल्कोहल को चांदनी के माध्यम से संचालित किया जाता है, जो केवल क्वथनांक तक पहुंचता है, जो लगभग 78 डिग्री के बराबर होता है। हालाँकि, अल्कोहल का वास्तविक वाष्पीकरण तापमान थोड़ा अधिक होगा, क्योंकि मूल उत्पाद (उदाहरण के लिए, मैश) में यह विभिन्न सुगंधित तेलों और पानी के साथ एक संयोजन है।
संघनन एवं ऊर्ध्वपातन
निम्नलिखित घटना हर बार देखी जा सकती हैजब केतली में पानी उबलने लगे. ध्यान दें कि जब पानी उबलता है तो वह तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में बदल जाता है। यह इस प्रकार होता है: जलवाष्प की एक गर्म धारा केतली से उसकी टोंटी के माध्यम से तेज गति से उड़ती है। इस मामले में, गठित भाप सीधे टोंटी से बाहर निकलने पर नहीं, बल्कि उससे थोड़ी दूरी पर दिखाई देती है। इस प्रक्रिया को संघनन कहते हैं, यानी जलवाष्प इतना गाढ़ा हो जाता है कि वह हमारी आंखों को दिखाई देने लगता है।
किसी ठोस के वाष्पीकरण को उर्ध्वपातन कहा जाता है।साथ ही, वे तरल अवस्था को दरकिनार करते हुए एकत्रीकरण की स्थिति से गैसीय अवस्था में चले जाते हैं। उर्ध्वपातन का सबसे प्रसिद्ध मामला बर्फ के क्रिस्टल से जुड़ा है। अपने मूल रूप में, बर्फ 0 से ऊपर के तापमान पर एक ठोस होती है° यह पिघलना शुरू कर देता है, तरल अवस्था में आ जाता है। हालाँकि, कुछ मामलों में, नकारात्मक तापमान पर, बर्फ तरल चरण को दरकिनार करते हुए वाष्पशील रूप में बदल जाती है।
मानव शरीर पर वाष्पीकरण का प्रभाव
हमारे शरीर में वाष्पीकरण के लिए धन्यवाद,थर्मोरेग्यूलेशन यह प्रक्रिया स्व-शीतलन प्रणाली के माध्यम से होती है। एक गर्म उमस भरे दिन में, एक व्यक्ति जो कुछ शारीरिक श्रम में लगा हुआ है, बहुत गर्म हो जाता है। इसका मतलब यह है कि यह आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाता है। और जैसा कि आप जानते हैं, 42° से ऊपर के तापमान पर मानव रक्त में प्रोटीन मुड़ना शुरू हो जाता है, अगर इस प्रक्रिया को समय रहते नहीं रोका गया, तो इससे मृत्यु हो सकती है।
सेल्फ-कूलिंग सिस्टम को बिल्कुल इसी तरह डिज़ाइन किया गया हैसामान्य जीवन के लिए तापमान को नियंत्रित करने का तरीका। जब तापमान अधिकतम स्वीकार्य हो जाता है, तो त्वचा पर छिद्रों के माध्यम से सक्रिय पसीना आना शुरू हो जाता है। और फिर त्वचा की सतह से वाष्पीकरण होता है, जो शरीर की अतिरिक्त ऊर्जा को अवशोषित कर लेता है। दूसरे शब्दों में, वाष्पीकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जो शरीर को सामान्य अवस्था में ठंडा करने में योगदान करती है।
