私たちの周りの世界で絶えずそして継続的に多種多様な物理現象とプロセスがあります。最も重要なものの1つは、蒸発プロセスと見なすことができます。この現象にはいくつかの前提条件があります。この記事では、それぞれについて詳しく説明します。
蒸発とは何ですか？
これは物質をガス状に変換するプロセスですまたは蒸気状態。液体の粘稠度を持つ物質にのみ特徴的です。しかし、固体でも同様のことが観察され、この現象のみが昇華と呼ばれます。これは、体を注意深く観察することで見ることができます。たとえば、石鹸の棒は時間の経過とともに乾燥し、ひびが入り始めます。これは、その組成の水滴が蒸発して気体状態Hに移行するためです。2O.
物理学における定義
蒸発は、相転移の熱が吸収されたエネルギーの源として機能する吸熱プロセスです。これには2つのコンポーネントが含まれます。
- 接続された分子間で破壊が発生したときに、分子の引力に打ち勝つために必要な一定量の熱。
- 液体物質を蒸気または気体に変換する過程で分子が膨張するのに必要な熱。
これはどのように起こりますか？
液体から気体状態への物質の遷移は、次の2つの方法で発生する可能性があります。
- 蒸発は、分子が液体物質の表面から揮発するプロセスです。
- 沸騰は、温度を物質の特定の沸点にすることによって液体から気化するプロセスです。
これらの現象の両方が変化するという事実にもかかわらず液体物質を気体に変換する場合、それらの間には大きな違いがあります。沸騰は特定の温度でのみ発生するアクティブなプロセスですが、蒸発はどのような条件下でも発生します。もう1つの違いは、沸騰は液体の厚さ全体に特徴的であるのに対し、2番目の現象は液体物質の表面でのみ発生することです。
蒸発の分子運動論
このプロセスを分子レベルで考えると、次のようになります。
- 液体物質の分子は絶え間ない混沌とした動き、それらはすべて完全に異なる速度を持っています。その間、粒子は引力によって互いに引き付けられます。それらが互いに衝突するたびに、それらの速度は変化します。ある時点で、重力に打ち勝つことができる非常に高速な速度を発達させるものもあります。
- 液体の表面にあるこれらの元素は、分子間結合を克服して液体を離れることができるような運動エネルギーを持っています。
- 液体物質の表面から飛び出すのはこれらの非常に速い分子であり、このプロセスは絶えず継続的に行われます。
- 空気中に入ると、それらは蒸気に変わります-これは気化と呼ばれます。
- 結果として、平均運動エネルギー残りの粒子は小さくなっています。これは、液体の冷却を説明しています。子供の頃、私たちが熱い液体を吹き付けて、それがより速く冷えるように教えられたことを思い出してください。水分蒸発のプロセスを加速し、温度の低下がはるかに速かったことがわかりました。
それはどのような要因に依存していますか？
に必要な多くの条件がありますこのプロセスの発生。それは水粒子が存在するあらゆる場所から来ます：これらは湖、海、川、すべての濡れた物体、動物や人の体の覆い、そして植物の葉です。蒸発は、周囲の世界とすべての生物にとって非常に重要でかけがえのないプロセスであると結論付けることができます。
この現象に影響を与える要因は次のとおりです。
- 蒸発速度は組成に直接依存します液体自体。それぞれに独自の特徴があることが知られています。たとえば、蒸発熱が低い物質はより速く変換されます。アルコールと通常の水の蒸発という2つのプロセスを比較してみましょう。最初のケースでは、アルコールの蒸発と凝縮の比熱が837 kJ / kgであり、水の場合はほぼ3倍の2260 kJ / kgであるため、ガス状態への変換がより速く発生します。
- 速度は初期温度にも依存します。液体：大きいほど、蒸気の生成が速くなります。例として、コップ一杯の水を取り上げます。容器内に沸騰したお湯がある場合、気化は水温が低い場合よりもはるかに速い速度で発生します。
- このプロセスの速度を決定する別の要因は、液体の表面積です。熱いスープは小さな受け皿よりも大きなボウルの方が早く冷えることを忘れないでください。
- 空気中の物質の伝播速度媒体は主に蒸発速度によって決定されます。つまり、拡散が速くなるほど、蒸発が早くなります。たとえば、強風では、水滴は湖、川、貯水池の表面からより速く蒸発します。
- 室内の気温も重要な役割を果たします。これについては、以下で詳しく説明します。
空気湿度の役割は何ですか？
蒸発プロセスはどこからでも継続的かつ継続的に発生するため、水粒子は常に空気中に存在します。分子の形では、それらは元素Hのグループのように見えます2O.液体は、大気中の水蒸気量の指標に応じて蒸発する可能性があります。この係数は空気湿度と呼ばれます。これには2つのタイプがあります。
- 相対湿度は比率です同じ温度での飽和蒸気の密度に対する空気中の水蒸気の量（パーセンテージ）。たとえば、100％のインジケータは、大気がH分子で完全に飽和していることを示します。2O.
- 絶対値は空気中の水蒸気の密度を特徴づけ、文字fで表され、1mに含まれる水蒸気の質量を示します。3 空気。
蒸発過程と空気湿度の関係次のように定義できます。空気の相対湿度の指標が低いほど、地表やその他の物体からの蒸発が速くなります。
各種物質の蒸発
さまざまな物質について、このプロセスが行われます別の方法で。たとえば、アルコールは特定の蒸発熱が低いため、多くの液体よりも速く蒸発します。多くの場合、このような液体物質は揮発性と呼ばれます。これは、ほとんどすべての温度で水蒸気が文字通り蒸発するためです。
アルコールは室温でも蒸発する可能性があります。温度。ワインやウォッカを調理する過程で、アルコールは密造酒を通り抜け、沸点に達した後、約78度になります。ただし、初期製品（マッシュなど）では、さまざまな芳香油と水を含む化合物であるため、アルコールの実際の蒸発温度はわずかに高くなります。
結露と昇華
毎回以下の現象が見られますやかんの中の水が沸騰したとき。沸騰すると、水は液体から気体の状態に変化することに注意してください。それはこのように起こります：高速の水蒸気のホットジェットがその注ぎ口を通ってやかんから飛び出します。この場合、形成された蒸気は、注ぎ口の出口では直接見えませんが、注ぎ口から少し離れたところにあります。このプロセスは凝縮と呼ばれます。つまり、水蒸気が私たちの目に見える程度に濃くなります。
固体の蒸発は昇華と呼ばれます。同時に、それらは液相を迂回して、凝集状態から気体状態に移行します。昇華の最も有名なケースは、氷の結晶に関連しています。元の形では、氷は0を超える温度で固体です°それは溶け始め、液体状態になります。ただし、場合によっては、負の温度では、氷は液相を迂回して蒸気の形に変わります。
人体への蒸発の影響
私たちの体の蒸発のおかげで、体温調節。このプロセスは、自己冷却システムを介して行われます。暑い蒸し暑い日には、特定の肉体労働に従事している人は非常に暑くなります。これは、内部エネルギーが増加することを意味します。ご存知のように、42°を超える温度では、人間の血液中のタンパク質が凝固し始めます。このプロセスが時間内に停止しないと、死に至ります。
自己冷却システムはこのように配置されています通常の生活のために温度を調整する方法で。温度が最大許容値になると、皮膚の毛穴から活発な発汗が始まります。そして、蒸発が皮膚の表面から起こり、それが体の余分なエネルギーを吸収します。言い換えれば、蒸発は体を正常に冷やすのに役立つプロセスです。
