Evaporarea este ... Procesul de tranziție de fază a unei substanțe de la un lichid la o stare de vapori

În lumea din jurul nostru în mod constant și continuuexistă o mare varietate de fenomene și procese fizice diferite. Unul dintre cele mai importante poate fi considerat procesul de evaporare. Există mai multe premise pentru acest fenomen. În acest articol, le vom detalia pe fiecare dintre ele.

Ce este Evaporarea?

Acesta este procesul de transformare a substanțelor în gazesau o stare de vapori. Este caracteristic doar pentru substanțele cu consistență lichidă. Cu toate acestea, ceva asemănător se observă la solide, doar acest fenomen se numește sublimare. Acest lucru poate fi văzut prin observarea atentă a corpurilor. De exemplu, o bucată de săpun se usucă în timp și începe să crape, acest lucru se datorează faptului că picăturile de apă din compoziția sa se evaporă și trec în stare gazoasă H₂O.

Definiție în fizică

Evaporarea este un proces endotermic în care căldura tranziției de fază servește ca sursă de energie absorbită. Acesta include două componente:

• o anumită cantitate de căldură necesară pentru a depăși forțele moleculare de atracție atunci când are loc o întrerupere între moleculele conectate;
• căldura cerută de expansiunea moleculelor în procesul de transformare a substanțelor lichide în abur sau gaz.

Cum merge?

Trecerea unei substanțe de la starea lichidă la starea gazoasă poate avea loc în două moduri:

1. Evaporarea este un proces în care moleculele se volatilizează de la suprafața unei substanțe lichide.
2. Fierberea este procesul de vaporizare dintr-un lichid prin aducerea temperaturii la punctul de fierbere specific al unei substanțe.

În ciuda faptului că ambele fenomene se transformăsubstanță lichidă în gaz, există diferențe semnificative între ele. Fierberea este un proces activ care are loc numai la o anumită temperatură, în timp ce evaporarea are loc în orice condiții. O altă diferență este că fierberea este caracteristică întregii grosimi a lichidului, în timp ce al doilea fenomen are loc doar pe suprafața substanțelor lichide.

Teoria cinetică moleculară a evaporării

Dacă luăm în considerare acest proces la nivel molecular, atunci se întâmplă după cum urmează:

1. Moleculele din substanțele lichide sunt înmișcare haotică constantă, toate au viteze complet diferite. Între timp, particulele sunt atrase unele de altele datorită forțelor de atracție. De fiecare dată când se ciocnesc unul de altul, viteza lor se schimbă. La un moment dat, unii dezvoltă o viteză foarte mare care le permite să depășească forțele gravitației.
2. Aceste elemente, care se află la suprafața lichidului, au o astfel de energie cinetică încât sunt capabile să depășească legăturile intermoleculare și să părăsească lichidul.
3. Aceste molecule foarte rapide sunt cele care zboară de pe suprafața unei substanțe lichide, iar acest proces are loc constant și continuu.
4. Odată ajunse în aer, se transformă în abur - aceasta se numește vaporizare.
5. Ca o consecință a acestui fapt, energia cinetică medieparticulele rămase devin mai mici. Aceasta explică răcirea lichidului. Amintiți-vă cum în copilărie am fost învățați să suflați pe un lichid fierbinte, astfel încât să se răcească mai repede. Se pare că am accelerat procesul de evaporare a apei, iar scăderea temperaturii a fost mult mai rapidă.

De ce factori depinde?

Sunt multe condiții necesare pentruapariția acestui proces. Vine de oriunde unde sunt prezente particule de apă: acestea sunt lacuri, mări, râuri, toate obiectele umede, învelișurile corpului animalelor și oamenilor, precum și frunzele plantelor. Se poate concluziona că evaporarea este un proces foarte semnificativ și de neînlocuit pentru lumea înconjurătoare și pentru toate ființele vii.

Iată care sunt factorii care influențează acest fenomen:

1. Viteza de evaporare depinde direct de compozițielichidul în sine. Se știe că fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici. De exemplu, acele substanțe pentru care căldura de vaporizare este mai mică vor fi convertite mai repede. Să comparăm două procese: evaporarea alcoolului și a apei obișnuite. În primul caz, transformarea în stare gazoasă are loc mai rapid, deoarece căldura specifică de vaporizare și condensare pentru alcool este de 837 kJ / kg, iar pentru apă este de aproape trei ori mai mare - 2260 kJ / kg.
2. Viteza depinde și de temperatura inițială.lichide: cu cât este mai mare, cu atât se generează mai rapid aburul. De exemplu, luați un pahar cu apă, când în interiorul vasului este apă clocotită, atunci vaporizarea are loc într-un ritm mult mai mare decât atunci când temperatura apei este mai scăzută.
3. Un alt factor care determină viteza acestui proces este suprafața lichidului. Amintiți-vă că supa fierbinte se răcește mai repede într-un castron mare decât într-o farfurie mică.
4. Viteza de propagare a substanțelor în aermediul este determinat în mare măsură de viteza de evaporare, adică cu cât are loc difuzia mai rapidă, cu atât mai devreme are loc vaporizarea. De exemplu, în cazul vântului puternic, picăturile de apă se evaporă mai repede de pe suprafața lacurilor, râurilor și rezervoarelor.
5. Temperatura aerului din interior joacă, de asemenea, un rol important. Vom vorbi despre asta mai detaliat mai jos.

Care este rolul umidității aerului?

Datorită faptului că procesul de evaporare are loc de pretutindeni în mod continuu și constant, particulele de apă sunt întotdeauna prezente în aer. În formă moleculară, ele arată ca un grup de elemente H₂O. Lichidele se pot evapora in functie de indicatorul volumului de vapori de apa din atmosfera, acest coeficient se numeste umiditatea aerului. Este de doua feluri:

1. Umiditatea relativă este raportulcantitatea de vapori de apă din aer la densitatea vaporilor saturați la aceeași temperatură ca procent. De exemplu, un indicator de 100% indică faptul că atmosfera este complet saturată cu molecule de H₂O.
2. Cea absolută caracterizează densitatea vaporilor de apă din aer, notată cu litera f și arată ce masă de molecule de apă este conținută în 1m³ aer.

Relația dintre procesul de evaporare și umiditatea aeruluipoate fi definită după cum urmează. Cu cât indicatorul umidității relative a aerului este mai mic, cu atât se va produce mai rapid evaporarea de pe suprafața pământului și a altor obiecte.

Evaporarea diferitelor substanțe

Pentru diferite substanțe, acest proces are locdiferit. De exemplu, alcoolul se evaporă mai repede decât multe lichide datorită căldurii specifice scăzute de vaporizare. Adesea, astfel de substanțe lichide sunt numite volatile, deoarece vaporii de apă se evaporă literalmente din ele la aproape orice temperatură.

Alcoolul se poate evapora chiar si la temperatura camerei.temperatura. În procesul de preparare a vinului sau a vodcii, alcoolul este condus prin lumina lunii, numai după atingerea punctului de fierbere, este aproximativ egal cu 78 de grade. Cu toate acestea, temperatura reală de evaporare a alcoolului va fi puțin mai mare, deoarece în produsul inițial (de exemplu, piure), este un compus cu diferite uleiuri aromatice și apă.

Condens și sublimare

Următorul fenomen poate fi observat de fiecare datăcând apa din ibric fierbe. Rețineți că, la fierbere, apa trece de la starea lichidă la starea gazoasă. Se întâmplă în felul acesta: un jet fierbinte de vapori de apă cu viteză mare zboară din ibric prin gura lui. În acest caz, aburul format nu este vizibil direct la ieșirea din gura de scurgere, ci la mică distanță de acesta. Acest proces se numește condensare, adică vaporii de apă se îngroașă în așa măsură încât devin vizibili pentru ochii noștri.

Evaporarea unui solid se numește sublimare.În același timp, trec de la starea de agregare la starea gazoasă, ocolind stadiul lichid. Cel mai faimos caz de sublimare este asociat cu cristalele de gheață. În forma sa originală, gheața este un solid, la temperaturi peste 0° începe să se topească, luând o stare lichidă. Cu toate acestea, în unele cazuri, la temperaturi negative, gheața se transformă într-o formă vaporoasă, ocolind faza lichidă.

Efectul evaporării asupra corpului uman

Din cauza evaporării în corpul nostru,termoreglare. Acest proces are loc printr-un sistem de auto-răcire. Într-o zi caniculară, o persoană care este angajată într-o anumită muncă fizică devine foarte fierbinte. Aceasta înseamnă că energia internă crește în ea. Și după cum știți, la temperaturi de peste 42 °, proteina din sângele uman începe să se coaguleze, dacă acest proces nu este oprit la timp, va duce la moarte.

Sistemul de auto-răcire este aranjat așaîntr-un mod de a regla temperatura pentru viața normală. Când temperatura devine maxima admisă, transpirația activă începe prin porii de pe piele. Și apoi are loc evaporarea de la suprafața pielii, care absoarbe excesul de energie a corpului. Cu alte cuvinte, evaporarea este un proces care ajută la răcirea corpului la normal.