I världen omkring oss ständigt och kontinuerligtdet finns en stor variation av fysiska fenomen och processer. En av de viktigaste är förångningsprocessen. Det finns flera förutsättningar för detta fenomen. I den här artikeln kommer vi att analysera var och en av dem mer i detalj.
Vad är avdunstning?
Det är processen att omvandla ämnen till gasformigaeller ångtillstånd. Det är endast typiskt för ämnen med flytande konsistens. Men något liknande observeras i fasta ämnen, bara detta fenomen kallas sublimering. Detta kan ses genom noggrann observation av kropparna. Till exempel torkar en tvålstång ut med tiden och börjar spricka, detta beror på det faktum att vattendropparna i dess sammansättning avdunstar och går över i gasform H2O.
Definition i fysik
Avdunstning är en endoterm process där fasövergångsvärmet fungerar som källan till absorberad energi. Den innehåller två komponenter:
- en viss mängd värme som krävs för att övervinna de molekylära attraktionskrafterna när ett gap uppstår mellan de anslutna molekylerna;
- den värme som krävs i arbetet med att expandera molekyler i processen att omvandla flytande ämnen till ånga eller gas.
Hur händer detta?
Övergången av ett ämne från ett flytande tillstånd till ett gasformigt tillstånd kan ske på två sätt:
- Avdunstning är den process genom vilken molekyler flyr från ytan av en vätska.
- Kokning är processen för förångning från en vätska genom att bringa temperaturen till ämnets specifika kokningsvärme.
Även om båda dessa fenomen förändrasvätska till gas finns det betydande skillnader mellan dem. Kokning är en aktiv process som endast sker vid en viss temperatur, medan avdunstning sker under alla förhållanden. En annan skillnad är att kokning är karakteristisk för hela vätskans tjocklek, medan det andra fenomenet endast uppträder på ytan av flytande ämnen.
Molecular Kinetic Theory of Evaporation
Om vi betraktar denna process på molekylär nivå, sker den enligt följande:
- Molekyler i flytande ämnen finns ikonstant kaotisk rörelse, de har alla helt olika hastigheter. Under tiden attraheras partiklarna till varandra på grund av attraktionskrafterna. Varje gång de krockar med varandra ändras deras hastigheter. Vid någon tidpunkt utvecklar vissa en mycket hög hastighet, vilket gör att de kan övervinna tyngdkrafterna.
- Dessa element, som finns på vätskans yta, har sådan kinetisk energi att de kan övervinna intermolekylära bindningar och lämna vätskan.
- Det är dessa snabbaste molekyler som flyger ut från ytan av ett flytande ämne, och denna process sker konstant och kontinuerligt.
- Väl i luften förvandlas de till ånga - detta kallas förångning.
- Som en konsekvens, den genomsnittliga kinetiska energinde återstående partiklarna blir mindre. Detta förklarar kylningen av vätskan. Kom ihåg hur vi i barndomen fick lära oss att blåsa på en het vätska så att den svalnar snabbare. Det visar sig att vi accelererade processen med vattenavdunstning, och temperaturfallet skedde mycket snabbare.
Vilka faktorer beror det på?
Det krävs många förutsättningar förförekomsten av denna process. Det kommer från överallt där vattenpartiklar finns: dessa är sjöar, hav, floder, alla våta föremål, täcken av djurens och människors kroppar, såväl som växtblad. Man kan dra slutsatsen att avdunstning är en mycket betydelsefull och oersättlig process för omgivningen och alla levande varelser.
Här är faktorerna som påverkar detta fenomen:
- Avdunstningshastigheten beror direkt på sammansättningensjälva vätskan. Det är känt att var och en av dem har sina egna egenskaper. Till exempel kommer de ämnen i vilka förångningsvärmen är lägre att omvandlas snabbare. Låt oss jämföra två processer: avdunstning av alkohol och vanligt vatten. I det första fallet sker omvandlingen till ett gasformigt tillstånd snabbare, eftersom det specifika värmet för förångning och kondensation för alkohol är 837 kJ/kg, och för vatten är det nästan tre gånger högre - 2260 kJ/kg.
- Hastigheten beror också på den initiala temperaturenvätska: ju större den är, desto snabbare bildas ånga. Som ett exempel, låt oss ta ett glas vatten, när det finns kokande vatten inuti kärlet, då sker förångningen i en mycket högre hastighet än när vattentemperaturen är lägre.
- En annan faktor som bestämmer hastigheten för denna process är vätskans yta. Kom ihåg att varm soppa svalnar snabbare i en stor skål än i ett litet fat.
- Spridningshastigheten för ämnen i luftenMediet bestämmer till stor del avdunstningshastigheten, dvs ju snabbare diffusion sker, desto snabbare sker förångning. Till exempel, med starka vindar, avdunstar vattendroppar snabbare från ytan av sjöar, floder och reservoarer.
- Lufttemperaturen i rummet spelar också en viktig roll. Vi kommer att prata mer om detta nedan.
Vilken roll har luftfuktigheten?
På grund av det faktum att förångningsprocessen sker från överallt kontinuerligt och konstant, finns det alltid partiklar av vatten i luften. I molekylär form ser de ut som en grupp av element H2O. Vätskor kan avdunsta beroende på mängden vattenånga i atmosfären, denna koefficient kallas luftfuktighet. Det är av två typer:
- Relativ luftfuktighet är förhållandetmängden vattenånga i luften till densiteten av mättad ånga vid samma temperatur i procent. Till exempel indikerar en indikator på 100 % att atmosfären är helt mättad med H-molekyler2O.
- Det absoluta kännetecknar densiteten av vattenånga i luften, betecknad med bokstaven f och visar vilken massa vattenmolekyler som finns i 1 m3 luft.
Samband mellan förångningsprocessen och luftfuktighetkan definieras enligt följande. Ju lägre relativ fuktighet luften har, desto snabbare kommer avdunstning från jordytan och andra föremål att ske.
Avdunstning av olika ämnen
För olika ämnen sker denna processannorlunda. Till exempel avdunstar alkohol snabbare än många vätskor på grund av dess låga specifika förångningsvärme. Ofta kallas sådana flytande ämnen flyktiga, eftersom vattenånga bokstavligen avdunstar från dem vid nästan vilken temperatur som helst.
Alkohol kan också avdunsta även vid rumstemperatur.temperatur. I processen med att tillaga vin eller vodka drivs alkohol genom månskenet och når bara kokpunkten, som är ungefär lika med 78 grader. Den faktiska förångningstemperaturen för alkohol kommer dock att vara något högre, eftersom det i originalprodukten (till exempel mäsk) är en kombination med olika aromatiska oljor och vatten.
Kondensering och sublimering
Följande fenomen kan observeras varje gångnär vattnet kokar i vattenkokaren. Observera att när vatten kokar ändras det från flytande till gasformigt tillstånd. Det går till på det här sättet: en het vattenångastråle flyger ut ur vattenkokaren genom dess pip med hög hastighet. I detta fall är den bildade ångan inte synlig direkt vid utgången från pipen, utan på kort avstånd från den. Denna process kallas kondensation, det vill säga vattenånga tjocknar så mycket att den blir synlig för våra ögon.
Förångningen av ett fast ämne kallas sublimering.Samtidigt går de från aggregationstillståndet till det gasformiga tillståndet och går förbi vätskesteget. Det mest kända fallet av sublimering är förknippat med iskristaller. I sin ursprungliga form är is ett fast ämne, vid temperaturer över 0° det börjar smälta och antar ett flytande tillstånd. Men i vissa fall, vid negativa temperaturer, övergår isen till en ångform och går förbi vätskefasen.
Effekten av avdunstning på människokroppen
Tack vare avdunstning upplever vår kropptermoreglering. Denna process sker genom ett självkylningssystem. En varm, kvav dag blir en person som utför lite fysiskt arbete väldigt varm. Detta innebär att dess inre energi ökar. Och som ni vet, vid en temperatur över 42° börjar proteinet i en persons blod koagulera; om denna process inte stoppas i tid kommer det att leda till döden.
Självkylningssystemet är utformat precis så härsätt att reglera temperaturen för normal funktion. När temperaturen blir extremt tillåten börjar aktiv svettning genom porerna på huden. Och sedan sker avdunstning från hudens yta, som absorberar överskottsenergi från kroppen. Med andra ord är avdunstning en process som hjälper till att kyla kroppen till ett normalt tillstånd.
