ในโลกรอบตัวเราอย่างต่อเนื่องและต่อเนื่องมีปรากฏการณ์และกระบวนการทางกายภาพที่แตกต่างกันมากมาย สิ่งที่สำคัญที่สุดคือกระบวนการระเหย มีข้อกำหนดเบื้องต้นหลายประการสำหรับปรากฏการณ์นี้ ในบทความนี้ เราจะแจกแจงรายละเอียดเพิ่มเติมแต่ละรายการ
การระเหยคืออะไร?
เป็นกระบวนการเปลี่ยนสารให้เป็นก๊าซหรือสภาวะที่เป็นไอ เป็นคุณลักษณะเฉพาะสำหรับสารที่มีความคงตัวของของเหลวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม สิ่งที่คล้ายกันพบได้ในของแข็ง มีเพียงปรากฏการณ์นี้เท่านั้นที่เรียกว่าการระเหิด สิ่งนี้สามารถเห็นได้จากการสังเกตร่างกายอย่างระมัดระวัง ตัวอย่างเช่น สบู่ก้อนหนึ่งจะแห้งเมื่อเวลาผ่านไปและเริ่มแตก เนื่องจากหยดน้ำในองค์ประกอบของมันจะระเหยและผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ H2โอ.
คำนิยามในวิชาฟิสิกส์
การระเหยเป็นกระบวนการดูดความร้อนซึ่งความร้อนของการเปลี่ยนเฟสทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานดูดซับ ประกอบด้วยสององค์ประกอบ:
- ความร้อนจำนวนหนึ่งที่จำเป็นในการเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลเมื่อเกิดการแตกระหว่างโมเลกุลที่เชื่อมต่อ
- ความร้อนที่ต้องการโดยการขยายตัวของโมเลกุลในกระบวนการเปลี่ยนสารของเหลวเป็นไอน้ำหรือก๊าซ
มันจะเป็นอย่างไร
การเปลี่ยนแปลงของสารจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี:
- การระเหยเป็นกระบวนการที่โมเลกุลระเหยจากพื้นผิวของสารเหลว
- การเดือดเป็นกระบวนการของการกลายเป็นไอจากของเหลวโดยนำอุณหภูมิไปยังจุดเดือดจำเพาะของสาร
แม้ว่าปรากฏการณ์ทั้งสองนี้จะเปลี่ยนไปสารเหลวเป็นก๊าซมีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกเขา การเดือดเป็นกระบวนการที่แอคทีฟซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่งเท่านั้น ในขณะที่การระเหยเกิดขึ้นภายใต้สภาวะใดๆ ความแตกต่างอีกประการหนึ่งคือ การเดือดเป็นลักษณะเฉพาะของความหนาทั้งหมดของของเหลว ในขณะที่ปรากฏการณ์ที่สองเกิดขึ้นเฉพาะบนพื้นผิวของสารที่เป็นของเหลวเท่านั้น
ทฤษฎีจลนศาสตร์โมเลกุลของการระเหย
หากเราพิจารณากระบวนการนี้ในระดับโมเลกุล ก็จะเกิดดังนี้
- โมเลกุลในสารของเหลวอยู่ในการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายอย่างต่อเนื่อง พวกเขาทั้งหมดมีความเร็วที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ในขณะเดียวกัน อนุภาคถูกดึงดูดเข้าหากันเนื่องจากแรงดึงดูด ทุกครั้งที่ชนกัน ความเร็วของพวกมันเปลี่ยนไป เมื่อถึงจุดหนึ่ง บางคนพัฒนาความเร็วสูงมากจนสามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้
- องค์ประกอบเหล่านี้ซึ่งอยู่บนพื้นผิวของของเหลวมีพลังงานจลน์ที่สามารถเอาชนะพันธะระหว่างโมเลกุลและปล่อยของเหลวไว้ได้
- มันคือโมเลกุลที่เร็วที่สุดเหล่านี้ที่บินออกมาจากพื้นผิวของสารเหลว และกระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและต่อเนื่อง
- เมื่อลอยขึ้นไปในอากาศ จะกลายเป็นไอน้ำ ซึ่งเรียกว่าการระเหยกลายเป็นไอ
- ด้วยเหตุนี้ พลังงานจลน์เฉลี่ยอนุภาคที่เหลือมีขนาดเล็กลง สิ่งนี้อธิบายการระบายความร้อนของของเหลว จำไว้ว่าในวัยเด็กเราถูกสอนให้เป่าของเหลวร้อน ๆ เพื่อให้เย็นลงเร็วขึ้น ปรากฎว่าเราเร่งกระบวนการระเหยของน้ำ และอุณหภูมิลดลงเร็วขึ้นมาก
มันขึ้นอยู่กับปัจจัยอะไร?
มีหลายเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเกิดขึ้นของกระบวนการนี้ มันมาจากทุกที่ที่มีอนุภาคของน้ำ: เหล่านี้คือทะเลสาบ, ทะเล, แม่น้ำ, วัตถุเปียกทั้งหมด, ร่างกายของสัตว์และผู้คน, เช่นเดียวกับใบพืช. สรุปได้ว่าการระเหยเป็นกระบวนการที่สำคัญมากและไม่สามารถถูกแทนที่ได้สำหรับโลกรอบข้างและสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
นี่คือปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อปรากฏการณ์นี้:
- อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบโดยตรงของเหลวนั้นเอง เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าแต่ละคนมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ตัวอย่างเช่น สารที่ความร้อนของการกลายเป็นไอต่ำจะถูกแปลงเร็วขึ้น ลองเปรียบเทียบสองกระบวนการ: การระเหยของแอลกอฮอล์และน้ำธรรมดา ในกรณีแรกการเปลี่ยนแปลงเป็นสถานะก๊าซจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นเนื่องจากความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่นของแอลกอฮอล์คือ 837 kJ / kg และสำหรับน้ำจะสูงกว่าเกือบสามเท่า - 2260 kJ / kg
- ความเร็วยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเริ่มต้นของเหลว: ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดก็จะยิ่งสร้างไอน้ำได้เร็วยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น นำน้ำหนึ่งแก้ว เมื่อมีน้ำเดือดอยู่ภายในภาชนะ การกลายเป็นไอจะเกิดขึ้นในอัตราที่สูงกว่าเมื่ออุณหภูมิของน้ำต่ำกว่ามาก
- อีกปัจจัยที่กำหนดอัตราของกระบวนการนี้คือพื้นที่ผิวของของเหลว จำไว้ว่าซุปร้อนจะเย็นตัวลงในชามใบใหญ่ได้เร็วกว่าในจานรองขนาดเล็ก
- อัตราการแพร่กระจายของสารในอากาศตัวกลางถูกกำหนดโดยอัตราการระเหยเป็นส่วนใหญ่ กล่าวคือ ยิ่งการแพร่กระจายเร็วขึ้น การกลายเป็นไอเร็วขึ้น ตัวอย่างเช่น ในลมแรง หยดน้ำจะระเหยเร็วขึ้นจากพื้นผิวของทะเลสาบ แม่น้ำ และอ่างเก็บน้ำ
- อุณหภูมิอากาศภายในอาคารก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน เราจะพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง
ความชื้นในอากาศมีหน้าที่อะไร?
เนื่องจากกระบวนการระเหยเกิดขึ้นจากทุกที่อย่างต่อเนื่องและต่อเนื่อง อนุภาคน้ำจึงมีอยู่ในอากาศเสมอ ในรูปโมเลกุลจะมีลักษณะเป็นกลุ่มของธาตุ H2O. ของเหลวสามารถระเหยได้ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้ปริมาตรของไอน้ำในบรรยากาศ ค่าสัมประสิทธิ์นี้เรียกว่าความชื้นในอากาศ เป็นสองประเภท:
- ความชื้นสัมพัทธ์คืออัตราส่วนปริมาณไอน้ำในอากาศต่อความหนาแน่นของไออิ่มตัวที่อุณหภูมิเดียวกันเป็นเปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างเช่น ตัวบ่งชี้ 100% แสดงว่าบรรยากาศอิ่มตัวอย่างสมบูรณ์ด้วยโมเลกุล H2โอ.
- ค่าสัมบูรณ์กำหนดลักษณะความหนาแน่นของไอน้ำในอากาศ แทนด้วยตัวอักษร f และแสดงมวลของโมเลกุลของน้ำใน 1 เมตร3 อากาศ
ความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการระเหยกับความชื้นในอากาศสามารถกำหนดได้ดังนี้ ยิ่งตัวบ่งชี้ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศต่ำเท่าใด การระเหยจากพื้นผิวโลกและวัตถุอื่นๆ ก็จะยิ่งเร็วขึ้น
การระเหยของสารต่างๆ
สำหรับสารต่างๆ กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น แอลกอฮอล์ระเหยได้เร็วกว่าของเหลวหลายชนิดเนื่องจากความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอต่ำ บ่อยครั้งที่สารเหลวดังกล่าวเรียกว่าระเหยได้เนื่องจากไอน้ำระเหยจากสารเหล่านี้อย่างแท้จริงในเกือบทุกอุณหภูมิ
แอลกอฮอล์สามารถระเหยได้แม้ที่อุณหภูมิห้องอุณหภูมิ. ในกระบวนการเตรียมไวน์หรือวอดก้า แอลกอฮอล์จะถูกขับผ่านแสงจันทร์ หลังจากถึงจุดเดือดจะเท่ากับ 78 องศาโดยประมาณ อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการระเหยที่แท้จริงของแอลกอฮอล์จะสูงขึ้นเล็กน้อย เนื่องจากในผลิตภัณฑ์เริ่มต้น (เช่น บด) จะเป็นสารประกอบที่มีน้ำมันหอมระเหยและน้ำหลายชนิด
การควบแน่นและการระเหิด
สามารถสังเกตปรากฏการณ์ต่อไปนี้ได้ทุกครั้งเมื่อน้ำในกาต้มน้ำเดือด โปรดทราบว่าเมื่อเดือด น้ำจะเปลี่ยนจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซ มันเกิดขึ้นในลักษณะนี้: ไอน้ำร้อนที่พุ่งออกมาด้วยความเร็วสูงจะพุ่งออกจากกาต้มน้ำผ่านทางพวยกา ในกรณีนี้จะมองไม่เห็นไอน้ำที่เกิดขึ้นโดยตรงที่ทางออกจากรางจ่าย แต่อยู่ห่างจากมันเพียงเล็กน้อย กระบวนการนี้เรียกว่าการควบแน่น กล่าวคือ ไอน้ำจะข้นขึ้นจนมองเห็นได้ด้วยตาของเรา
การระเหยของของแข็งเรียกว่าการระเหิดในเวลาเดียวกัน พวกมันผ่านจากสถานะการรวมตัวเป็นสถานะก๊าซ โดยผ่านระยะของเหลว กรณีการระเหิดที่มีชื่อเสียงที่สุดเกี่ยวข้องกับผลึกน้ำแข็ง ในรูปแบบเดิม น้ำแข็งเป็นของแข็งที่อุณหภูมิสูงกว่า 0°มันเริ่มละลายกลายเป็นของเหลว อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีที่อุณหภูมิติดลบ น้ำแข็งจะกลายเป็นไอระเหย โดยผ่านเฟสของเหลว
ผลของการระเหยต่อร่างกายมนุษย์
เนื่องจากการระเหยในร่างกายของเราการควบคุมอุณหภูมิ กระบวนการนี้เกิดขึ้นผ่านระบบระบายความร้อนด้วยตัวเอง ในวันที่อากาศร้อนอบอ้าว คนที่ทำงานหนักบางอย่างจะร้อนมาก ซึ่งหมายความว่าพลังงานภายในเพิ่มขึ้น และอย่างที่คุณทราบที่อุณหภูมิสูงกว่า 42 ° โปรตีนในเลือดของมนุษย์เริ่มจับตัวเป็นก้อน หากกระบวนการนี้ไม่หยุดทันเวลาก็จะนำไปสู่ความตาย
ระบบระบายความร้อนตัวเองถูกจัดเรียงแบบนี้เพื่อเป็นการควบคุมอุณหภูมิสำหรับชีวิตปกติ เมื่ออุณหภูมิถึงระดับสูงสุดที่อนุญาต เหงื่อที่ใช้งานจะเริ่มผ่านรูขุมขนบนผิวหนัง แล้วเกิดการระเหยจากผิวซึ่งดูดซับพลังงานส่วนเกินของร่างกาย กล่าวอีกนัยหนึ่งการระเหยเป็นกระบวนการที่ช่วยให้ร่างกายเย็นลงเป็นปกติ
