I verden rundt oss skjer et stort utvalg av forskjellige fysiske fenomener og prosesser konstant og kontinuerlig. En av de viktigste er prosessen med fordampning. Det er flere forutsetninger for dette fenomenet. I denne artikkelen vil vi analysere hver av dem mer detaljert.
Hva er fordampning?
Dette er prosessen med å omdanne stoffer til en gass- eller dampform. Det er typisk bare for stoffer med flytende konsistens. Imidlertid observeres noe lignende i faste stoffer, bare dette fenomenet kalles sublimering. Dette kan sees ved nøye observasjon av likene. For eksempel tørker et såpestykke ut over tid og begynner å sprekke, dette skyldes at vanndråpene i sammensetningen fordamper og går over i en gassform H2O.
Definisjon i fysikk
Fordampning er en endoterm prosess der kilden til absorbert energi er faseovergangsvarmen. Den inneholder to komponenter:
- en viss mengde varme som trengs for å overvinne de molekylære tiltrekningskreftene når det er et brudd mellom de tilkoblede molekylene;
- varme kreves for arbeidet med å ekspandere molekyler i prosessen med å omdanne flytende stoffer til damp eller gass.
Hvordan skjer dette?
Overgangen av et stoff fra flytende til gassform kan skje på to måter:
- Fordampning er en prosess der molekyler slipper ut fra overflaten til en flytende substans.
- Koking er prosessen med fordamping fra en væske ved å bringe temperaturen til den spesifikke varmen ved koking av et stoff.
Til tross for at begge disse fenomenene forvandler et flytende stoff til en gass, er det betydelige forskjeller mellom dem. Koking er en aktiv prosess som bare skjer ved en viss temperatur, mens fordampning skjer under alle forhold. En annen forskjell er at koking er karakteristisk for hele væskens tykkelse, mens det andre fenomenet bare oppstår på overflaten av flytende stoffer.
Molecular Kinetic Theory of Evaporation
Hvis vi vurderer denne prosessen på molekylært nivå, så skjer det som følger:
- Molekyler i flytende stoffer er i konstant kaotisk bevegelse, alle har helt forskjellige hastigheter. I mellomtiden blir partiklene tiltrukket av hverandre på grunn av tiltrekningskreftene. Hver gang de kolliderer med hverandre, endres hastigheten. På et tidspunkt utvikler noen svært høy hastighet, slik at de kan overvinne tyngdekreftene.
- Disse elementene, som dukket opp på overflaten av væsken, har en slik kinetisk energi at de er i stand til å overvinneintermolekylære bindinger og la væsken være igjen.
- Det er disse aller raskeste molekylene som flyr ut fra overflaten av et flytende stoff, og denne prosessen foregår konstant og kontinuerlig.
- Når de er i luften, blir de til damp - dette kalles fordamping.
- Som en konsekvens av dette blir den gjennomsnittlige kinetiske energien til de gjenværende partiklene mindre og mindre. Dette forklarer avkjølingen av væsken. Husk hvordan vi i barndommen ble lært opp til å blåse på en varm væske slik at den kjøles ned raskere. Det viser seg at vi akselererte prosessen med vannfordampning, og temperaturen f alt mye raskere.
Hvilke faktorer avhenger det av?
Det er mange forhold som er nødvendige for at denne prosessen skal skje. Det kommer fra over alt hvor vannpartikler er tilstede: disse er innsjøer, hav, elver, alle våte gjenstander, dekslene til kroppene til dyr og mennesker, så vel som planteblader. Det kan konkluderes med at fordampning er en svært viktig og uunnværlig prosess for omverdenen og alle levende vesener.
Her er faktorene som påvirker dette fenomenet:
- Fordampningshastigheten avhenger direkte av selve væskens sammensetning. Det er kjent at hver av dem har sine egne egenskaper. For eksempel vil de stoffene der fordampningsvarmen er lavere, omdannes raskere. La oss sammenligne to prosesser: fordampning av alkohol og vanlig vann. I det første tilfellet skjer konverteringen til en gassform raskere, fordi den spesifikke fordampnings- og kondenseringsvarmen for alkohol er 837 kJ / kg, og for vann nesten tre gangermer - 2260 kJ/kg.
- Hastigheten avhenger også av væskens begynnelsestemperatur: jo høyere den er, desto raskere dannes dampen. Som et eksempel, la oss ta et glass vann, når det er kokende vann inne i karet, så skjer fordampning med mye høyere hastighet enn når vanntemperaturen er lavere.
- En annen faktor som bestemmer hastigheten på denne prosessen er overflatearealet til væsken. Husk at varm suppe avkjøles raskere i en bolle med stor diameter enn i en liten tallerken.
- Fordelingshastigheten av stoffer i luften bestemmer i stor grad fordampningshastigheten, det vil si at jo raskere diffusjon skjer, jo raskere skjer fordampningen. For eksempel, med sterk vind, fordamper vanndråper raskere fra overflaten av innsjøer, elver og reservoarer.
- Lufttemperaturen i rommet spiller også en viktig rolle. Vi snakker mer om dette nedenfor.
Hva er rollen til luftfuktighet?
På grunn av det faktum at fordampningsprosessen skjer fra over alt kontinuerlig og konstant, er det alltid partikler av vann i luften. I molekylær form ser de ut som en gruppe grunnstoffer H2O. Væsker kan fordampe avhengig av volumet av vanndamp i atmosfæren, denne koeffisienten kalles luftfuktighet. Den kommer i to typer:
- Relativ fuktighet er forholdet mellom mengden vanndamp i luften og tettheten til mettet damp ved samme temperatur i prosent. For eksempel indikerer en poengsum på 100 %at atmosfæren er fullstendig mettet med molekyler av H2O.
- Det absolutte karakteriserer tettheten av vanndamp i luften, angitt med bokstaven f og viser hvor mye vannmolekyler som finnes i 1m3 luft.
Sammenhengen mellom fordampningsprosessen og luftfuktigheten kan bestemmes som følger. Jo lavere relativ fuktighet luften har, desto raskere vil fordampningen fra jordoverflaten og andre gjenstander skje.
Fordampning av ulike stoffer
I forskjellige stoffer foregår denne prosessen forskjellig. For eksempel fordamper alkohol raskere enn mange væsker på grunn av den lave spesifikke fordampningsvarmen. Ofte kalles slike flytende stoffer flyktige, fordi vanndamp bokstavelig t alt fordamper fra dem ved nesten hvilken som helst temperatur.
Alkohol kan også fordampe selv ved romtemperatur. I prosessen med å tilberede vin eller vodka, drives alkohol gjennom måneskinnet, og når bare kokepunktet, som er omtrent lik 78 grader. Den faktiske fordampningstemperaturen til alkohol vil imidlertid være litt høyere, fordi det i originalproduktet (for eksempel mos) er en kombinasjon med ulike aromatiske oljer og vann.
Kondensering og sublimering
Følgende fenomen kan observeres hver gang vannet koker i vannkokeren. Merk at når vann koker, endres det fra flytende til gassform. Det skjer på denne måten: en varm stråle av vanndamp medflyr ut av kjelen gjennom tuten i høy hastighet. I dette tilfellet er den dannede dampen ikke synlig direkte ved utgangen fra tuten, men i kort avstand fra den. Denne prosessen kalles kondensering, det vil si at vanndamp tykner i en slik grad at den blir synlig for øynene våre.
Fordampningen av et fast stoff kalles sublimering. Samtidig går de fra aggregeringstilstanden til gasstilstanden, og omgår væsketrinnet. Det mest kjente tilfellet av sublimering er assosiert med iskrystaller. I sin opprinnelige form er is et fast stoff; ved temperaturer over 0°C begynner den å smelte og antar flytende tilstand. Men i noen tilfeller, ved negative temperaturer, går is over i en dampform og omgår væskefasen.
Effekt av fordampning på menneskekroppen
Takket være fordampning oppstår termoregulering i kroppen vår. Denne prosessen foregår gjennom et selvkjølingssystem. På en varm varm dag blir en person som er engasjert i visst fysisk arbeid veldig varm. Dette betyr at det øker den indre energien. Og som du vet, ved temperaturer over 42 ° begynner protein i menneskeblod å koagulere, hvis denne prosessen ikke stoppes i tide, vil det føre til døden.
Selvkjølesystemet er utformet akkurat på en slik måte at det regulerer temperaturen for normal levetid. Når temperaturen blir den maksim alt tillatte, begynner aktiv svette gjennom porene på huden. Og så oppstår fra overflaten av hudenfordampning, som absorberer overflødig kroppsenergi. Med andre ord, fordampning er en prosess som bidrar til avkjøling av kroppen til en normal tilstand.
