În lumea din jurul nostru, o mare varietate de fenomene și procese fizice diferite au loc în mod constant și continuu. Unul dintre cele mai importante este procesul de evaporare. Există mai multe premise pentru acest fenomen. În acest articol, le vom analiza pe fiecare dintre ele mai detaliat.
Ce este evaporarea?
Acesta este procesul de transformare a substanțelor într-o stare gazoasă sau vaporoasă. Este tipic 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 intră în stare gazoasă H2O.
Definiție în fizică
Evaporarea este un proces endotermic în care sursa de energie absorbită este căldura de tranziție de fază. Include două componente:
- o anumită cantitate de căldură necesară pentru a depăși forțele moleculare de atracție atunci când există o pauză între moleculele conectate;
- caldura necesara pentru activitatea de expandare a moleculelor in procesul de transformare a substantelor lichide in vapori sau gaz.
Cum se întâmplă asta?
Tranziția unei substanțe de la starea lichidă la starea gazoasă poate avea loc în două moduri:
- Evaporarea este un proces prin care moleculele scapă de pe suprafața unei substanțe lichide.
- Fierberea este procesul de vaporizare dintr-un lichid prin aducerea temperaturii la căldura specifică de fierbere a unei substanțe.
În ciuda faptului că ambele aceste fenomene transformă o substanță lichidă într-un 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 la suprafața substanțelor lichide.
Teoria cinetică moleculară a evaporării
Dacă luăm în considerare acest proces la nivel molecular, atunci se întâmplă după cum urmează:
- Moleculele din substanțele lichide sunt într-o mișcare 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 viteză foarte mare, permițându-le să învingă forțele gravitaționale.
- Aceste elemente, care au apărut la suprafața lichidului, au o astfel de energie cinetică încât sunt capabile să o depășeascălegături intermoleculare și lăsați lichidul.
- Aceste molecule foarte rapide zboară de pe suprafața unei substanțe lichide, iar acest proces are loc constant și continuu.
- Odată în aer, se transformă în abur - aceasta se numește vaporizare.
- Ca o consecință a acestui fapt, energia cinetică medie a particulelor rămase devine din ce în ce mai mică. Aceasta explică răcirea lichidului. Amintiți-vă cum în copilărie am fost învățați să suflam pe un lichid fierbinte, astfel încât să se răcească mai repede. Se pare că am accelerat procesul de evaporare a apei, iar temperatura a scăzut mult mai repede.
De ce factori depinde?
Există multe condiții necesare pentru ca acest proces să aibă loc. 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 indispensabil pentru lumea înconjurătoare și pentru toate ființele vii.
Iată care sunt factorii care influențează acest fenomen:
- Viteza de evaporare depinde direct de compoziția lichidului în sine. Se știe că fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici. De exemplu, acele substanțe în 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, conversia în stare gazoasă are loc mai rapid, deoarece căldura specifică de vaporizare și condensare pentru alcool este de 837 kJ / kg, iar pentru apă de aproape trei orimai mult - 2260 kJ/kg.
- Viteza depinde și de temperatura inițială a lichidului: cu cât este mai mare, cu atât se formează mai repede aburul. De exemplu, să luăm 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.
- Un alt factor care determină viteza acestui proces este suprafața lichidului. Amintiți-vă că supa fierbinte se răcește mai repede într-un vas cu diametru mare decât într-o farfurie mică.
- Viteza de distribuție a substanțelor în aer determină în mare măsură viteza de evaporare, adică cu cât are loc difuzia mai rapidă, cu atât are loc vaporizarea mai rapidă. De exemplu, cu vânturi puternice, picăturile de apă se evaporă mai repede de la suprafața lacurilor, râurilor și rezervoarelor.
- Temperatura aerului din cameră joacă, de asemenea, un rol important. Vom vorbi mai multe despre asta mai jos.
Care este rolul umidității aerului?
Datorită faptului că procesul de evaporare are loc de pretutindeni în mod continuu și constant, există întotdeauna particule de apă în aer. În formă moleculară, ele arată ca un grup de elemente H2O. Lichidele se pot evapora in functie de volumul de vapori de apa din atmosfera, acest coeficient se numeste umiditatea aerului. Este disponibil în două tipuri:
- Umiditatea relativă este raportul dintre cantitatea de vapori de apă din aer și densitatea vaporilor saturați la aceeași temperatură ca procent. De exemplu, un scor de 100% indicăcă atmosfera este complet saturată cu molecule de H2O.
- Absolutul caracterizează densitatea vaporilor de apă din aer, notat cu litera f și arată câte molecule de apă sunt conținute în 1m3 aer.
Legătura dintre procesul de evaporare și umiditatea aerului poate fi determinată după cum urmează. Cu cât umiditatea relativă a aerului este mai mică, cu atât mai rapidă va avea loc evaporarea de pe suprafața pământului și a altor obiecte.
Evaporarea diferitelor substanțe
În diferite substanțe, acest proces decurge diferit. De exemplu, alcoolul se evaporă mai repede decât multe lichide datorită căldurii sale 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 și la temperatura camerei. În procesul de preparare a vinului sau a vodcii, alcoolul este condus prin lumina lunii, ajungând doar la punctul de fierbere, care este aproximativ egal cu 78 de grade. Cu toate acestea, temperatura reală de evaporare a alcoolului va fi puțin mai mare, deoarece în produsul original (de exemplu, piure) este o combinație cu diferite uleiuri aromatice și apă.
Condens și sublimare
Următorul fenomen poate fi observat de fiecare dată când apa fierbe în ibric. Rețineți că atunci când apa fierbe, aceasta trece de la starea lichidă la starea gazoasă. Se întâmplă în felul acesta: un jet fierbinte de vapori de apă cuzboară din ibric prin gura lui cu viteză mare. 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 într-o asemenea 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°C, începe să se topească, luând o stare lichidă. Cu toate acestea, în unele cazuri, la temperaturi negative, gheața trece sub formă de vapori, ocolind faza lichidă.
Efectul evaporării asupra corpului uman
Datorită evaporării, termoreglarea are loc în corpul nostru. 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 crește energia internă. Și după cum știți, la temperaturi peste 42 ° proteinele din sângele uman începe să se coaguleze, dacă acest proces nu este oprit la timp, va duce la moarte.
Sistemul de auto-răcire este proiectat tocmai în așa fel încât să regleze temperatura pentru o viață normală. Când temperatura devine maxima admisă, transpirația activă începe prin porii pielii. Și apoi de la suprafața pielii apareevaporare, care absoarbe excesul de energie corporală. Cu alte cuvinte, evaporarea este un proces care contribuie la răcirea corpului la o stare normală.
