Vi er alle godt klar over en alvorlig kendsgerning siden barndommen. For at afkøle varm te er det nødvendigt at hælde den i en kold underkop og blæse den over overfladen i lang tid. Når du er seks eller syv år gammel, tænker du ikke rigtig på fysikkens love, du tager dem bare for givet, eller rent fysisk tager du dem som et aksiom. Men efterhånden som vi lærer videnskab over tid, opdager vi interessante ligheder mellem aksiomer og konsistente beviser, og oversætter glat vores barndomsantagelser til voksensætninger. Det samme gælder for varm te. Ingen af os kunne have forestillet sig, at denne måde at køle den på er direkte relateret til fordampning af væske.
Processens fysik
For at besvare spørgsmålet om, hvad der bestemmer en væskes fordampningshastighed, er det nødvendigt at forstå selve processens fysik. Fordampning er processen med faseovergang af et stof fra en flydende aggregeringstilstand til en gasformig tilstand. Ethvert flydende stof kan fordampe, også meget tyktflydende. I udseendeog man kan ikke sige, at en vis gelélignende gylle kan miste en del af sin masse på grund af fordampning, men under visse forhold er det præcis, hvad der sker. Et fast stof kan også fordampe, kun denne proces kaldes sublimering.
Sådan sker det
Når man begynder at finde ud af, hvad en væskes fordampningshastighed afhænger af, bør man tage udgangspunkt i, at dette er en endoterm proces, det vil sige en proces, der foregår med optagelse af varme. Faseovergangsvarmen (fordampningsvarme) overfører energi til et stofs molekyler, øger deres hastighed og øger sandsynligheden for deres adskillelse, mens den svækker kræfterne i molekylær samhørighed. Ved at bryde væk fra hovedparten af stoffet bryder de hurtigste molekyler ud af dets grænser, og stoffet mister sin masse. Samtidig koger de udstødte væskemolekyler øjeblikkeligt, og udfører processen med faseovergang ved adskillelse, og deres udgang er allerede i gasform.
Application
For at forstå årsagerne til, at en væskes fordampningshastighed afhænger, er det muligt korrekt at regulere de teknologiske processer, der forekommer på deres grundlag. For eksempel driften af et klimaanlæg, i varmeveksler-fordamperen, hvis kølemiddel koger, tager varme fra det afkølede rum, eller kogning af vand i rørene til en industrikedel, hvis varme overføres til behov for varme og varmtvandsforsyning. Forståelse af de betingelser, som en væskes fordampningshastighed afhænger af, giver mulighed for at designe og fremstille moderne og teknologisk udstyr med kompakte dimensioner og med en øget koefficientvarmeoverførsel.
Temperatur
Flydende aggregeringstilstand er ekstremt ustabil. Med vores jordiske n. y. (begrebet "normale forhold", dvs. egnet til menneskeliv), har det periodisk tendens til at bevæge sig ind i en fast eller gasformig fase. Hvordan sker det? Hvad bestemmer en væskes fordampningshastighed?
Det primære kriterium er selvfølgelig temperaturen. Jo mere vi opvarmer væsken, jo mere energi bringer vi til stoffets molekyler, jo flere molekylære bindinger bryder vi, jo hurtigere går faseovergangsprocessen. Apotheose opnås med en konstant nukleat kogning. Vand koger ved 100°C ved atmosfærisk tryk. Overfladen på en gryde eller for eksempel en kedel, hvor det koger, er kun ved første øjekast helt glat. Med en multipel stigning i billedet vil vi se endeløse skarpe toppe, som i bjergene. Varme tilføres punktvis til hver af disse toppe, og på grund af den lille varmevekslerflade koger vandet øjeblikkeligt og danner en luftboble, der stiger til overfladen, hvor den kollapser. Derfor kaldes sådan kogning boblende. Vandfordampningshastigheden er maksimal.
Pressure
Den anden vigtige parameter, som en væskes fordampningshastighed afhænger af, er tryk. Når trykket falder til under atmosfærisk, begynder vandet at koge ved lavere temperaturer. Arbejdet med de berømte trykkogere er baseret på dette princip - specielle pander, hvorfra luft blev pumpet ud, og vandet kogte allerede ved 70-80 ºС. Stigningen i trykket er derimodøger kogepunktet. Denne nyttige egenskab bruges ved tilførsel af overophedet vand fra et termisk kraftværk til centralvarme og ITP, hvor vand for at opretholde potentialet for overført varme opvarmes til temperaturer på 150-180 grader, når det er nødvendigt at udelukke mulighed for kogning i rør.
Andre faktorer
Intensiv blæsning af væskens overflade med en temperatur, der er højere end temperaturen på den tilførte luftstråle, er en anden faktor, der bestemmer væskens fordampningshastighed. Eksempler på dette kan hentes fra hverdagen. At blæse søens overflade med vinden, eller eksemplet, som vi startede historien med: at blæse varm te hældt i en underkop. Det afkøles på grund af det faktum, at molekylerne, når de bryder væk fra hovedparten af stoffet, tager en del af energien med sig og afkøler den. Her kan du også se effekten af overfladeareal. En underkop er bredere end et krus, så der kan potentielt slippe mere vandmasse ud fra dens firkant.
Væsketypen i sig selv påvirker også fordampningshastigheden: nogle væsker fordamper hurtigere, andre tværtimod langsommere. Den omgivende lufts tilstand har også en vigtig indflydelse på fordampningsprocessen. Hvis det absolutte fugtindhold er højt (meget fugtig luft, f.eks. nær havet), vil fordampningsprocessen være langsommere.
