I verden omkring os sker der konstant og kontinuerligt et stort udvalg af forskellige fysiske fænomener og processer. En af de vigtigste er processen med fordampning. Der er flere forudsætninger for dette fænomen. I denne artikel vil vi analysere hver af dem mere detaljeret.
Hvad er fordampning?
Dette er processen med at omdanne stoffer til en gasformig eller dampformig tilstand. Det er kun typisk for stoffer med flydende konsistens. Men noget lignende observeres i faste stoffer, kun dette fænomen kaldes sublimering. Dette kan ses ved omhyggelig observation af ligene. For eksempel tørrer en sæbe med tiden ud og begynder at revne, dette skyldes, at vanddråberne i dens sammensætning fordamper og går i en gasform H2O.
Definition i fysik
Fordampning er en endoterm proces, hvor kilden til absorberet energi er faseovergangsvarmen. Den indeholder to komponenter:
- en vis mængde varme, der skal til for at overvinde de molekylære tiltrækningskræfter, når der er et brud mellem de forbundne molekyler;
- varme påkrævet til arbejdet med at udvide molekyler i processen med at omdanne flydende stoffer til damp eller gas.
Hvordan sker det?
Overgangen af et stof fra en flydende tilstand til en gasformig tilstand kan ske på to måder:
- Fordampning er en proces, hvor molekyler undslipper fra overfladen af et flydende stof.
- Kogning er processen med fordampning fra en væske ved at bringe temperaturen til den specifikke kogevarme af et stof.
På trods af at begge disse fænomener omdanner et flydende stof til en gas, er der betydelige forskelle mellem dem. Kogning er en aktiv proces, der kun finder sted ved en bestemt temperatur, mens fordampning sker under alle forhold. En anden forskel er, at kogning er karakteristisk for hele væskens tykkelse, mens det andet fænomen kun opstår på overfladen af flydende stoffer.
Molecular Kinetic Theory of Evaporation
Hvis vi betragter denne proces på molekylært niveau, så sker det som følger:
- Molekyler i flydende stoffer er i konstant kaotisk bevægelse, de har alle helt forskellige hastigheder. I mellemtiden bliver partiklerne tiltrukket af hinanden på grund af tiltrækningskræfterne. Hver gang de kolliderer med hinanden, ændres deres hastigheder. På et tidspunkt udvikler nogle meget høj hastighed, hvilket giver dem mulighed for at overvinde tyngdekraften.
- Disse grundstoffer, som dukkede op på overfladen af væsken, har en sådan kinetisk energi, at de er i stand til at overvindeintermolekylære bindinger og efterlad væsken.
- Det er disse allerhurtigste molekyler, der flyver ud fra overfladen af et flydende stof, og denne proces foregår konstant og kontinuerligt.
- Når de først er i luften, bliver de til damp - det kaldes fordampning.
- Som en konsekvens af dette bliver den gennemsnitlige kinetiske energi for de resterende partikler mindre og mindre. Dette forklarer afkølingen af væsken. Husk, hvordan vi i barndommen blev lært at blæse på en varm væske, så den køles hurtigere ned. Det viser sig, at vi fremskyndede processen med vandfordampning, og temperaturen faldt meget hurtigere.
Hvilke faktorer afhænger det af?
Der er mange betingelser, der er nødvendige for, at denne proces kan finde sted. Det kommer alle steder fra, hvor der er vandpartikler til stede: disse er søer, have, floder, alle våde genstande, dækslerne på dyrs og menneskers kroppe såvel som planteblade. Det kan konkluderes, at fordampning er en meget vigtig og uundværlig proces for den omgivende verden og alle levende væsener.
Her er de faktorer, der påvirker dette fænomen:
- Fordampningshastigheden afhænger direkte af selve væskens sammensætning. Det er kendt, at hver af dem har sine egne egenskaber. For eksempel vil de stoffer, hvor fordampningsvarmen er lavere, blive omdannet hurtigere. Lad os sammenligne to processer: fordampning af alkohol og almindeligt vand. I det første tilfælde sker omdannelsen til en gasformig tilstand hurtigere, fordi den specifikke varme for fordampning og kondensation for alkohol er 837 kJ / kg, og for vand næsten tre gangemere - 2260 kJ/kg.
- Hastigheden afhænger også af væskens begyndelsestemperatur: Jo højere den er, jo hurtigere dannes dampen. Lad os som et eksempel tage et glas vand, når der er kogende vand inde i beholderen, så sker fordampningen med en meget højere hastighed, end når vandtemperaturen er lavere.
- En anden faktor, der bestemmer hastigheden af denne proces, er væskens overfladeareal. Husk, at varm suppe afkøles hurtigere i en skål med stor diameter end i en lille underkop.
- Fordelingshastigheden af stoffer i luften bestemmer i høj grad fordampningshastigheden, det vil sige, jo hurtigere diffusion sker, jo hurtigere sker fordampningen. For eksempel, med hård vind, fordamper vanddråber hurtigere fra overfladen af søer, floder og reservoirer.
- Lufttemperaturen i rummet spiller også en vigtig rolle. Vi taler mere om dette nedenfor.
Hvad er luftfugtighedens rolle?
På grund af den kendsgerning, at fordampningsprocessen foregår fra alle steder kontinuerligt og konstant, er der altid partikler af vand i luften. I molekylær form ligner de en gruppe af grundstoffer H2O. Væsker kan fordampe afhængigt af mængden af vanddamp i atmosfæren, denne koefficient kaldes luftfugtighed. Den findes i to typer:
- Relativ fugtighed er forholdet mellem mængden af vanddamp i luften og densiteten af mættet damp ved samme temperatur i procent. For eksempel indikerer en score på 100 %at atmosfæren er fuldstændig mættet med molekyler af H2O.
- Det absolutte karakteriserer tætheden af vanddamp i luften, angivet med bogstavet f og viser, hvor meget vandmolekyler der er indeholdt i 1m3 luft.
Forbindelsen mellem fordampningsprocessen og luftfugtighed kan bestemmes som følger. Jo lavere luftens relative fugtighed er, jo hurtigere vil fordampningen fra jordens overflade og andre genstande ske.
Fordampning af forskellige stoffer
I forskellige stoffer forløber denne proces forskelligt. For eksempel fordamper alkohol hurtigere end mange væsker på grund af dens lave specifikke fordampningsvarme. Ofte kaldes sådanne flydende stoffer flygtige, fordi vanddamp bogstaveligt t alt fordamper fra dem ved næsten enhver temperatur.
Alkohol kan også fordampe selv ved stuetemperatur. I processen med at tilberede vin eller vodka drives alkohol gennem måneskin, og når kun kogepunktet, som er omtrent lig med 78 grader. Alkoholens faktiske fordampningstemperatur vil dog være lidt højere, fordi det i det originale produkt (f.eks. mos) er en kombination med forskellige aromatiske olier og vand.
Kondensation og sublimering
Følgende fænomen kan observeres, hver gang vandet koger i elkedlen. Bemærk, at når vand koger, skifter det fra en flydende tilstand til en gasformig tilstand. Det sker på denne måde: en varm stråle af vanddamp medflyver ud af elkedlen gennem tuden med høj hastighed. I dette tilfælde er den dannede damp ikke synlig direkte ved udgangen fra tuden, men i kort afstand fra den. Denne proces kaldes kondensering, dvs. vanddamp tykner i en sådan grad, at den bliver synlig for vores øjne.
Fordampningen af et fast stof kaldes sublimering. Samtidig går de fra aggregeringstilstanden til den gasformige tilstand og går uden om væskestadiet. Det mest berømte tilfælde af sublimering er forbundet med iskrystaller. I sin oprindelige form er is et fast stof; ved temperaturer over 0°C begynder den at smelte og antager en flydende tilstand. Men i nogle tilfælde, ved negative temperaturer, går is over i en dampform og går uden om væskefasen.
Effekt af fordampning på den menneskelige krop
Takket være fordampning sker der termoregulering i vores krop. Denne proces foregår gennem et selvkølende system. På en varm varm dag bliver en person, der er engageret i visse fysiske arbejdsopgaver, meget varm. Det betyder, at det øger den indre energi. Og som du ved, ved temperaturer over 42 ° begynder protein i menneskeblod at koagulere, hvis denne proces ikke stoppes i tide, vil det føre til døden.
Det selvkølende system er designet netop på en sådan måde, at det regulerer temperaturen til normal levetid. Når temperaturen bliver den maksim alt tilladte, begynder aktiv sveden gennem porerne på huden. Og så opstår fra overfladen af hudenfordampning, som absorberer overskydende kropsenergi. Med andre ord er fordampning en proces, der bidrager til afkøling af kroppen til en normal tilstand.
