Выпарэнне - гэта ... Працэс фазавага пераходу рэчывы з вадкага стану ў парападобны

У навакольным нас міры пастаянна і бесперапынна адбываецца велізарнае мноства розных фізічных з'яў і працэсаў. Адным з немалаважных можна лічыць працэс выпарэння. Існуе некалькі абавязковых умоў для дадзенага з'явы. У гэтым артыкуле мы разбяром кожны з іх больш падрабязна.

Што такое выпарэнне?

Гэта працэс пераўтварэння рэчываў у газападобнае або парападобны стан. Яно характэрна толькі для рэчываў вадкай кансістэнцыі. Аднак нешта падобнае назіраецца і ў цвёрдых тэл, толькі завецца дадзенае з'ява сублімацыі. Гэта можна заўважыць пры дбайным назіранні за целамі. Напрыклад, кавалак мыла з цягам часу подсыхает і пачынае трэскацца, гэта тлумачыцца тым, што кропелькі вады ў яго складзе выпараюцца і пераходзяць у газападобнае стан H ₂ O.

Вызначэнне ў фізіцы

Выпарэнне - гэта эндотермический працэс, пры якім крыніцай Паглынаецца энергіі служыць цеплыня фазавага пераходу. Яна ўключае ў сябе дзве складнікі:

• пэўны колькасць цеплыні, неабходнае для пераадолення малекулярных сіл прыцягнення, калі адбываецца разрыў паміж злучанымі малекуламі;
• цеплыня, неабходная пры працы пашырэння малекул у працэсе ператварэння вадкіх рэчываў у пар або газ.

Як гэта адбываецца?

Пераход рэчыва з вадкага стану ў газападобнае можа адбывацца двума спосабамі:

1. Выпарэнне - гэта працэс, пры якім з паверхні вадкага рэчывы знікаюць малекулы.
2. Кіпенне - працэс параўтварэння з вадкасці шляхам давядзення тэмпературы да удзельнай цеплыні кіпення рэчывы.

Нягледзячы на тое што абодва гэтыя з'явы пераўтвораць вадкае рэчыва ў газ, паміж імі ёсць істотныя адрозненні. Кіпенне - гэта актыўны працэс, які здзяйсняецца толькі пры пэўнай тэмпературы, тады як выпарэнне адбываецца пры любых умовах. Яшчэ адно адрозненне заключаецца ў тым, што кіпенне характэрна для ўсёй тоўшчы вадкасці, а другое з'ява ўзнікае толькі на паверхні вадкіх рэчываў.

Малекулярна-кінетычная тэорыя выпарэння

Калі разглядаць гэты працэс на малекулярным узроўні, то ён адбываецца наступным чынам:

1. Малекулы ў вадкіх рэчывах знаходзяцца ў пастаянным хаатычным руху, усе яны маюць абсалютна розныя хуткасці. Між тым часціцы прыцягваюцца адзін да аднаго дзякуючы сілам прыцягнення. Кожны раз калі яны сутыкаюцца адзін з адным, іх хуткасці змяняюцца. У нейкі момант у некаторых развіваецца вельмі вялікая хуткасць, якая дазваляе пераадолець сілы прыцягнення.
2. Гэтыя элементы, якія апынуліся на паверхні вадкасці, валодаюць такой кінэтычнай энергіяй, што здольныя пераадольваць межмолекулярные сувязі і пакідаць вадкасць.
3. Менавіта гэтыя самыя хуткія малекулы вылятаюць з паверхні вадкага рэчывы, прычым адбываецца гэты працэс пастаянна і бесперапынна.
4. Апынуўшыся ў паветры, яны ператвараюцца ў пар - называецца гэта параўтварэння.
5. Як вынік гэтага, сярэдняя кінэтычная энергія пакінутых часціц становіцца ўсё менш. Гэтым і тлумачыцца астываньне вадкасці. Узгадайце, як у дзяцінстве нас вучылі дзьмуць на гарачую вадкасць, каб яна хутчэй астыла. Атрымліваецца, што мы паскаралі працэс выпарэння вады, і спад тэмпературы адбываўся нашмат хутчэй.

Ад якіх фактараў залежыць?

Існуе мноства умоў, неабходных для ўзнікнення дадзенага працэсу. Яно адбываецца адусюль, дзе прысутнічаюць часціцы вады: гэта і возера, мора, ракі, усе вільготныя прадметы, пакровы тэл жывёл і людзей, а таксама лісце раслін. Можна зрабіць выснову, што выпарэнне - гэта вельмі значны і незаменны працэс для навакольнага свету і ўсіх жывых істот.

Вось якія фактары ўплываюць на дадзеную з'яву:

1. Хуткасць выпарэння напрамую залежыць ад складу самой вадкасці. Вядома, што ў кожнай з іх існуюць свае асаблівасці. Напрыклад, тыя рэчывы, у якіх цеплыня параўтварэння ніжэй, будуць ператварацца хутчэй. Параўнаем два працэсы: выпарэнне спірту і звычайнай вады. У першым выпадку пераўтварэнне ў газападобнае стан адбываецца хутчэй, таму што удзельная цеплыня параўтварэння і кандэнсацыі ў спірту роўная 837 кДж / кг, а ля вады амаль у тры разы больш - 2260 кДж / кг.
2. Хуткасць таксама залежыць ад першапачатковай тэмпературы вадкасці: чым яна больш, тым хутчэй утворыцца пар. У якасці прыкладу возьмем шклянку вады, калі ўнутры пасудзіны знаходзіцца кіпень, то параўтварэнне адбываецца з значна большай хуткасцю, чым тады, калі тэмпература вады ніжэй.
3. Яшчэ адзін фактар, які вызначае хуткасць праходжання дадзенага працэсу, - гэта плошча паверхні вадкасці. Узгадайце, што ў талерцы вялікага дыяметра гарачы суп астывае хутчэй, чым у маленькім сподак.
4. Хуткасць распаўсюджвання рэчываў у паветраным асяроддзі шмат у чым вызначае і хуткасць выпарэння, т. Е. Чым хутчэй адбываецца дыфузія, тым хутчэй адбываецца параўтварэння. Напрыклад, пры моцных вятрах кропелькі вады хутчэй выпараюцца з паверхні азёр, рэк і вадасховішчаў.
5. Тэмпература паветра ў памяшканні таксама гуляе немалаважную ролю. Больш падрабязна пра гэта мы пагаворым крыху ніжэй.

Якая роля вільготнасці паветра?

З прычыны таго што працэс выпарэння адбываецца адусюль бесперапынна і пастаянна, то ў паветры заўсёды прысутнічаюць часцінкі вады. У малекулярным выглядзе яны выглядаюць як група элементаў H ₂ O. Вадкасці могуць выпарацца ў залежнасці ад паказчыка аб'ёму вадзяных пар у атмасферы, гэты каэфіцыент і называецца вільготнасцю паветра. Яна бывае двух відаў:

1. Адносная вільготнасць - гэта стаўленне колькасці вадзяных пар у паветры да шчыльнасці насычанай пары пры той жа тэмпературы ў працэнтных суадносінах. Напрыклад, паказчык 100% кажа пра тое, што атмасфера цалкам насычана малекуламі H ₂ O.
2. Абсалютная ж характарызуе шчыльнасць вадзяных пар у паветраным асяроддзі, пазначаецца літарай f і паказвае, якая маса малекул вады змяшчаецца ў 1м ³ паветра.

Сувязь працэсу выпарэння і вільготнасці паветра можна вызначыць наступным чынам. Чым менш паказчык адноснай вільготнасці паветра, тым хутчэй будзе адбывацца выпарэнне з паверхні зямлі і іншых прадметаў.

Выпарэнне розных рэчываў

У розных рэчываў гэты працэс працякае па-рознаму. Напрыклад, выпарэнне спірту адбываецца хутчэй, чым у многіх вадкасцяў дзякуючы яго маленькай удзельнай цеплыні параўтварэння. Часцяком падобныя вадкія рэчывы называюцца лятучымі, таму што вадзяныя пары літаральна знікаюць з іх практычна пры любых тэмпературах.

Спірт таксама можа выпарацца нават пры пакаёвай тэмпературы. У працэсе гатавання віна ці гарэлкі спірт праганяецца праз самагонны апарат, толькі дасягнуўшы тэмпературы кіпення, яна прыблізна ўраўноўваецца 78 градусам. Аднак рэальная тэмпература выпарэння спірту будзе крыху больш, таму як у зыходным прадукце (напрыклад, бразе) ён уяўляе сабой злучэння з рознымі араматычнымі алеямі і вадой.

Кандэнсацыя і сублімацыя

Наступнае з'ява можна назіраць кожны раз, калі закіпае вада ў чайніку. Звярніце ўвагу, што пры кіпенні вада пераходзіць з вадкага стану ў газападобнае. Адбываецца гэта такім чынам: гарачая бруя вадзянога пара з вялікай хуткасцю вылятае з чайніка праз яго носік. Пры гэтым ўтварыўся пар бачны не прама ля выхаду з носіка, а на невялікай адлегласці ад яго. Дадзены працэс называецца кандэнсацыяй, т. Е. Вадзяныя пары згушчаюцца да такой ступені, што становяцца бачныя для нашых вачэй.

Выпарэнне цвёрдага цела называецца сублімацыі. Пры гэтым яны пераходзяць з агрэгатнага стану ў газападобнае, абыходзячы стадыю вадкасці. Самы вядомы выпадак сублімацыі звязаны з крышталямі лёду. У першапачатковым выглядзе лёд з'яўляецца цвёрдым рэчывам, пры тэмпературы вышэй за 0 ° ён пачынае раставаць, прымаючы вадкі стан. Аднак у некаторых выпадках пры адмоўных тэмпературах лёд пераходзіць у парападобны форму, абыходзячы вадкую фазу.

Ўплыў выпарэння на чалавечы арганізм

Дзякуючы выпарэнню ў нашым целе адбываецца тэрмарэгуляцыя. Адбываецца гэты працэс праз сістэму самаахалоджвання. У гарачы гарачы дзень чалавеку, які займаецца вызначаным фізічнай працай, становіцца вельмі горача. Гэта азначае, што ў ім павялічваецца ўнутраная энергія. А як вядома, пры тэмпературы вышэй 42 ° бялок у крыві чалавека пачынае згортвацца, калі своечасова не спыніць гэты працэс, ён прывядзе да смерці.

Сістэма самаахалоджвання ўладкованая як раз такім чынам, каб рэгуляваць тэмпературу для нармальнай жыццядзейнасці. Калі тэмпература становіцца гранічна дапушчальнай, праз поры на скуры пачынаецца актыўны потаадлучэнне. А затым ужо з паверхні скуры адбываецца выпарэнне, якое паглынае лішнюю энергію цела. Іншымі словамі, выпарэнне - гэта працэс, які спрыяе астуджэнню арганізма да нармальнага стану.