Изпаряването е ... Процесът на фазовия преход на вещество от течно състояние в състояние на пара

В света около нас се случват много различни физически явления и процеси. Един от важните е процесът на изпарение. Има няколко задължителни условия за това явление. В тази статия ще обсъдим по-подробно всеки от тях.

Какво е изпаряването?

Това е процесът на превръщане на веществата в газообразно или изпарително състояние. Характерно е само за вещества с течна консистенция. Въпреки това, нещо подобно се наблюдава в твърдите тела, само това явление се нарича сублимиране. Това може да се види при внимателно наблюдение на телата. Например, сапун с течение на времето изсъхва и започва да се справи, то е защото капките вода в състава се изпаряват и стават газообразни Н₂О.

Определение във физиката

Изпарението е ендотермичен процес, при който топлината на фазовия преход е източникът на абсорбираната енергия. Тя включва два компонента:

• определен количество топлина, Необходимо е да се преодолеят молекулните сили на привличане, когато има празнина между свързаните молекули;
• топлината, необходима за работата на разширяването на молекулите в процеса на преобразуване на течни вещества в пара или газ.

Как се случва това?

Преходът на веществото от течност към газово състояние може да се осъществи по два начина:

1. Изпарението е процес, при който молекулите изчезват от повърхността на течно вещество.
2. Варенето е процес на изпаряване от течност чрез привеждане на температурата до специфичната топлина на кипене на веществото.

Въпреки факта, че и двата явления превръщат течно вещество в газ, има значителни разлики между тях. Варенето е активен процес, който се извършва само при определена температура, докато изпарението възниква при всякакви условия. Друга разлика е, че кипенето е характерно за цялата дебелина на течността, а вторият феномен се среща само на повърхността на течните вещества.

Молекулярно-кинетична теория на изпарението

Ако разгледаме този процес на молекулно ниво, той се получава, както следва:

1. Молекулите в течните вещества са в постоянно хаотично движение, всички те имат абсолютно различни скорости. Междувременно частиците се привличат един към друг от силите на привличане. Всеки път, когато се сблъскват един с друг, скоростта им се променя. В един момент някои развиват много висока скорост, което ви позволява да преодолеете силите на привличане.
2. Тези елементи, които се появяват на повърхността на течността, притежават такава кинетична енергия, че те могат да преодолеят междумолекулните връзки и да оставят течността.
3. Тези много бързи молекули излизат от повърхността на течната субстанция и този процес протича непрекъснато и непрекъснато.
4. Веднъж във въздуха, те се превръщат в пара - нарича се пара.
5. Като следствие от това, средна кинетична енергия останалите частици стават все по-малко и по-малко. Това обяснява охлаждането на течността. Спомнете си как в детството ни се научихме да удряме гореща течност, така че скоро да се охлади. Оказва се, че ускорихме процеса изпаряване на вода, и спадът на температурата е много по-бърз.

От кои фактори зависи?

Има много необходими условия за появата на този процес. Тя идва от там, където водните частици са налични: това е езера, морета, реки, всички мокри предмети, обхваща органите на животни и хора, както и листата на растенията. Може да се заключи, че изпарението е много важен и незаменим процес за околния свят и всички живи същества.

Ето факторите, които влияят на този феномен:

1. Скоростта на изпарение зависи от състава на самата течност. Известно е, че всеки от тях има свои собствени характеристики. Например тези вещества, при които топлината на изпаряване е по-ниска, ще се трансформират по-бързо. Нека сравним два процеса: изпаряване на алкохол и обикновена вода. В първия случай трансформацията в газообразно състояние е по-бързо, тъй като специфична топлина на изпарение на алкохол е от 837 кДж / кг, а водата е почти три пъти по-голяма - 2260 килоджаул / кг.
2. Скоростта също зависи от началната температура на течността: колкото по-висока е, толкова по-бързо се произвежда пара. Като пример, вземете чаша вода, когато в съда има вряла вода, образуването на пара се извършва с много по-висока скорост, отколкото когато температурата на водата е по-ниска.
3. Друг фактор, определящ скоростта на протичане на този процес, е площта на течността. Не забравяйте, че в чиния с голяма диаметна топла супа се охлажда по-бързо, отколкото в малка чиния.
4. Скоростта на разпределение на веществата във въздушната среда до голяма степен определя скоростта на изпарение, т.е. колкото по-бързо се получава дифузията, толкова по-бързо се извършва изпаряването. Например, при силен вятър, водните капчици се изпаряват по-бързо от повърхността на езерата, реките и резервоарите.
5. Температурата на въздуха в стаята също играе важна роля. Повече за това ще говорим по-долу.

Каква е ролята на влажността на въздуха?

Поради факта, че процесът на изпарение възниква отвсякъде непрекъснато и непрекъснато, във въздуха винаги има частици вода. В молекулярна форма те приличат на група елементи H₂О. Течностите могат да се изпарят в зависимост от обема на водната пара в атмосферата, този коефициент се нарича въздушна влажност. Тя може да бъде от два вида:

1. Относителната влажност е съотношението на количеството водна пара във въздуха към плътността на наситените пари при същата температура като процент. Например, 100% индикатор показва, че атмосферата е напълно наситена с Н молекули₂О.
2. Абсолютно същото характеризира плътността на водната пара във въздуха, е означена с буквата f и показва колко водни молекули се съдържат в 1 m³ въздух.

Връзката между процеса на изпаряване и влажността на въздуха може да се определи по следния начин. Колкото по-малък е индикаторът относителна влажност, толкова по-бързо ще се изпари от повърхността на земята и други обекти.

Изпаряване на различни вещества

За различните вещества процесът протича по различни начини. Например, изпаряването на алкохол става по-бързо, отколкото в много течности, поради своята ниска специфична топлина на изпаряване. Често подобни течни вещества се наричат ​​летливи, защото водната пара буквално се отделя от тях практически при всякакви температури.

Алкохолът може да се изпари дори при стайна температура. В процеса на приготвяне на вино или водка, алкохолът се изхвърля през апарата за пивоварство, достигайки само точката на кипене, приблизително равен на 78 градуса. Въпреки това, действителната температура на изпаряване на алкохола ще бъде малко по-голяма, тъй като в първоначалния продукт (например, хващане) това са съединения с различни ароматни масла и вода.

Кондензация и сублимация

Следващият феномен може да се наблюдава всеки път, когато водата в горелката се свари. Имайте предвид, че при кипене, водата преминава от течното състояние в газово състояние. Това се случва по този начин: гореща струя водна пара излита от каната с висока скорост през канала си. В същото време образуваната пара не се вижда точно в изхода на гърлото, но на малко разстояние от него. Този процес се нарича кондензация, т.е. водната пара се кондензира до такава степен, че да стане видима за нашите очи.

Изпаряването на твърдо вещество се нарича сублимация. В този случай те преминават от агрегатното състояние към газовото състояние, заобикаляйки течната фаза. Най-известният случай на сублимация се свързва с ледените кристали. В оригиналната си форма ледът е твърд при температура над 0 ° С- започва да се стопява, като се втечнява. В някои случаи, обаче, при отрицателни температури ледът преминава в изпарителна форма, като заобикаля течната фаза.

Ефектът от изпарението върху човешкото тяло

Благодарение на изпарението в тялото ни има терморегулация. Този процес се осъществява чрез система за самоохлаждане. В горещ, ужасен ден човек, който се занимава с физически труд, става много горещ. Това означава, че увеличава вътрешната енергия. И както знаете, при температура над 42 °, протеинът в кръвта на човека започва да се свива, ако не спрете този процес навреме, това ще доведе до смърт.

Самоохлаждащата система е разположена по такъв начин, че да регулира температурата за нормална жизнена дейност. Когато температурата стане максимално допустимо, активното изпотяване започва през порите на кожата. И тогава, от повърхността на кожата, изпарява се, което абсорбира излишната енергия на тялото. С други думи, изпарението е процес, който помага да се охлади тялото в нормално състояние.