Iztvaicēšana ir ... Vielas fāzu pārejas process no šķidruma stāvokļa uz tvaiku

Apkārtējā pasaulē pastāvīgi un nepārtraukti notiek daudz dažādu fizisko parādību un procesu. Viens no svarīgākajiem ir iztvaikošanas process. Šai parādībai ir vairāki obligāti nosacījumi. Šajā rakstā mēs katru sīkāk apspriedīsim katru no tiem.

Kas ir iztvaikošana?

Tas ir process, kā vielas pārvērš gāzveida vai tvaika veidā. Tas ir raksturīgs tikai šķidras konsistences vielām. Tomēr kaut kas līdzīgs vērojams cietajos ķermeņos, tikai šo fenomenu sauc par sublimāciju. To var redzēt, rūpīgi ievērojot ķermeņus. Piemēram, ziepju gabals laika gaitā sausas un sāk plosīties, tas ir tāpēc, ka tā sastāvā esošā ūdens pilieni iztvaiko un iet uz H ₂ O gāzveida stāvokli.

Definīcija fizikā

Iztvaikošana ir endotermisks process, kurā fāzu pārejas siltums kalpo kā enerģijas absorbcijas avots. Tas ietver divus komponentus:

• Noteikts siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai pārvarētu pievilkšanas molekulāros spēkus, ja starp savienotajām molekulām ir plaisa;
• Siltums, kas vajadzīgs molekulu izplešanās darbībai šķidru vielu pārveides procesā tvaikos vai gāzē.

Kā tas notiek?

Vielas pāreja no šķidrā stāvokļa uz gāzveida stāvokli var notikt divos veidos:

1. Iztvaicēšana ir process, kurā molekulas iztvaiko no šķidrās vielas virsmas.
2. Vārīšana ir iztvaikošanas process no šķidruma, koriģējot temperatūru līdz īpašajai viršanas temperatūrai.

Neskatoties uz to, ka abas šīs parādības pārvērš šķidrās vielas gāzē, starp tām pastāv ievērojamas atšķirības. Vārīšana ir aktīvs process, kas notiek tikai noteiktā temperatūrā, bet iztvaikošana notiek jebkuros apstākļos. Vēl viena atšķirība ir tā, ka vārīšanās ir raksturīga visam šķidruma biezumam, un otrā parādība notiek tikai uz šķidru vielu virsmas.

Molekulārā kinētiskā iztvaicēšanas teorija

Ja mēs šo procesu aplūkojam molekulārajā līmenī, tas notiek šādi:

1. Molekulas šķidrā vielā pastāvīgi ir haotiskas kustības, tām visiem ir absolūti atšķirīgi ātrumi. Tikmēr daļiņas piesaista viens otru pievilkšanas spēkiem. Katru reizi, kad tie saskaras viens ar otru, to ātrums mainās. Kādā brīdī daži izstrādā ļoti lielu ātrumu, ļaujot pārvarēt pievilkšanas spēkus.
2. Šiem elementiem, kas parādījās šķidruma virsmā, ir tāda kinētiskā enerģija, ka tās spēj pārvarēt starpmolekulārās saites un atstāt šķidrumu.
3. Tās ir ļoti ātri molekulas, kas izplūst no šķidrās vielas virsmas, un šis process notiek nepārtraukti un nepārtraukti.
4. Kad tie ir gaisā, tie pārvēršas par tvaiku - to sauc par tvaicēšanu.
5. Tā rezultātā atlikušo daļiņu vidējā kinētiskā enerģija kļūst arvien mazāka. Tas izskaidro šķidruma dzesēšanu. Atcerieties, ka bērnībā mums mācīja pūst karstā šķidrumā, lai drīz atdzistu. Izrādās, ka mēs paātrinājām ūdens iztvaikošanas procesu , un temperatūras kritums notika daudz ātrāk.

No kādiem faktoriem ir atkarīgs?

Lai izveidotu šo procesu, ir daudz nosacījumu. Tas notiek visur, kur ir ūdens daļiņas: ezeri, jūras, upes, visi mitrie objekti, dzīvnieku un cilvēku ķermeņa pārsegi, kā arī augu lapas. Var secināt, ka iztvaikošana ir ļoti nozīmīgs un neaizstājams process apkārtējai pasaulei un visām dzīvajām būtnēm.

Šeit ir faktori, kas ietekmē šo fenomenu:

1. Iztvaikošanas ātrums ir atkarīgs no paša šķidruma sastāva. Ir zināms, ka katram no tiem ir savas īpašības. Piemēram, tās vielas, kurās iztvaikošanas siltums ir mazāks, tiks pārveidotas ātrāk. Salīdzinām divus procesus: spirta iztvaikošanu un parasto ūdeni. Pirmajā gadījumā pārveidošana gāzveida stāvoklī notiek ātrāk, jo īpašais iztvaikošanas un kondensācijas siltums spirtā ir 837 kJ / kg, un ūdenī tas ir gandrīz trīs reizes lielāks - 2260 kJ / kg.
2. Ātrums ir atkarīgs arī no šķidruma sākotnējās temperatūras: jo augstāks tas ir, jo ātrāk tiek ražots tvaiks. Piemēram, uzdzeriet glāzi ūdens, ja tvertnē atrodas verdošs ūdens, iztvaikošana notiek daudz augstāka ātrumā nekā tad, ja ūdens temperatūra ir zemāka.
3. Vēl viens faktors, kas nosaka šī procesa plūsmas ātrumu, ir šķidruma virsmas laukums. Atcerieties, ka plāksnes ar liela diametra karstu zupu atdzesē ātrāk nekā nelielā apakštase.
4. Vielu izplatīšanās ātrums gaisa vidē lielā mērā nosaka iztvaikošanas ātrumu, t. I., Jo ātrāk notiek difūzija, jo ātrāk notiek iztvaikošana. Piemēram, spēcīgos vējumos ūdenskrāsas ātrāk iztvaiko no ezeru, upju un rezervuāru virsmas.
5. Gaisa temperatūra telpā arī ir svarīga loma. Vairāk par to mēs runāsim zemāk.

Kāda ir gaisa mitruma nozīme?

Sakarā ar to, ka iztvaikošanas process pastāvīgi un nepārtraukti notiek visur, vienmēr gaisa daļiņas ir ūdens. Molekulārā formā tie izskatās kā elementu grupa H ₂ O. Šķidrumi var iztvaikot atkarībā no ūdens tvaiku daudzuma atmosfērā, šo koeficientu sauc par gaisa mitrumu. Tas var būt divu veidu:

1. Relatīvais mitrums ir attiecība starp ūdens tvaiku daudzumu gaisā un piesātināto tvaiku blīvumu tādā pašā temperatūrā kā procentos. Piemēram, 100% rādītājs norāda, ka atmosfēra ir pilnībā piesātināta ar H ₂ O molekulām.
2. Absolūtais raksturo ūdens tvaiku blīvumu gaisā, apzīmē ar burtu f un parāda, cik daudz ūdens molekulu satur 1 m ³ gaisa.

Saistību starp iztvaikošanas procesu un gaisa mitrumu var noteikt šādi. Jo zemāks gaisa relatīvais mitrums, jo ātrāk iztvaikos virs zemes un citiem objektiem.

Dažādu vielu iztvaicēšana

Dažādām vielām šis process notiek dažādos veidos. Piemēram, spirta iztvaikošana notiek ātrāk nekā daudzos šķidrumos, pateicoties tā mazam specifiskajam iztvaikošanas siltumam. Bieži vien šādas šķidras vielas sauc par gaistošām, jo ūdens tvaiki burtiski izkliedē no tiem praktiski jebkurā temperatūrā.

Alkohols var iztvaikot pat istabas temperatūrā. Vīna vai degvīna gatavošanas procesā alkohols tiek izmests pa alus vārīšanas ierīci, tikai sasniedzot vārīšanās temperatūru, tas ir aptuveni vienāds ar 78 grādiem. Tomēr faktiskā alkohola iztvaikošanas temperatūra būs nedaudz lielāka, jo sākotnējā produktā (piemēram, brag) ir savienojumi ar dažādām aromātiskajām eļļām un ūdeni.

Kondensācija un sublimācija

Nākamo parādību var novērot katru reizi, kad ūdens tējkannā vārās. Ievērojiet, ka, vārot ūdeni no šķidrā stāvoklī līdz gāzveida stāvoklim. Tas notiek šādā veidā: ūdens tvaika karstā ūdens strūkla no lielā ātruma no tējkannas caur tvertni. Tajā pašā laikā izveidotais tvaiks ir redzams ne pie izplūdes no krāna, bet nelielā attālumā no tā. Šo procesu sauc par kondensāciju, t.i., ūdens tvaiki kondensējas tik lielā mērā, ka tā kļūst redzama mūsu acīm.

Cieto iztvaikošanu sauc par sublimāciju. Šajā gadījumā tie no kopējā stāvokļa nonāk gāzveida stāvoklī, apejot šķidruma posmu. Visslavenākais sublimācijas gadījums ir saistīts ar ledus kristāliem. Sākotnējā formā ledus ir ciets, temperatūrā virs 0 ° tas sāk izkausēt, pieņemot, ka tas ir šķidrs. Tomēr dažos gadījumos, pie negatīvas temperatūras, ledus izplūst tvaika formā, apejot šķidrās fāzes.

Iztvaikošanas ietekme uz cilvēka ķermeni

Pateicoties iztvaikošanai mūsu ķermenī, notiek termoregulācija. Šis process notiek, izmantojot pašdzesēšanas sistēmu. Karstajā, vēsajā dienā persona, kas iesaistās noteiktā fiziskajā darbā, kļūst ļoti karsta. Tas nozīmē, ka tas palielina iekšējo enerģiju. Un, kā jūs zināt, temperatūrā virs 42 °, proteīna līmenis cilvēka asinīs sāk sarīvēt, ja jūs to neapturat laikā, tas izraisīs nāvi.

Pašdzesēšanas sistēma ir sakārtota tā, lai regulētu normālu dzīvotspēju. Kad temperatūra kļūst ārkārtīgi augsta, aktīva svīšana sākas caur porām uz ādas. Un tad no ādas virsmas notiek iztvaikošana, kas absorbē lieko ķermeņa enerģiju. Citiem vārdiem sakot, iztvaicēšana ir process, kas palīdz atdzist ķermeni normālā stāvoklī.