Svi smo dobro svjesni jedne ozbiljne životne činjenice od djetinjstva. Kako bi se topli čaj ohladio, potrebno ga je uliti u hladni tanjurić i dugo puhati po njegovoj površini. Kad imaš šest ili sedam godina, zapravo ne razmišljaš o zakonima fizike, samo ih uzimaš zdravo za gotovo ili ih, fizički gledano, uzimaš kao aksiom. Međutim, kako s vremenom učimo znanost, otkrivamo zanimljive sličnosti između aksioma i dosljednih dokaza, glatko prevodeći naše pretpostavke iz djetinjstva u teoreme odraslih. Isto vrijedi i za topli čaj. Nitko od nas nije mogao zamisliti da je ovakav način hlađenja izravno povezan s isparavanjem tekućine.
Fizika procesa
Da bismo odgovorili na pitanje što određuje brzinu isparavanja tekućine, potrebno je razumjeti samu fiziku procesa. Isparavanje je proces faznog prijelaza tvari iz tekućeg agregatnog stanja u plinovito stanje. Bilo koja tekuća tvar može ispariti, uključujući i vrlo viskoznu. U izgledui ne možete reći da određena želeasta kaša može izgubiti dio svoje mase zbog isparavanja, ali pod određenim uvjetima upravo se to događa. Čvrsto tijelo također može ispariti, samo se taj proces naziva sublimacija.
Kako se to događa
Počevši shvaćati o čemu ovisi brzina isparavanja tekućine, treba poći od činjenice da je riječ o endotermnom procesu, odnosno procesu koji se odvija apsorpcijom topline. Toplina faznog prijelaza (toplina isparavanja) prenosi energiju na molekule tvari, povećavajući njihovu brzinu i povećavajući vjerojatnost njihovog odvajanja, a istovremeno slabi sile molekularne kohezije. Otrgnuvši se od mase tvari, najbrže molekule izlaze iz njezinih granica, a tvar gubi svoju masu. Istodobno, izbačene molekule tekućine trenutno ključaju, vršeći proces faznog prijelaza nakon razdvajanja, a njihov izlaz je već u plinovitom stanju.
Prijava
Razumeći razloge o kojima ovisi brzina isparavanja tekućine, moguće je ispravno regulirati tehnološke procese koji se na njihovoj osnovi odvijaju. Na primjer, rad klima uređaja u čijem izmjenjivaču topline ključa rashladno sredstvo, uzimajući toplinu iz rashlađene prostorije, ili ključanje vode u cijevima industrijskog kotla čija se toplina prenosi na potrebe grijanja i opskrbe toplom vodom. Razumijevanje uvjeta o kojima ovisi brzina isparavanja tekućine pruža mogućnost projektiranja i proizvodnje moderne i tehnološke opreme kompaktnih dimenzija i povećanog koeficijentaprijenos topline.
temperatura
Agregacijsko stanje tekućine je izuzetno nestabilno. S našim zemaljskim n. y. (koncept "normalnih uvjeta", tj. pogodnih za ljudski život), povremeno teži prijelazu u čvrstu ili plinovitu fazu. Kako se to događa? Što određuje brzinu isparavanja tekućine?
Primarni kriterij je, naravno, temperatura. Što više zagrijavamo tekućinu, to više energije donosimo molekulama tvari, što više molekularnih veza prekidamo, proces faznog prijelaza ide brže. Apoteoza se postiže stalnim nukleatom vrenja. Voda ključa na 100°C pri atmosferskom tlaku. Površina lonca ili, na primjer, kotlića, gdje se kuha, samo je na prvi pogled savršeno glatka. Uz višestruko povećanje slike, vidjet ćemo beskrajne oštre vrhove, kao u planinama. Toplina se dovodi točkasto na svaki od ovih vrhova, a zbog male površine za izmjenu topline, voda trenutno ključa, stvarajući mjehur zraka koji se diže na površinu, gdje se urušava. Zato se takvo vrenje naziva pjenušavo. Brzina isparavanja vode je maksimalna.
Pritisak
Drugi važan parametar o kojem ovisi brzina isparavanja tekućine je tlak. Kada tlak padne ispod atmosferskog, voda počinje ključati na nižim temperaturama. Rad poznatih ekspres lonca temelji se na ovom principu - posebnim posudama iz kojih se ispumpao zrak, a voda je kuhala već na 70-80 ºS. Povećanje pritiska, s druge strane,povećava točku vrenja. Ovo korisno svojstvo koristi se pri opskrbi pregrijane vode iz termoelektrane u centralno grijanje i ITP, gdje se, kako bi se održao potencijal prenesene topline, voda zagrijava na temperature od 150-180 stupnjeva, kada je potrebno isključiti mogućnost vrenja u cijevima.
Drugi čimbenici
Intenzivno puhanje površine tekućine s temperaturom višom od temperature dovedenog mlaza zraka još je jedan faktor koji određuje brzinu isparavanja tekućine. Primjeri za to mogu se uzeti iz svakodnevnog života. Puhanje površine jezera vjetrom, ili primjer kojim smo započeli priču: puhanje vrućeg čaja izlivenog u tanjurić. Hladi se zbog činjenice da, odvajajući se od većine tvari, molekule uzimaju dio energije sa sobom, hladeći je. Ovdje također možete vidjeti učinak površine. Tanjurić je širi od šalice, tako da više mase vode potencijalno može pobjeći iz njegovog kvadrata.
Sama vrsta tekućine također utječe na brzinu isparavanja: neke tekućine isparavaju brže, druge, naprotiv, sporije. Važan utjecaj na proces isparavanja ima i stanje okolnog zraka. Ako je apsolutni sadržaj vlage visok (vrlo vlažan zrak, na primjer u blizini mora), proces isparavanja će biti sporiji.
