Isparavanje je Proces faznog prijelaza tvari iz tekućine u paru

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 05:28

U svijetu oko nas neprestano se i kontinuirano događa ogroman broj različitih fizičkih pojava i procesa. Jedan od najvažnijih je proces isparavanja. Postoji nekoliko preduvjeta za ovaj fenomen. U ovom članku ćemo detaljnije analizirati svaki od njih.

Što je isparavanje?

Ovo je proces pretvaranja tvari u plinovito ili parno stanje. Tipično je samo za tvari tekuće konzistencije. Međutim, nešto slično se opaža i u čvrstim tvarima, samo se ta pojava naziva sublimacija. To se može vidjeti pažljivim promatranjem tijela. Na primjer, komadić sapuna se s vremenom suši i počinje pucati, to je zbog činjenice da kapljice vode u njegovom sastavu isparavaju i prelaze u plinovito stanje H₂O.

Definicija u fizici

Isparavanje je endotermni proces u kojem je izvor apsorbirane energije toplina faznog prijelaza. Sadrži dvije komponente:

• određena količina topline potrebna da se prevladaju molekularne sile privlačenja kada dođe do prekida između povezanih molekula;
• toplina potrebna za rad širenja molekula u procesu pretvaranja tekućih tvari u paru ili plin.

Kako se ovo događa?

Prijelaz tvari iz tekućeg u plinovito stanje može se dogoditi na dva načina:

1. Evaporacija je proces u kojem molekule izlaze s površine tekuće tvari.
2. Krenje je proces isparavanja iz tekućine dovođenjem temperature do specifične topline ključanja tvari.

Unatoč činjenici da oba ova fenomena pretvaraju tekuću tvar u plin, među njima postoje značajne razlike. Vrenje je aktivan proces koji se događa samo na određenoj temperaturi, dok se isparavanje događa pod bilo kojim uvjetima. Druga razlika je u tome što je vrenje karakteristično za cijelu debljinu tekućine, dok se druga pojava javlja samo na površini tekućih tvari.

Molekularno kinetička teorija isparavanja

Ako ovaj proces razmotrimo na molekularnoj razini, onda se događa na sljedeći način:

1. Molekule u tekućim tvarima su u stalnom kaotičnom kretanju, sve imaju potpuno različite brzine. U međuvremenu, čestice se privlače jedna drugoj zbog sila privlačenja. Svaki put kada se međusobno sudare, njihove brzine se mijenjaju. U nekom trenutku, neki razviju vrlo veliku brzinu, omogućujući im da svladaju sile gravitacije.
2. Ovi elementi, koji su se pojavili na površini tekućine, imaju takvu kinetičku energiju da su u stanju prevladatimeđumolekularne veze i ostave tekućinu.
3. Te najbrže molekule lete s površine tekuće tvari, a taj se proces odvija neprestano i kontinuirano.
4. Jednom u zraku, pretvaraju se u paru - to se zove vaporizacija.
5. Kao posljedica toga, prosječna kinetička energija preostalih čestica postaje sve manja i manja. To objašnjava hlađenje tekućine. Sjetite se kako su nas u djetinjstvu učili puhati na vruću tekućinu da se brže ohladi. Ispostavilo se da smo ubrzali proces isparavanja vode, a temperatura je pala mnogo brže.

O kojim čimbenicima ovisi?

Postoje mnogi uvjeti potrebni da se ovaj proces dogodi. Dolazi odasvud gdje su prisutne čestice vode: to su jezera, mora, rijeke, svi mokri predmeti, pokrivači tijela životinja i ljudi, kao i lišće biljaka. Može se zaključiti da je isparavanje vrlo značajan i neophodan proces za okolni svijet i sva živa bića.

Evo čimbenika koji utječu na ovaj fenomen:

1. Brzina isparavanja izravno ovisi o sastavu same tekućine. Poznato je da svaki od njih ima svoje karakteristike. Na primjer, one tvari u kojima je toplina isparavanja niža će se brže pretvoriti. Usporedimo dva procesa: isparavanje alkohola i obične vode. U prvom slučaju prijelaz u plinovito stanje se događa brže, jer je specifična toplina isparavanja i kondenzacije za alkohol 837 kJ/kg, a za vodu gotovo tri putaviše - 2260 kJ/kg.
2. Brzina također ovisi o početnoj temperaturi tekućine: što je viša, to se brže stvara para. Kao primjer, uzmimo čašu vode, kada se unutar posude nalazi kipuća voda, tada se isparavanje događa mnogo većom brzinom nego kada je temperatura vode niža.
3. Još jedan faktor koji određuje brzinu ovog procesa je površina tekućine. Zapamtite da se vruća juha brže hladi u zdjeli velikog promjera nego u malom tanjuriću.
4. Brzina distribucije tvari u zraku u velikoj mjeri određuje brzinu isparavanja, odnosno što se brže događa difuzija, dolazi do bržeg isparavanja. Na primjer, s jakim vjetrom, kapljice vode brže isparavaju s površine jezera, rijeka i akumulacija.
5. Važnu ulogu igra i temperatura zraka u prostoriji. O tome ćemo više razgovarati u nastavku.

Koja je uloga vlažnosti zraka?

Zbog činjenice da se proces isparavanja odvija odasvud kontinuirano i neprestano, u zraku uvijek ima čestica vode. U molekularnom obliku, izgledaju kao skupina elemenata H₂O. Tekućine mogu ispariti ovisno o volumenu vodene pare u atmosferi, taj se koeficijent naziva vlažnost zraka. Dolazi u dvije vrste:

1. Relativna vlažnost je omjer količine vodene pare u zraku i gustoće zasićene pare na istoj temperaturi kao postotak. Na primjer, rezultat od 100% označavada je atmosfera potpuno zasićena molekulama H₂O.
2. Apsolut karakterizira gustoću vodene pare u zraku, označenu slovom f i pokazuje koliko molekula vode sadrži 1m³ zraka.

Veza između procesa isparavanja i vlažnosti zraka može se odrediti na sljedeći način. Što je niža relativna vlažnost zraka, brže će doći do isparavanja s površine zemlje i drugih objekata.

Isparavanje raznih tvari

U različitim supstancama ovaj proces se odvija različito. Na primjer, alkohol isparava brže od mnogih tekućina zbog niske specifične topline isparavanja. Često se takve tekuće tvari nazivaju hlapljivima, jer vodena para doslovno isparava iz njih na gotovo svakoj temperaturi.

Alkohol također može ispariti čak i na sobnoj temperaturi. U procesu pripreme vina ili votke, alkohol se tjera kroz mjesečinu, dostižući samo točku ključanja, što je približno jednako 78 stupnjeva. Međutim, stvarna temperatura isparavanja alkohola bit će nešto viša, jer je u izvornom proizvodu (npr. kaša) kombinacija s raznim aromatičnim uljima i vodom.

Kondenzacija i sublimacija

Sljedeći fenomen se može primijetiti svaki put kada voda proključa u kotliću. Imajte na umu da kada voda ključa, prelazi iz tekućeg u plinovito stanje. To se događa na ovaj način: vrući mlaz vodene pare sizleti iz kotlića kroz izljev velikom brzinom. U tom slučaju, formirana para nije vidljiva izravno na izlazu iz izljeva, već na maloj udaljenosti od njega. Taj se proces naziva kondenzacija, tj. vodena para se zgusne do te mjere da postaje vidljiva našim očima.

Isparavanje čvrste tvari naziva se sublimacija. Istodobno prelaze iz agregatnog stanja u plinovito stanje, zaobilazeći tekući stupanj. Najpoznatiji slučaj sublimacije povezan je s kristalima leda. U svom izvornom obliku, led je krutina; na temperaturama iznad 0°C počinje se topiti, poprimajući tekuće stanje. Međutim, u nekim slučajevima, pri negativnim temperaturama, led prelazi u parni oblik, zaobilazeći tekuću fazu.

Učinak isparavanja na ljudsko tijelo

Zahvaljujući isparavanju, u našem tijelu dolazi do termoregulacije. Taj se proces odvija kroz sustav samohlađenja. U vrućem sparnom danu, osobi koja se bavi određenim fizičkim radom postaje jako vruće. To znači da povećava unutarnju energiju. A kao što znate, na temperaturama iznad 42 ° protein u ljudskoj krvi počinje se zgrušavati, ako se ovaj proces ne zaustavi na vrijeme, to će dovesti do smrti.

Samorashladni sustav je dizajniran upravo na način da regulira temperaturu za normalan život. Kada temperatura postane maksimalno dopuštena, počinje aktivno znojenje kroz pore na koži. A onda se javlja s površine kožeisparavanje, koje apsorbira višak tjelesne energije. Drugim riječima, isparavanje je proces koji doprinosi hlađenju tijela u normalno stanje.