V svetu okoli nas se nenehno in neprekinjeno dogaja ogromno različnih fizikalnih pojavov in procesov. Eden najpomembnejših je proces izhlapevanja. Za ta pojav obstaja več predpogojev. V tem članku bomo vsakega od njih podrobneje analizirali.
Kaj je izhlapevanje?
To je proces pretvorbe snovi v plinasto ali paro stanje. Značilen je le za snovi tekoče konsistence. Nekaj podobnega pa opazimo v trdnih snoveh, le ta pojav se imenuje sublimacija. To je mogoče videti s skrbnim opazovanjem teles. Na primer, kos mila se sčasoma posuši in začne razpokati, to je posledica dejstva, da kapljice vode v njegovi sestavi izhlapijo in preidejo v plinasto stanje H2O.
Definicija v fiziki
Izhlapevanje je endotermni proces, pri katerem je vir absorbirane energije toplota faznega prehoda. Vključuje dve komponenti:
- določena količina toplote, potrebna za premagovanje molekularnih sil privlačnosti, ko pride do preloma med povezanimi molekulami;
- toplota, potrebna za delo širjenja molekul v procesu pretvorbe tekočih snovi v paro ali plin.
Kako se to dogaja?
Prehod snovi iz tekočega v plinasto stanje se lahko zgodi na dva načina:
- Izhlapevanje je proces, pri katerem molekule pobegnejo s površine tekoče snovi.
- Vretje je proces uparjanja iz tekočine tako, da se temperatura dvigne na specifično toploto vretja snovi.
Kljub temu, da oba pojava pretvorita tekočo snov v plin, so med njima pomembne razlike. Vretje je aktiven proces, ki poteka le pri določeni temperaturi, medtem ko se izhlapevanje pojavlja pod kakršnimi koli pogoji. Druga razlika je v tem, da je vrenje značilno za celotno debelino tekočine, medtem ko se drugi pojav pojavlja le na površini tekočih snovi.
Molekularno kinetična teorija izhlapevanja
Če ta proces obravnavamo na molekularni ravni, se to zgodi na naslednji način:
- Molekule v tekočih snoveh so v stalnem kaotičnem gibanju, vse imajo popolnoma različne hitrosti. Medtem se delci med seboj privlačijo zaradi privlačnih sil. Vsakič, ko trčijo drug v drugega, se njihove hitrosti spremenijo. V nekem trenutku nekateri razvijejo zelo veliko hitrost, kar jim omogoča premagovanje sil gravitacije.
- Ti elementi, ki so se pojavili na površini tekočine, imajo tako kinetično energijo, da jo lahko premagajomedmolekularne vezi in pusti tekočino.
- Te zelo hitre molekule letijo s površine tekoče snovi in ta proces poteka nenehno in neprekinjeno.
- Ko so v zraku, se spremenijo v paro - temu se reče izhlapevanje.
- Zaradi tega postaja povprečna kinetična energija preostalih delcev vedno manjša. To pojasnjuje hlajenje tekočine. Spomnite se, kako so nas v otroštvu učili pihati na vročo tekočino, da se hitreje ohladi. Izkazalo se je, da smo pospešili proces izhlapevanja vode in temperatura je padla veliko hitreje.
Od katerih dejavnikov je odvisno?
Za ta proces je potrebnih veliko pogojev. Prihaja od vsepovsod, kjer so prisotni vodni delci: to so jezera, morja, reke, vsi mokri predmeti, pokrovi teles živali in ljudi, pa tudi listje rastlin. Sklepamo lahko, da je izhlapevanje zelo pomemben in nepogrešljiv proces za okoliški svet in vsa živa bitja.
Tu so dejavniki, ki vplivajo na ta pojav:
- Hitrost izhlapevanja je neposredno odvisna od sestave same tekočine. Znano je, da ima vsak od njih svoje značilnosti. Na primer, tiste snovi, pri katerih je toplota izhlapevanja nižja, se bodo hitreje pretvorile. Primerjajmo dva procesa: izhlapevanje alkohola in navadne vode. V prvem primeru se pretvorba v plinasto stanje zgodi hitreje, saj je specifična toplota uparjanja in kondenzacije za alkohol 837 kJ / kg, za vodo pa skoraj trikratveč - 2260 kJ/kg.
- Hitrost je odvisna tudi od začetne temperature tekočine: višja kot je, hitreje nastane para. Za primer vzemimo kozarec vode, ko je v posodi vrela voda, potem pride do izhlapevanja veliko hitreje kot pri nižji temperaturi vode.
- Drugi dejavnik, ki določa hitrost tega procesa, je površina tekočine. Ne pozabite, da se vroča juha hitreje ohladi v posodi velikega premera kot v majhnem krožniku.
- Hitrost porazdelitve snovi v zraku v veliki meri določa hitrost izhlapevanja, torej hitrejša ko je difuzija, hitrejše je izhlapevanje. Na primer, ob močnem vetru vodne kapljice hitreje izhlapijo s površine jezer, rek in rezervoarjev.
- Pomembno vlogo igra tudi temperatura zraka v prostoru. Več o tem bomo govorili spodaj.
Kakšna je vloga zračne vlage?
Zaradi dejstva, da se proces izhlapevanja odvija od vsepovsod neprekinjeno in nenehno, so v zraku vedno delci vode. V molekularni obliki so videti kot skupina elementov H2O. Tekočine lahko izhlapevajo glede na količino vodne pare v atmosferi, ta koeficient se imenuje zračna vlaga. Na voljo je v dveh vrstah:
- Relativna vlažnost je razmerje med količino vodne pare v zraku in gostoto nasičene pare pri isti temperaturi v odstotkih. Na primer, rezultat 100 % kažeda je ozračje popolnoma nasičeno z molekulami H2O.
- Absolut označuje gostoto vodne pare v zraku, označeno s črko f in kaže, koliko molekul vode vsebuje 1m3 zrak.
Povezavo med procesom izhlapevanja in zračno vlago je mogoče določiti na naslednji način. Nižja kot je relativna vlažnost zraka, hitreje bo prišlo do izhlapevanja s površine zemlje in drugih predmetov.
Izhlapevanje različnih snovi
V različnih snoveh ta proces poteka različno. Na primer, alkohol izhlapi hitreje kot številne tekočine zaradi nizke specifične toplote izhlapevanja. Takšne tekoče snovi pogosto imenujemo hlapne, saj vodna para iz njih dobesedno izhlapi pri skoraj vsaki temperaturi.
Alkohol lahko izhlapi tudi pri sobni temperaturi. V procesu priprave vina ali vodke se alkohol poganja skozi luno in doseže le vrelišče, ki je približno enako 78 stopinj. Vendar bo dejanska temperatura izhlapevanja alkohola nekoliko višja, saj je v originalnem izdelku (npr. drozgi) kombinacija z različnimi aromatičnimi olji in vodo.
Kondenzacija in sublimacija
Naslednji pojav lahko opazimo vsakič, ko voda zavre v kotličku. Upoštevajte, da ko voda zavre, preide iz tekočega v plinasto stanje. To se zgodi na ta način: vroč curek vodne pare sprileti iz kotlička skozi izliv z veliko hitrostjo. V tem primeru nastala para ni vidna neposredno na izhodu iz izliva, ampak na kratki razdalji od njega. Ta proces se imenuje kondenzacija, to pomeni, da se vodna para zgosti do te mere, da postane vidna našim očem.
Izhlapevanje trdne snovi se imenuje sublimacija. Hkrati prehajajo iz agregacijskega stanja v plinasto stanje, mimo tekoče stopnje. Najbolj znan primer sublimacije je povezan z ledenimi kristali. V svoji prvotni obliki je led trdna snov, pri temperaturah nad 0°C se začne topiti in prevzame tekoče stanje. Vendar v nekaterih primerih pri negativnih temperaturah led preide v parno obliko, mimo tekoče faze.
Učinek izhlapevanja na človeško telo
Zahvaljujoč izhlapevanju se v našem telesu pojavi termoregulacija. Ta proces poteka preko samohladilnega sistema. V vročem soparnem dnevu se oseba, ki se ukvarja z določenim fizičnim delom, zelo segreje. To pomeni, da poveča notranjo energijo. In kot veste, se pri temperaturah nad 42 ° beljakovine v človeški krvi začnejo strjevati, če se ta proces ne ustavi pravočasno, bo povzročil smrt.
Samohladilni sistem je zasnovan tako, da uravnava temperaturo za normalno življenje. Ko temperatura postane najvišja dovoljena, se začne aktivno potenje skozi pore na koži. In potem se pojavi s površine kožeizhlapevanje, ki absorbira odvečno telesno energijo. Z drugimi besedami, izhlapevanje je proces, ki prispeva k hlajenju telesa v normalno stanje.
