Fizički proces isparavanja vode. Školska enciklopedija

Okolni svijet je međusobno povezan organizam u kojem se svi procesi i pojave žive i nežive prirode događaju s razlogom. Naučnici su dokazali da čak i manje ljudske intervencije donose ogromne promjene. Uprkos tome, ljudi zaboravljaju da su i oni sastavni dio svijeta oko sebe. U tom smislu se dešavaju promjene u čovječanstvu u cjelini.

Sve o životnim procesima i prirodnim pojavama djeca počinju da se uče već u školi, što je veoma važno za njihovo dalje razumijevanje onoga što se dešava okolo. Kao što znate, tema "Evaporacija" (8. razred) se izučava upravo u okviru srednjoškolskog programa, kada su učenici već spremni da razmišljaju o problemima.

Kako se dešava isparavanje

Svi znaju šta je isparavanje. Ovo je fenomen transformacije tvari različite konzistencije u stanje pare ili plina. Poznato je da se ovaj proces odvija na odgovarajućoj temperaturi.

Obično, u prirodnim uvjetima, mnoge tvari (i čvrste i tekuće) praktički ne isparavaju ili to rade vrlo sporo. Ali postoje i takvi uzorci, na primjer kamfor i većina tekućina, koji u normalnim uvjetima vrlo brzo ispare. Zato se i zovu leteći. Ovaj proces možete primijetiti uz pomoć mirisa, jer su mnoga tijela otrovna.

Isparavanje tečnosti (vode, alkohola) može se posmatrati posmatrajući neko vreme. Tada počinje smanjenje volumena ove tvari.

Osnova života na zemlji

Kao što znate, voda je postojanje okolnog svijeta. Bez toga nije moguće postojanje, jer se sva živa bića sastoje od 75% vode.

Ovo je poseban spoj čija su svojstva izuzetna. I samo zahvaljujući takvim anomalijama ovog fenomena moguć je život u obliku koji je sada na planeti.

Čovječanstvo je od davnina zainteresirano za ovo čudo. Čak je i filozof Aristotel u 4. veku pre nove ere izjavio da je voda početak svega. U 17. veku, holandski mehaničar, fizičar, matematičar, astronom i pronalazač Hajgens preporučio je postavljanje koeficijenata ključale vode i odmrzavanja leda kao glavnih nivoa skale termometra. Ali čovječanstvo je mnogo kasnije naučilo šta je isparavanje. Godine 1783. francuski prirodnjak i osnivač moderne hemije, Lavoisier, reprodukovao je formulu - H2O.

Svojstva vode

Jedna od neverovatnih kvaliteta ove supstance je sposobnost H2O da bude u tri različita stanja u normalnim uslovima:

• u čvrstom stanju (led);
• fluid;
• gasoviti (isparavanje tečnosti).

Osim toga, voda ima vrlo veliku gustinu u odnosu na druge supstance, kao i visoku toplotu isparavanja i latentnu toplotu fuzije (količina toplote koja se apsorbuje ili oslobađa).

H2O ima još jednu kvalitetu - mogućnost mijenjanja svoje gustine zbog promjene očitavanja termometra. A ono što je najnevjerovatnije je da da ovog kvaliteta nema, led ne bi mogao plivati, a mora, okeani, rijeke i jezera bi se smrzli do dna. Tada život na zemlji ne bi mogao postojati, jer su rezervoari prvo utočište mikroorganizama.

H2O ciklus u prirodi

Kako se ovaj proces odvija? Cirkulacija je kontinuirani postupak, jer je sve na svijetu međusobno povezano. Uz pomoć ciklusa stvaraju se uslovi za postojanje i razvoj života. Javlja se između vodenih tijela, kopna i atmosfere. Na primjer, kada se oblaci sudare sa hladnim zrakom, formiraju se velike kapi, koje potom ispadaju u obliku padavina. Zatim se odvija proces isparavanja, u kojem sunce zagrijava ravan zemlje, vodena tijela, a tekućina se diže u atmosferu.

Vegetacija uzima vlagu iz tla, a cirkulacija vode vrši se s površine listova. Ovaj postupak se naziva transpiracija i predstavlja fizički i biološki proces.

Slojevi atmosfere, i oni blizu Zemlje, tada postaju lakši i počinju da se kreću prema gore. Najmanje kapljice vode u atmosferi obnavljaju se otprilike svakih osam do devet dana.

Isparavanje nastaje kao rezultat ciklusa, i ono je važna komponenta u cirkulaciji H2O u prirodi. Ovaj proces se sastoji u transformaciji vode iz tečnog ili čvrstog stanja u gasovito stanje i ulasku nepristupačne pare u vazduh.

Isparavanje i isparavanje

Koja je razlika između "isparavanja" i "isparavanja"? Pogledajmo prvo prvi termin. Ovo je pokazatelj klime područja, koji određuje koliko je tekućine isparilo s površine do maksimuma. Ako uzmemo u obzir da je vlažnost teritorije, kako primjećuje G. N. Vysotsky, zbir omjera padavina i isparavanja, onda je to najvažniji pokazatelj mikroklime.

Postoji i određena ovisnost: ako je stopa isparavanja manja, tada je sadržaj vlage veći. Opisani proces se oslanja na vlažnost vazduha i zavisi od njih.

A koja je to pojava u kojoj u određenoj fazi dolazi do transformacije tvari iz tekućine u paru ili plin. Ovaj proces se naziva kondenzacija. Ako uporedimo ova dva fenomena, nije teško odrediti koliko je vode ili leda raspoloživo za isparavanje.

Proces isparavanja: uslovi

U zraku uvijek postoji određena količina molekula H2O. Ovaj indikator varira u zavisnosti od određenih uslova i naziva se vlažnost. Ovo je koeficijent koji mjeri zapreminu u atmosferi. U zavisnosti od toga, klima područja varira. Vlaga je svuda. Postoje dvije vrste toga:

1. Apsolutno - broj molekula vode u jednom kubnom metru atmosfere.
2. Relativno - procenat pare prema vazduhu. Na primjer, ako je vlažnost 100%, to znači da je atmosfera potpuno zasićena česticama vode.

Što je temperatura isparavanja viša, to je više molekula H2O sadržano u zraku. Dakle, ako je relativna vlažnost u toplom danu 90%, onda je to pokazatelj da je atmosfera izuzetno zasićena sitnim kapljicama.

Pojedinosti

Na primjer, u prostoriji s visokom vlažnošću, voda koja stoji u njoj uopće neće ispariti. Iako ako je zrak suh, tada će proces zasićenja parom postati kontinuiran sve dok se potpuno ne napuni njime. Naglim hlađenjem vazduha, vodena para koja ga je ranije zasićena ispariće bez prestanka i taložiće se u obliku rose. Ali u slučaju zagrijavanja zraka, koji je dovoljno vlažan, proces zasićenja će se nastaviti.

Što je temperatura viša, isparavanje je intenzivnije, a povećava se i tzv. pritisak pare, koji zasićuje prostor. Do ključanja dolazi kada je pritisak pare jednak elastičnosti gasa koji okružuje tečnost. Tačka ključanja varira u zavisnosti od pritiska gasa okolo i postaje viša kada raste.

Da li je isparavanje brzo?

Kao što znate, proces pretvaranja vode u paru direktno je povezan sa postojanjem tečnosti. Stoga se može sumirati da je ovaj fenomen veoma važan za prirodu i industriju.

U procesu proučavanja i eksperimenata otkrivena je brzina isparavanja. Osim toga, postale su poznate neke pojave koje ga prate. Ali izgledaju vrlo kontradiktorno i njihova priroda do sada još nije jasna.

Imajte na umu da brzina isparavanja ovisi o mnogim faktorima. Na to može uticati:

• veličina i oblik posude;
• vremenski uslovi spoljašnjeg okruženja;
• t° tečnost;
• atmosferski pritisak;
• sastav i porijeklo strukture vode;
• priroda površine sa koje dolazi do isparavanja;
• neki drugi razlozi, na primjer, elektrifikacija tekućine.

Više o vodi

Isparavanje se proizvodi svuda gdje ima tekućine: jezera, bare, vlažni predmeti, pokrivači tijela ljudi i životinja, lišće i stabljike biljaka.

Na primjer, suncokret tokom svog kratkog vijeka daje zraku vlagu u količini od 100 litara. A okeani naše planete ispuštaju otprilike 450.000 kubnih metara tečnosti godišnje.

Temperatura isparavanja vode može biti bilo koja. Ali, kada postane toplije, proces tranzicije fluida se ubrzava. Imajte na umu da se tokom ljetnih vrućina lokve na površini zemlje suše mnogo brže nego u proljeće ili jesen. A ako je vani vjetrovito, tada se, shodno tome, isparavanje odvija još intenzivnije nego u situacijama kada je zrak miran. Snijeg i led također imaju ovo svojstvo. Ako veš okačiš napolju da se suši zimi, prvo će se smrznuti, a zatim osušiti nakon nekoliko dana.

Temperatura isparavanja vode na 100°C je najintenzivniji faktor pri kojem se navedenim procesom postiže najveći rezultat. U ovom trenutku dolazi do ključanja, kada se tečnost intenzivno pretvara u paru - prozirni, nevidljivi gas.

Ako se posmatra pod mikroskopom, onda se sastoji od pojedinačnih molekula H2O koji se nalaze daleko jedan od drugog. Ali kada se vazduh ohladi, vodena para postaje vidljiva, na primer kao magla ili rosa. U atmosferi se ovaj proces može promatrati zahvaljujući oblacima koji nastaju zbog transformacije kapljica vode u vidljive kristale leda.

statistika prirode

Dakle, šta je isparavanje, saznali smo. Sada primjećujemo činjenicu da je to usko povezano s temperaturom zraka. Shodno tome, tokom dana, najveći broj kubnih metara vode oko podneva se pretvara u paru. Osim toga, ovaj proces je najintenzivniji u toplim mjesecima. Najjače isparavanje u godišnjem ciklusu javlja se sredinom ljeta, dok se najslabije javlja zimi.

Svaka osoba je odgovorna za stanje životne sredine. Da bismo razumjeli ovaj prijedlog, potrebno je shvatiti jednostavnu kalkulaciju. Zamislite da osoba govori o svojoj bespomoćnosti u vezi sa prevencijom ekološke katastrofe i smatra da nije sposobna ništa učiniti. Ali ako pomnožite neku beznačajnu akciju pojedinca sa 6,5 ​​milijardi ljudi na zemlji, onda postaje jasno zašto je vrijedno tako razmišljati.

Nastaje sa slobodne površine tečnosti.

Sublimacija, ili sublimacija, tj. prijelaz tvari iz čvrstog u plinovito stanje naziva se i isparavanjem.

Iz svakodnevnih zapažanja poznato je da se količina bilo koje tekućine (benzin, eter, voda) u otvorenoj posudi postepeno smanjuje. Tečnost ne nestaje bez traga - pretvara se u paru. Isparavanje je jedno od isparavanje. Druga vrsta je ključanje.

mehanizam isparavanja.

Kako se odvija isparavanje? Molekuli bilo koje tečnosti su u neprekidnom i nasumičnom kretanju, a što je temperatura tečnosti viša, veća je kinetička energija molekula. Prosječna vrijednost kinetičke energije ima određenu vrijednost. Ali za svaki molekul, kinetička energija može biti ili veća ili manja od prosjeka. Ako je molekul s kinetičkom energijom dovoljnom da savlada sile međumolekularne privlačnosti blizu površine, izletjet će iz tekućine. Ista stvar se ponavlja sa drugim brzim molekulom, sa drugim, trećim itd. Izleteći, ovi molekuli formiraju paru iznad tečnosti. Formiranje ove pare je isparavanje.

Apsorpcija energije tokom isparavanja.

Pošto brži molekuli izlaze iz tečnosti tokom isparavanja, prosečna kinetička energija molekula preostalih u tečnosti postaje sve manja i manja. To znači da se unutrašnja energija tekućine koja isparava smanjuje. Stoga, ako nema dotoka energije u tečnost izvana, temperatura tečnosti koja isparava se smanjuje, tečnost se hladi (zbog toga je, posebno, osobi u mokroj odeći hladnije nego u suvoj odeći, posebno kada je vjetrovito).

Međutim, kada voda ulivena u čašu ispari, ne primjećujemo smanjenje njene temperature. Kako se ovo može objasniti? Činjenica je da se isparavanje u ovom slučaju odvija sporo, a temperatura vode se održava konstantnom zbog razmjene topline s okolnim zrakom, iz kojeg potrebna količina topline ulazi u tekućinu. To znači da kako bi tečnost isparila bez promjene temperature, tekućini se mora prenijeti energija.

Količina toplote koja se mora preneti tečnosti da bi se formirala jedinična masa pare pri konstantnoj temperaturi naziva se toplota isparavanja.

Brzina isparavanja tečnosti.

Za razliku od ključanje, isparavanje se događa na bilo kojoj temperaturi, međutim, s povećanjem temperature tekućine, brzina isparavanja se povećava. Što je temperatura tečnosti viša, brže se kreću molekuli imaju dovoljno kinetičke energije da savladaju privlačne sile susednih čestica i izlete iz tečnosti, a dolazi do bržeg isparavanja.

Brzina isparavanja zavisi od vrste tečnosti. Isparljive tekućine brzo isparavaju, u kojima su sile međumolekularne interakcije male (na primjer, eter, alkohol, benzin). Ako takvu tečnost ispustimo na ruku, osetićemo hladnoću. Isparavajući s površine ruke, takva tekućina će se ohladiti i oduzeti joj malo topline.

Brzina isparavanja tekućine ovisi o površini njene slobodne površine. To je zbog činjenice da tekućina isparava s površine, a što je veća slobodna površina tekućine, veći broj molekula istovremeno leti u zrak.

U otvorenoj posudi masa tečnosti se postepeno smanjuje zbog isparavanja. To je zbog činjenice da se većina molekula pare raspršuje u zraku bez povratka u tekućinu (za razliku od onoga što se događa u zatvorenoj posudi). Ali mali dio njih se vraća u tekućinu, usporavajući tako isparavanje. Stoga, uz vjetar, koji odnosi molekule pare, isparavanje tekućine dolazi brže.

Upotreba isparavanja u tehnologiji.

Isparavanje igra važnu ulogu u energetici, hlađenju, procesima sušenja, evaporativnom hlađenju. Na primjer, u svemirskoj tehnologiji, vozila za spuštanje su prekrivena tvarima koje brzo isparavaju. Prilikom prolaska kroz atmosferu planete, tijelo aparata se zagrijava kao rezultat trenja, a tvar koja ga pokriva počinje isparavati. Isparavajući, hladi letjelicu i na taj način je spašava od pregrijavanja.

Kondenzacija.

Kondenzacija(od lat. condensatio- zbijanje, zgušnjavanje) - prijelaz tvari iz plinovitog stanja (para) u tekuće ili čvrsto stanje.

Poznato je da u prisustvu vjetra tečnost brže isparava. Zašto? Činjenica je da se istovremeno s isparavanjem s površine tekućine javlja i kondenzacija. Do kondenzacije dolazi zbog činjenice da se dio molekula pare, nasumično krećući po tekućini, ponovo vraća u nju. Vjetar izvlači molekule koji su izletjeli iz tečnosti i ne dozvoljava im da se vrate.

Do kondenzacije može doći i kada para nije u kontaktu sa tečnošću. Kondenzacija je ta koja objašnjava, na primjer, nastanak oblaka: molekuli vodene pare koji se uzdižu iznad zemlje u hladnijim slojevima atmosfere grupišu se u sitne kapljice vode, čije su nakupine oblaci. Kondenzacija vodene pare u atmosferi također uzrokuje kišu i rosu.

Tokom isparavanja, tečnost se hladi i, postajući hladnija od okoline, počinje da apsorbuje njenu energiju. Prilikom kondenzacije, naprotiv, određena količina toplote se oslobađa u okolinu, a njena temperatura nešto raste. Količina topline koja se oslobađa prilikom kondenzacije jedinice mase jednaka je toplini isparavanja.

U prirodi, supstance mogu biti u jednom od tri agregatna stanja: čvrstom, tečnom i gasovitom. Prijelaz iz prvog u drugi i obrnuto može se uočiti svakodnevno, posebno zimi. Međutim, transformacija tekućine u paru, koja je poznata kao proces isparavanja, često nije vidljiva oku. Uprkos svojoj naizgled beznačajnosti, igra važnu ulogu u ljudskom životu. Dakle, hajde da saznamo više o ovome.

Isparavanje - šta je to

Svaki put kada odlučite da prokuvate čajnik za čaj ili kafu, možete gledati kako se voda pretvara u paru, dostigavši ​​100 ° C. Upravo je to praktičan primjer procesa isparavanja (prelaska određene tvari u plinovito stanje).

Vaporizacija je dva tipa: ključanje i isparavanje. Na prvi pogled su identični, ali ovo je uobičajena zabluda.

Isparavanje je isparavanje s površine tvari, a vrenje iz cijelog volumena.

Isparavanje naspram ključanja: u čemu je razlika?

Iako i proces isparavanja i ključanje doprinose prijelazu tekućine u plinovito stanje, vrijedno je zapamtiti dvije važne razlike između njih.

• Vrenje je aktivan proces koji se odvija na određenoj temperaturi. Za svaku supstancu ona je jedinstvena i može se promijeniti samo sa smanjenjem atmosferskog tlaka. U normalnim uslovima voda treba da ključa na 100 °C, za rafinisano suncokretovo ulje - 227 °C, za nerafinisano - 107 °C. Alkoholu je, naprotiv, potrebna niža temperatura - 78 °C da proključa. Temperatura isparavanja može biti bilo koja i, za razliku od ključanja, događa se stalno.
• Druga značajna razlika između procesa je u tome što tokom ključanja dolazi do isparavanja po cijeloj debljini tečnosti. Dok se isparavanje vode ili drugih tvari događa samo s njihove površine. Inače, proces ključanja uvijek je praćen isparavanjem u isto vrijeme.

proces sublimacije

Vjeruje se da je isparavanje prijelaz iz tekućeg u plinovito agregatno stanje. Međutim, u rijetkim slučajevima, zaobilazeći tekućinu, moguće je direktno isparavanje iz čvrstog u plinovito stanje. Ovaj proces se naziva sublimacija.

Ova riječ je poznata svima koji su ikada naručili šolju ili majicu sa svojom omiljenom fotografijom u foto salonu. Ova vrsta isparavanja se koristi za trajno nanošenje slike na tkaninu ili keramiku; u čast toga, ova vrsta štampe se naziva sublimaciono štampanje.

Takođe, takvo isparavanje se često koristi za industrijsko sušenje voća i povrća, pravljenje kafe.

Iako je sublimacija mnogo rjeđa od isparavanja tekućine, ponekad se može primijetiti u svakodnevnom životu. Dakle, oprano mokro rublje okačeno da se suši zimi odmah se smrzava i postaje tvrdo. Međutim, postepeno ova krutost nestaje i stvari postaju suhe. U tom slučaju, voda iz stanja leda, zaobilazeći tečnu fazu, odmah prelazi u paru.

Kako se dešava isparavanje

Kao i većina fizičkih i hemijskih procesa, molekuli igraju glavnu ulogu u procesu isparavanja.

U tekućinama se nalaze vrlo blizu jedna drugoj, ali nemaju fiksnu lokaciju. Zahvaljujući tome, mogu "putovati" po cijeloj površini tekućine, i to različitim brzinama. To se postiže činjenicom da se tokom kretanja međusobno sudaraju i od tih sudara im se mijenja brzina. Pošto postanu dovoljno brzi, najaktivniji molekuli dobivaju priliku da se popnu na površinu tvari i, nakon što prevladaju silu privlačenja drugih molekula, napuste tekućinu. Tako voda ili neka druga supstanca isparava i nastaje para. Nije li to pomalo kao let rakete u svemir?

Iako najaktivniji molekuli prelaze iz tekućine u paru, njihova preostala "braća" nastavljaju biti u stalnom kretanju. Postepeno, oni takođe stiču potrebnu brzinu da savladaju privlačnost i pređu u drugo stanje agregacije.

Postepeno i neprestano napuštajući tečnost, molekuli za to koriste njenu unutrašnju energiju i ona se smanjuje. A to direktno utječe na temperaturu tvari - ona se snižava. Zbog toga je količina čaja koji se hladi u šoljici malo smanjena.

Uslovi isparavanja

Gledajući lokve nakon kiše, primijetit ćete da se neke od njih brže suše, a neke duže. Budući da je njihovo sušenje proces isparavanja, na ovom primjeru možemo razumjeti uvjete koji su potrebni za to.

• Brzina isparavanja ovisi o vrsti tvari koja se isparava, jer svaka od njih ima jedinstvene karakteristike koje utječu na vrijeme koje je potrebno njegovim molekulima da potpuno pređu u plinovito stanje. Ako ostavite otvorene 2 identične boce napunjene istom količinom tečnosti (u jednoj alkohol C2H5OH, u drugoj - voda H2O), tada će se prva posuda brže isprazniti. Pošto je, kao što je već spomenuto, temperatura isparavanja alkohola niža, što znači da će on brže ispariti.
• Druga stvar o kojoj ovisi isparavanje je temperatura okoline i tačka ključanja isparene tvari. Što je prvi veći, a niži drugi, to brže tečnost može doći do njega i preći u gasovito stanje. Zbog toga se u određenim hemijskim reakcijama koje uključuju isparavanje tvari posebno zagrijavaju.
• Drugi uvjet o kojem ovisi isparavanje je površina tvari iz koje nastaje. Što je veći, proces je brži. Uzimajući u obzir razne primjere isparavanja, opet možemo pomisliti na čaj. Često se sipa u tanjir da se ohladi. Tamo se piće brže ohladilo, jer se površina tečnosti povećala (prečnik tanjira je veći od prečnika šoljice).
• I opet o čaju. Poznat je još jedan način da se brže ohladi - duvanje. Kako možete primijetiti da je prisustvo vjetra (kretanje zraka) nešto o čemu ovisi i isparavanje. Što je veća brzina vjetra, brže će se molekuli tekućine pretvoriti u paru.
• Atmosferski pritisak takođe utiče na intenzitet isparavanja: što je niži, molekuli brže prelaze iz jednog stanja u drugo.

Kondenzacija i desublimacija

Kada se jednom pretvore u paru, molekuli ne prestaju da se kreću. U novom stanju agregacije, počinju da se sudaraju sa molekulima vazduha. Zbog toga se ponekad mogu vratiti u tečno (kondenzacija) ili čvrsto (desublimacija) stanje.

Kada su procesi isparavanja i kondenzacije (desublimacije) jedni drugima ekvivalentni, to se naziva dinamička ravnoteža. Ako je plinovita tvar u dinamičkoj ravnoteži sa svojom tekućinom sličnog sastava, naziva se zasićena para.

Isparavanje i čovjek

Uzimajući u obzir različite primjere isparavanja, ne može se ne prisjetiti učinka ovog procesa na ljudsko tijelo.

Kao što znate, na tjelesnoj temperaturi od 42,2 ° C, protein u ljudskoj krvi se skuplja, što dovodi do smrti. Ljudsko tijelo se može zagrijati ne samo zbog infekcije, već i prilikom obavljanja fizičkog rada, bavljenja sportom ili boravka u vrućoj prostoriji.

Tijelo uspijeva održati temperaturu prihvatljivu za normalan život, zahvaljujući sistemu samohlađenja - znojenju. Ako tjelesna temperatura poraste, znoj se oslobađa kroz pore kože, a zatim isparava. Ovaj proces pomaže da se "sagori" višak energije i pomaže u hlađenju tijela i normalizaciji njegove temperature.

Inače, zato ne treba bezuslovno vjerovati reklamama koje znoj predstavljaju kao glavnu pošast modernog društva i pokušavati naivnim kupcima prodati sve vrste supstanci da ga se riješe. Nemoguće je natjerati tijelo da se manje znoji a da se ne naruši njegovo normalno funkcioniranje, a dobar dezodorans može samo prikriti neprijatan miris znoja. Stoga, koristeći antiperspirante, razne pudere i pudere, možete nanijeti nepopravljivu štetu tijelu. Na kraju krajeva, ove tvari začepljuju pore ili sužavaju izvodne kanale znojnih žlijezda, što znači da lišavaju tijelo mogućnosti da kontrolira svoju temperaturu. U slučajevima kada je upotreba antiperspiranta i dalje neophodna, prvo se konsultujte sa svojim lekarom.

Uloga isparavanja u životu biljaka

Kao što znate, ne samo da je osoba 70% vode, već i biljke, a neke, poput rotkvice, čine 90% vode. Stoga je za njih važno i isparavanje.

Voda je jedan od glavnih izvora korisnih (i štetnih) tvari koje ulaze u biljno tijelo. Međutim, da bi se ove tvari apsorbirale potrebna je sunčeva svjetlost. Ali u vrućim danima sunce ne samo da može zagrijati biljku, već i pregrijati, čime je uništiti.

Da se to ne bi dogodilo, predstavnici flore su u stanju da se samoohlade (slično ljudskom procesu znojenja). Drugim riječima, kada se pregrije, biljke isparavaju vodu i tako se hlade. Stoga se tolika pažnja poklanja zalivanju vrtova i voćnjaka ljeti.

Kako se isparavanje koristi u industriji i kod kuće

Za hemijsku i prehrambenu industriju, isparavanje je neophodan proces. Kao što je gore spomenuto, ne samo da pomaže dehidrirati mnoge proizvode (isparavati vlagu iz njih), što produžava njihov vijek trajanja; ali i pomaže u proizvodnji idealnih dijetetskih proizvoda (manje težine i kalorija, sa većim sadržajem nutrijenata).

Također, isparavanje (posebno sublimacija) se koristi za pročišćavanje raznih tvari.

Druga oblast primene je klimatizacija.

Ne zaboravite na medicinu. Uostalom, proces inhalacije (udisanje pare zasićene lekovitim preparatima) takođe se zasniva na procesu isparavanja.

Opasna isparenja

Međutim, kao i svaki proces, i on ima svoje nedostatke. Uostalom, ne samo korisne tvari, već i one smrtonosne mogu se pretvoriti u paru i udisati ih ljudi i životinje. A najtužnije je to što su nevidljivi, što znači da osoba ne zna uvijek da je bila izložena toksinu. Zato je u fabrikama i preduzećima koja rade sa opasnim materijama vredno izbegavati boravak bez zaštitnih maski i odela.

Nažalost, štetna isparenja mogu vrebati i kod kuće. Uostalom, ako su namještaj, tapete, linoleum ili drugi predmeti izrađeni od jeftinih materijala s kršenjem tehnologije, oni su u stanju ispuštati toksine u zrak, koji će postupno "trovati" njihove vlasnike. Stoga, prilikom kupovine bilo koje stvari, vrijedi pogledati certifikat kvalitete materijala od kojih je napravljena.

Voda je jedna od najčešćih i ujedno najnevjerovatnijih tvari na Zemlji. Voda je svuda: oko nas i u nama. Svjetski okean, koji se sastoji od vode, pokriva ¾ površine zemaljske kugle. Svaki živi organizam, bilo biljka, životinja ili čovjek, sadrži vodu. Ljudi čine više od 70% vode. Voda je jedan od glavnih razloga nastanka života na Zemlji. Kao i svaka supstanca, i voda može biti u različitim stanjima ili, kako fizičari kažu, u agregatnim stanjima materije: čvrstom, tekućem i gasovitom. Istovremeno se stalno dešavaju prelazi iz jednog stanja u drugo - takozvani fazni prelazi. Jedan od tih prijelaza je isparavanje, obrnuti proces se naziva kondenzacija. Hajde da pokušamo da shvatimo kako se ovaj fizički fenomen može iskoristiti i šta treba da znate o njemu.

U procesu isparavanja voda prelazi iz tekućeg u plinovito stanje i nastaje vodena para. To se dešava na bilo kojoj temperaturi kada je voda u tečnom stanju. (0 0 - 100 0 S). Međutim, brzina isparavanja nije uvijek ista i zavisi od niza faktora: temperature vode, površine vode, vlažnosti zraka i prisutnosti vjetra. Što je temperatura vode viša, njeni molekuli se brže kreću i isparavanje je intenzivnije. Što je veća površina vode, a isparavanje se događa isključivo na površini, to će više molekula vode moći prijeći iz tekućeg u plinovito stanje, što će povećati brzinu isparavanja. Što je veći sadržaj vodene pare u vazduhu, odnosno što je veća vlažnost vazduha, dolazi do manjeg intenziteta isparavanja. Osim toga, što je veća brzina uklanjanja molekula vodene pare sa površine vode, odnosno što je veća brzina vjetra, veća je i brzina isparavanja vode. Takođe treba napomenuti da tokom procesa isparavanja najbrži molekuli napuštaju vodu, pa se prosečna brzina molekula, a samim tim i temperatura vode smanjuje.

S obzirom na opisane pravilnosti, važno je obratiti pažnju na sljedeće. Ispijanje veoma vrućeg čaja nije bezopasno. Međutim, za njegovo kuhanje potrebna je voda s temperaturom blizu točke ključanja. (100 0 S). Istovremeno, voda aktivno isparava: rastući tokovi vodene pare jasno su vidljivi iznad šoljice čaja. Da biste brzo ohladili čaj i učinili piti čaj ugodnim, morate povećati brzinu isparavanja, a hlađenje čaja će se dogoditi mnogo brže. Prva metoda je svima poznata od djetinjstva: ako puhnete u čaj i tako uklonite molekule vodene pare i zagrijani zrak s površine, brzina isparavanja i prijenosa topline će se povećati, a čaj će se brže ohladiti. Druga metoda se često koristila u starim danima: sipali su čaj iz šoljice u tanjirić i tako povećavali površinu za nekoliko puta, proporcionalno povećavajući brzinu isparavanja i prenosa toplote, zbog čega se čaj brzo hladio na udoban način. temperatura.

Hlađenje vode tokom isparavanja se dobro osjeti kada ljeti nakon kupanja napustite otvoren rezervoar. Vlažna koža je hladnija. Stoga, kako se ne biste previše ohladili i ne biste se razboljeli, morate se obrisati ručnikom i na taj način zaustaviti hlađenje uzrokovano isparavanjem vode. Međutim, ovo svojstvo vode - da se hladi isparavanjem - ponekad je korisno kako bi se bolesnom čovjeku malo snizila visoka temperatura i time olakšalo njegovo blagostanje uz pomoć obloga ili trljanja.

Tokom kondenzacije voda iz gasovitog stanja prelazi u tečno stanje uz oslobađanje toplotne energije. Ovo je važno zapamtiti kada se nalazite u blizini kotla za vodu. Mlaz vodene pare koji izlazi iz njegovog grla ima visoku temperaturu (oko 100 0 S). Osim toga, u kontaktu s ljudskom kožom, vodena para se kondenzira, čime se povećava štetan toplinski učinak, što može dovesti do bolnih opekotina.

Također je korisno znati da u zraku uvijek postoji određena količina vodene pare. I što je temperatura vazduha viša, to više vodene pare može biti u atmosferi. Stoga se ljeti, uz primjetno smanjenje temperature noću, dio vodene pare kondenzira i pada u obliku rose. Ako ujutro hodate bosi po travi, ona će biti vlažna i hladna na dodir, jer već aktivno isparava zbog jutarnjeg sunca. Slična situacija se dešava i ako zimi uđete u toplu prostoriju sa ulice sa naočarima - stakla će se zamagliti, jer će se vodena para u vazduhu kondenzovati na hladnoj površini naočara. Da biste to spriječili, možete koristiti običan sapun i na čaše nanijeti rešetku u koracima od oko 1 cm, a zatim trljati sapun mekom krpom, polako i bez jakog pritiska. Čaše naočala će biti prekrivene tankim nevidljivim filmom i neće se zamagliti.

Vodena para u vazduhu se može smatrati idealnim gasom sa velikom tačnošću i parametri njenog stanja se mogu izračunati pomoću Mendeljejev-Klapejronove jednačine. Pretpostavimo da je temperatura vazduha tokom dana pri normalnom atmosferskom pritisku 30 0 S i vlažnost vazduha 50% . Pronađimo do koje temperature se vazduh mora ohladiti noću da bi rosa pala. U ovom slučaju pretpostavljamo da se sadržaj (gustina) vodene pare u zraku nije promijenio.

Gustina zasićene vodene pare pri 30 0 S je jednako 30,4 g/m3(tabelarna vrijednost). Pošto je vlažnost vazduha 50%, gustina vodene pare je 0,5 30,4 g / m 3 \u003d 15,2 g / m 3. Rosa će pasti ako je na određenoj temperaturi ova gustina jednaka gustini zasićene vodene pare. Prema tabelarnim podacima, to će se dogoditi na temperaturi od približno 18 0 S. Odnosno, ako noću temperatura zraka padne ispod 18 0 S, tada će rosa pasti.

Prema predloženoj metodi, predlažemo da riješite problem:

U zatvorenoj tegli 2 l ima vazduha čija je vlažnost 80% , i temperaturu 25 0 C. Tegla je stavljena u frižider, unutar kojeg je temperatura 6 0 S. Koja će masa vode pasti u obliku rose nakon nastupanja termičke ravnoteže.

Isparavanje tekućine se događa na bilo kojoj temperaturi i što je brže, što je temperatura viša, to je veća slobodna površina tekućine koja isparava i što se brže uklanjaju pare nastale iznad tekućine.

Na određenoj temperaturi, u zavisnosti od prirode tečnosti i pritiska pod kojim se nalazi, počinje isparavanje u celoj masi tečnosti. Ovaj proces se zove ključanje.

Ovo je proces intenzivnog isparavanja ne samo sa slobodne površine, već iu masi tečnosti. U volumenu se formiraju mjehurići ispunjeni zasićenom parom. Podižu se pod djelovanjem uzgonske sile i lome se na površini. Centri njihovog formiranja su najmanji mjehurići stranih plinova ili čestice raznih nečistoća.

Ako mjehur ima dimenzije reda nekoliko milimetara ili više, onda se drugi član može zanemariti i, stoga, za velike mjehuriće pri konstantnom vanjskom pritisku, tekućina ključa kada tlak zasićene pare u mjehurićima postane jednak vanjskom pritisak.

Kao rezultat haotičnog kretanja iznad površine tekućine, molekul pare, padajući u sferu djelovanja molekularnih sila, ponovo se vraća u tekućinu. Ovaj proces se naziva kondenzacija.

Isparavanje i ključanje

Isparavanje i ključanje su dva načina na koja se tekućina pretvara u plin (paru). Proces takvog prijelaza naziva se vaporizacija. Odnosno, isparavanje i ključanje su metode isparavanja. Postoje značajne razlike između ove dvije metode.

Isparavanje se dešava samo sa površine tečnosti. To je rezultat činjenice da se molekuli bilo koje tekućine neprestano kreću. Štaviše, brzina molekula je različita. Molekuli s dovoljno velikom brzinom, jednom na površini, mogu savladati silu privlačenja drugih molekula i završiti u zraku. Molekuli vode, koji su odvojeno u vazduhu, samo formiraju paru. Nemoguće je vidjeti očima parova. Ono što vidimo kao vodenu maglu je već rezultat kondenzacije (obrnuti proces isparavanja), kada se para skuplja u obliku sitnih kapljica tokom hlađenja.

Kao rezultat isparavanja, sama tečnost se hladi, jer je napuštaju najbrži molekuli. Kao što znate, temperatura je samo određena brzinom kretanja molekula tvari, odnosno njihovom kinetičkom energijom.

Brzina isparavanja ovisi o mnogim faktorima. Prvo, zavisi od temperature tečnosti. Što je temperatura viša, to je brže isparavanje. To je razumljivo, jer se molekuli brže kreću, što znači da im je lakše pobjeći s površine. Brzina isparavanja ovisi o tvari. U nekim supstancama molekuli se jače privlače, pa je teže izletjeti, dok su kod drugih slabije, pa je tečnost lakše napustiti. Isparavanje ovisi i o površini, zasićenosti zraka parom, vjetrom.

Najvažnija stvar koja razlikuje isparavanje od ključanja je da se isparavanje odvija na bilo kojoj temperaturi, a teče samo s površine tekućine.

Za razliku od isparavanja, ključanje se događa samo na određenoj temperaturi. Svaka supstanca u tečnom stanju ima svoju tačku ključanja. Na primjer, voda pri normalnom atmosferskom pritisku ključa na 100°C, a alkohol na 78°C. Međutim, kako se atmosferski tlak smanjuje, temperatura ključanja svih tvari lagano se smanjuje.

Kada voda proključa, zrak otopljen u njoj se oslobađa. Budući da se posuda obično zagrijava odozdo, temperatura u donjim slojevima vode je viša i tu se prvo stvaraju mjehurići. Voda isparava u te mjehuriće, a oni su zasićeni vodenom parom.

Pošto su mehurići lakši od same vode, oni se podižu. Zbog činjenice da se gornji slojevi vode nisu zagrijali do tačke ključanja, mjehurići se hlade i para u njima kondenzira natrag u vodu, mjehurići postaju teži i ponovo tonu.

Kada se svi slojevi tečnosti zagreju do tačke ključanja, mjehurići se više ne spuštaju, već se dižu na površinu i pucaju. Par njih je u zraku. Dakle, tokom ključanja, proces isparavanja se ne događa na površini tekućine, već u cijeloj njenoj debljini u nastalim mjehurićima zraka. Za razliku od isparavanja, ključanje je moguće samo na određenoj temperaturi.

Treba shvatiti da kada tečnost proključa, dolazi i do uobičajenog isparavanja sa njene površine.

Šta određuje brzinu isparavanja tečnosti?

Mjera brzine isparavanja je količina tvari koja odleti u jedinici vremena sa jedinice slobodne površine tekućine. Engleski fizičar i hemičar D. Dalton početkom 19. stoljeća. utvrdili da je brzina isparavanja proporcionalna razlici između pritiska zasićene pare na temperaturi tečnosti koja isparava i stvarnog pritiska prave pare koja postoji iznad tečnosti. Ako su tečnost i para u ravnoteži, tada je stopa isparavanja nula. Tačnije, dešava se, ali se i obrnuti proces dešava istom brzinom - kondenzacije(prelazak supstance iz gasovitog ili parnog stanja u tečno stanje). Brzina isparavanja zavisi i od toga da li se dešava u mirnoj ili pokretnoj atmosferi; njegova brzina se povećava ako se nastala para otpuhuje strujom zraka ili ispumpava.

Ako do isparavanja dolazi iz tečne otopine, tada različite tvari isparavaju različitom brzinom. Brzina isparavanja date supstance opada sa povećanjem pritiska stranih gasova, kao što je vazduh. Stoga se isparavanje u prazninu događa najvećom brzinom. Naprotiv, dodavanjem stranog, inertnog gasa u posudu, isparavanje se može znatno usporiti.

Ponekad se isparavanje naziva i sublimacija, ili sublimacija, tj. prijelaz čvrstog u plinovito stanje. Gotovo svi njihovi uzorci su zaista slični. Toplina sublimacije je veća od topline isparavanja za približno toplinu fuzije.

Dakle, brzina isparavanja zavisi od:

1. Vrsta tečnosti. Tečnost brže isparava, čiji se molekuli privlače jedni prema drugima s manjom silom. Zaista, u ovom slučaju veći broj molekula može savladati privlačnost i izletjeti iz tekućine.
2. Isparavanje se dešava brže, što je temperatura tečnosti viša. Što je temperatura tečnosti viša, to je veći broj molekula koji se brzo kreću u njoj koji mogu da savladaju sile privlačenja okolnih molekula i izlete sa površine tečnosti.
3. Brzina isparavanja tečnosti zavisi od njene površine. Ovaj razlog se objašnjava činjenicom da tečnost isparava sa površine, a što je veća površina tečnosti, veći broj molekula istovremeno leti iz nje u vazduh.
4. Isparavanje tečnosti se dešava brže sa vetrom. Istovremeno sa prelaskom molekula iz tečnosti u paru, dešava se i obrnuti proces. Nasumično se krećući iznad površine tečnosti, neki od molekula koji su je napustili vraćaju se u nju. Dakle, masa tečnosti u zatvorenoj posudi se ne menja, iako tečnost nastavlja da isparava.

zaključci

Kažemo da voda isparava. Ali šta to znači? Isparavanje je proces kojim tekućina u zraku brzo postaje plin ili para. Mnoge tečnosti isparavaju veoma brzo, mnogo brže od vode. Ovo se odnosi na alkohol, benzin, amonijak. Neke tečnosti, kao što je živa, isparavaju veoma sporo.

Šta uzrokuje isparavanje? Da bi se ovo razumjelo, mora se razumjeti nešto o prirodi materije. Koliko znamo, svaka supstanca je sastavljena od molekula. Na ove molekule djeluju dvije sile. Jedna od njih je kohezija koja ih privlači jedno drugom. Drugi je termičko kretanje pojedinačnih molekula, koje uzrokuje njihovo raspadanje.

Ako je sila prianjanja veća, tvar ostaje u čvrstom stanju. Međutim, ako je toplinsko kretanje toliko snažno da premašuje koheziju, tada supstanca postaje ili je plin. Ako su dvije sile približno izbalansirane, onda imamo tečnost.

Voda je, naravno, tečnost. Ali na površini tečnosti postoje molekuli koji se kreću tako brzo da savladaju silu kohezije i odlete u svemir. Proces bijega molekula naziva se isparavanjem.

Zašto voda brže isparava kada je na suncu ili zagrijana? Što je temperatura viša, toplinsko kretanje u tečnosti je intenzivnije. To znači da sve više i više molekula postiže dovoljnu brzinu da odlete. Kada najbrži molekuli odlete, brzina preostalih molekula se u prosjeku usporava. Zašto se preostala tečnost hladi isparavanjem.

Dakle, kada voda presuši, to znači da se pretvorila u plin ili paru i postala dio zraka.