Mindannyian jól ismerjük az élet egy komoly tényét gyermekkorunk óta. A forró tea lehűtéséhez hideg csészealjba kell önteni, és hosszan át kell fújni a felületén. Hat-hét évesen nem igazán gondolkodik a fizika törvényein, csak természetesnek vagy fizikai értelemben axiómának tekinti azokat. Ahogy azonban idővel tanuljuk a tudományt, érdekes hasonlóságokat fedezünk fel az axiómák és a konzisztens bizonyítások között, így gyermekkori feltevéseinket simán lefordítják felnőtt tételekké. Ugyanez vonatkozik a forró teára is. Egyikünk sem gondolta volna, hogy ez a hűtési mód közvetlenül összefügg a folyadék elpárolgásával.
A folyamat fizikája
Annak megválaszolásához, hogy mi határozza meg a folyadék párolgási sebességét, meg kell értenünk a folyamat fizikáját. A párolgás egy anyag fázisátalakulásának folyamata folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotba. Bármilyen folyékony anyag elpárologhat, beleértve a nagyon viszkózus anyagokat is. Megjelenésbenés nem lehet azt mondani, hogy egy bizonyos zselészerű iszap elveszítheti tömegének egy részét a párolgás miatt, de bizonyos körülmények között pontosan ez történik. Egy szilárd anyag is elpárologhat, csak ezt a folyamatot hívják szublimációnak.
Hogyan történik
Elkezdve kitalálni, hogy mitől függ egy folyadék párolgási sebessége, abból kell kiindulni, hogy ez egy endoterm folyamat, vagyis egy olyan folyamat, amely a hő elnyelésével megy végbe. A fázisátalakulás hője (párolgáshője) energiát ad át az anyag molekuláinak, növeli sebességüket és növeli szétválásuk valószínűségét, miközben gyengíti a molekuláris kohéziós erőket. Az anyag nagy részétől elszakadva a leggyorsabb molekulák kitörnek a határaiból, és az anyag elveszti tömegét. Ugyanakkor a kilökődő folyékony molekulák azonnal felforrnak, az elválasztáskor a fázisátalakulás folyamatát hajtják végre, és kilépésük már gáz halmazállapotú.
Alkalmazás
A folyadék párolgási sebességének okát megértve lehetséges az ezek alapján lezajló technológiai folyamatok helyes szabályozása. Ilyen például a klímaberendezés működése, melynek hőcserélő-párologtatójában a hűtőközeg felforr, hőt vesz fel a hűtött helyiségből, vagy egy ipari kazán csöveiben vizet forralnak fel, melynek hőjét a fűtés és melegvíz szükséglet. A folyadék párolgási sebességének függő feltételeinek megértése lehetőséget ad kompakt méretű, megnövelt együtthatójú modern és technológiai berendezések tervezésére és gyártására.hőátadás.
Hőmérséklet
A folyékony halmazállapot rendkívül instabil. A mi földi n. y. (a "normál körülmények" fogalma, azaz emberi életre alkalmas), időszakonként hajlamos szilárd vagy gáznemű fázisba kerülni. Hogyan történik ez? Mi határozza meg a folyadék párolgási sebességét?
Az elsődleges kritérium természetesen a hőmérséklet. Minél jobban melegítjük a folyadékot, annál több energiát viszünk az anyag molekuláiba, minél több molekuláris kötést szakítunk meg, annál gyorsabban megy végbe a fázisátalakulás. Az apoteózist egyenletes nukleáris forralással érik el. A víz 100°C-on forr atmoszférikus nyomáson. Egy edény vagy például egy vízforraló felülete, ahol felforr, csak első pillantásra tökéletesen sima. A kép többszörös növelésével végtelenül éles csúcsokat fogunk látni, mint a hegyekben. Mindegyik csúcsra pontszerűen jut a hő, és a kis hőcserélő felület miatt a víz azonnal felforr, légbuborékot képezve, amely a felszínre emelkedik, ahol összeesik. Ezért hívják az ilyen forralást buborékosnak. A víz párolgási sebessége maximális.
Nyomás
A második fontos paraméter, amelytől a folyadék párolgási sebessége függ, a nyomás. Amikor a nyomás a légköri alá csökken, a víz alacsonyabb hőmérsékleten forrni kezd. A híres gyorsfőzők munkája ezen az elven alapul - speciális serpenyők, ahonnan a levegőt kiszivattyúzták, és a vizet már 70-80 ºС-on felforr alták. A nyomásnövekedés viszontnöveli a forráspontot. Ezt a hasznos tulajdonságot akkor használják fel, amikor egy hőerőműből túlhevített vizet szállítanak a központi fűtéshez és az ITP-hez, ahol az átvitt hő potenciáljának fenntartása érdekében a vizet 150-180 fokos hőmérsékletre melegítik, amikor ki kell zárni. a csövekben való forralás lehetősége.
Egyéb tényezők
A folyadék felületének intenzív fújása a befújt levegősugár hőmérsékleténél magasabb hőmérsékleten egy másik tényező, amely meghatározza a folyadék párolgási sebességét. Erre a mindennapi életből lehet példákat venni. Fújja a tó felszínét a szél, vagy a példa, amivel elkezdtük a történetet: csészealjba öntött forró tea fújása. Lehűl azáltal, hogy az anyag nagy részétől elszakadva a molekulák magukkal veszik az energia egy részét, lehűtve azt. Itt látható a felület hatása is. A csészealj szélesebb, mint egy bögre, így nagyobb tömegű víz távozhat a négyzetéből.
Maga a folyadék típusa is befolyásolja a párolgás sebességét: egyes folyadékok gyorsabban, mások ellenkezőleg, lassabban párolognak el. A párolgási folyamatot a környező levegő állapota is jelentős mértékben befolyásolja. Ha az abszolút nedvességtartalom magas (nagyon párás levegő, például a tenger közelében), a párolgási folyamat lassabb lesz.
