A minket körülvevő világban különféle fizikai jelenségek és folyamatok hatalmas választéka zajlik folyamatosan és folyamatosan. Az egyik legfontosabb a párolgási folyamat. Ennek a jelenségnek több előfeltétele is van. Ebben a cikkben mindegyiket részletesebben elemezzük.
Mi az a párolgás?
Ez az anyagok gáz- vagy gőzhalmazállapotúvá alakításának folyamata. Csak folyékony állagú anyagokra jellemző. Valami hasonló azonban szilárd testeknél is megfigyelhető, csak ezt a jelenséget nevezik szublimációnak. Ez látható a testek gondos megfigyelésével. Például egy szappan az idő múlásával kiszárad és repedezni kezd, ennek az az oka, hogy az összetételében lévő vízcseppek elpárolognak, és H2O gáznemű állapotba kerülnek.
Definíció a fizikában
A párolgás endoterm folyamat, amelyben az elnyelt energia forrása a fázisátalakulás hője. Két összetevőből áll:
- egy bizonyos mennyiségű hő szükséges a molekuláris vonzási erők leküzdéséhez, amikor az összekapcsolt molekulák között szakadás van;
- hő szükséges a molekulák tágulásához a folyékony anyagok gőzzé vagy gázzá alakítása során.
Hogy történik ez?
Egy anyag folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotúvá történő átmenete kétféleképpen történhet:
- A párolgás egy olyan folyamat, amelynek során molekulák távoznak egy folyékony anyag felszínéről.
- A forralás az a folyamat, amikor a folyadékból a hőmérsékletet az anyag fajlagos forráshőjére emelik.
Annak ellenére, hogy mindkét jelenség a folyékony anyagot gázzá alakítja, jelentős különbségek vannak közöttük. A forralás egy aktív folyamat, amely csak egy bizonyos hőmérsékleten megy végbe, míg a párolgás bármilyen körülmények között megtörténik. További különbség, hogy a forrás a folyadék teljes vastagságára jellemző, míg a második jelenség csak a folyékony anyagok felületén jelentkezik.
A párolgás molekuláris kinetikai elmélete
Ha ezt a folyamatot molekuláris szinten vesszük figyelembe, akkor ez a következőképpen történik:
- A folyékony anyagokban lévő molekulák állandó kaotikus mozgásban vannak, mindegyiknek teljesen eltérő a sebessége. Eközben a részecskék a vonzási erők hatására vonzódnak egymáshoz. Valahányszor egymásnak ütköznek, a sebességük változik. Egyesek egy bizonyos ponton nagyon nagy sebességet fejlesztenek ki, ami lehetővé teszi számukra, hogy legyőzzék a gravitációs erőket.
- Ezek az elemek, amelyek a folyadék felszínén jelentek meg, olyan mozgási energiával rendelkeznek, amelyet képesek legyőzniintermolekuláris kötéseket és hagyja el a folyadékot.
- Ezek a leggyorsabb molekulák repülnek ki egy folyékony anyag felszínéről, és ez a folyamat folyamatosan és folyamatosan megy végbe.
- A levegőbe kerülve gőzzé alakulnak – ezt párologtatásnak hívják.
- Ennek következtében a megmaradt részecskék átlagos mozgási energiája egyre kisebb lesz. Ez magyarázza a folyadék lehűlését. Emlékezzen arra, hogy gyermekkorunkban megtanítottak ráfújni egy forró folyadékra, hogy gyorsabban lehűljön. Kiderült, hogy felgyorsítottuk a víz párolgási folyamatát, és a hőmérséklet sokkal gyorsabban esett.
Milyen tényezőktől függ?
Sok feltétel szükséges ahhoz, hogy ez a folyamat bekövetkezzen. Mindenhonnan származik, ahol vízrészecskék jelen vannak: ezek a tavak, tengerek, folyók, minden nedves tárgy, az állatok és emberek testének fedelei, valamint növényi levelek. Megállapítható, hogy a párolgás nagyon jelentős és nélkülözhetetlen folyamat a környező világ és minden élőlény számára.
Íme a jelenséget befolyásoló tényezők:
- A párolgási sebesség közvetlenül a folyadék összetételétől függ. Köztudott, hogy mindegyiknek megvan a maga sajátossága. Például azok az anyagok, amelyekben alacsonyabb a párolgási hő, gyorsabban alakulnak át. Hasonlítsunk össze két folyamatot: az alkohol és a közönséges víz elpárologtatását. Az első esetben a gáz halmazállapotúvá való átalakulás gyorsabban megy végbe, mert a párolgási és kondenzációs hő fajlagos alkoholnál 837 kJ/kg, víznél pedig közel háromszoros.több - 2260 kJ/kg.
- A sebesség a folyadék kezdeti hőmérsékletétől is függ: minél magasabb, annál gyorsabban képződik a gőz. Példaként vegyünk egy pohár vizet, amikor az edényben forrásban lévő víz van, akkor a párolgás sokkal nagyobb sebességgel megy végbe, mint amikor a víz hőmérséklete alacsonyabb.
- Egy másik tényező, amely meghatározza a folyamat sebességét, a folyadék felülete. Ne feledje, hogy a forró leves gyorsabban hűl egy nagy átmérőjű tálban, mint egy kis csészealjban.
- Az anyagok levegőben való eloszlásának sebessége nagymértékben meghatározza a párolgás sebességét, vagyis minél gyorsabb a diffúzió, annál gyorsabb a párolgás. Például erős szél esetén a vízcseppek gyorsabban párolognak el a tavak, folyók és tározók felszínéről.
- A helyiség levegő hőmérséklete is fontos szerepet játszik. Erről az alábbiakban többet fogunk beszélni.
Mi a szerepe a levegő páratartalmának?
Annak köszönhetően, hogy a párolgási folyamat mindenhonnan folyamatosan és folyamatosan történik, mindig vannak vízrészecskék a levegőben. Molekuláris formában úgy néznek ki, mint egy H2O elemcsoport. A folyadékok a légkörben lévő vízgőz mennyiségétől függően elpárologhatnak, ezt az együtthatót levegő páratartalmának nevezik. Kétféle típusban kapható:
- A relatív páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyiségének a telített gőz sűrűségéhez viszonyított aránya azonos hőmérsékleten százalékban. Például a 100%-os pontszám azt jelzihogy a légkör teljesen telített a H2O.
- Az abszolút a levegőben lévő vízgőz sűrűségét f betűvel jelöli, és megmutatja, hogy mennyi vízmolekulát tartalmaz 1 m3 levegő.
molekulákkal
A párolgási folyamat és a levegő páratartalma közötti kapcsolat a következőképpen határozható meg. Minél alacsonyabb a levegő relatív páratartalma, annál gyorsabban megy végbe a párolgás a föld felszínéről és más tárgyakról.
Különféle anyagok párologtatása
Különböző anyagokban ez a folyamat eltérően megy végbe. Például az alkohol az alacsony fajlagos párolgáshője miatt gyorsabban elpárolog, mint sok folyadék. Az ilyen folyékony anyagokat gyakran illékonynak nevezik, mivel a vízgőz szinte bármilyen hőmérsékleten elpárolog belőlük.
Az alkohol még szobahőmérsékleten is elpárologhat. A bor vagy a vodka készítése során az alkoholt a holdfényen keresztül vezetik, és csak a forráspontot érik el, ami körülbelül 78 fok. Az alkohol tényleges párolgási hőmérséklete azonban valamivel magasabb lesz, mivel az eredeti termékben (például cefrében) különféle aromás olajokkal és vízzel keveredik.
Kondenzáció és szublimáció
A következő jelenség minden alkalommal megfigyelhető, amikor a víz felforr a vízforralóban. Vegye figyelembe, hogy amikor a víz forr, folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotúvá változik. Ez így történik: forró vízgőzsugárralnagy sebességgel repül ki a kannából a kiöntőjén keresztül. Ebben az esetben a képződött gőz nem közvetlenül a kifolyócső kijáratánál látható, hanem attól kis távolságra. Ezt a folyamatot kondenzációnak nevezik, vagyis a vízgőz olyan mértékben besűrűsödik, hogy a szemünk számára láthatóvá válik.
A szilárd anyag párologtatását szublimációnak nevezzük. Ugyanakkor az aggregált állapotból gáz halmazállapotba kerülnek, megkerülve a folyékony fázist. A szublimáció leghíresebb esete a jégkristályokhoz kapcsolódik. Eredeti formájában a jég szilárd, 0°C feletti hőmérsékleten olvadni kezd, és folyékony halmazállapotot vesz fel. Néhány esetben azonban negatív hőmérsékleten a jég gőz alakba megy át, megkerülve a folyékony fázist.
A párolgás hatása az emberi szervezetre
A párolgásnak köszönhetően testünkben hőszabályozás megy végbe. Ez a folyamat egy önhűtő rendszeren keresztül megy végbe. Egy forró, fülledt napon az a személy, aki bizonyos fizikai munkát végez, nagyon felforrósodik. Ez azt jelenti, hogy növeli a belső energiát. És mint tudod, 42 °C feletti hőmérsékleten az emberi vérben a fehérje koagulálni kezd, ha ezt a folyamatot nem állítják le időben, az halálhoz vezet.
Az önhűtő rendszert úgy tervezték meg, hogy a normál élettartamhoz szabályozza a hőmérsékletet. Amikor a hőmérséklet eléri a megengedett legmagasabb értéket, a bőr pórusain keresztül aktív izzadás kezdődik. És akkor a bőr felszínéről történikpárolgás, amely elnyeli a felesleges testenergiát. Más szóval, a párolgás olyan folyamat, amely hozzájárul a test normál állapotba hűléséhez.
