В навколишньому світі постійно і безперервно відбувається безліч різних фізичних явищ і процесів. Одним з важливих можна вважати процес випаровування. Існує кілька обов'язкових умов для даного явища. У цій статті ми розглянемо кожен з них більш докладно.

Що таке випаровування?

Це процес перетворення речовин в газоподібний або пароподібний стан. Воно характерне тільки для речовин рідкої консистенції. Однак щось схоже спостерігається і в твердих тіл, тільки називається це явище сублімацією. Це можна помітити при ретельному спостереженні за тілами. Наприклад, шматок мила з плином часу підсихає і починає тріскатися, це пояснюється тим, що крапельки води в його складі випаровуються і переходять у газоподібний стан H 2 O.

Визначення у фізиці

Випаровування - це ендотермічний процес, при якому джерелом енергії, що поглинається служить теплота фазового переходу. Вона включає в себе дві складові:

певна кількість теплоти, необхідна для подолання молекулярних сил притягання, коли відбувається розрив між сполученими молекулами;

теплота, необхідна при роботі розширення молекул в процесі перетворення рідких речовин на пару або газ.

Як це відбувається?

Перехід речовини з рідкого стану в газоподібний може відбуватися двома способами:

Випаровування - це процес, при якому з поверхні рідкого речовини випаровуються молекули.

Кипіння - процес пароутворення з рідини шляхом доведення температури до питомої теплоти кипіння речовини.

Незважаючи на те що обидва ці явища перетворять рідке речовина в газ, між ними є істотні відмінності. Кипіння - це активний процес, який відбувається тільки при певній температурі, тоді як випаровування відбувається при будь-яких умовах. Ще одна відмінність полягає в тому, що кипіння характерно для всієї товщі рідини, а друге явище виникає тільки на поверхні рідких речовин.

Молекулярно-кінетична теорія випаровування

Якщо розглядати даний процес на молекулярному рівні, то він відбувається наступним чином:

Молекули в рідких речовин знаходяться в постійному хаотичному русі, всі вони мають абсолютно різні швидкості. Між тим частинки притягуються один до одного завдяки силам притягання. Кожен раз коли вони стикаються один з одним, їх швидкості змінюються. У якийсь момент у деяких розвивається дуже велика швидкість, що дозволяє подолати сили тяжіння.

Ці елементи, які опинилися на поверхні рідини, мають такий кінетичної енергією, що здатні долати міжмолекулярні зв'язки і залишати рідина.

Саме ці самі швидкі молекули вилітають з поверхні рідкого речовини, причому відбувається цей процес постійно і безперервно.

Опинившись в повітрі, вони перетворюються в пару - називається це пароутворенням.

Як наслідок цього, середня кінетична енергія решти частинок стає все менше. Цим і пояснюється охолодження рідини. Згадайте, як в дитинстві нас вчили дути на гарячу рідину, щоб вона швидше охолола. Виходить, що ми прискорювали процес випаровування води, і спад температури відбувався набагато швидше.

Від яких факторів залежить?

Існує безліч умов, необхідних для виникнення даного процесу. Воно відбувається звідусіль, де присутні частинки води: це і озера, моря, річки, всі вологі предмети, тел покрови тварин і людей, а також листя рослин. Можна зробити висновок, що випаровування - це дуже важливий і незамінний процес для навколишнього світу та всіх живих істот. Ось які фактори впливають на дане явище:

Швидкість випаровування залежить від складу самої рідини. Відомо, що у кожній з них існують свої особливості. Наприклад, ті речовини, у яких теплота пароутворення нижче, будуть перетворюватися швидше. Порівняємо два процеси: випаровування спирту і звичайної води. У першому випадку перетворення в газоподібний стан відбувається швидше, тому що питома теплота пароутворення і конденсації у спирту дорівнює 837 кДж/кг, а у води майже в три рази більше - 2260 кДж/кг.

Швидкість залежить і від початкової температури рідини: чим вона більше, тим швидше утворюється пара. В якості прикладу візьмемо склянку води, коли всередині посудини знаходиться окріп, то пароутворення відбувається з набагато більшою швидкістю, ніж коли температура води нижче.

Ще один фактор, що визначає швидкість протікання даного процесу, - це площа поверхні рідини. Згадайте, що в тарілці великого діаметру гарячий суп остигає швидше, ніж у маленькому блюдце.

Швидкість поширення речовин у повітряному середовищі багато в чому визначає швидкість випаровування, тобто чим швидше відбувається дифузія, тим швидше відбувається пароутворення. Наприклад, при сильних вітрах крапельки води швидше випаровуються з поверхні озер, річок і водосховищ.

Температура повітря у приміщенні також відіграє важливу роль. Детальніше про це ми поговоримо трохи нижче.

Яка роль вологості повітря?

Внаслідок того, що процес випаровування відбувається звідусіль безперервно й постійно, то в повітрі завжди присутні частинки води. В молекулярному вигляді вони виглядають як група елементів H 2 O. Рідини можуть випаровуватися в залежності від показника обсягу водяної пари в атмосфері, цей коефіцієнт і називається вологістю повітря. Вона буває двох видів:

Відносна вологість - це відношення кількості водяної пари в повітрі до густини насиченої пари при тій же температурі в процентному співвідношенні. Наприклад, показник 100 % говорить про те, що атмосфера повністю насичена молекулами H 2 O.

Абсолютна ж характеризує щільність водяної пари в повітряному середовищі, позначається буквою f і показує, яка маса молекул води міститься в 1м 3 повітря.

Зв'язок процесу випаровування і вологості повітря можна визначити наступним чином. Чим менше показник відносної вологості повітря, тим швидше буде відбуватися випаровування з поверхні землі та інших предметів.

Випаровування різних речовин

У різних речовин цей процес протікає по-різному. Наприклад, випаровування спирту відбувається швидше, ніж у багатьох рідин завдяки його малою питомою теплотою пароутворення. Найчастіше подібні рідкі речовини називаються летючими, тому що водяні пари буквально випаровуються з них практично при будь-яких температурах. Спирт також може випаровуватися навіть при кімнатній температурі. У процесі готування вина або горілки спирт проганяється через самогонний апарат, тільки досягнувши температури кипіння, вона приблизно дорівнює 78 градусів. Однак реальна температура випаровування спирту буде трохи більше, тому як у вихідному продукті (наприклад, бразі) він являє собою з'єднання з різними ароматичними оліями і водою.

Конденсація і сублімація

Таке явище можна спостерігати кожен раз, коли закипає вода в чайнику. Зверніть увагу, що при кипінні вода переходить з рідкого стану в газоподібний. Відбувається це таким чином: гаряча струмінь водяної пари з великою швидкістю вилітає з чайника через його носик. При цьому утворився пар видно не прямо біля виходу з носика, а на невеликій відстані від нього. Даний процес називається конденсацією, тобто водяні пари згущуються до такої міри, що стають видні для наших очей. Випаровування твердого тіла називається сублімацією. При цьому вони переходять з одного агрегатного стану в газоподібний, минаючи стадію рідини. Найвідоміший випадок сублімації пов'язаний з кристалами льоду. У первісному вигляді лід є твердою речовиною, при температурі вище 0 ° він починає танути, приймаючи рідкий стан. Проте в деяких випадках при негативних температурах лід переходить в пароподібну форму, минаючи рідку фазу.

Вплив випаровування на людський організм

Завдяки випаровуванню в нашому тілі відбувається терморегуляція. Відбувається даний процес через систему самоохолодження. У жаркий, спекотний день людині, який займається певним фізичним працею, стає дуже жарко. Це означає, що в ньому збільшується внутрішня енергія. А як відомо, при температурі не вище 42° білок у крові людини починає згортатися, якщо вчасно не зупинити цей процес, він призведе до смерті. Система самоохолодження влаштована саме таким чином, щоб регулювати температуру для нормальної життєдіяльності. Коли температура стає гранично допустимої, через пори на шкірі починається активне потовиділення. А потім вже з поверхні шкіри відбувається випаровування, яке поглинає зайву енергію тіла. Іншими словами, випаровування - це процес, що сприяє охолодженню організму до нормального стану.