Какое явление называют испарением. Какое явление называют испарением?

Процессы диффузии спиртов и, соответственно, испарения очень активны в естественных условиях без добавления тепла. Для получения дополнительной информации см. эту статью.

Испарение

Испарение — это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, который происходит на поверхности вещества (пар). Процесс испарения является обратным процессу конденсации (превращение пара в жидкость). Испарение (парообразование), переход вещества из конденсированной (твердой или жидкой) фазы в газообразную (паровую) фазу; первый тип фазового перехода.

В высшей физике существует более детальное понятие испарения.

Испарение — это процесс, при котором частицы (молекулы, атомы) перемещаются с поверхности жидкости или твердого тела под действием Ek>Eп.

Содержание

  • 1 Общая характеристика
  • 2 Молекулярный уровень
  • 3 Термодинамическое равновесие
  • 4 Баро-, термодиффузии
  • 5 Скорость испарения
  • 6 Уравнения
  • 7 Конструкции аппаратов
  • 8 Применение
  • 9 См. также
  • 10 Литература
  • 11 Ссылки

Испарение твердого вещества называется сублимацией (испарением), а испарение в жидкость — кипением. Под испарением обычно понимают образование пара на свободной поверхности жидкости в результате теплового движения ее молекул при температуре ниже точки кипения, которая соответствует давлению газообразной среды над этой поверхностью. В этот момент молекулы с достаточно высокой кинетической энергией выбрасываются из поверхностного слоя жидкости в газообразную среду; часть из них отражается обратно и захватывается жидкостью, а остальные безвозвратно теряются из нее.

Испарение — это эндотермический процесс, который поглощает теплоту фазового перехода — теплоту испарения, затрачиваемую на преодоление сил молекулярного сцепления в жидкой фазе, и работу расширения, когда жидкость превращается в пар. Удельная теплота парообразования относится к 1 молю жидкости (молярная теплота парообразования, Дж/моль) или к единице массы (массовая теплота парообразования, Дж/кг). Скорость испарения определяется поверхностной плотностью потока пара jn, поступающего в газовую фазу в единицу времени с единицы поверхности жидкости, в моль/(с.м 2 ) или кг/(с.м 2 ). В присутствии относительно плотной газовой среды над жидкостью испарение замедляется, поскольку скорость удаления молекул пара с поверхности жидкости в газовую среду становится малой по сравнению со скоростью выделения жидкости. В то же время на границе раздела фаз образуется слой парогазовой смеси, который практически насыщен парами. Парциальное давление и концентрация пара в этом слое выше, чем в основной массе парогазовой смеси.

Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: Чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. Важным фактором, влияющим на процесс испарения, является также скорость диффузии извне (по отношению к основной массе парогазовой смеси).

Молекулярный уровень

Нарушение термодинамического равновесия между жидкостью и паром в парогазовой смеси объясняется скачком температуры на границе раздела фаз. Однако, как правило, этим скачком можно пренебречь и считать, что парциальное давление и концентрация паров на границе раздела соответствуют значениям для насыщенных паров при температуре поверхности жидкости. Когда парожидкостная и газопаровая смесь неподвижна и влияние свободной конвекции незначительно, удаление образующегося при испарении пара с поверхности жидкости в газовую среду происходит в основном за счет молекулярной диффузии и возникновения массового потока (так называемого Стефановского потока) парогазовой смеси, вызванного последним на полупроницаемых (газонепроницаемых) границах и направленного от поверхности жидкости в газовую среду (см. Диффузия). Распределение температуры в различных типах жидкостей, охлаждаемых испарением. Тепловые потоки направлены: a — от жидкой фазы к поверхности испарителя к газовой фазе; b — только от жидкой фазы к поверхности испарителя; c — от обеих фаз к поверхности испарителя; d — только от газовой фазы к поверхности испарителя.

Из физики известно, что большинство веществ могут существовать в трех состояниях — твердом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое определяется температурой и давлением среды. Переход из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием и может принимать две формы: Кипение и испарение. Давайте поговорим об испарении: что это за понятие и каковы свойства этого процесса?

Испарение

Основное различие между жидкостью и газом — это разница в расстоянии между молекулами. Молекулы жидкостей слабо связаны друг с другом, но из-за низких скоростей они не могут удаляться друг от друга и находятся на минимальных расстояниях. В газах скорости молекул намного выше, поэтому, во-первых, молекулы находятся на большем расстоянии друг от друга, а во-вторых, расстояние между молекулами может быть уменьшено, что определяет сжимаемость газов.

  Равномерное прямолинейное движение. Что такое равномерное движение?

Испарение жидкости

Скорости молекул (в жидкостях или газах) не одинаковы: есть молекулы, которые движутся быстрее, и молекулы, которые движутся медленнее. Это дает возможность постепенного перехода материи между жидким и газообразным состояниями.

Молекулы в жидкости и газе

Действительно, когда молекула жидкости с большой скоростью ударяется о поверхность жидкости, она может отделиться от других молекул и двигаться дальше за пределы жидкости, образуя газ.

Переход из жидкого состояния в газообразное на поверхности жидкости называется испарением.

Наконец, не стоит забывать, что существует и обратный процесс. Более медленные молекулы газа могут попасть в жидкость и не вернуться обратно в газ. Этот процесс (конденсация) замедляет скорость испарения. Поэтому скорость испарения зависит от плотности газа над поверхностью жидкости. Если испаряющиеся молекулы удаляются (например, потоком воздуха), скорость испарения увеличивается.

Испарение жидкости

Свойства испарения

Некоторые твердые вещества также могут испаряться. Это физическое явление называется испарением или сублимацией. Например, нафталин, который при нормальных условиях является твердым, медленно испаряется, минуя жидкую фазу, что легко ощущается по запаху.

В начале статьи мы писали, что испарение особенно заметно при кипячении воды, например, при приготовлении чая. Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно незаметно для нас. Например, вода в реке или озере постоянно испаряется, даже если мы этого не замечаем. Что касается кипения, то это, по сути, каталитическое испарение, где сам процесс виден невооруженным глазом и часто ускоряется.

Однако кипение происходит только при определенных температурах, причем разные жидкости имеют разные точки кипения (например, вода имеет точку кипения 100 °C), в то время как испарение происходит всегда, независимо от температуры жидкости. Вот в чем разница.

Ученые определили наиболее важные факторы, влияющие на скорость испарения:

И испарение, и кипение — это природные явления, которые часто встречаются в нашей жизни. Мы постоянно сталкиваемся с ними в нашей повседневной жизни, испарение широко используется в промышленности и в естественной среде, читайте ниже, как именно.

Сублимация в физике

Испарение и кипение: в чем отличие?

Испарение играет важную роль в саморегуляции температуры тела у человека, а также почти у всех млекопитающих. Поскольку чрезмерный перегрев организма вреден, а иногда даже смертелен (например, температура тела более 42,2 °C вызывает свертывание белка в крови человека, что приводит к смерти), в организме существует защитный механизм, позволяющий избежать перегрева — потоотделение. Например, когда мы болеем и у нас высокая температура, а затем она снижается, мы обильно потеем. Мы также потеем, когда выполняем тяжелую физическую работу или перегреваемся на солнце. Пот выделяется через поры кожи и затем испаряется. Это позволяет нашему организму быстро избавиться от избытка энергии, охладить тело и нормализовать температуру.

Чашка чая

То же самое происходит и у животных, а некоторые даже пытаются ускорить процесс испарения. Собаки, например, открывают для этого пасть и высовывают языки, когда им жарко. D

Факторы, влияющие на скорость испарения

Выход этих молекул сопровождается определенной потерей энергии оставшихся молекул, поэтому температура испаряющейся жидкости снижается.

  • Химические и физические свойства жидкости, характер связей между молекулами, плотность вещества. Чем ближе друг к другу расположены молекулы жидкости, тем им труднее набрать нужную скорость, чтобы вылететь и тем ниже скорость испарения, и тем больше температура кипения. К слову спирты и алкоголь улетучиваются гораздо быстрее, нежели просто вода.
  • Температура. В отличии от явления кипения, испарение жидкости может происходить даже при минусовых температурах жидкости. Но все равно при понижении температуры скорость движения частиц уменьшается, и как следствие уменьшается скорость испарения.
  • Размер поверхности. Тут все просто, чем больше площадь испарения, то есть площадь соприкосновения жидкости с воздухом, тем большей будет скорость испарения.
  • Скорость ветра также может влиять на скорость испарения в природных условиях, так как быстрое движение воздуха «сдувает» молекулы с поверхности, увеличивая их скорость и кинетическую энергию.
  • Атмосферное давление, чем оно ниже, тем быстрее испаряется любая жидкость.
  Устройство светового микроскопа. Что является основной частью микроскопа?

Роль испарения

Поскольку всегда существует определенное количество «быстрых» молекул, испарение происходит при любой температуре. При нагревании их количество увеличивается, что интенсифицирует процесс испарения. Подробнее читайте здесь.

Водяной пар — это вода в газообразном состоянии (одно из трех состояний воды). Химическая формула водяного пара аналогична формуле воды (H2O).

Однако, когда разница температур между водяным паром и окружающей средой увеличивается (когда водяной пар теплее воздуха), он становится видимым из-за конденсации его частиц.

собака с высунутым языком

Парниковые газы (газообразный компонент атмосферной оболочки Земли) на 36-72% состоят из водяного пара.

Как происходит испарение, почему при любой температуре?

Помимо водяного пара, парниковые газы содержат:

Благодаря своей высокой плотности эти газы поглощают и отражают лучистую энергию солнца в инфракрасном диапазоне и являются основной причиной парникового эффекта. Это является основной причиной парникового эффекта.

Туман — это результат конденсации водяного пара в атмосфере. Это природное явление наблюдается, когда температура жидкости, т.е. жидкости, насыщенной водяным паром, понижается, и частицы пара снова становятся жидкостью.

Различные типы тумана различают в зависимости от того, как они образуются:

Определение водяного пара, относится ли он к парниковым газам?

foto51451-4

Более подробную информацию смотрите здесь.

Более подробную информацию смотрите здесь. Оба процесса являются разновидностью испарения, т.е. превращения жидкого вещества в газ. Разница в том, что кипячение — это гораздо более активный и быстрый процесс, при котором изменение агрегатного состояния видно невооруженным глазом.

Не менее важным отличием является то, что испарение происходит всегда, в то время как кипение происходит только тогда, когда жидкость достигает определенной температуры. Точный показатель варьируется и зависит от типа вещества — для воды он составляет 100 °C, для рафинированного масла — 227 °C, для гели я-269 °C и для вольфрама — 5680 °C.

Кипение — это непрерывный процесс, обусловленный определенными закономерностями в движении молекул. В этом явлении их расстояние от поверхности постоянно и не зависит от случайностей в движении. Более того, состояние агрегатов меняется при кипячении с жидкостью по всей толщине, а не только на поверхности. Это можно наблюдать на практике: Когда вода закипает, в толще воды образуются пузырьки, которые поднимаются к поверхности из-за разницы в массе.

  • углекислый газ,
  • метан,
  • закись азота,
  • озон.

Кипение всегда сопровождается испарением, поэтому они во многом связаны между собой. Другим явлением является испарение — переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя

Можно ли назвать туман водяным паром?

Испарение и кипение — очень распространенные природные явления, без которых нормальная жизнь на Земле была бы невозможна. Люди сталкиваются с ним каждый день в повседневной жизни и используют его в промышленности, технике, энергетике и других областях жизни. Кроме того, фазовый переход между жидкостью и газом играет важную роль в существовании живых организмов и в экосистеме всей планеты.

Испарение играет важную роль в саморегуляции температуры тела у человека и большинства млекопитающих. Поскольку чрезмерное тепло для них вредно или даже смертельно (при температуре 42,2 °C белок их крови свертывается, что приводит к быстрой смерти), организм выработал систему самоохлаждения — потоотделение. Эта система запускается при нахождении в жарких или душных помещениях, тяжелой физической работе или болезни.

  1. Туман охлаждения – образуется, когда насыщенный влагой воздух охлаждается ниже точки росы.
  2. Туман испарения – появляется над водной гладью и влажной сушей, когда температурный дисбаланс между более теплой испаряющей поверхностью и холодным воздухом становится слишком велик.

Через поры кожи выделяется жидкость, которая затем быстро испаряется. Таким образом, избыточная энергия быстро рассеивается, а тело охлаждается, нормализуя температуру. Некоторые животные инстинктивно пытаются усилить этот процесс — например, собаки открывают пасть и высовывают язык, когда им жарко.

  Тепловое движение. Что такое тепловое движение?

Отличия от кипения и сублимации

Флора имеет аналогичный защитный механизм. Чтобы не перегреться на солнце, они позволяют воде, которую ранее поглотили, испаряться, охлаждая их. Поэтому летом садоводы интенсивно поливают выращиваемые ими растения, чтобы предотвратить их высыхание или сгорание в самые жаркие дни.

Испарение происходит всегда

Роль испарения и конденсации (превращения газа обратно в жидкость) в природе невозможно переоценить. Они находятся в центре естественного круговорота воды, снабжая экосистему необходимыми питательными веществами, не давая водоемам высыхать, а животным и растениям вымирать. Только благодаря этому явлению жизнь на Земле может существовать в ее нынешнем виде.

В результате испарения большого количества воды из морей, океанов, рек и озер образуются дождевые облака, которые разносят влагу по всему миру и питают окружающую среду. Это явление также предотвращает наводнения и подтопления (особенно зимой, когда тают снег и лед) и возвращает избыток воды в Мировой океан.

Испарение может вызвать такие явления, как запахи. Животные используют его во многих аспектах своей жизни, от охоты и добычи пропитания до размножения и социализации. Он также помогает диким животным обнаружить опасность в виде хищников или огня и дыма, а также обнаружить токсичные вещества в атмосфере.

Выпаривание широко используется в бытовых целях, а также при производстве композитных материалов и промышленного оборудования. Примерами применения этого процесса являются:

Факторы, влияющие на скорость процесса

Испарение происходит при минусовых показателях термометра,

Атмосферное давление

  • Химические и физические свойства вещества, его тип и класс. Большое значение имеет его плотность — чем ближе расположены молекулы, тем труднее им преодолеть общее притяжение и оторваться, вырвавшись в газовую среду. Из-за этого свойства спирты и алкоголь улетучиваются гораздо быстрее, чем обычная вода.
  • Температура. В отличие от кипения, испарение происходит при минусовых показателях термометра, но она всё ещё влияет на его скорость. При повышении температуры частицы двигаются быстрее, при понижении — медленнее. Соответственно, увеличивается или уменьшается их шанс покинуть жидкую среду и перейти в газообразную. Из-за испарительного охлаждения естественная скорость процесса со временем снижается, если нет дополнительного нагревания.
  • Размеры поверхности. Зависимость объясняется тем, что чем обширнее площадь соприкосновения у жидкой и газовой среды, тем больше молекул перелетят из одной в другую. Роль играет также обратная конденсация молекул — если налить их в ёмкость с узким горлышком, пар будет оседать на её стенках и стекать обратно в толщу воды. Эту особенность явления часто эксплуатируют при охлаждении различных веществ в промышленности и бытовых целях.
  • Скорость ветра. Движение воздуха «сдувает» молекулы с поверхности, увеличивая их кинетическую энергию, а также передвигает саму воду, увеличивая площадь поверхности за счёт ряби, волн, слетевших капелек и струй. Потому наличие ветра делает испарение более интенсивным. Это можно легко заметить, подув на ложку с горячей водой или чаем — так он остынет гораздо быстрее.
  • Атмосферное давление. Чем оно ниже, тем быстрее жидкости испаряются. Показатель влияет и на температуру кипения — например, при показателе барометра в 0,5 АТМ вместо стандартного 1 вода закипает при 82 °C. В природе это явление можно наблюдать, если отправиться в горы.

Роль явления

В организме человека, животных и растений

Через поры на коже выделяется жидкость,

В природе и окружающей среде

Испарение большого количества воды с поверхности морей, океанов,

В быту и промышленности

Сушка различных вещей

  • создание охладителей для двигателей, ядерных реакторов, спускаемых аппаратов в космической технике;
  • сушка различных вещей — от одежды до производственного сырья;
  • запчасти бытовых и промышленных холодильников;
  • кондиционирование и очищение воздуха;
  • энергетическая промышленность;
  • очистка различных веществ на молекулярном уровне;
  • охлаждение воды;
  • дегидрация продуктов для увеличения срока хранения, создание диетической еды путём вывода лишних веществ;
  • готовка на пару в кулинарии;
  • стимуляция процессов при химических опытах;
  • декор и дизайн одежды — например, сублимационная фотопечать;
  • оздоровительные процедуры — бани, криотерапия, косметические техники;
  • медицинские ингаляции — приготовление насыщенных полезными веществами газов основано на процессе испарения.
Оцените статью
Дорога Знаний
Добавить комментарий