Svi smo svjesni jedne ozbiljne činjenice iz života od djetinjstva. Da bi se topli čaj ohladio potrebno ga je sipati u hladan tanjir i dugo duvati po njegovoj površini. Kada imate šest ili sedam godina, zapravo ne razmišljate o zakonima fizike, samo ih uzimate zdravo za gotovo ili ih, fizički gledano, uzimate kao aksiom. Međutim, kako vremenom učimo nauku, otkrivamo zanimljive sličnosti između aksioma i konzistentnih dokaza, glatko pretvarajući naše pretpostavke iz djetinjstva u teoreme odraslih. Isto važi i za topli čaj. Niko od nas nije mogao zamisliti da je ovakav način hlađenja direktno povezan sa isparavanjem tečnosti.
Fizika procesa
Da bismo odgovorili na pitanje šta određuje brzinu isparavanja tečnosti, potrebno je razumjeti samu fiziku procesa. Isparavanje je proces faznog prijelaza tvari iz tekućeg agregacijskog stanja u plinovito stanje. Bilo koja tečna tvar može ispariti, uključujući i vrlo viskoznu. U izgledui ne možete reći da određena želeasta kaša može izgubiti dio svoje mase zbog isparavanja, ali pod određenim uvjetima se upravo to dešava. Čvrsta materija također može ispariti, samo što se ovaj proces naziva sublimacija.
Kako se to dešava
Počevši da shvatimo od čega zavisi brzina isparavanja tečnosti, treba poći od činjenice da se radi o endotermnom procesu, odnosno procesu koji se odvija apsorpcijom toplote. Toplina faznog prijelaza (toplina isparavanja) prenosi energiju na molekule tvari, povećavajući njihovu brzinu i povećavajući vjerojatnost njihovog odvajanja, a istovremeno slabe sile molekularne kohezije. Odvajajući se od najveće količine supstance, najbrži molekuli izlaze iz njenih granica, a supstanca gubi svoju masu. Istovremeno, izbačeni tečni molekuli momentalno ključaju, vršeći proces faznog prijelaza pri razdvajanju, a njihov izlaz je već u gasovitom stanju.
Prijava
Razumajući razloge od kojih zavisi brzina isparavanja tečnosti, moguće je pravilno regulisati tehnološke procese koji se odvijaju na njihovoj osnovi. Na primjer, rad klima uređaja u čijem izmjenjivaču-isparivaču topline ključa rashladno sredstvo, uzimajući toplinu iz rashlađene prostorije, ili ključanje vode u cijevima industrijskog kotla, čija se toplina prenosi na potrebe grijanja i tople vode. Razumevanje uslova od kojih zavisi brzina isparavanja tečnosti pruža mogućnost projektovanja i proizvodnje moderne i tehnološke opreme kompaktnih dimenzija i sa povećanim koeficijentomprijenos topline.
Temperatura
Tečno agregatno stanje je izuzetno nestabilno. Sa našim zemaljskim n. y. (koncept "normalnih uslova", tj. pogodnih za ljudski život), periodično teži da pređe u čvrstu ili gasovitu fazu. Kako se to događa? Šta određuje brzinu isparavanja tečnosti?
Primarni kriterijum je, naravno, temperatura. Što više zagrijavamo tekućinu, to više energije donosimo molekulima tvari, što više molekularnih veza prekidamo, proces faznog prijelaza ide brže. Apoteoza se postiže stalnim nukleatnim ključanjem. Voda ključa na 100°C pri atmosferskom pritisku. Površina lonca ili, na primjer, kotlića, gdje ključa, samo je na prvi pogled savršeno glatka. Sa višestrukim povećanjem slike, videćemo beskrajne oštre vrhove, kao u planinama. Svakom od ovih vrhova toplota se dovodi tačkasto, a zbog male površine za izmjenu toplote, voda trenutno proključa, formirajući mjehur zraka koji se diže na površinu, gdje se urušava. Zato se takvo vrenje naziva pjenušavo. Brzina isparavanja vode je maksimalna.
Pritisak
Drugi važan parametar od kojeg zavisi brzina isparavanja tečnosti je pritisak. Kada pritisak padne ispod atmosferskog, voda počinje da ključa na nižim temperaturama. Na ovom principu zasniva se rad poznatih ekspres lonca - posebne posude iz kojih se ispumpao zrak, a voda je ključala već na 70-80 ºS. Povećanje pritiska, s druge strane,povećava tačku ključanja. Ovo korisno svojstvo koristi se pri snabdijevanju pregrijane vode iz termoelektrane u centralno grijanje i ITP, gdje se, kako bi se održao potencijal prenesene topline, voda zagrijava do temperature od 150-180 stepeni, kada je potrebno isključiti mogućnost ključanja u cijevima.
Drugi faktori
Intenzivno duvanje površine tečnosti sa temperaturom višom od temperature dovedenog vazdušnog mlaza je još jedan faktor koji određuje brzinu isparavanja tečnosti. Primjeri za to mogu se uzeti iz svakodnevnog života. Duvanje površine jezera vjetrom, ili primjer kojim smo započeli priču: puhanje vrućeg čaja izlivenog u tanjir. Hladi se zbog činjenice da, odvajajući se od najveće količine tvari, molekuli uzimaju dio energije sa sobom, hladeći je. Ovdje također možete vidjeti efekat površine. Tanjir je širi od šolje, tako da više mase vode potencijalno može pobjeći iz njegovog kvadrata.
Sama vrsta tečnosti takođe utiče na brzinu isparavanja: neke tečnosti isparavaju brže, druge, naprotiv, sporije. Važan uticaj na proces isparavanja ima i stanje okolnog vazduha. Ako je apsolutni sadržaj vlage visok (veoma vlažan zrak, na primjer blizu mora), proces isparavanja će biti sporiji.
