Iparavanje je Proces faznog prelaza supstance iz tečnosti u paru

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 05:19

U svijetu oko nas, ogromna raznolikost različitih fizičkih pojava i procesa se stalno i kontinuirano dešava. Jedan od najvažnijih je proces isparavanja. Postoji nekoliko preduslova za ovaj fenomen. U ovom članku ćemo detaljnije analizirati svaki od njih.

Šta je isparavanje?

Ovo je proces pretvaranja tvari u plinovito ili parno stanje. Tipično je samo za supstance tečne konzistencije. Međutim, nešto slično se uočava i u čvrstim tijelima, samo što se ovaj fenomen naziva sublimacija. To se može vidjeti pažljivim posmatranjem tijela. Na primjer, komadić sapuna se vremenom suši i počinje pucati, to je zbog činjenice da kapljice vode u njegovom sastavu isparavaju i prelaze u plinovito stanje H₂O.

Definicija u fizici

Evaporacija je endotermni proces u kojem je izvor apsorbirane energije toplina faznog prijelaza. Uključuje dvije komponente:

• određena količina topline potrebna da se savladaju molekularne sile privlačenja kada dođe do prekida između povezanih molekula;
• toplina potrebna za rad širenja molekula u procesu pretvaranja tečnih supstanci u paru ili gas.

Kako se ovo dešava?

Prelazak supstance iz tečnog u gasovito stanje može se desiti na dva načina:

1. Evaporacija je proces u kojem molekuli izlaze sa površine tečne supstance.
2. Krenje je proces isparavanja iz tečnosti dovođenjem temperature do specifične toplote ključanja neke supstance.

Uprkos činjenici da oba ova fenomena pretvaraju tečnu tvar u plin, postoje značajne razlike između njih. Vrenje je aktivan proces koji se odvija samo na određenoj temperaturi, dok se isparavanje događa pod bilo kojim uvjetima. Druga razlika je u tome što je ključanje karakteristično za cijelu debljinu tekućine, dok se druga pojava javlja samo na površini tekućih tvari.

Molekularno kinetička teorija isparavanja

Ako ovaj proces posmatramo na molekularnom nivou, onda se dešava na sledeći način:

1. Molekuli u tečnim supstancama su u stalnom haotičnom kretanju, svi imaju potpuno različite brzine. U međuvremenu, čestice se privlače jedna drugoj zbog sila privlačenja. Svaki put kada se međusobno sudare, njihove brzine se mijenjaju. U nekom trenutku, neki razviju veoma veliku brzinu, omogućavajući im da savladaju sile gravitacije.
2. Ovi elementi, koji su se pojavili na površini tečnosti, imaju takvu kinetičku energiju da su u stanju da savladajuintermolekularne veze i ostavite tečnost.
3. Upravo ovi najbrži molekuli lete sa površine tečne supstance, a taj proces se odvija konstantno i kontinuirano.
4. Jednom u zraku, pretvaraju se u paru - to se zove vaporizacija.
5. Kao posljedica ovoga, prosječna kinetička energija preostalih čestica postaje sve manja i manja. Ovo objašnjava hlađenje tečnosti. Sjetite se kako su nas u djetinjstvu učili da duvamo u vruću tečnost da se brže ohladi. Ispostavilo se da smo ubrzali proces isparavanja vode, a temperatura je pala mnogo brže.

Od kojih faktora zavisi?

Postoje mnogi uslovi neophodni da bi se ovaj proces dogodio. Dolazi od svuda gdje su prisutne čestice vode: to su jezera, mora, rijeke, svi vlažni predmeti, pokrivači tijela životinja i ljudi, kao i listovi biljaka. Može se zaključiti da je isparavanje veoma značajan i neophodan proces za okolni svijet i sva živa bića.

Evo faktora koji utiču na ovaj fenomen:

1. Brzina isparavanja direktno zavisi od sastava same tečnosti. Poznato je da svaki od njih ima svoje karakteristike. Na primjer, one tvari u kojima je toplina isparavanja niža će se brže pretvoriti. Uporedimo dva procesa: isparavanje alkohola i obične vode. U prvom slučaju prelazak u gasovito stanje se dešava brže, jer je specifična toplota isparavanja i kondenzacije za alkohol 837 kJ/kg, a za vodu skoro tri puta.više - 2260 kJ/kg.
2. Brzina takođe zavisi od početne temperature tečnosti: što je viša, to se brže formira para. Kao primjer, uzmimo čašu vode, kada se u posudi nalazi ključala voda, tada se isparavanje dešava mnogo većom brzinom nego kada je temperatura vode niža.
3. Još jedan faktor koji određuje brzinu ovog procesa je površina tečnosti. Zapamtite da se vruća supa brže hladi u posudi velikog prečnika nego u malom tanjiriću.
4. Brzina distribucije supstanci u vazduhu u velikoj meri određuje brzinu isparavanja, odnosno, što se brže dešava difuzija, dolazi do bržeg isparavanja. Na primjer, uz jak vjetar, kapljice vode brže isparavaju sa površine jezera, rijeka i akumulacija.
5. Temperatura vazduha u prostoriji takođe igra važnu ulogu. O ovome ćemo više razgovarati u nastavku.

Koja je uloga vlažnosti vazduha?

Usled činjenice da se proces isparavanja odvija odasvud neprekidno i stalno, u vazduhu uvek ima čestica vode. U molekularnom obliku, izgledaju kao grupa elemenata H₂O. Tečnosti mogu da ispare u zavisnosti od zapremine vodene pare u atmosferi, ovaj koeficijent se naziva vlažnost vazduha. Dolazi u dvije vrste:

1. Relativna vlažnost je odnos količine vodene pare u vazduhu i gustine zasićene pare na istoj temperaturi kao procenat. Na primjer, rezultat od 100% označavada je atmosfera potpuno zasićena molekulima H₂O.
2. Apsolut karakteriše gustinu vodene pare u vazduhu, označenu slovom f i pokazuje koliko molekula vode sadrži 1m³ vazduha.

Veza između procesa isparavanja i vlažnosti zraka može se odrediti na sljedeći način. Što je niža relativna vlažnost vazduha, to će brže doći do isparavanja sa površine zemlje i drugih objekata.

Isparavanje raznih supstanci

U različitim supstancama ovaj proces se odvija različito. Na primjer, alkohol isparava brže od mnogih tekućina zbog niske specifične topline isparavanja. Često se takve tekuće tvari nazivaju isparljivim, jer vodena para bukvalno isparava iz njih na gotovo svakoj temperaturi.

Alkohol takođe može da ispari čak i na sobnoj temperaturi. U procesu pripreme vina ili votke, alkohol se provlači kroz mjesečinu, dostižući samo tačku ključanja, koja je približno jednaka 78 stepeni. Međutim, stvarna temperatura isparavanja alkohola bit će nešto viša, jer je u originalnom proizvodu (npr. kaša) kombinacija s raznim aromatičnim uljima i vodom.

Kondenzacija i sublimacija

Sljedeća pojava se može uočiti svaki put kada voda proključa u kotliću. Imajte na umu da kada voda proključa, prelazi iz tečnog u gasovito stanje. To se dešava na ovaj način: vrući mlaz vodene pare saizleti iz kotlića kroz izljev velikom brzinom. U ovom slučaju, formirana para nije vidljiva direktno na izlazu iz izljeva, već na maloj udaljenosti od njega. Ovaj proces se zove kondenzacija, tj. vodena para se zgusne do te mjere da postaje vidljiva našim očima.

Isparavanje čvrste supstance naziva se sublimacija. Istovremeno, oni prelaze iz agregatnog stanja u gasovito stanje, zaobilazeći tečni stupanj. Najpoznatiji slučaj sublimacije povezan je s kristalima leda. U svom izvornom obliku, led je čvrsta materija; na temperaturama iznad 0°C počinje da se topi, poprimajući tečno stanje. Međutim, u nekim slučajevima, na negativnim temperaturama, led prelazi u parni oblik, zaobilazeći tečnu fazu.

Uticaj isparavanja na ljudski organizam

Zahvaljujući isparavanju, u našem tijelu dolazi do termoregulacije. Ovaj proces se odvija kroz sistem samohlađenja. U vrućem sparnom danu, osoba koja se bavi određenim fizičkim radom postaje jako vruća. To znači da povećava unutrašnju energiju. A kao što znate, na temperaturama iznad 42° protein u ljudskoj krvi počinje da se zgrušava, ako se ovaj proces ne zaustavi na vrijeme, to će dovesti do smrti.

Sistem samohlađenja je dizajniran upravo na način da reguliše temperaturu za normalan život. Kada temperatura postane maksimalno dozvoljena, počinje aktivno znojenje kroz pore na koži. A onda nastaje s površine kožeisparavanje, koje apsorbira višak tjelesne energije. Drugim riječima, isparavanje je proces koji doprinosi hlađenju tijela u normalno stanje.