Al món que ens envolta, hi ha una gran varietat de fenòmens i processos físics diferents que succeeixen constantment i contínuament. Un dels més importants és el procés d'evaporació. Hi ha diversos requisits previs per a aquest fenomen. En aquest article, analitzarem cadascun d'ells amb més detall.
Què és l'evaporació?
Aquest és el procés de conversió de substàncies en estat gasós o vaporós. És típic només per a substàncies de consistència líquida. Tanmateix, s'observa una cosa semblant en els sòlids, només aquest fenomen s'anomena sublimació. Això es pot veure mitjançant una observació acurada dels cossos. Per exemple, una pastilla de sabó s'asseca amb el temps i comença a trencar-se, això es deu al fet que les gotes d'aigua de la seva composició s'evaporen i passen a un estat gasós H2O.
Definició en física
L'evaporació és un procés endotèrmic en què la font d'energia absorbida és la calor de transició de fase. Inclou dos components:
- una certa quantitat de calor necessària per superar les forces moleculars d'atracció quan hi ha una ruptura entre les molècules connectades;
- calor necessària per al treball d'expansió de molècules en el procés de conversió de substàncies líquides en vapor o gas.
Com està passant això?
La transició d'una substància d'un estat líquid a un estat gasós es pot produir de dues maneres:
- L'evaporació és un procés en què les molècules escapen de la superfície d'una substància líquida.
- L'ebullició és el procés de vaporització d'un líquid portant la temperatura a la calor específica d'ebullició d'una substància.
Malgrat que aquests dos fenòmens transformen una substància líquida en un gas, hi ha diferències significatives entre ells. L'ebullició és un procés actiu que només es produeix a una determinada temperatura, mentre que l'evaporació es produeix en qualsevol condició. Una altra diferència és que l'ebullició és característica de tot el gruix del líquid, mentre que el segon fenomen només es produeix a la superfície de les substàncies líquides.
Teoria cinètica molecular de l'evaporació
Si considerem aquest procés a nivell molecular, llavors passa de la següent manera:
- Les molècules de les substàncies líquides estan en constant moviment caòtic, totes tenen velocitats completament diferents. Mentrestant, les partícules s'atreuen entre elles a causa de les forces d'atracció. Cada vegada que xoquen entre ells, les seves velocitats canvien. En algun moment, alguns desenvolupen una velocitat molt alta, cosa que els permet superar les forces de gravetat.
- Aquests elements, que van aparèixer a la superfície del líquid, tenen una energia cinètica tal que són capaços de superarenllaços intermoleculars i deixar el líquid.
- Són aquestes molècules més ràpides les que surten volant de la superfície d'una substància líquida, i aquest procés té lloc de manera constant i contínua.
- Un cop a l'aire, es converteixen en vapor; això s'anomena vaporització.
- Com a conseqüència d'això, l'energia cinètica mitjana de les partícules restants es fa cada cop més petita. Això explica el refredament del líquid. Recordeu com en la infància ens ensenyaven a bufar un líquid calent perquè es refredi més ràpid. Resulta que vam accelerar el procés d'evaporació de l'aigua i la temperatura va baixar molt més ràpidament.
De quins factors depèn?
Hi ha moltes condicions necessàries perquè aquest procés es produeixi. Prové de tot arreu on hi ha partícules d'aigua: es tracta de llacs, mars, rius, tots els objectes humits, les cobertes dels cossos d'animals i persones, així com fulles de plantes. Es pot concloure que l'evaporació és un procés molt important i indispensable per al món circumdant i tots els éssers vius.
Aquí hi ha els factors que influeixen en aquest fenomen:
- La velocitat d'evaporació depèn directament de la composició del propi líquid. Se sap que cadascun d'ells té les seves pròpies característiques. Per exemple, aquelles substàncies en què la calor de vaporització és menor es convertiran més ràpidament. Comparem dos processos: l'evaporació de l'alcohol i l'aigua normal. En el primer cas, la conversió a un estat gasós es produeix més ràpid, perquè la calor específica de vaporització i condensació de l'alcohol és de 837 kJ / kg, i per a l'aigua gairebé tres vegades.més - 2260 kJ/kg.
- La velocitat també depèn de la temperatura inicial del líquid: com més alta és, més ràpid es forma el vapor. Com a exemple, prenem un got d'aigua, quan hi ha aigua bullint dins del recipient, la vaporització es produeix a un ritme molt més alt que quan la temperatura de l'aigua és més baixa.
- Un altre factor que determina la velocitat d'aquest procés és la superfície del líquid. Recordeu que la sopa calenta es refreda més ràpidament en un bol de gran diàmetre que en un plat petit.
- La velocitat de distribució de les substàncies a l'aire determina en gran mesura la velocitat d'evaporació, és a dir, com més ràpid es produeix la difusió, més ràpid es produeix la vaporització. Per exemple, amb vents forts, les gotes d'aigua s'evaporen més ràpidament de la superfície dels llacs, rius i embassaments.
- La temperatura de l'aire a l'habitació també té un paper important. A continuació parlarem més sobre això.
Quin és el paper de la humitat de l'aire?
A causa del fet que el procés d'evaporació es produeix des de tot arreu de manera contínua i constant, sempre hi ha partícules d'aigua a l'aire. En forma molecular, semblen un grup d'elements H2O. Els líquids es poden evaporar en funció del volum de vapor d'aigua de l'atmosfera, aquest coeficient s'anomena humitat de l'aire. Ve en dos tipus:
- La humitat relativa és la relació entre la quantitat de vapor d'aigua a l'aire i la densitat de vapor saturat a la mateixa temperatura com a percentatge. Per exemple, una puntuació del 100% indicaque l'atmosfera està completament saturada de molècules d'H2O.
- L'absolut caracteritza la densitat del vapor d'aigua a l'aire, indicada amb la lletra f i mostra quantes molècules d'aigua hi ha en 1 m3 d'aire.
La connexió entre el procés d'evaporació i la humitat de l'aire es pot determinar de la següent manera. Com més baixa sigui la humitat relativa de l'aire, més ràpida serà l'evaporació de la superfície de la terra i d' altres objectes.
Evaporació de diverses substàncies
En diferents substàncies, aquest procés es desenvolupa de manera diferent. Per exemple, l'alcohol s'evapora més ràpidament que molts líquids a causa del seu baix calor específic de vaporització. Sovint, aquestes substàncies líquides s'anomenen volàtils, perquè el vapor d'aigua s'evapora literalment a gairebé qualsevol temperatura.
L'alcohol també es pot evaporar fins i tot a temperatura ambient. En el procés de preparació de vi o vodka, l'alcohol passa per la llum de la lluna, només arribant al punt d'ebullició, que és aproximadament igual a 78 graus. Tanmateix, la temperatura real d'evaporació de l'alcohol serà lleugerament més alta, perquè en el producte original (per exemple, puré) és una combinació amb diversos olis aromàtics i aigua.
Condensació i sublimació
El següent fenomen es pot observar cada vegada que l'aigua bull a la tetera. Tingueu en compte que quan l'aigua bull, passa d'un estat líquid a un estat gasós. Succeeix d'aquesta manera: un raig calent de vapor d'aigua ambvola fora de la tetera pel seu broc a gran velocitat. En aquest cas, el vapor format no és visible directament a la sortida del broc, sinó a poca distància d'aquest. Aquest procés s'anomena condensació, és a dir, el vapor d'aigua s'espesseix fins a tal punt que es fa visible als nostres ulls.
L'evaporació d'un sòlid s'anomena sublimació. Al mateix temps, passen de l'estat d'agregació a l'estat gasós, passant per alt l'etapa líquida. El cas més famós de sublimació s'associa amb els cristalls de gel. En la seva forma original, el gel és un sòlid; a temperatures superiors a 0 °C, comença a fondre's i pren un estat líquid. Tanmateix, en alguns casos, a temperatures negatives, el gel passa a una forma de vapor, sense passar per la fase líquida.
Efecte de l'evaporació en el cos humà
Gràcies a l'evaporació, la termoregulació es produeix al nostre cos. Aquest procés es realitza mitjançant un sistema d'autorefrigeració. En un dia calorós i sofocant, una persona que es dedica a cert treball físic es fa molt calenta. Això vol dir que augmenta l'energia interna. I com ja sabeu, a temperatures superiors als 42 °, la proteïna de la sang humana comença a coagular-se, si aquest procés no s'atura a temps, portarà a la mort.
El sistema d'autorefrigeració està dissenyat de manera que regula la temperatura per a la vida normal. Quan la temperatura arriba a la màxima admissible, comença la sudoració activa pels porus de la pell. I després de la superfície de la pell es produeixevaporació, que absorbeix l'excés d'energia corporal. En altres paraules, l'evaporació és un procés que contribueix al refredament del cos fins a un estat normal.
