13.7: Випаровування

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 13.6: Фізичні властивості та міжмолекулярні сили
- 13,8: Тиск пари

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Що таке короб на даху будинку?

На даху будинку, зображеному нижче, розташований пристрій, відоме як «болотний кулер». Цей предмет обладнання простежує своє походження ще до стародавніх єгиптян, які розвішували мокрі ковдри через двері своїх будинків. Коли тепле повітря проходить крізь ковдри, вода випаровувалася і охолоджувала повітря. Королівські пішли на крок далі, і слуги віяли мокрі тканини над глечиками з водою, щоб отримати більше випаровування та охолодження.

Походження терміна «болотний охолоджувач» невідомо, вони, звичайно, не працюють на болоті. Кращі умови для охолодження включають високу температуру (понад $80^\text{o} \text{F}$ ) і низьку вологість (бажано менше $30\%$ ). Ці охолоджувачі добре працюють у пустельних районах, але не забезпечують охолодження у вологих районах країни.

Випаровування

Калюжа води, що залишилася непорушеною, з часом зникає. Молекули рідини виходять в газову фазу, стаючи водяною парою. Випаровування - це процес, при якому рідина перетворюється в газ. Випаровування - це перетворення рідини в її пари нижче температури кипіння рідини. Якщо замість цього вода утримується в закритій ємності, молекули водяної пари не мають шансів вирватися в навколишнє середовище, і тому рівень води не змінюється. Оскільки деякі молекули води стають парою, однакова кількість молекул водяної пари конденсується назад в рідкий стан. Конденсація - це зміна стану від газу до рідкого.

Для того щоб рідка молекула виходила в газовий стан, молекула повинна мати достатню кінетичну енергію для подолання міжмолекулярних сил притягання в рідині. Нагадаємо, що даний зразок рідини матиме молекули з широким діапазоном кінетичних енергій. Молекули рідини, які мають цей певний поріг кінетичної енергії, виходять з поверхні і стають парою. В результаті молекули рідини, які залишаються зараз, мають меншу кінетичну енергію. У міру випаровування температура рідини, що залишилася знижується. Ви спостерігали наслідки випарного охолодження. У спекотний день молекули води у вашому потовиділенні поглинають тепло тіла і випаровуються з поверхні вашої шкіри. Процес випаровування залишає решту поту прохолодніше, яка, в свою чергу, поглинає більше тепла з вашого тіла.

Дана рідина буде швидше випаровуватися при її нагріванні. Це пояснюється тим, що процес нагрівання призводить до того, що більша частка молекул рідини має необхідну кінетичну енергію для виходу з поверхні рідини. На малюнку нижче показано розподіл кінетичної енергії молекул рідини при двох температурах. Числа молекул, які мають необхідну кінетичну енергію для випаровування, показані в затіненій області під кривою праворуч. Рідина з більш високою температурою $\left( T_2 \right)$ має більше молекул, які здатні виходити в парову фазу, ніж рідина з нижчою температурою $\left( T_1 \right)$ .

Малюнок $\PageIndex{3}$ : Криві розподілу кінетичної енергії для рідини при двох температурах $T_1$ і $T_2$ . Затінена область являє собою молекули з достатньою кінетичною енергією, щоб вийти з рідини і стати парою. (Кредит: Крістофер Auyeung; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

Інтерактивний елемент

Дізнайтеся, як тепло і температура пов'язані зі зміною фази в цьому моделюванні:

Чи підвищується температура води, поки вона кипить?

Резюме

Випаровування - це перетворення рідини в її пари нижче температури кипіння рідини.
Конденсація - це зміна стану від газу до рідкого.
Зі збільшенням температури швидкість випаровування збільшується.

Рецензія

Визначте випаровування.
Визначити випаровування.
Визначте конденсацію.
Як температура впливає на швидкість випаровування?