Hepimiz çocukluktan beri hayatın ciddi bir gerçeğinin farkındayız. Sıcak çayı soğutmak için soğuk bir tabağa dökmek ve yüzeyinde uzun süre üflemek gerekir. Altı ya da yedi yaşındayken, fizik yasaları hakkında gerçekten düşünmüyorsunuz, onları sadece verili kabul ediyorsunuz ya da fiziksel terimlerle, bir aksiyom olarak alıyorsunuz. Bununla birlikte, zamanla bilimi öğrendikçe, aksiyomlar ve tutarlı kanıtlar arasında ilginç benzerlikler keşfederiz ve çocukluk varsayımlarımızı sorunsuz bir şekilde yetişkin teoremlerine çeviririz. Aynı şey sıcak çay için de geçerli. Bu şekilde soğutmanın sıvının buharlaşmasıyla doğrudan ilgili olduğunu hiçbirimiz hayal edemezdik.
Sürecin fiziği
Bir sıvının buharlaşma hızını neyin belirlediği sorusunu yanıtlamak için, sürecin fiziğini anlamak gerekir. Buharlaşma, bir maddenin sıvı bir agregasyon durumundan gaz haline geçiş sürecidir. Çok viskoz olanlar da dahil olmak üzere herhangi bir sıvı madde buharlaşabilir. Görünüşteve belirli bir jöle benzeri bulamacın buharlaşma nedeniyle kütlesinin bir kısmını kaybedebileceğini söyleyemezsiniz, ancak belirli koşullar altında olan tam olarak budur. Bir katı da buharlaşabilir, sadece bu işleme süblimleşme denir.
Nasıl olur
Bir sıvının buharlaşma hızının neye bağlı olduğunu anlamaya başlamak için, bunun endotermik bir süreç olduğu, yani ısının emilmesiyle gerçekleşen bir süreç olduğu gerçeğinden yola çıkılmalıdır. Faz geçiş ısısı (buharlaşma ısısı), bir maddenin moleküllerine enerji aktarır, hızlarını arttırır ve ayrılma olasılıklarını arttırırken, moleküler kohezyon kuvvetlerini zayıflatır. Maddenin kütlesinden kopan en hızlı moleküller sınırlarının dışına çıkar ve madde kütlesini kaybeder. Aynı zamanda, atılan sıvı moleküller anında kaynar, ayrılma üzerine faz geçişi sürecini gerçekleştirir ve çıkışları zaten gaz halindedir.
Uygulama
Bir sıvının buharlaşma hızının bağlı olduğu nedenleri anlayarak, bunların temelinde meydana gelen teknolojik süreçleri doğru bir şekilde düzenlemek mümkündür. Örneğin, soğutucu akışkanın kaynadığı eşanjör-evaporatörde bir klimanın çalışması, soğutulmuş odadan ısı alması veya ısısı bir endüstriyel kazanın borularında suyun kaynatılması, ısısı kazana aktarılır. ısıtma ve sıcak su temini ihtiyaçları. Bir sıvının buharlaşma hızının bağlı olduğu koşulları anlamak, kompakt boyutlarda ve arttırılmış katsayılı modern ve teknolojik ekipmanların tasarlanması ve üretilmesi için bir fırsat sağlar.ısı transferi.
Sıcaklık
Sıvı kümelenme durumu son derece kararsızdır. Bizim dünyevi n ile. y. ("normal koşullar" kavramı, yani insan yaşamına uygun), periyodik olarak katı veya gaz fazına geçme eğilimindedir. Bu nasıl olur? Bir sıvının buharlaşma hızını ne belirler?
Birincil kriter elbette sıcaklıktır. Sıvıyı ne kadar çok ısıtırsak, maddenin moleküllerine ne kadar çok enerji verirsek, o kadar çok moleküler bağ koparırsak, faz geçiş süreci o kadar hızlı olur. Apotheosis, sabit bir çekirdekli kaynama ile elde edilir. Su, atmosfer basıncında 100°C'de kaynar. Bir tencerenin yüzeyi veya örneğin bir su ısıtıcısının kaynadığı yer, yalnızca ilk bakışta tamamen pürüzsüzdür. Resimde çoklu bir artışla, dağlarda olduğu gibi sonsuz keskin zirveler göreceğiz. Isı, bu tepe noktalarının her birine noktasal olarak sağlanır ve küçük ısı değişim yüzeyi nedeniyle, su anında kaynar ve yüzeye çıkan bir hava kabarcığı oluşturur ve burada çöker. Bu yüzden böyle bir kaynamaya kabarcıklı denir. Suyun buharlaşma hızı maksimumdur.
Basınç
Bir sıvının buharlaşma hızının bağlı olduğu ikinci önemli parametre basınçtır. Basınç atmosferik değerin altına düştüğünde, su daha düşük sıcaklıklarda kaynamaya başlar. Ünlü düdüklü tencerelerin çalışması bu prensibe dayanmaktadır - havanın dışarı pompalandığı özel tavalar ve su zaten 70-80 ºС'de kaynatılmıştır. Öte yandan basınç artışı,kaynama noktasını yükseltir. Bu kullanışlı özellik, bir termik santralden merkezi ısıtmaya ve ITP'ye aşırı ısıtılmış su sağlarken kullanılır; burada, aktarılan ısı potansiyelini korumak için, hariç tutulması gerektiğinde su 150-180 derecelik sıcaklıklara ısıtılır. borularda kaynama olasılığı.
Diğer faktörler
Sıvı yüzeyinin, sağlanan hava jetinin sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta yoğun şekilde üflenmesi, sıvının buharlaşma hızını belirleyen başka bir faktördür. Bunun örnekleri günlük hayattan alınabilir. Gölün yüzeyini rüzgarla üflemek ya da hikayeye başladığımız örnek: bir tabağa dökülen sıcak çay üflemek. Maddenin kütlesinden koparak, moleküllerin enerjinin bir kısmını yanlarında alıp soğutarak soğuması nedeniyle soğur. Burada yüzey alanının etkisini de görebilirsiniz. Bir fincan tabağı bir kupadan daha geniştir, bu nedenle karesinden potansiyel olarak daha fazla su kütlesi kaçabilir.
Sıvının türü de buharlaşma hızını etkiler: bazı sıvılar daha hızlı buharlaşır, diğerleri ise tam tersine daha yavaş. Çevredeki havanın durumu da buharlaşma süreci üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Mutlak nem içeriği yüksekse (deniz kenarı gibi çok nemli hava), buharlaşma süreci daha yavaş olacaktır.
