Çevremizdeki dünyada, çok çeşitli farklı fiziksel fenomenler ve süreçler sürekli ve sürekli olarak gerçekleşmektedir. En önemlilerinden biri buharlaşma sürecidir. Bu fenomen için birkaç önkoşul vardır. Bu yazıda her birini daha ayrıntılı olarak analiz edeceğiz.
Buharlaşma nedir?
Bu, maddelerin gaz veya buhar haline dönüştürülmesi işlemidir. Sadece sıvı kıvamlı maddeler için tipiktir. Ancak katılarda benzer bir şey gözlenir, sadece bu olaya süblimleşme denir. Bu, cesetlerin dikkatli bir şekilde gözlemlenmesiyle görülebilir. Örneğin, bir kalıp sabun zamanla kurur ve çatlamaya başlar, bunun nedeni bileşimindeki su damlacıklarının buharlaşması ve H2O gaz haline geçmesidir.
Fizikte tanım
Buharlaşma, emilen enerjinin kaynağının faz geçişinin ısısı olduğu endotermik bir süreçtir. İki bileşen içerir:
- bağlı moleküller arasında bir kopukluk olduğunda moleküler çekim kuvvetlerinin üstesinden gelmek için gereken belirli bir miktar ısı;
- Sıvı maddelerin buhar veya gaza dönüştürülmesi sürecinde molekülleri genişletme çalışması için gerekli ısı.
Bu nasıl oluyor?
Bir maddenin sıvı halden gaz haline geçişi iki şekilde gerçekleşebilir:
- Buharlaşma, moleküllerin sıvı bir maddenin yüzeyinden kaçtığı bir süreçtir.
- Kaynama, sıcaklığı bir maddenin öz kaynama ısısına getirerek bir sıvıdan buharlaşma işlemidir.
Bu iki olgunun da sıvı bir maddeyi gaza dönüştürmesine rağmen aralarında önemli farklar vardır. Kaynama, sadece belirli bir sıcaklıkta gerçekleşen aktif bir işlemdir, buharlaşma ise her koşulda gerçekleşir. Diğer bir fark, kaynamanın sıvının tüm kalınlığının özelliği olması, ikinci fenomenin ise yalnızca sıvı maddelerin yüzeyinde meydana gelmesidir.
Buharlaşmanın Moleküler Kinetik Teorisi
Bu süreci moleküler düzeyde düşünürsek, o zaman şu şekilde olur:
- Sıvı maddelerdeki moleküller sürekli kaotik hareket halindedir, hepsinin tamamen farklı hızları vardır. Bu arada, çekim kuvvetleri nedeniyle parçacıklar birbirini çeker. Birbirleriyle her çarpıştıklarında hızları değişir. Bir noktada, bazıları çok yüksek hızlar geliştirerek yerçekimi kuvvetlerinin üstesinden gelmelerini sağlar.
- Sıvının yüzeyinde ortaya çıkan bu elementler, üstesinden gelebilecekleri kadar kinetik enerjiye sahiptirler.moleküller arası bağlar ve sıvıyı terk eder.
- Sıvı bir maddenin yüzeyinden çıkan bu en hızlı moleküllerdir ve bu süreç sürekli ve sürekli olarak gerçekleşir.
- Havada bir kez buhara dönüşürler - buna buharlaşma denir.
- Bunun bir sonucu olarak, kalan parçacıkların ortalama kinetik enerjisi giderek küçülür. Bu, sıvının soğumasını açıklar. Çocukluğumuzda, daha hızlı soğuması için sıcak bir sıvıya üflememizin nasıl öğretildiğini hatırlayın. Görünüşe göre suyun buharlaşma sürecini hızlandırdık ve sıcaklık çok daha hızlı düştü.
Hangi faktörlere bağlı?
Bu işlemin gerçekleşmesi için gerekli birçok koşul vardır. Su parçacıklarının bulunduğu her yerden gelir: bunlar göller, denizler, nehirler, tüm ıslak nesneler, hayvanların ve insanların vücutlarının örtüleri ve ayrıca bitki yapraklarıdır. Buharlaşmanın çevredeki dünya ve tüm canlılar için çok önemli ve vazgeçilmez bir süreç olduğu sonucuna varılabilir.
İşte bu fenomeni etkileyen faktörler:
- Buharlaşma hızı doğrudan sıvının bileşimine bağlıdır. Her birinin kendine has özellikleri olduğu bilinmektedir. Örneğin, buharlaşma ısısı daha düşük olan maddeler daha hızlı dönüştürülür. İki işlemi karşılaştıralım: alkolün ve normal suyun buharlaşması. İlk durumda, gaz haline dönüşüm daha hızlı gerçekleşir, çünkü alkol için özgül buharlaşma ve yoğunlaşma ısısı 837 kJ / kg ve su için neredeyse üç kattır.daha fazla - 2260 kJ/kg.
- Hız ayrıca sıvının ilk sıcaklığına da bağlıdır: ne kadar yüksekse, buhar o kadar hızlı oluşur. Örnek olarak bir bardak suyu ele alalım, kabın içinde kaynar su olduğunda, su sıcaklığının düşük olduğu zamana göre çok daha yüksek oranda buharlaşma gerçekleşir.
- Bu işlemin hızını belirleyen bir diğer faktör de sıvının yüzey alanıdır. Sıcak çorbanın büyük çaplı bir kapta küçük bir tabağa göre daha hızlı soğuduğunu unutmayın.
- Havadaki maddelerin dağılım hızı, büyük ölçüde buharlaşma oranını belirler, yani difüzyon ne kadar hızlı olursa, buharlaşma o kadar hızlı gerçekleşir. Örneğin, kuvvetli rüzgarlarda su damlacıkları göllerin, nehirlerin ve rezervuarların yüzeyinden daha hızlı buharlaşır.
- Odadaki hava sıcaklığı da önemli bir rol oynar. Aşağıda bunun hakkında daha fazla konuşacağız.
Hava neminin rolü nedir?
Buharlaşma süreci her yerden sürekli ve sürekli olarak gerçekleştiğinden, havada her zaman su parçacıkları bulunur. Moleküler formda, bir grup H2O elementine benziyorlar. Sıvılar atmosferdeki su buharının hacmine bağlı olarak buharlaşabilir, bu katsayıya hava nemi denir. İki türde gelir:
- Bağıl nem, havadaki su buharı miktarının aynı sıcaklıkta doymuş buhar yoğunluğuna yüzde olarak oranıdır. Örneğin, %100'lük bir puan şunu gösterir:atmosferin H2O.
- Mutlak, havadaki su buharının yoğunluğunu karakterize eder, f harfi ile gösterilir ve 1m3 havada ne kadar su molekülü bulunduğunu gösterir.
molekülleriyle tamamen doymuş olduğunu
Buharlaşma süreci ile hava nemi arasındaki bağlantı aşağıdaki gibi belirlenebilir. Havanın bağıl nemi ne kadar düşük olursa, dünyanın yüzeyinden ve diğer nesnelerden buharlaşma o kadar hızlı gerçekleşir.
Çeşitli maddelerin buharlaşması
Farklı maddelerde bu süreç farklı şekilde ilerler. Örneğin alkol, düşük özgül buharlaşma ısısı nedeniyle birçok sıvıdan daha hızlı buharlaşır. Genellikle bu tür sıvı maddelere uçucu denir, çünkü su buharı neredeyse her sıcaklıkta onlardan buharlaşır.
Alkol ayrıca oda sıcaklığında bile buharlaşabilir. Şarap veya votka hazırlama sürecinde, alkol ay ışığından geçerek sadece yaklaşık 78 dereceye eşit olan kaynama noktasına ulaşır. Bununla birlikte, orijinal üründe (örneğin, püre) çeşitli aromatik yağlar ve su ile bir kombinasyon olduğu için alkolün gerçek buharlaşma sıcaklığı biraz daha yüksek olacaktır.
Yoğuşma ve süblimasyon
Su ısıtıcısında su her kaynadığında aşağıdaki fenomen gözlemlenebilir. Su kaynadığında sıvı halden gaz hale geçtiğini unutmayın. Bu şu şekilde olur: sıcak su buharı jetiağzından yüksek hızda su ısıtıcısından uçar. Bu durumda, oluşan buhar doğrudan çıkış ağzından değil, ondan kısa bir mesafede görünür. Bu işleme yoğuşma denir, yani su buharı gözümüzle görülebilecek kadar kalınlaşır.
Bir katının buharlaşmasına süblimleşme denir. Aynı zamanda, sıvı aşamasını atlayarak agregasyon durumundan gaz durumuna geçerler. Süblimleşmenin en ünlü örneği buz kristalleriyle ilişkilidir. Orijinal haliyle buz katıdır; 0°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda sıvı hale geçerek erimeye başlar. Ancak bazı durumlarda, negatif sıcaklıklarda buz, sıvı fazı atlayarak buhar formuna geçer.
Buharlaşmanın insan vücudu üzerindeki etkisi
Buharlaşma sayesinde vücudumuzda termoregülasyon gerçekleşir. Bu işlem kendinden soğutmalı bir sistem aracılığıyla gerçekleşir. Sıcak, boğucu bir günde, belirli fiziksel işlerle uğraşan bir kişi çok ısınır. Bu, iç enerjiyi arttırdığı anlamına gelir. Ve bildiğiniz gibi 42°'nin üzerindeki sıcaklıklarda insan kanında protein pıhtılaşmaya başlar, bu süreç zamanında durdurulmazsa ölüme yol açar.
Kendinden soğutma sistemi, normal yaşam için sıcaklığı düzenleyecek şekilde tasarlanmıştır. Sıcaklık izin verilen maksimum değere ulaştığında, ciltteki gözeneklerden aktif terleme başlar. Ve sonra cildin yüzeyinden oluşuraşırı vücut enerjisini emen buharlaşma. Başka bir deyişle buharlaşma, vücudun normal bir duruma soğumasına katkıda bulunan bir süreçtir.
