Me kõik teame lapsepõlvest saati ühte tõsist tõsiasja. Kuuma tee jahutamiseks tuleb see valada külma alustassi ja puhuda üle selle pinna pikka aega. Kui olete kuue-seitsmeaastane, ei mõtle te tegelikult füüsikaseadustele, vaid võtate neid iseenesestmõistetavana või füüsikalises mõttes aksioomina. Aja jooksul loodusteadusi õppides avastame aga huvitavaid sarnasusi aksioomide ja järjekindlate tõestuste vahel, muutes meie lapsepõlveeeldused sujuv alt täiskasvanute teoreemideks. Sama kehtib kuuma tee kohta. Keegi meist poleks osanud arvata, et selline jahutamisviis on otseselt seotud vedeliku aurustamisega.
Protsessi füüsika
Selleks, et vastata küsimusele, mis määrab vedeliku aurustumiskiiruse, on vaja mõista protsessi füüsikat. Aurustumine on aine faasiüleminek vedelast agregatsiooniolekust gaasilisse olekusse. Igasugune vedel aine võib aurustuda, ka väga viskoosne. Välimuseltja ei saa öelda, et teatud tarretisesarnane puder võib aurustumise tõttu osa oma massist kaotada, kuid teatud tingimustel see täpselt juhtub. Tahke aine võib ka aurustuda, ainult seda protsessi nimetatakse sublimatsiooniks.
Kuidas see juhtub
Hakates välja mõtlema, millest sõltub vedeliku aurustumiskiirus, tuleks lähtuda sellest, et tegemist on endotermilise protsessiga ehk protsessiga, mis toimub soojuse neeldumisega. Faasisiirdesoojus (aurustumissoojus) kannab energiat aine molekulidele, suurendades nende kiirust ja suurendades nende eraldumise tõenäosust, nõrgestades samal ajal molekulide sidususe jõude. Aine põhimassist eemaldudes murduvad kiireimad molekulid selle piiridest välja ja aine kaotab oma massi. Samal ajal väljuvad vedelikumolekulid koheselt keema, viies eraldumisel läbi faasisiirde ja nende väljumine on juba gaasilises olekus.
Rakendus
Mõistes põhjuseid, millest sõltub vedeliku aurustumiskiirus, on võimalik nende alusel toimuvaid tehnoloogilisi protsesse õigesti reguleerida. Näiteks kliimaseadme töö, mille soojusvaheti-aurustis keeb külmutusagens, võttes jahutatud ruumist soojust, või vee keetmine tööstusliku katla torudes, mille soojus kantakse üle kütte ja sooja vee vajadus. Vedeliku aurustumiskiiruse olemise tingimuste mõistmine annab võimaluse projekteerida ja toota kaasaegseid ja tehnoloogilisi kompaktsete mõõtmetega ja kõrgendatud koefitsiendiga seadmeid.soojusülekanne.
Temperatuur
Agregatsiooni vedel olek on äärmiselt ebastabiilne. Meie maise n. y. (mõiste "normaalsed tingimused", s.o. inimeluks sobiv), kipub see perioodiliselt liikuma tahkesse või gaasilisse faasi. Kuidas see juhtub? Mis määrab vedeliku aurustumiskiiruse?
Esmane kriteerium on loomulikult temperatuur. Mida rohkem vedelikku kuumutame, seda rohkem energiat aine molekulidele toome, mida rohkem molekulaarsidemeid lõhume, seda kiiremini kulgeb faasisiirdeprotsess. Apoteoos saavutatakse püsiva tuumakeemisega. Vesi keeb atmosfäärirõhul temperatuuril 100 °C. Poti või näiteks veekeetja pind, kus see keeb, on vaid esmapilgul täiesti sile. Pildi mitmekordse suurenemisega näeme lõputult teravaid tippe, nagu mägedes. Soojus suunatakse igasse tippu ja väikese soojusvahetuspinna tõttu keeb vesi koheselt keema, moodustades õhumulli, mis tõuseb pinnale, kus see kokku variseb. Seetõttu nimetatakse sellist keetmist mulliliseks. Vee aurustumiskiirus on maksimaalne.
Rõhk
Teine oluline parameeter, millest sõltub vedeliku aurustumiskiirus, on rõhk. Kui rõhk langeb alla atmosfääri, hakkab vesi madalamal temperatuuril keema. Sellel põhimõttel põhinevad kuulsad kiirkeetjad - spetsiaalsed pannid, kust õhk välja pumbati ja vesi keeb juba 70-80 ºС. Seevastu rõhu tõustõstab keemistemperatuuri. Seda kasulikku omadust kasutatakse soojuselektrijaama ülekuumendatud vee tarnimisel keskküttesse ja ITP-sse, kus soojusülekande potentsiaali säilitamiseks soojendatakse vett temperatuurini 150-180 kraadi, kui on vaja välistada. torudes keemise võimalus.
Muud tegurid
Vedeliku pinna intensiivne puhumine, mille temperatuur on kõrgem kui etteantava õhujoa temperatuur, on teine tegur, mis määrab vedeliku aurustumiskiiruse. Näiteid selle kohta võib tuua igapäevaelust. Järvepinna tuulega puhumine ehk näide, millega lugu alustasime: alustassi valatud kuuma tee puhumine. See jahtub tänu sellele, et aine põhimassist eemaldudes võtavad molekulid osa energiast endaga kaasa, jahutades seda. Siin on näha ka pindala mõju. Taldrik on laiem kui kruus, seega võib selle ruudust välja pääseda rohkem vett.
Aurumise kiirust mõjutab ka vedeliku tüüp: mõned vedelikud aurustuvad kiiremini, teised, vastupidi, aeglasem alt. Ka ümbritseva õhu olek mõjutab oluliselt aurustumisprotsessi. Kui absoluutne niiskusesisaldus on kõrge (väga niiske õhk, näiteks mere lähedal), on aurustumisprotsess aeglasem.
