Meid ümbritsevas maailmas toimub pidev alt ja pidev alt tohutult palju erinevaid füüsilisi nähtusi ja protsesse. Üks olulisemaid on aurustumisprotsess. Sellel nähtusel on mitmeid eeldusi. Selles artiklis analüüsime neid kõiki üksikasjalikum alt.
Mis on aurustumine?
See on ainete gaasiliseks või auruliseks muutmise protsess. See on tüüpiline ainult vedela konsistentsiga ainetele. Midagi sarnast täheldatakse aga tahkete ainete puhul, ainult seda nähtust nimetatakse sublimatsiooniks. Seda saab näha kehade hoolika jälgimisega. Näiteks seebitükk kuivab aja jooksul ära ja hakkab pragunema, see on tingitud asjaolust, et selle koostises olevad veepiisad aurustuvad ja lähevad gaasilisse olekusse H2O.
Definitsioon füüsikas
Aurustumine on endotermiline protsess, mille käigus neelduva energia allikaks on faasisiirdesoojus. See sisaldab kahte komponenti:
- teatud kogus soojust, mis on vajalik molekulaarsete külgetõmbejõudude ületamiseks, kui ühendatud molekulide vahel on paus;
- soojus, mis on vajalik molekulide paisumiseks vedelate ainete auruks või gaasiks muundamisel.
Kuidas see juhtub?
Aine üleminek vedelast olekust gaasilisse olekusse võib toimuda kahel viisil:
- Aurustumine on protsess, mille käigus molekulid väljuvad vedela aine pinn alt.
- Keemine on vedelikust aurustumise protsess, viies temperatuuri aine keemistemperatuurini.
Hoolimata asjaolust, et mõlemad nähtused muudavad vedela aine gaasiks, on nende vahel olulisi erinevusi. Keetmine on aktiivne protsess, mis toimub ainult teatud temperatuuril, samas kui aurustumine toimub mis tahes tingimustes. Teine erinevus seisneb selles, et keemine on iseloomulik kogu vedeliku paksusele, samas kui teine nähtus esineb ainult vedelate ainete pinnal.
Aurustumise molekulaarkineetiline teooria
Kui me käsitleme seda protsessi molekulaarsel tasandil, siis see toimub järgmiselt:
- Molekulid vedelates ainetes on pidevas kaootilises liikumises, neil kõigil on täiesti erinev kiirus. Samal ajal tõmbuvad osakesed tõmbejõudude tõttu üksteise poole. Iga kord, kui nad üksteisega kokku põrkuvad, muutuvad nende kiirused. Mingil hetkel arendavad mõned väga suurt kiirust, võimaldades neil gravitatsioonijõududest üle saada.
- Neil vedeliku pinnale ilmunud elementidel on selline kineetiline energia, et nad suudavad ületadamolekulidevahelised sidemed ja jäta vedelikku.
- Just need kõige kiiremad molekulid lendavad vedela aine pinn alt välja ning see protsess toimub pidev alt ja pidev alt.
- Õhus muutuvad need auruks – seda nimetatakse aurustumiseks.
- Selle tulemusena muutub ülejäänud osakeste keskmine kineetiline energia järjest väiksemaks. See seletab vedeliku jahtumist. Pidage meeles, kuidas meid lapsepõlves õpetati kuuma vedeliku peale puhuma, et see kiiremini maha jahtuks. Selgub, et me kiirendasime vee aurustumisprotsessi ja temperatuur langes palju kiiremini.
Millistest teguritest see sõltub?
Selle protsessi toimumiseks on vaja palju tingimusi. See pärineb kõikj alt, kus veeosakesed esinevad: need on järved, mered, jõed, kõik märjad esemed, loomade ja inimeste kehade katted, aga ka taimede lehed. Võib järeldada, et aurustumine on ümbritseva maailma ja kõigi elusolendite jaoks väga oluline ja asendamatu protsess.
Siin on seda nähtust mõjutavad tegurid:
- Aurumiskiirus sõltub otseselt vedeliku enda koostisest. On teada, et igal neist on oma omadused. Näiteks need ained, mille aurustumissoojus on madalam, muunduvad kiiremini. Võrdleme kahte protsessi: alkoholi ja tavalise vee aurustamist. Esimesel juhul toimub üleminek gaasilisse olekusse kiiremini, kuna alkoholi aurustumis- ja kondenseerumissoojus on 837 kJ / kg ja vee puhul peaaegu kolm korda.rohkem – 2260 kJ/kg.
- Kiirus sõltub ka vedeliku algtemperatuurist: mida kõrgem see on, seda kiiremini tekib aur. Näiteks võtame klaasi vett, kui anumas on keev vesi, toimub aurustumine palju kiiremini kui siis, kui vee temperatuur on madalam.
- Teine tegur, mis määrab selle protsessi kiiruse, on vedeliku pindala. Pidage meeles, et kuum supp jahtub suure läbimõõduga kausis kiiremini kui väikeses alustassis.
- Ainete jaotumise kiirus õhus määrab suuresti aurustumiskiiruse, st mida kiirem difusioon toimub, seda kiiremini toimub aurustumine. Näiteks tugeva tuule korral aurustuvad veepiisad järvede, jõgede ja veehoidlate pinn alt kiiremini.
- Olulist rolli mängib ka ruumi õhutemperatuur. Räägime sellest allpool lähem alt.
Mis rolli mängib õhuniiskus?
Kuna aurustumisprotsess toimub kõikj alt pidev alt ja pidev alt, on õhus alati veeosakesi. Molekulaarsel kujul näevad nad välja nagu elementide rühm H2O. Vedelikud võivad aurustuda sõltuv alt veeauru mahust atmosfääris, seda koefitsienti nimetatakse õhuniiskuseks. Seda on kahte tüüpi:
- Suhteline õhuniiskus on õhus oleva veeauru koguse ja küllastunud auru tiheduse suhe samal temperatuuril protsentides. Näiteks skoor 100% näitabet atmosfäär on täielikult küllastunud H2O.
- Absoluut iseloomustab veeauru tihedust õhus, mida tähistatakse tähega f ja näitab, kui palju veemolekule sisaldab 1m3 õhus.
molekulidega
Seost aurustumisprotsessi ja õhuniiskuse vahel saab määrata järgmiselt. Mida madalam on õhu suhteline niiskus, seda kiiremini toimub aurustumine maapinn alt ja muudelt objektidelt.
Erinevate ainete aurustumine
Erinevates ainetes kulgeb see protsess erinev alt. Näiteks alkohol aurustub selle madala erisoojuse tõttu kiiremini kui paljud vedelikud. Sageli nimetatakse selliseid vedelaid aineid lenduvateks, sest veeaur aurustub neist sõna otseses mõttes peaaegu igal temperatuuril.
Alkohol võib aurustuda ka toatemperatuuril. Veini või viina valmistamisel juhitakse alkohol läbi kuupaiste, saavutades alles keemistemperatuuri, mis on ligikaudu 78 kraadi. Alkoholi tegelik aurustumistemperatuur on aga veidi kõrgem, kuna algses tootes (näiteks puder) on see kombinatsioon erinevate aromaatsete õlide ja veega.
Kondenseerumine ja sublimatsioon
Järgmist nähtust võib täheldada iga kord, kui veekeetjas keeb vesi. Pange tähele, et kui vesi keeb, muutub see vedelast olekust gaasiliseks. See juhtub nii: kuuma veeauru joaga kooslendab läbi tila suurel kiirusel veekeetjast välja. Sel juhul ei ole tekkinud aur nähtav otse tila väljapääsu juures, vaid sellest veidi eemal. Seda protsessi nimetatakse kondenseerumiseks, st veeaur pakseneb nii palju, et see muutub meie silmadele nähtavaks.
Tahke aine aurustumist nimetatakse sublimatsiooniks. Samal ajal lähevad nad agregatsiooni olekust gaasilisse olekusse, möödudes vedelast faasist. Kõige kuulsam sublimatsiooni juhtum on seotud jääkristallidega. Algsel kujul on jää tahke aine, temperatuuril üle 0 °C hakkab see sulama, omandades vedela oleku. Mõnel juhul läheb jää aga negatiivsetel temperatuuridel aurukujuliseks, möödudes vedelast faasist.
Aurustumise mõju inimkehale
Tänu aurustumisele toimub meie kehas termoregulatsioon. See protsess toimub isejahutussüsteemi kaudu. Kuumal lämbepäeval läheb teatud füüsilise tööga tegeleval inimesel väga palavaks. See tähendab, et see suurendab sisemist energiat. Ja nagu teate, temperatuuril üle 42 ° hakkab valk inimese veres hüübima, kui seda protsessi õigel ajal ei peatata, põhjustab see surma.
Isejahutussüsteem on loodud just nii, et see reguleerib temperatuuri normaalseks eluks. Kui temperatuur muutub maksimaalseks lubatavaks, algab naha pooride kaudu aktiivne higistamine. Ja siis naha pinn alt tekibaurustumine, mis neelab liigse kehaenergia. Teisisõnu on aurustumine protsess, mis aitab kaasa keha jahtumisele normaalsesse olekusse.
