Mes visi nuo vaikystės puikiai žinome vieną rimtą gyvenimo faktą. Norint atvėsinti karštą arbatą, ją reikia supilti į š altą lėkštę ir ilgai pūsti per jos paviršių. Kai tau šešeri ar septyneri metai, tu tikrai negalvoji apie fizikos dėsnius, tiesiog laikai juos savaime suprantamais arba, fizine prasme, kaip aksiomą. Tačiau laikui bėgant mokydamiesi gamtos mokslų, atrandame įdomių panašumų tarp aksiomų ir nuoseklių įrodymų, sklandžiai paverčiančių savo vaikystės prielaidas suaugusiųjų teoremomis. Tas pats pasakytina apie karštą arbatą. Nė vienas iš mūsų negalėjo įsivaizduoti, kad toks aušinimo būdas yra tiesiogiai susijęs su skysčio išgaravimu.
Proceso fizika
Norint atsakyti į klausimą, kas lemia skysčio garavimo greitį, būtina suprasti pačią proceso fiziką. Garavimas yra medžiagos fazinio perėjimo iš skystos agregacijos būsenos į dujinę būseną procesas. Bet kuri skysta medžiaga gali išgaruoti, įskaitant labai klampią. Išvaizdair negalima sakyti, kad tam tikra želė pavidalo srutos gali prarasti dalį savo masės dėl išgaravimo, bet tam tikromis sąlygomis būtent taip ir nutinka. Kieta medžiaga taip pat gali išgaruoti, tik šis procesas vadinamas sublimacija.
Kaip tai atsitinka
Pradėjus išsiaiškinti, nuo ko priklauso skysčio garavimo greitis, reikėtų pradėti nuo to, kad tai yra endoterminis procesas, tai yra procesas, vykstantis sugeriant šilumą. Fazinio virsmo šiluma (garavimo šiluma) perduoda energiją medžiagos molekulėms, padidindama jų greitį ir padidindama jų atsiskyrimo tikimybę, tuo pačiu susilpnindama molekulinės sanglaudos jėgas. Atitrūkusios nuo didžiosios medžiagos dalies, greičiausios molekulės ištrūksta iš jos ribų ir medžiaga praranda savo masę. Tuo pačiu metu išmestos skysčio molekulės akimirksniu užverda, atskyrimo metu atlikdamos fazinio virsmo procesą, o jų išėjimas jau yra dujinės būsenos.
Programa
Suvokus priežastis, nuo kurių priklauso skysčio garavimo greitis, galima teisingai reguliuoti jų pagrindu vykstančius technologinius procesus. Pavyzdžiui, oro kondicionieriaus, kurio šilumokaityje-garintuve verda š altnešis, veikimas, paimdamas šilumą iš vėsinamos patalpos, arba vandens virimas pramoninio katilo vamzdžiuose, kurio šiluma perduodama į šildymo ir karšto vandens tiekimo poreikis. Sąlygų, nuo kurių priklauso skysčio garavimo greitis, supratimas suteikia galimybę suprojektuoti ir gaminti modernią ir technologinę kompaktiškų matmenų bei padidinto koeficiento įrangą.šilumos perdavimas.
Temperatūra
Skysta agregacijos būsena yra labai nestabili. Su mūsų žemiškuoju n. y. (sąvoka "normalios sąlygos", t. y. tinka žmogaus gyvenimui), jis periodiškai linkęs pereiti į kietą arba dujinę fazę. Kaip tai atsitinka? Kas lemia skysčio garavimo greitį?
Pagrindinis kriterijus, žinoma, yra temperatūra. Kuo daugiau kaitiname skystį, tuo daugiau energijos įnešame į medžiagos molekules, kuo daugiau molekulinių ryšių nutrūkstame, tuo greičiau vyksta fazinio virsmo procesas. Apoteozė pasiekiama esant pastoviam branduoliniam virimui. Vanduo užverda 100°C temperatūroje esant atmosferos slėgiui. Puodo ar, pavyzdžiui, virdulio paviršius, kuriame jis verda, tik iš pirmo žvilgsnio yra idealiai lygus. Padidinus vaizdą kelis kartus, pamatysime begalę aštrių viršūnių, kaip kalnuose. Šiluma tiekiama taškiniu būdu į kiekvieną iš šių smailių ir dėl nedidelio šilumos mainų paviršiaus vanduo akimirksniu užverda, sudarydamas oro burbulą, kuris kyla į paviršių, kur jis subyra. Todėl toks virimas vadinamas burbuliniu. Vandens išgaravimo greitis yra didžiausias.
Slėgis
Antras svarbus parametras, nuo kurio priklauso skysčio garavimo greitis, yra slėgis. Kai slėgis nukrenta žemiau atmosferos, vanduo pradeda virti žemesnėje temperatūroje. Šiuo principu veikia žinomi greitpuodžiai - specialios keptuvės, iš kurių buvo išpumpuojamas oras, o vanduo užvirė jau 70-80 ºС. Kita vertus, padidėjęs slėgis,padidina virimo temperatūrą. Ši naudinga savybė naudojama tiekiant perkaitintą vandenį iš šiluminės elektrinės į centrinį šildymą ir ITP, kur, siekiant išlaikyti perduodamos šilumos potencialą, vanduo pašildomas iki 150-180 laipsnių temperatūros, kai reikia pašalinti. galimybė užvirti vamzdžiuose.
Kiti veiksniai
Intensyvus skysčio paviršiaus pūtimas aukštesne nei tiekiamo oro srovės temperatūra yra dar vienas veiksnys, lemiantis skysčio garavimo greitį. To pavyzdžių galima paimti iš kasdienio gyvenimo. Pūtant ežero paviršių vėju, arba pavyzdys, nuo kurio pradėjome pasakojimą: karštos arbatos pūtimas, pilamas į lėkštę. Jis atšąla dėl to, kad, atitrūkdamos nuo didžiosios medžiagos masės, molekulės su savimi pasiima dalį energijos, ją vėsindamos. Čia taip pat galite pamatyti paviršiaus ploto poveikį. Lėkštė platesnė už puodelį, todėl iš jos kvadrato gali išbėgti daugiau vandens masės.
Pati skysčio rūšis taip pat turi įtakos garavimo greičiui: vieni skysčiai išgaruoja greičiau, kiti, atvirkščiai, lėčiau. Aplinkinio oro būklė taip pat turi didelę įtaką garavimo procesui. Jei absoliutus drėgmės kiekis yra didelis (labai drėgnas oras, pvz., prie jūros), garavimo procesas bus lėtesnis.
