Mus supančiame pasaulyje nuolat ir nuolat vyksta daugybė įvairių fizikinių reiškinių ir procesų. Vienas iš svarbiausių yra garavimo procesas. Šiam reiškiniui yra keletas būtinų sąlygų. Šiame straipsnyje mes išanalizuosime kiekvieną iš jų išsamiau.
Kas yra garavimas?
Tai medžiagų pavertimo dujine arba garine būsena procesas. Jis būdingas tik skystos konsistencijos medžiagoms. Tačiau kažkas panašaus pastebima ir kietose medžiagose, tik šis reiškinys vadinamas sublimacija. Tai galima pastebėti atidžiai stebint kūnus. Pavyzdžiui, muilo gabaliukas laikui bėgant išdžiūsta ir pradeda trūkinėti. Taip yra dėl to, kad jo sudėtyje esantys vandens lašeliai išgaruoja ir pereina į dujinę būseną H2O.
Fizikos apibrėžimas
Garavimas yra endoterminis procesas, kurio metu sugertos energijos š altinis yra fazinio virsmo šiluma. Jį sudaro du komponentai:
- tam tikras šilumos kiekis, reikalingas molekulinėms traukos jėgoms įveikti, kai tarp susijungusių molekulių atsiranda pertrauka;
- šiluma, reikalinga molekulėms plečiantis, kai skystos medžiagos virsta garais arba dujomis.
Kaip tai vyksta?
Medžiagos perėjimas iš skystos būsenos į dujinę gali vykti dviem būdais:
- Garavimas yra procesas, kurio metu molekulės išbėga iš skystos medžiagos paviršiaus.
- Virimas yra išgarinimo iš skysčio procesas, pakeliant temperatūrą iki specifinės medžiagos virimo šilumos.
Nepaisant to, kad abu šie reiškiniai skystą medžiagą paverčia dujomis, tarp jų yra didelių skirtumų. Virimas yra aktyvus procesas, vykstantis tik tam tikroje temperatūroje, o garavimas vyksta bet kokiomis sąlygomis. Kitas skirtumas yra tas, kad virimas būdingas visam skysčio storiui, o antrasis reiškinys atsiranda tik skystų medžiagų paviršiuje.
Molekulinė kinetinė garavimo teorija
Jei vertinsime šį procesą molekuliniu lygmeniu, tai vyksta taip:
- Skystose medžiagose esančios molekulės nuolat chaotiškai juda, jų visų greitis yra visiškai skirtingas. Tuo tarpu dalelės viena kitą traukia dėl traukos jėgų. Kiekvieną kartą, kai jie susiduria vienas su kitu, jų greitis keičiasi. Tam tikru momentu kai kurie išvysto labai didelį greitį, todėl jie gali įveikti gravitacijos jėgas.
- Šie elementai, atsiradę skysčio paviršiuje, turi tokią kinetinę energiją, kurią gali įveiktitarpmolekulinius ryšius ir palikti skystį.
- Būtent šios pačios greičiausios molekulės išskrenda iš skystos medžiagos paviršiaus, ir šis procesas vyksta nuolat ir nenutrūkstamai.
- Patekę į orą jie virsta garais – tai vadinama garavimu.
- Dėl to likusių dalelių vidutinė kinetinė energija tampa vis mažesnė. Tai paaiškina skysčio aušinimą. Prisiminkite, kaip vaikystėje buvome mokomi pūsti ant karšto skysčio, kad jis greičiau atvėstų. Pasirodo, mes pagreitinome vandens garavimo procesą, o temperatūra nukrito daug greičiau.
Nuo kokių veiksnių tai priklauso?
Yra daug sąlygų, kurios būtinos, kad šis procesas vyktų. Jis ateina iš visur, kur yra vandens dalelių: tai ežerai, jūros, upės, visi šlapi daiktai, gyvūnų ir žmonių kūnų dangos, taip pat augalų lapai. Galima daryti išvadą, kad garavimas yra labai reikšmingas ir nepamainomas procesas aplinkiniam pasauliui ir visoms gyvoms būtybėms.
Štai veiksniai, turintys įtakos šiam reiškiniui:
- Garavimo greitis tiesiogiai priklauso nuo paties skysčio sudėties. Yra žinoma, kad kiekvienas iš jų turi savo ypatybes. Pavyzdžiui, tos medžiagos, kuriose garavimo šiluma mažesnė, virsta greičiau. Palyginkime du procesus: alkoholio ir paprasto vandens išgarinimą. Pirmuoju atveju pavertimas į dujinę būseną vyksta greičiau, nes savitoji garavimo ir kondensacijos šiluma alkoholiui yra 837 kJ/kg, o vandens – beveik tris kartus.daugiau – 2260 kJ/kg.
- Greitis priklauso ir nuo pradinės skysčio temperatūros: kuo ji aukštesnė, tuo greičiau susidaro garai. Pavyzdžiui, paimkime stiklinę vandens, kai indo viduje yra verdančio vandens, tada garavimas vyksta daug greičiau nei tada, kai vandens temperatūra žemesnė.
- Kitas veiksnys, lemiantis šio proceso greitį, yra skysčio paviršiaus plotas. Atminkite, kad didelio skersmens dubenyje karšta sriuba atvėsta greičiau nei mažoje lėkštėje.
- Medžiagų pasiskirstymo ore greitis daugiausia lemia garavimo greitį, tai yra, kuo greitesnė difuzija, tuo greičiau vyksta garavimas. Pavyzdžiui, pučiant stipriam vėjui vandens lašeliai greičiau išgaruoja nuo ežerų, upių ir rezervuarų paviršiaus.
- Oro temperatūra patalpoje taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Daugiau apie tai pakalbėsime toliau.
Kokį vaidmenį atlieka oro drėgmė?
Dėl to, kad garavimo procesas iš visur vyksta nuolat ir nuolat, ore visada yra vandens dalelių. Molekuline forma jie atrodo kaip elementų grupė H2O. Skysčiai gali išgaruoti priklausomai nuo vandens garų tūrio atmosferoje, šis koeficientas vadinamas oro drėgme. Yra dviejų tipų:
- Santykinė drėgmė – tai vandens garų kiekio ore ir sočiųjų garų tankio santykis toje pačioje temperatūroje procentais. Pavyzdžiui, 100% balas rodokad atmosfera yra visiškai prisotinta H2O.
- Absoliutas apibūdina vandens garų tankį ore, žymimą raide f ir parodo, kiek vandens molekulių yra 1m3 oro.
Ryšį tarp garavimo proceso ir oro drėgmės galima nustatyti taip. Kuo mažesnė santykinė oro drėgmė, tuo greičiau išgaruos žemės paviršius ir kiti objektai.
Įvairių medžiagų išgarinimas
Įvairiose medžiagose šis procesas vyksta skirtingai. Pavyzdžiui, alkoholis išgaruoja greičiau nei daugelis skysčių dėl mažos specifinės garavimo šilumos. Dažnai tokios skystos medžiagos vadinamos lakiosiomis, nes vandens garai iš jų išgaruoja beveik bet kokioje temperatūroje.
Alkoholis taip pat gali išgaruoti net kambario temperatūroje. Ruošiant vyną ar degtinę, alkoholis varomas per mėnulio šviesą, tik pasiekia virimo temperatūrą, kuri yra maždaug 78 laipsnių. Tačiau tikroji alkoholio garavimo temperatūra bus šiek tiek aukštesnė, nes originaliame produkte (pavyzdžiui, košėje) tai yra derinys su įvairiais aromatiniais aliejais ir vandeniu.
Kondensacija ir sublimacija
Tokį reiškinį galima pastebėti kiekvieną kartą, kai virdulyje užverda vanduo. Atkreipkite dėmesį, kad kai vanduo užverda, jis iš skystos būsenos pereina į dujinę. Tai atsitinka taip: karšta vandens garų srove sudideliu greičiu išskrenda iš virdulio per snapelį. Tokiu atveju susidarę garai matomi ne tiesiai prie išėjimo iš snapelio, o nedideliu atstumu nuo jo. Šis procesas vadinamas kondensacija, t. y. vandens garai sutirštėja tiek, kad tampa matomi mūsų akims.
Kietos medžiagos išgarinimas vadinamas sublimacija. Tuo pačiu metu jie pereina iš agregacijos būsenos į dujinę būseną, aplenkdami skystąją stadiją. Garsiausias sublimacijos atvejis yra susijęs su ledo kristalais. Pirminės formos ledas yra kietas, aukštesnėje nei 0°C temperatūroje jis pradeda tirpti ir įgauna skystą būseną. Tačiau kai kuriais atvejais, esant neigiamai temperatūrai, ledas pereina į garų formą, aplenkdamas skystąją fazę.
Garavimo poveikis žmogaus organizmui
Išgaravimo dėka mūsų kūne vyksta termoreguliacija. Šis procesas vyksta per savaiminio aušinimo sistemą. Karštą tvankią dieną žmogui, kuris dirba tam tikrą fizinį darbą, pasidaro labai karšta. Tai reiškia, kad jis padidina vidinę energiją. Ir, kaip žinote, esant aukštesnei nei 42 ° temperatūrai, b altymai žmogaus kraujyje pradeda krešėti, o jei šis procesas nebus sustabdytas laiku, jis baigsis mirtimi.
Savaiminio aušinimo sistema sukurta taip, kad normaliam gyvenimui reguliuotų temperatūrą. Kai temperatūra tampa maksimaliai leistina, per odos poras prasideda aktyvus prakaitavimas. Ir tada iš odos paviršiaus atsirandagarinimas, kuris sugeria kūno energijos perteklių. Kitaip tariant, garavimas yra procesas, kuris prisideda prie kūno atvėsimo iki normalios būsenos.
