Kita semua sangat menyadari satu fakta kehidupan yang serius sejak kecil. Untuk mendinginkan teh panas, Anda perlu menuangkannya ke dalam piring dingin dan meniupnya ke permukaan untuk waktu yang lama. Ketika Anda berusia enam atau tujuh tahun, Anda tidak benar-benar memikirkan hukum fisika, Anda hanya menerimanya begitu saja atau, dalam istilah fisik, Anda menganggapnya sebagai aksioma. Namun, saat kita mempelajari sains dari waktu ke waktu, kita menemukan kesamaan yang menarik antara aksioma dan bukti yang konsisten, dengan lancar menerjemahkan asumsi masa kanak-kanak kita ke dalam teorema dewasa. Hal yang sama berlaku untuk teh panas. Tak satu pun dari kita yang bisa membayangkan bahwa cara pendinginan ini berhubungan langsung dengan penguapan cairan.
Fisika proses
Untuk menjawab pertanyaan tentang apa yang menentukan laju penguapan cairan, kita perlu memahami proses fisika itu sendiri. Penguapan adalah proses transisi fase suatu zat dari keadaan cair agregasi ke keadaan gas. Zat cair apa pun bisa menguap, termasuk yang sangat kental. dalam penampilandan Anda tidak dapat mengatakan bahwa bubur seperti jeli tertentu dapat kehilangan sebagian massanya karena penguapan, tetapi dalam kondisi tertentu inilah yang terjadi. Zat padat juga bisa menguap, hanya saja proses ini disebut sublimasi.
Bagaimana hal itu terjadi
Mulai mencari tahu bergantung pada apa laju penguapan cairan, kita harus mulai dari fakta bahwa ini adalah proses endotermik, yaitu proses yang terjadi dengan penyerapan panas. Panas transisi fase (panas penguapan) mentransfer energi ke molekul suatu zat, meningkatkan kecepatannya dan meningkatkan kemungkinan pemisahannya, sambil melemahkan kekuatan kohesi molekul. Melepaskan diri dari sebagian besar zat, molekul tercepat keluar dari batas-batasnya, dan zat kehilangan massanya. Pada saat yang sama, molekul cair yang dikeluarkan langsung mendidih, melakukan proses transisi fase setelah pemisahan, dan keluarnya sudah dalam keadaan gas.
Aplikasi
Memahami alasan di mana laju penguapan cairan bergantung, dimungkinkan untuk mengatur dengan benar proses teknologi yang terjadi berdasarkan mereka. Misalnya, pengoperasian AC, di penukar panas-evaporator tempat refrigeran mendidih, mengambil panas dari ruangan yang didinginkan, atau mendidihkan air di pipa boiler industri, yang panasnya ditransfer ke kebutuhan pemanas dan pasokan air panas. Memahami kondisi di mana laju penguapan cairan bergantung memberikan peluang untuk merancang dan membuat peralatan modern dan teknologi dengan dimensi kompak dan dengan koefisien yang meningkatperpindahan panas.
Suhu
Keadaan agregasi cair sangat tidak stabil. Dengan n duniawi kita. y. (konsep "kondisi normal", yaitu cocok untuk kehidupan manusia), secara berkala cenderung bergerak ke fase padat atau gas. Bagaimana ini terjadi? Apa yang menentukan laju penguapan cairan?
Kriteria utamanya tentu saja suhu. Semakin banyak kita memanaskan cairan, semakin banyak energi yang kita bawa ke molekul zat, semakin banyak ikatan molekul yang kita putus, semakin cepat proses transisi fase berjalan. Pendewaan dicapai dengan nukleat mendidih yang stabil. Air mendidih pada 100 ° C pada tekanan atmosfer. Permukaan panci atau, misalnya, ketel, tempat didihnya, hanya sekilas sangat halus. Dengan beberapa peningkatan pada gambar, kita akan melihat puncak tajam yang tak berujung, seperti di pegunungan. Panas disuplai secara titik ke masing-masing puncak ini, dan karena permukaan pertukaran panas yang kecil, air langsung mendidih, membentuk gelembung udara yang naik ke permukaan, di mana ia runtuh. Itulah sebabnya mendidih seperti itu disebut bergelembung. Laju penguapan air maksimum.
Tekanan
Parameter penting kedua, di mana laju penguapan cairan bergantung, adalah tekanan. Ketika tekanan turun di bawah atmosfer, air mulai mendidih pada suhu yang lebih rendah. Pekerjaan pressure cooker yang terkenal didasarkan pada prinsip ini - panci khusus, dari mana udara dipompa keluar, dan airnya sudah mendidih pada 70-80. Sebaliknya, peningkatan tekananmeningkatkan titik didih. Properti yang berguna ini digunakan saat memasok air superheated dari pembangkit listrik termal ke pemanas sentral dan ITP, di mana, untuk mempertahankan potensi panas yang ditransfer, air dipanaskan hingga suhu 150-180 derajat, bila perlu untuk mengecualikan kemungkinan mendidih dalam pipa.
Faktor lain
Penghembusan intensif permukaan cairan dengan suhu lebih tinggi dari suhu jet udara yang disediakan adalah faktor lain yang menentukan tingkat penguapan cairan. Contohnya bisa diambil dari kehidupan sehari-hari. Meniup permukaan danau dengan angin, atau contoh yang kami mulai cerita: meniup teh panas dituangkan ke dalam cawan. Ini mendingin karena fakta bahwa, melepaskan diri dari sebagian besar zat, molekul mengambil bagian dari energi dengan mereka, mendinginkannya. Di sini Anda juga dapat melihat efek luas permukaan. Piring lebih lebar dari cangkir, sehingga lebih banyak massa air yang berpotensi keluar dari kotaknya.
Jenis cairan itu sendiri juga mempengaruhi laju penguapan: beberapa cairan menguap lebih cepat, yang lain, sebaliknya, lebih lambat. Keadaan udara di sekitarnya juga memiliki pengaruh penting terhadap proses penguapan. Jika kadar air absolut tinggi (udara sangat lembab, seperti di dekat laut), proses penguapan akan lebih lambat.
