Di dunia di sekitar kita, berbagai macam fenomena dan proses fisik yang berbeda terus-menerus dan terus-menerus terjadi. Salah satu yang terpenting adalah proses penguapan. Ada beberapa prasyarat untuk fenomena ini. Dalam artikel ini, kami akan menganalisis masing-masing secara lebih rinci.
Apa itu penguapan?
Ini adalah proses mengubah zat menjadi gas atau uap. Ini khas hanya untuk zat konsistensi cair. Namun, sesuatu yang serupa diamati pada padatan, hanya fenomena ini yang disebut sublimasi. Ini dapat dilihat dengan pengamatan yang cermat terhadap mayat-mayat itu. Misalnya, sebatang sabun mengering seiring waktu dan mulai retak, ini disebabkan oleh fakta bahwa tetesan air dalam komposisinya menguap dan berubah menjadi gas H2O.
Definisi dalam fisika
Penguapan adalah proses endotermik di mana sumber energi yang diserap adalah panas transisi fase. Ini mencakup dua komponen:
- kalor dalam jumlah tertentu yang diperlukan untuk mengatasi gaya tarik menarik molekul ketika ada pemutusan antara molekul yang terhubung;
- kalor yang dibutuhkan untuk pekerjaan pemuaian molekul dalam proses pengubahan zat cair menjadi uap atau gas.
Bagaimana ini terjadi?
Transisi zat dari wujud cair ke wujud gas dapat terjadi dengan dua cara:
- Penguapan adalah proses pelepasan molekul dari permukaan zat cair.
- Mendidih adalah proses penguapan dari cairan dengan membawa suhu ke panas spesifik didih suatu zat.
Meskipun kedua fenomena ini mengubah zat cair menjadi gas, ada perbedaan yang signifikan di antara keduanya. Mendidih adalah proses aktif yang hanya terjadi pada suhu tertentu, sedangkan penguapan terjadi dalam kondisi apapun. Perbedaan lainnya adalah bahwa mendidih adalah karakteristik dari seluruh ketebalan cairan, sedangkan fenomena kedua hanya terjadi pada permukaan zat cair.
Teori Kinetika Molekul Penguapan
Jika kita mempertimbangkan proses ini pada tingkat molekuler, maka terjadi sebagai berikut:
- Molekul dalam zat cair selalu bergerak kacau, mereka semua memiliki kecepatan yang sangat berbeda. Sementara itu, partikel tertarik satu sama lain karena gaya tarik-menarik. Setiap kali mereka bertabrakan, kecepatan mereka berubah. Pada titik tertentu, beberapa mengembangkan kecepatan yang sangat tinggi, memungkinkan mereka untuk mengatasi gaya gravitasi.
- Unsur-unsur ini, yang muncul di permukaan cairan, memiliki energi kinetik sedemikian rupa sehingga mereka mampu mengatasinyaikatan antarmolekul dan meninggalkan cairan.
- Molekul tercepat inilah yang terbang keluar dari permukaan zat cair, dan proses ini berlangsung terus menerus dan terus menerus.
- Begitu di udara, mereka berubah menjadi uap - ini disebut penguapan.
- Sebagai akibatnya, energi kinetik rata-rata partikel yang tersisa menjadi semakin kecil. Ini menjelaskan pendinginan cairan. Ingat bagaimana di masa kecil kita diajarkan untuk meniup cairan panas agar lebih cepat dingin. Ternyata kita mempercepat proses penguapan air, dan suhu turun jauh lebih cepat.
Tergantung pada faktor apa?
Ada banyak kondisi yang diperlukan untuk terjadinya proses ini. Itu datang dari mana-mana di mana partikel air hadir: ini adalah danau, laut, sungai, semua benda basah, penutup tubuh hewan dan manusia, serta daun tumbuhan. Dapat disimpulkan bahwa penguapan adalah proses yang sangat penting dan sangat diperlukan bagi dunia sekitar dan semua makhluk hidup.
Berikut adalah faktor-faktor yang mempengaruhi fenomena ini:
- Laju penguapan secara langsung tergantung pada komposisi cairan itu sendiri. Diketahui bahwa masing-masing memiliki karakteristiknya sendiri. Misalnya, zat-zat di mana panas penguapan lebih rendah akan diubah lebih cepat. Mari kita bandingkan dua proses: penguapan alkohol dan air biasa. Dalam kasus pertama, konversi ke keadaan gas terjadi lebih cepat, karena panas spesifik penguapan dan kondensasi untuk alkohol adalah 837 kJ / kg, dan untuk air hampir tiga kali lipat.lebih - 2260 kJ/kg.
- Kecepatan juga tergantung pada suhu awal cairan: semakin tinggi, semakin cepat uap terbentuk. Sebagai contoh, mari kita ambil segelas air, ketika ada air mendidih di dalam bejana, maka penguapan terjadi pada tingkat yang jauh lebih tinggi daripada ketika suhu air lebih rendah.
- Faktor lain yang menentukan kecepatan proses ini adalah luas permukaan cairan. Ingatlah bahwa sup panas lebih cepat dingin di mangkuk berdiameter besar daripada di piring kecil.
- Laju distribusi zat di udara sangat menentukan laju penguapan, yaitu semakin cepat difusi terjadi, semakin cepat pula penguapan terjadi. Misalnya, dengan angin kencang, tetesan air menguap lebih cepat dari permukaan danau, sungai, dan waduk.
- Suhu udara di dalam ruangan juga memainkan peran penting. Kami akan membicarakannya lebih lanjut di bawah ini.
Apa peran kelembaban udara?
Karena proses penguapan terjadi dari mana-mana secara terus menerus dan terus-menerus, selalu ada partikel air di udara. Dalam bentuk molekul, mereka terlihat seperti sekelompok elemen H2O. Cairan dapat menguap tergantung pada volume uap air di atmosfer, koefisien ini disebut kelembaban udara. Itu datang dalam dua jenis:
- Kelembaban relatif adalah rasio jumlah uap air di udara dengan kerapatan uap jenuh pada suhu yang sama dalam persentase. Misalnya, skor 100% menunjukkanbahwa atmosfer sepenuhnya jenuh dengan molekul H2O.
- Absolut mencirikan massa jenis uap air di udara, dilambangkan dengan huruf f dan menunjukkan berapa banyak molekul air yang terkandung dalam 1m3 udara.
Hubungan antara proses penguapan dan kelembaban udara dapat ditentukan sebagai berikut. Semakin rendah kelembaban relatif udara maka akan semakin cepat penguapan dari permukaan bumi dan benda-benda lainnya.
Penguapan berbagai zat
Dalam zat yang berbeda, proses ini berlangsung secara berbeda. Misalnya, alkohol menguap lebih cepat daripada banyak cairan karena panas spesifik penguapannya yang rendah. Seringkali zat cair seperti itu disebut mudah menguap, karena uap air benar-benar menguap darinya pada hampir semua suhu.
Alkohol juga dapat menguap bahkan pada suhu kamar. Dalam proses menyiapkan anggur atau vodka, alkohol didorong melalui nabati, hanya mencapai titik didih, yang kira-kira sama dengan 78 derajat. Namun, sebenarnya suhu penguapan alkohol akan sedikit lebih tinggi, karena dalam produk aslinya (misalnya, mash) merupakan kombinasi dengan berbagai minyak aromatik dan air.
Kondensasi dan sublimasi
Fenomena berikut dapat diamati setiap kali air mendidih dalam ketel. Perhatikan bahwa ketika air mendidih, itu berubah dari keadaan cair ke keadaan gas. Itu terjadi dengan cara ini: semburan uap air panas denganterbang keluar dari ketel melalui ceratnya dengan kecepatan tinggi. Dalam hal ini, uap yang terbentuk tidak terlihat langsung di pintu keluar dari cerat, tetapi tidak jauh darinya. Proses ini disebut kondensasi, yaitu uap air mengental sedemikian rupa sehingga terlihat oleh mata kita.
Penguapan zat padat disebut sublimasi. Pada saat yang sama, mereka berpindah dari keadaan agregasi ke keadaan gas, melewati tahap cair. Kasus sublimasi yang paling terkenal dikaitkan dengan kristal es. Dalam bentuk aslinya, es adalah padat; pada suhu di atas 0 ° C, ia mulai mencair, mengambil keadaan cair. Namun, dalam beberapa kasus, pada suhu negatif, es berubah menjadi bentuk uap, melewati fase cair.
Efek penguapan pada tubuh manusia
Berkat penguapan, termoregulasi terjadi di tubuh kita. Proses ini berlangsung melalui sistem self-cooling. Pada hari yang panas dan gerah, seseorang yang melakukan pekerjaan fisik tertentu menjadi sangat panas. Ini berarti meningkatkan energi internal. Dan seperti yang Anda tahu, pada suhu di atas 42 ° protein dalam darah manusia mulai menggumpal, jika proses ini tidak dihentikan tepat waktu, itu akan menyebabkan kematian.
Sistem pendingin otomatis dirancang sedemikian rupa untuk mengatur suhu untuk kehidupan normal. Ketika suhu menjadi maksimum yang diijinkan, keringat aktif dimulai melalui pori-pori pada kulit. Dan kemudian dari permukaan kulit terjadipenguapan, yang menyerap kelebihan energi tubuh. Dengan kata lain, penguapan adalah proses yang berkontribusi pada pendinginan tubuh ke keadaan normal.
