همه ما از دوران کودکی به خوبی از یک واقعیت جدی زندگی آگاه هستیم. برای خنک شدن چای داغ باید آن را در نعلبکی سرد ریخته و به مدت طولانی روی سطح آن دمید. وقتی شش یا هفت ساله هستید، واقعاً به قوانین فیزیک فکر نمی‌کنید، فقط آنها را بدیهی می‌گیرید یا در اصطلاح فیزیکی، آنها را بدیهی می‌دانید. با این حال، همانطور که در طول زمان علم را یاد می‌گیریم، شباهت‌های جالبی بین بدیهیات و برهان‌های ثابت کشف می‌کنیم و به آرامی فرضیات دوران کودکی خود را به قضایای بزرگسالان تبدیل می‌کنیم. چای داغ هم همینطور. هیچ یک از ما نمی توانستیم تصور کنیم که این روش خنک سازی مستقیماً با تبخیر مایع مرتبط است.
فیزیک فرآیند
برای پاسخ به این سوال که چه چیزی میزان تبخیر یک مایع را تعیین می کند، لازم است که فیزیک این فرآیند را درک کنیم. تبخیر فرآیند انتقال فاز یک ماده از حالت تجمع مایع به حالت گازی است. هر ماده مایع می تواند تبخیر شود، از جمله بسیار چسبناک. در ظاهرو نمی توان گفت که یک دوغاب ژله مانند می تواند بخشی از جرم خود را در اثر تبخیر از دست بدهد، اما در شرایط خاص این دقیقاً همان چیزی است که اتفاق می افتد. یک جامد همچنین می تواند تبخیر شود، فقط این فرآیند تصعید نامیده می شود.
چگونه اتفاق می افتد
برای فهمیدن اینکه سرعت تبخیر مایع به چه چیزی بستگی دارد، باید از این واقعیت شروع کرد که این یک فرآیند گرماگیر است، یعنی فرآیندی که با جذب گرما انجام می شود. گرمای انتقال فاز (گرمای تبخیر) انرژی را به مولکول های یک ماده منتقل می کند و سرعت آنها را افزایش می دهد و احتمال جدا شدن آنها را افزایش می دهد و در عین حال نیروهای پیوستگی مولکولی را تضعیف می کند. با جدا شدن از بخش عمده ای از ماده، سریع ترین مولکول ها از مرزهای آن خارج می شوند و ماده جرم خود را از دست می دهد. در همان زمان، مولکول های مایع خارج شده فوراً می جوشند و فرآیند انتقال فاز را پس از جداسازی انجام می دهند و خروج آنها قبلاً در حالت گاز است.
برنامه
با درک دلایلی که سرعت تبخیر یک مایع به آن بستگی دارد، می توان فرآیندهای تکنولوژیکی را که بر اساس آنها اتفاق می افتد به درستی تنظیم کرد. به عنوان مثال، عملکرد یک دستگاه تهویه مطبوع که در مبدل حرارتی - اواپراتور که مبرد آن می جوشد، گرما را از اتاق خنک می گیرد، یا جوشاندن آب در لوله های یک دیگ صنعتی که گرمای آن به دیگ بخار منتقل می شود. نیاز به گرمایش و تامین آب گرم درک شرایطی که سرعت تبخیر یک مایع به آن بستگی دارد، فرصتی برای طراحی و ساخت تجهیزات مدرن و تکنولوژیکی در ابعاد فشرده و با ضریب افزایش می‌دهد.انتقال حرارت.
دما
حالت مایع تجمع بسیار ناپایدار است. با n زمینی ما. y (مفهوم "شرایط عادی"، یعنی مناسب برای زندگی انسان)، به طور دوره ای تمایل دارد به فاز جامد یا گازی حرکت کند. چگونه این اتفاق می افتد؟ چه چیزی سرعت تبخیر یک مایع را تعیین می کند؟
معیار اولیه البته دما است. هر چه مایع را بیشتر گرم کنیم، انرژی بیشتری به مولکول‌های ماده وارد می‌کنیم، پیوندهای مولکولی بیشتری می‌شکنیم، فرآیند انتقال فاز سریعتر انجام می‌شود. آپوتئوزیس با یک جوش هسته ای ثابت حاصل می شود. آب در 100 درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر می جوشد. سطح قابلمه یا مثلاً یک کتری که در آن می جوشد فقط در نگاه اول کاملاً صاف است. با افزایش چند برابری تصویر، قله‌های تیز بی‌پایانی مانند کوه‌ها را خواهیم دید. گرما به صورت نقطه‌ای به هر یک از این قله‌ها وارد می‌شود و به دلیل سطح تبادل حرارت کوچک، آب فوراً به جوش می‌آید و حباب هوا را تشکیل می‌دهد که به سطح بالا می‌رود و در آنجا فرو می‌ریزد. به همین دلیل است که به چنین جوشانی حبابی می گویند. سرعت تبخیر آب حداکثر است.
فشار
دومین پارامتر مهم که سرعت تبخیر مایع به آن بستگی دارد، فشار است. هنگامی که فشار به زیر اتمسفر می رسد، آب در دماهای پایین تر شروع به جوشیدن می کند. کار زودپزهای معروف بر اساس این اصل است - تابه های مخصوص که هوا از آنجا پمپ می شود و آب قبلاً در 70-80 درجه سانتیگراد جوشیده شده است. از طرف دیگر افزایش فشارنقطه جوش را افزایش می دهد. این خاصیت مفید هنگام تامین آب فوق گرم از یک نیروگاه حرارتی به گرمایش مرکزی و ITP استفاده می شود، جایی که برای حفظ پتانسیل گرمای منتقل شده، آب تا دمای 150-180 درجه گرم می شود، زمانی که لازم است حذف شود. امکان جوشیدن در لوله ها.
سایر عوامل
دمیدن شدید سطح مایع با دمای بالاتر از دمای جت هوای عرضه شده عامل دیگری است که میزان تبخیر مایع را تعیین می کند. نمونه هایی از این را می توان از زندگی روزمره گرفت. دمیدن سطح دریاچه با باد، یا مثالی که داستان را با آن شروع کردیم: دمیدن چای داغ ریخته شده در نعلبکی. به این دلیل سرد می شود که مولکول ها با جدا شدن از قسمت عمده ماده، بخشی از انرژی را با خود می برند و آن را خنک می کنند. در اینجا می توانید تأثیر مساحت سطح را نیز مشاهده کنید. یک نعلبکی پهن تر از یک لیوان است، بنابراین جرم بیشتری از آب می تواند از مربع آن خارج شود.
نوع مایع نیز بر سرعت تبخیر تأثیر می گذارد: برخی از مایعات سریعتر تبخیر می شوند و برخی دیگر، برعکس، کندتر. وضعیت هوای اطراف نیز تأثیر مهمی بر فرآیند تبخیر دارد. اگر رطوبت مطلق زیاد باشد (هوای بسیار مرطوب، مانند نزدیک دریا)، فرآیند تبخیر کندتر خواهد بود.
