การดูดกลืนพลังงานระหว่างการระเหยของของเหลวและการปลดปล่อยพลังงานระหว่างการควบแน่นของไอ การระเหยและการควบแน่นของน้ำ

เพิ่มราคาของคุณไปยังฐานข้อมูล

ความคิดเห็น

การระเหยของของเหลวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใด ๆ และยิ่งเร็วขึ้นอุณหภูมิก็จะสูงขึ้น พื้นที่มากขึ้นพื้นผิวที่ว่างของของเหลวระเหยและไอระเหยที่เกิดขึ้นเหนือของเหลวจะถูกลบออกเร็วขึ้น

ที่อุณหภูมิหนึ่ง ขึ้นอยู่กับลักษณะของของเหลวและความดันที่ของเหลวนั้นตั้งอยู่ การกลายเป็นไอจะเริ่มขึ้นในมวลทั้งหมดของของเหลว กระบวนการนี้เรียกว่าการเดือด

นี่เป็นกระบวนการของการกลายเป็นไอที่รุนแรง ไม่เพียงแต่จากพื้นผิวอิสระเท่านั้น แต่ยังรวมถึงของเหลวจำนวนมากด้วย ฟองที่เต็มไปด้วยไอน้ำอิ่มตัวจะเกิดขึ้นในปริมาตร พวกมันลุกขึ้นภายใต้การกระทำของแรงลอยตัวและแตกที่พื้นผิว จุดศูนย์กลางของการก่อตัวเป็นฟองอากาศที่เล็กที่สุดของก๊าซแปลกปลอมหรืออนุภาคของสิ่งเจือปนต่างๆ

หากฟองอากาศมีขนาดตั้งแต่หลายมิลลิเมตรขึ้นไป ระยะที่สองอาจถูกละเลย ดังนั้นสำหรับฟองอากาศขนาดใหญ่ที่ความดันภายนอกคงที่ ของเหลวจะเดือดเมื่อความดัน ไอน้ำอิ่มตัวในฟองอากาศจะเท่ากับแรงดันภายนอก

อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายเหนือพื้นผิวของของเหลว โมเลกุลของไอ ตกลงสู่ทรงกลมของการกระทำ แรงระดับโมเลกุล, กลับคืนสู่ของเหลว กระบวนการนี้เรียกว่าการควบแน่น

การระเหยและการเดือด

การระเหยและการเดือดเป็นสองวิธีที่ของเหลวเปลี่ยนเป็นก๊าซ (ไอน้ำ) กระบวนการของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเรียกว่าการกลายเป็นไอ กล่าวคือ การระเหยและการต้มเป็นวิธีการทำให้กลายเป็นไอ มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสองวิธีนี้

การระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเท่านั้น เป็นผลมาจากความจริงที่ว่าโมเลกุลของของเหลวใด ๆ เคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา ยิ่งกว่านั้นความเร็วของโมเลกุลนั้นแตกต่างกัน โมเลกุลที่มีความเร็วสูงเพียงพอเมื่ออยู่บนพื้นผิวสามารถเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลอื่นและจบลงในอากาศ โมเลกุลของน้ำซึ่งแยกจากกันในอากาศเกิดเป็นไอน้ำ เป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นด้วยตาของคู่รัก สิ่งที่เรามองว่าเป็นละอองน้ำนั้นเป็นผลมาจากการควบแน่น (กระบวนการย้อนกลับของการกลายเป็นไอ) เมื่อไอสะสมในรูปของหยดเล็กๆ ในระหว่างการทำความเย็น

เนื่องจากการระเหยทำให้ของเหลวเย็นตัวลงเนื่องจากโมเลกุลที่เร็วที่สุดจะปล่อยทิ้งไว้ อย่างที่คุณทราบ อุณหภูมิถูกกำหนดโดยความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสสาร นั่นคือพลังงานจลน์ของพวกมัน

อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ประการแรกขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของของเหลว ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น การระเหยยิ่งเร็วขึ้น เป็นเรื่องที่เข้าใจได้ เนื่องจากโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่าจะหนีออกจากพื้นผิวได้ง่ายขึ้น อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับสาร ในสารบางชนิด โมเลกุลจะถูกดึงดูดอย่างแรงกว่า ดังนั้นจึงยากที่จะบินออกไป ในขณะที่สารอื่นๆ จะอ่อนแอกว่า ดังนั้นจึงปล่อยของเหลวไว้ได้ง่ายกว่า การระเหยยังขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว ความอิ่มตัวของอากาศด้วยไอน้ำ ลม

สิ่งสำคัญที่สุดที่ทำให้การระเหยแตกต่างจากการเดือดคือการระเหยเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดๆ และเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเท่านั้น

ต่างจากการระเหย การเดือดจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่งเท่านั้น สารแต่ละตัวในสถานะของเหลวมีจุดเดือดของตัวเอง เช่น น้ำที่ปกติ ความกดอากาศเดือดที่ 100°C และแอลกอฮอล์ที่ 78°C อย่างไรก็ตาม เมื่อความดันบรรยากาศลดลง จุดเดือดของสารทั้งหมดจะลดลงเล็กน้อย

เมื่อน้ำเดือดอากาศที่ละลายในนั้นจะถูกปล่อยออกมา เนื่องจากภาชนะมักจะถูกทำให้ร้อนจากด้านล่าง อุณหภูมิในชั้นล่างของน้ำจึงสูงขึ้น และเกิดฟองขึ้นก่อน น้ำระเหยกลายเป็นฟองเหล่านี้และอิ่มตัวด้วยไอน้ำ

เนื่องจากฟองอากาศมีน้ำหนักเบากว่าตัวน้ำจึงลอยขึ้น เนื่องจากชั้นบนของน้ำไม่ร้อนจนถึงจุดเดือด ฟองอากาศจะเย็นลงและไอน้ำในนั้นควบแน่นกลับเป็นน้ำ ฟองก็จะหนักขึ้นและจมลงอีกครั้ง

เมื่อของเหลวทุกชั้นถูกทำให้ร้อนจนถึงจุดเดือด ฟองอากาศจะไม่ตกลงมาอีกต่อไป แต่จะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำและแตกออก สองสามคนอยู่ในอากาศ ดังนั้นในระหว่างการเดือดกระบวนการของการกลายเป็นไอจึงไม่ได้เกิดขึ้นบนพื้นผิวของของเหลว แต่เกิดขึ้นตลอดความหนาในฟองอากาศ ต่างจากการระเหยด้วยการระเหย การต้มทำได้ที่อุณหภูมิหนึ่งเท่านั้น

ควรเข้าใจว่าเมื่อของเหลวเดือดการระเหยตามปกติจากพื้นผิวก็เกิดขึ้นเช่นกัน

อะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการระเหยของของเหลว?

การวัดอัตราการระเหยคือปริมาณของสารที่บินออกไปต่อหน่วยเวลาจากหน่วยของพื้นผิวว่างของของเหลว นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ D. Dalton เมื่อต้นศตวรรษที่ 19 พบว่าอัตราการระเหยเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างระหว่างความดันของไออิ่มตัวที่อุณหภูมิของของเหลวที่ระเหยกับความดันที่แท้จริงของไอจริงที่มีอยู่เหนือของเหลว ถ้าของเหลวและไออยู่ในสมดุล อัตราการระเหยจะเป็นศูนย์ มันเกิดขึ้นอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น แต่กระบวนการย้อนกลับก็เกิดขึ้นที่ความเร็วเท่ากัน - การควบแน่น(การเปลี่ยนผ่านของสารจากสถานะก๊าซหรือไอเป็นสถานะของเหลว) อัตราการระเหยยังขึ้นอยู่กับว่าเกิดขึ้นในบรรยากาศที่สงบหรือในบรรยากาศที่เคลื่อนไหว ความเร็วจะเพิ่มขึ้นหากไอน้ำที่เป็นผลถูกพัดออกไปโดยกระแสลมหรือสูบออก

หากการระเหยเกิดขึ้นจากสารละลายของเหลว สารต่างๆ จะระเหยด้วย ความเร็วต่างกัน. อัตราการระเหยของสารหนึ่งๆ จะลดลงตามความดันที่เพิ่มขึ้นของก๊าซแปลกปลอม เช่น อากาศ ดังนั้นการระเหยกลายเป็นโมฆะจึงเกิดขึ้นในอัตราสูงสุด ในทางตรงกันข้าม การเพิ่มก๊าซเฉื่อยจากภายนอกเข้าไปในถัง ทำให้การระเหยช้าลงอย่างมาก

บางครั้งการระเหยเรียกว่าการระเหิดหรือการระเหิดเช่นการเปลี่ยนสถานะของแข็งเป็นสถานะก๊าซ รูปแบบเกือบทั้งหมดมีความคล้ายคลึงกันจริงๆ ความร้อนของการระเหิดมีค่ามากกว่าความร้อนของการกลายเป็นไอโดยความร้อนของการหลอมรวมโดยประมาณ

ดังนั้นอัตราการระเหยจึงขึ้นอยู่กับ:

1. ชนิดของของเหลว ของเหลวระเหยเร็วขึ้นซึ่งโมเลกุลจะถูกดึงดูดเข้าหากันโดยใช้แรงน้อยลง ในกรณีนี้ เพื่อเอาชนะแรงดึงดูดและบินออกจากกระป๋องของเหลว มากกว่าโมเลกุล
2. การระเหยเกิดขึ้นเร็วขึ้นอุณหภูมิของของเหลวก็จะสูงขึ้น ยิ่งอุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้นเท่าใด จำนวนโมเลกุลที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในนั้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งสามารถเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลโดยรอบและบินออกจากพื้นผิวของของเหลวได้
3. อัตราการระเหยของของเหลวขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของมัน เหตุผลนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าของเหลวระเหยออกจากพื้นผิวและยิ่งพื้นที่ผิวของของเหลวใหญ่ขึ้นเท่าใดจำนวนโมเลกุลก็จะยิ่งบินจากไปในอากาศมากขึ้นเท่านั้น
4. การระเหยของของเหลวเกิดขึ้นเร็วขึ้นด้วยลม พร้อมกับการเปลี่ยนผ่านของโมเลกุลจากของเหลวไปเป็นไอ กระบวนการย้อนกลับก็เกิดขึ้นเช่นกัน การเคลื่อนที่แบบสุ่มเหนือพื้นผิวของของเหลว โมเลกุลบางส่วนที่ปล่อยให้มันกลับคืนสู่สภาพเดิมอีกครั้ง ดังนั้นมวลของของเหลวในภาชนะปิดจึงไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่าของเหลวจะยังคงระเหยอยู่ก็ตาม

ข้อสรุป

เราว่าน้ำระเหย แต่สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร การระเหยเป็นกระบวนการที่ของเหลวในอากาศกลายเป็นก๊าซหรือไออย่างรวดเร็ว ของเหลวหลายชนิดระเหยเร็วมาก เร็วกว่าน้ำมาก สิ่งนี้ใช้ได้กับแอลกอฮอล์ น้ำมันเบนซิน แอมโมเนีย ของเหลวบางชนิด เช่น ปรอท ระเหยช้ามาก

อะไรทำให้เกิดการระเหย? เพื่อจะเข้าใจสิ่งนี้ เราต้องเข้าใจบางสิ่งเกี่ยวกับธรรมชาติของสสาร เท่าที่เราทราบ สารทุกชนิดประกอบด้วยโมเลกุล แรงสองแรงกระทำต่อโมเลกุลเหล่านี้ หนึ่งในนั้นคือความสามัคคีที่ดึงพวกเขาเข้าหากัน อีกประการหนึ่งคือการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของแต่ละโมเลกุลซึ่งทำให้พวกมันแยกออกจากกัน

ถ้าแรงยึดเกาะสูง สารจะยังคงอยู่ในสถานะของแข็ง อย่างไรก็ตาม หากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนแรงมากจนเกินการเกาะติดกัน สารจะกลายเป็นหรือเป็นก๊าซ หากแรงทั้งสองมีความสมดุลโดยประมาณ เราก็มีของเหลว

แน่นอนว่าน้ำเป็นของเหลว แต่บนพื้นผิวของของเหลว มีโมเลกุลที่เคลื่อนที่เร็วมากจนเอาชนะแรงเกาะกันและบินออกไปในอวกาศ กระบวนการหลบหนีของโมเลกุลเรียกว่าการระเหย

ทำไมน้ำจึงระเหยเร็วขึ้นเมื่ออยู่กลางแดดหรือโดนความร้อน? ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นเท่าใดการเคลื่อนไหวของความร้อนในของเหลวก็จะยิ่งรุนแรงขึ้น ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ กำลังเก็บความเร็วมากพอที่จะบินออกไป เมื่อโมเลกุลที่เร็วที่สุดบินออกไป ความเร็วของโมเลกุลที่เหลือจะช้าลงโดยเฉลี่ย เหตุใดของเหลวที่เหลือจึงถูกทำให้เย็นโดยการระเหย

ดังนั้นเมื่อน้ำแห้ง นั่นหมายความว่ามันได้กลายเป็นก๊าซหรือไอระเหยและกลายเป็นส่วนหนึ่งของอากาศ

ในธรรมชาติ เทคโนโลยี และชีวิตประจำวัน เรามักจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของวัตถุที่เป็นของเหลวและของแข็งเป็นสถานะก๊าซ ในวันที่อากาศแจ่มใส แอ่งน้ำที่ทิ้งไว้หลังฝนตก ผ้าลินินที่เปียกจะแห้งอย่างรวดเร็ว เมื่อเวลาผ่านไปน้ำแข็งแห้งหายไปชิ้นส่วนของแนฟทาลีน "ละลาย" ซึ่งเราเทสิ่งของทำด้วยผ้าขนสัตว์ ฯลฯ ในทุกกรณีเหล่านี้จะสังเกตการกลายเป็นไอ - การเปลี่ยนของสารเป็นสถานะก๊าซ - ไอน้ำ

มีสองวิธีในการเปลี่ยนสถานะของเหลวเป็นก๊าซ: การระเหยและการเดือด การระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวเปิดโล่งที่แยกของเหลวออกจากก๊าซ ตัวอย่างเช่น จากพื้นผิวของภาชนะเปิด จากพื้นผิวของอ่างเก็บน้ำ เป็นต้น การระเหยเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใด ๆ แต่สำหรับของเหลวใด ๆ ที่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอัตราจะเพิ่มขึ้น ปริมาตรที่ครอบครองโดยมวลของสสารที่กำหนดจะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันระหว่างการระเหย

ควรแยกเป็นสองกรณีหลัก ประการแรกคือการระเหยเกิดขึ้นในภาชนะปิดและอุณหภูมิที่ทุกจุดของภาชนะจะเท่ากัน ตัวอย่างเช่น น้ำจะระเหยภายในหม้อต้มไอน้ำหรือในกาต้มน้ำที่มีฝาปิด หากอุณหภูมิของน้ำและไอน้ำต่ำกว่าจุดเดือด ในกรณีนี้ ปริมาณไอน้ำที่สร้างขึ้นจะถูกจำกัดโดยพื้นที่ของเรือ ความดันไอถึงค่าขีดจำกัดซึ่งอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนกับของเหลว ไอน้ำดังกล่าวเรียกว่าอิ่มตัวและความดันเรียกว่าความดันไอ

กรณีที่สองคือเมื่อช่องว่างเหนือของเหลวไม่ปิด นี่คือวิธีที่น้ำระเหยออกจากผิวสระน้ำ ที่นี่แทบจะไม่ถึงจุดสมดุลและไอน้ำไม่อิ่มตัว และอัตราการระเหยขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย

การวัดอัตราการระเหยคือปริมาณของสารที่บินออกไปต่อหน่วยเวลาจากหน่วยของพื้นผิวว่างของของเหลว John Dalton นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ พบเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 ว่าอัตราการระเหยเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างระหว่างความดันของไออิ่มตัวที่อุณหภูมิของของเหลวที่ระเหยกับความดันที่แท้จริงของไอระเหยที่มีอยู่จริง เหนือของเหลว ถ้าทั้งของเหลวและไออยู่ในสมดุล อัตราการระเหยจะเป็นศูนย์ มันเกิดขึ้นอย่างแม่นยำ แต่กระบวนการย้อนกลับการควบแน่นก็เกิดขึ้นที่ความเร็วเท่ากัน อัตราการระเหยยังขึ้นอยู่กับว่าเกิดขึ้นในบรรยากาศที่สงบหรือในบรรยากาศที่เคลื่อนไหว ความเร็วจะเพิ่มขึ้นหากไอน้ำที่เป็นผลถูกพัดออกไปโดยกระแสลมหรือสูบออกโดยปั๊ม

หากการระเหยเกิดขึ้นจากสารละลายของเหลว สารต่างๆ จะระเหยในอัตราที่ต่างกัน อัตราการระเหยของสารที่กำหนดจะลดลงตามความดันที่เพิ่มขึ้นของก๊าซในอวกาศ เช่น อากาศ ดังนั้นการระเหยกลายเป็นโมฆะจึงเกิดขึ้นในอัตราสูงสุด ในทางตรงกันข้าม การเติมก๊าซเฉื่อยจากต่างประเทศลงในถังจะทำให้การระเหยช้าลงอย่างมาก .

ในระหว่างการระเหย โมเลกุลที่หลุดออกมาจากของเหลวจะต้องเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียงและทำงานกับแรงตึงผิวที่ยึดพวกมันไว้ในชั้นผิว ดังนั้น ในการระเหยจะเกิดขึ้น จะต้องให้ความร้อนแก่สารที่ระเหย ดึงมันจากแหล่งพลังงานภายในของของเหลวเอง หรือโดยการนำออกจากร่างกายโดยรอบ ปริมาณความร้อนที่ต้องถูกส่งไปยังของเหลวที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนดเพื่อแปลงเป็นไอที่อุณหภูมิและความดันนั้นเรียกว่าความร้อนของการกลายเป็นไอ ความดันไอจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ยิ่งแรง ความร้อนของการระเหยยิ่งมากขึ้น

หากของเหลวระเหยไม่ให้ความร้อนจากภายนอก หรือไม่เพียงพอที่จะจ่ายให้ ของเหลวก็จะเย็นลง โดยการบังคับให้ของเหลวที่ใส่ในภาชนะที่มีผนังที่ไม่นำความร้อนระเหยอย่างเข้มข้น จึงเป็นไปได้ที่จะบรรลุการระบายความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ ตามทฤษฎีจลนศาสตร์ ในระหว่างการระเหย โมเลกุลที่เร็วกว่าจะหนีออกจากพื้นผิวของของเหลว พลังงานเฉลี่ยของโมเลกุลที่เหลืออยู่ในของเหลวจะลดลง

การระเหยจะมาพร้อมกับการลดลงของปริมาณสารและอุณหภูมิที่ลดลง เมื่อของเหลวระเหย โมเลกุลที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดบางส่วนสามารถบินออกจากชั้นผิวได้ โมเลกุลเหล่านี้มีพลังงานจลน์มากกว่าหรือเท่ากับงานที่ต้องทำกับแรงยึดเหนี่ยวที่ยึดไว้ภายในของเหลว ในกรณีนี้อุณหภูมิของของเหลวจะถูกกำหนด ความเร็วเฉลี่ยการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลลดลง อุณหภูมิของของเหลวที่ลดลงแสดงว่าพลังงานภายในของของเหลวระเหยนั้นลดลง ส่วนหนึ่งของพลังงานนี้ถูกใช้ไปเพื่อเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวและไอน้ำที่ขยายตัวซึ่งทำงานกับแรงกดดันจากภายนอก ในทางกลับกัน มีการเพิ่มขึ้นของพลังงานภายในของสารนั้นที่กลายเป็นไอเนื่องจากระยะห่างระหว่างโมเลกุลของไอเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างโมเลกุลของเหลว ดังนั้น พลังงานภายในของมวลหน่วยของไอจึงมากกว่าพลังงานภายในของมวลหน่วยของของเหลวที่อุณหภูมิเดียวกัน

บางครั้งการระเหยเรียกว่าการระเหิดหรือการระเหิดนั่นคือการเปลี่ยนสถานะของแข็งเป็นสถานะก๊าซโดยผ่านขั้นตอนของเหลว รูปแบบเกือบทั้งหมดมีความคล้ายคลึงกันจริงๆ ความร้อนของการระเหิดมีค่ามากกว่าความร้อนของการกลายเป็นไอโดยความร้อนของการหลอมรวมโดยประมาณ

ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว ความดัน ไออิ่มตัวของแข็งส่วนใหญ่มีน้อยมากและการระเหยของสารนั้นแทบไม่มีเลย อย่างไรก็ตามมีข้อยกเว้น ดังนั้นน้ำที่ 0 ° C มีความดันไออิ่มตัว 4.58 มม. ปรอทและน้ำแข็งที่ - 1 ° C - 4.22 มม. ปรอท และแม้กระทั่งที่ - 10 ° C - 1.98 มม. ปรอท

แรงดันไอน้ำที่ค่อนข้างใหญ่นี้อธิบายการระเหยที่สังเกตได้ง่าย น้ำแข็งใสโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความจริงที่รู้จักกันดีของการตากผ้าเปียกในที่เย็น การระเหย ร่างกายที่แข็งแรงยังสามารถสังเกตได้ในการระเหย น้ำแข็งเทียม, แนฟทาลีน, หิมะ

ปรากฏการณ์ของการระเหยเกิดขึ้นจากการกลั่น ซึ่งเป็นวิธีการทั่วไปอย่างหนึ่งของวิศวกรรมเคมี การกลั่นเป็นกระบวนการแยกของผสมของเหลวที่มีหลายองค์ประกอบโดยการระเหยบางส่วนและการควบแน่นของไอระเหยในภายหลัง ผลของกระบวนการนี้ ของผสมของเหลวจะถูกแยกออกเป็นเศษส่วนแยกกันซึ่งมีองค์ประกอบและจุดเดือดต่างกัน

ปรากฏการณ์ทางกายภาพ - เดือด

วิธีที่สองของการกลายเป็นไอคือการเดือดซึ่งแตกต่างจากการระเหยโดยความจริงที่ว่าการก่อตัวของไอเกิดขึ้นไม่เพียง แต่บนพื้นผิว แต่ตลอดมวลทั้งหมดของของเหลว การเดือดจะเกิดขึ้นได้หากความดันไออิ่มตัวของของเหลวมีค่าเท่ากับความดันภายนอก ดังนั้นของเหลวที่กำหนดภายใต้ความดันภายนอกที่กำหนดจะเดือดที่อุณหภูมิที่กำหนดไว้อย่างดี โดยปกติจุดเดือดจะได้รับสำหรับความดันบรรยากาศ ตัวอย่างเช่น น้ำที่ความดันบรรยากาศเดือดที่ 373 K หรือ 100°C

ความแตกต่างของอุณหภูมิเดือด สารต่างๆพบการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสำหรับการกลั่นสารผสมที่เรียกว่า ส่วนประกอบที่แตกต่างกันอย่างมากในจุดเดือด เช่น สำหรับการกลั่นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม

การพึ่งพาของจุดเดือดต่อแรงดันอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแรงดันภายนอกป้องกันการเติบโตของฟองไอในของเหลว ดังนั้น ที่ความดันสูง ของเหลวจะเดือดที่อุณหภูมิสูงขึ้น เมื่อความดันเปลี่ยนแปลง จุดเดือดจะเปลี่ยนในช่วงกว้างกว่าจุดหลอมเหลว

เดือดคือ ชนิดพิเศษการทำให้เป็นไอ นอกเหนือจากการระเหย สัญญาณภายนอกเดือด: ปรากฏบนผนังของภาชนะ จำนวนมากของฟองอากาศขนาดเล็ก ปริมาตรของฟองอากาศเพิ่มขึ้นและแรงยกเริ่มส่งผลกระทบ ภายในของเหลวมีการเคลื่อนไหวของฟองสบู่ที่รุนแรงและผิดปกติไม่มากก็น้อย ฟองสบู่แตกบนพื้นผิว กระบวนการลอยตัว การทำลายฟองอากาศที่เต็มไปด้วยอากาศและไอน้ำบนพื้นผิวของของเหลวนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยการเดือด ของเหลวมีจุดเดือดของตัวเอง

ฟองอากาศที่ก่อตัวขึ้นเมื่อของเหลวเดือดจะก่อตัวได้ง่ายที่สุดบนฟองอากาศหรือก๊าซอื่นๆ ที่ปกติจะมีอยู่ในของเหลว ฟองอากาศดังกล่าว - จุดเดือด - มักติดอยู่กับผนังของภาชนะ ดังนั้นการเดือดจึงเริ่มขึ้นที่ผนังเร็วกว่านี้

ฟองอากาศมีไอน้ำ เนื่องจากฟองอากาศจำนวนมาก พื้นผิวการระเหยของของเหลวจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การก่อตัวของไอน้ำเกิดขึ้นตลอดปริมาตรของภาชนะ ดังนั้นและ ลักษณะเฉพาะเดือด: เดือดพล่าน, ปริมาณไอน้ำเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว, อุณหภูมิเพิ่มขึ้นจนหยุดเดือด

แต่ถ้าของเหลวไม่มีก๊าซ การก่อตัวของฟองไอในนั้นทำได้ยาก ของเหลวดังกล่าวสามารถทำให้ร้อนยวดยิ่งได้ กล่าวคือ ให้ความร้อนเหนือจุดเดือดโดยไม่ทำให้เดือด หากมีการนำก๊าซหรืออนุภาคของแข็งจำนวนเล็กน้อยเข้าสู่พื้นผิวที่อากาศเกาะติด ถูกนำเข้าสู่ของเหลวที่มีความร้อนสูงยิ่งยวดดังกล่าว มันจะเดือดทันทีที่ระเบิดได้ อุณหภูมิของของเหลวจะลดลงจนถึงจุดเดือด ปรากฏการณ์ดังกล่าวอาจทำให้เกิดการระเบิดของหม้อไอน้ำได้ ดังนั้นต้องป้องกันไว้ ย้อนกลับไปในปี 1924 F. Kendrick และเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถให้ความร้อนกับน้ำของเหลวได้สูงถึง 270ºC ที่ความดันบรรยากาศปกติ ที่อุณหภูมินี้ ความดันสมดุลของไอน้ำคือ 54 atm จากที่กล่าวมาข้างต้นสามารถควบคุมกระบวนการเดือดได้โดยการเพิ่มหรือลดแรงดัน ตลอดจนลดจำนวน "เมล็ดพืช" การวิจัยสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่า ตามหลักการแล้ว น้ำจะได้รับความร้อนที่ประมาณ 300ºC หลังจากนั้นจะกลายเป็นเมฆครึ้มในทันทีและระเบิดด้วยการก่อตัวของส่วนผสมของไอน้ำและไอน้ำที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว

ดังนั้นการเดือดก็เหมือนกับการระเหยกลายเป็นไอ การระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวที่อุณหภูมิใดๆ และความดันภายนอกใดๆ และการเดือดคือการกลายเป็นไอในปริมาตรทั้งหมดของของเหลวที่อุณหภูมิที่กำหนดสำหรับสารแต่ละชนิด ขึ้นอยู่กับความดันภายนอก

เพื่อไม่ให้อุณหภูมิของของเหลวระเหยไปเปลี่ยนแปลง จะต้องจ่ายความร้อนจำนวนหนึ่งไปยังของเหลว ปริมาณทางกายภาพการแสดงปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนของเหลวที่มีมวล 1 กิโลกรัมให้เป็นไอโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิ เรียกว่า ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ ค่านี้แสดงด้วยตัวอักษร L วัดโดย J / kg = เจ/กก.

การควบแน่นด้วยไอน้ำ - กระบวนการที่ตรงกันข้ามของการกลายเป็นไอ ปรากฏการณ์ของการกลายเป็นไอและการควบแน่นจะอธิบายวัฏจักรของน้ำในธรรมชาติ การก่อตัวของหมอก น้ำค้าง

ปริมาณความร้อนที่ไอน้ำปล่อยออกมาเมื่อควบแน่นถูกกำหนดโดยสูตรเดียวกัน = เจ

ได้มีการทดลองแล้วว่า ตัวอย่างเช่น ความร้อนจำเพาะการทำให้น้ำกลายเป็นไอที่ 100°C เท่ากับ 2.3 106 J/kg กล่าวคือ สำหรับการเปลี่ยนสภาพของน้ำที่มีมวล 1 กก. เป็นไอน้ำที่จุดเดือด 100°C ต้องใช้พลังงาน 2.3 106 J

ความชื้นในอากาศ

เนื่องจากการระเหยทุกประเภท บรรยากาศของโลกจึงมีไอน้ำจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในชั้นที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด การปรากฏตัวของไอน้ำในอากาศเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของชีวิตบน โลก. อย่างไรก็ตามสำหรับสัตว์ ดอกไม้ทั้งอากาศแห้งและชื้นเกินไปจะไม่เอื้ออำนวย สร้างความชื้นปานกลาง เงื่อนไขที่จำเป็นเพื่อชีวิตและกิจกรรมของมนุษย์ตามปกติ ความชื้นที่มากเกินไปเป็นอันตรายต่อกระบวนการผลิตหลายอย่าง ในระหว่างการจัดเก็บผลิตภัณฑ์และวัสดุ วิธีประเมินระดับความชื้นในอากาศ เช่น ปริมาณไอน้ำที่บรรจุอยู่? การประเมินดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพยากรณ์อากาศ เนื่องจากเนื้อหาของไอน้ำในบรรยากาศเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในการกำหนดสภาพอากาศ โดยไม่ทราบความชื้นของอากาศ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์สภาพอากาศซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ เกษตรกรรม, การขนส่ง , ภาคส่วนอื่นๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ ในการหาปริมาณไอในอากาศ โดยหลักการแล้ว ให้ส่งอากาศปริมาณหนึ่งผ่านสารที่ดูดซับไอน้ำ แล้วจึงหามวลของไอที่มีอยู่ในอากาศ 1 ลูกบาศก์เมตร

ค่าที่วัดโดยปริมาณไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศ 1 ซม. 3 เรียกว่าความชื้นสัมบูรณ์ของอากาศ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความชื้นสัมบูรณ์วัดโดยความหนาแน่นของไอน้ำในอากาศ

ในทางปฏิบัติ การวัดปริมาณไอน้ำในอากาศ 1 ลบ.ม. เป็นเรื่องยากมาก แต่กลับกลายเป็นว่าค่าตัวเลขของความชื้นสัมบูรณ์แตกต่างกันเล็กน้อยจากความดันบางส่วนของไอน้ำภายใต้สภาวะเดียวกัน ซึ่งวัดเป็นมิลลิเมตรของปรอท ความดันบางส่วนของก๊าซจะวัดได้ง่ายกว่ามาก ดังนั้นในอุตุนิยมวิทยา ความชื้นสัมบูรณ์ของอากาศมักจะเรียกว่าแรงดันบางส่วนของไอน้ำที่บรรจุอยู่ในอุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งวัดเป็นมิลลิเมตรของปรอท

แต่เมื่อทราบความชื้นสัมบูรณ์ของอากาศแล้ว ก็ยังไม่สามารถระบุได้ว่าอากาศแห้งหรือชื้นเพียงใด เนื่องจากความชื้นในอากาศจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิด้วย หากอุณหภูมิต่ำ ปริมาณไอน้ำในอากาศที่กำหนดจะใกล้เคียงกับความอิ่มตัวมาก กล่าวคือ อากาศจะชื้น ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ไอน้ำในปริมาณเท่ากันจะห่างไกลจากความอิ่มตัวและอากาศจะแห้ง

ในการตัดสินระดับความชื้นในอากาศ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าไอน้ำในนั้นอยู่ใกล้หรือไกลจากความอิ่มตัว เพื่อจุดประสงค์นี้ แนวคิดเรื่องความชื้นสัมพัทธ์จึงถูกนำมาใช้

ความชื้นสัมพัทธ์คือค่าที่วัดโดยอัตราส่วนของความชื้นสัมพัทธ์ต่อปริมาณไอน้ำที่ต้องการเพื่อทำให้อากาศอิ่มตัว 1 ม. 3 ที่อุณหภูมินั้น โดยปกติจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศแสดงว่าเปอร์เซ็นต์ความชื้นสัมบูรณ์ของความหนาแน่นของไอน้ำอิ่มตัวในอากาศที่อุณหภูมิที่กำหนดคือเท่าใด:

ในอุตุนิยมวิทยา ความชื้นสัมพัทธ์คือปริมาณที่วัดโดยอัตราส่วนของความดันบางส่วนของไอน้ำ ที่มีอยู่ในอากาศความดันของไอน้ำอิ่มตัวในอากาศที่อุณหภูมิเดียวกัน

ความชื้นสัมพัทธ์ไม่เพียงขึ้นอยู่กับความชื้นสัมบูรณ์เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิด้วย หากปริมาณไอน้ำในอากาศไม่เปลี่ยนแปลง ความชื้นสัมพัทธ์จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่ลดลง เนื่องจากยิ่งอุณหภูมิต่ำ ไอน้ำยิ่งเข้าใกล้ความอิ่มตัวมากขึ้น ในการคำนวณความชื้นสัมพัทธ์ ให้ใช้ค่าที่ระบุในตารางที่เกี่ยวข้อง

น้ำเป็นตัวทำละลาย

น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดี วิธีแก้ปัญหาเรียกว่า ระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลของตัวทำละลายและอนุภาคของตัวถูกละลาย ซึ่งเกิดปฏิกิริยาระหว่างกันทางกายภาพและทางเคมี ตัวอย่างเช่น: การผสมทางกลคือ ปรากฏการณ์ทางกายภาพการให้ความร้อนเมื่อละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำเป็นปรากฏการณ์ทางเคมี

สารแขวนลอยคือสารแขวนลอยที่อนุภาคขนาดเล็กของสสารของแข็งถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอระหว่างโมเลกุลของน้ำ ตัวอย่างเช่น: ส่วนผสมของดินเหนียวและน้ำ

อิมัลชันเป็นสารแขวนลอยที่หยดของเหลวขนาดเล็กกระจายอย่างสม่ำเสมอระหว่างโมเลกุลของของเหลวอื่น ตัวอย่างเช่น การกวนน้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน และ น้ำมันพืชด้วยน้ำ

สารละลายซึ่งสารที่กำหนดไม่ละลายในอุณหภูมิที่กำหนดอีกต่อไปเรียกว่าอิ่มตัว และสารละลายที่สารยังคงละลายได้เรียกว่าไม่อิ่มตัว

ความสามารถในการละลายถูกกำหนดโดยมวลของสาร ซึ่งเป็นมวลของสารที่สามารถละลายได้ในตัวทำละลาย 1,000 มล. ที่อุณหภูมิที่กำหนด

เศษส่วนมวลของตัวถูกละลายคืออัตราส่วนของมวลของตัวถูกละลายต่อมวลของสารละลาย

เกิดขึ้นจากพื้นผิวที่ว่างของของเหลว

การระเหิดหรือการระเหิดเช่น การเปลี่ยนผ่านของสารจากของแข็งไปเป็นสถานะก๊าซเรียกอีกอย่างว่าการระเหย

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากการสังเกตประจำวันว่าปริมาณของเหลวใดๆ (น้ำมันเบนซิน อีเธอร์ น้ำ) ในภาชนะเปิดจะค่อยๆ ลดลง ของเหลวไม่หายไปอย่างไร้ร่องรอย - มันกลายเป็นไอน้ำ การระเหยเป็นหนึ่งใน การทำให้กลายเป็นไอ. อีกประเภทหนึ่งคือการต้ม

กลไกการระเหย

การระเหยเกิดขึ้นได้อย่างไร? โมเลกุลของของเหลวใดๆ จะเคลื่อนที่ต่อเนื่องและสุ่ม และยิ่งอุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้นเท่าใด พลังงานจลน์ของโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หมายถึง พลังงานจลน์มีค่าบางอย่าง แต่สำหรับแต่ละโมเลกุล พลังงานจลน์อาจมากกว่าหรือน้อยกว่าค่าเฉลี่ยก็ได้ ถ้าโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์เพียงพอที่จะเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลอยู่ใกล้ผิวน้ำ มันจะบินออกจากของเหลว สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นซ้ำกับโมเลกุลเร็วอีกโมเลกุลหนึ่ง โดยโมเลกุลที่สอง สาม ฯลฯ เมื่อลอยออกมา โมเลกุลเหล่านี้จะก่อตัวเป็นไอเหนือของเหลว การก่อตัวของไอนี้คือการระเหย

การดูดซับพลังงานระหว่างการระเหย

เนื่องจากโมเลกุลที่เร็วกว่าจะหลุดออกจากของเหลวในระหว่างการระเหย พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลที่เหลืออยู่ในของเหลวจะเล็กลงและเล็กลง ซึ่งหมายความว่าพลังงานภายในของของเหลวระเหยจะลดลง ดังนั้น หากไม่มีพลังงานไหลออกสู่ของเหลวจากภายนอก อุณหภูมิของของเหลวระเหยจะลดลง ของเหลวจะเย็นลง (นี่คือสาเหตุที่โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คนที่สวมเสื้อผ้าเปียกจะเย็นกว่าในเสื้อผ้าแห้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ มีลมแรง)

อย่างไรก็ตาม เมื่อน้ำที่เทลงในแก้วระเหย เราไม่สังเกตเห็นอุณหภูมิที่ลดลง สิ่งนี้สามารถอธิบายได้อย่างไร? ความจริงก็คือการระเหยในกรณีนี้เกิดขึ้นช้าและอุณหภูมิของน้ำจะคงที่เนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศโดยรอบจากนั้น จำนวนเงินที่ต้องการความอบอุ่น ซึ่งหมายความว่าเพื่อให้ของเหลวระเหยโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิ จะต้องส่งพลังงานให้กับของเหลว

ปริมาณความร้อนที่ต้องให้ของเหลวเพื่อสร้างมวลหน่วยของไอที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่า ความร้อนของการกลายเป็นไอ

อัตราการระเหยของของเหลว

ไม่เหมือน เดือดการระเหยจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดก็ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้น อัตราการระเหยจะเพิ่มขึ้น ยิ่งอุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้น โมเลกุลที่เคลื่อนที่เร็วขึ้นจะมีพลังงานจลน์มากพอที่จะเอาชนะแรงดึงดูดของอนุภาคข้างเคียงและบินออกจากของเหลวได้ และการระเหยเร็วขึ้นจะเกิดขึ้น

อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลว ของเหลวระเหยจะระเหยอย่างรวดเร็ว ซึ่งแรงของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลมีขนาดเล็ก (เช่น อีเธอร์ แอลกอฮอล์ น้ำมันเบนซิน) ถ้าเราทำของเหลวดังกล่าวลงบนมือเราจะรู้สึกหนาว การระเหยจากพื้นผิวของมือ ของเหลวดังกล่าวจะเย็นลงและนำความร้อนออกจากมือ

อัตราการระเหยของของเหลวขึ้นอยู่กับพื้นที่ของพื้นผิวที่ว่าง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าของเหลวระเหยออกจากพื้นผิวและยิ่งพื้นที่ผิวว่างของของเหลวมีขนาดใหญ่ขึ้นเท่าใดจำนวนโมเลกุลก็จะยิ่งลอยขึ้นไปในอากาศมากขึ้นเท่านั้น

ในภาชนะเปิด มวลของของเหลวจะค่อยๆ ลดลงเนื่องจากการระเหย นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าโมเลกุลของไอระเหยส่วนใหญ่กระจายไปในอากาศโดยไม่กลับสู่ของเหลว (ซึ่งต่างจากสิ่งที่เกิดขึ้นในภาชนะปิด) แต่ส่วนเล็ก ๆ กลับคืนสู่ของเหลวจึงทำให้การระเหยช้าลง ดังนั้นด้วยลมที่พัดพาโมเลกุลไอระเหยไป การระเหยของของเหลวจึงเกิดขึ้นเร็วขึ้น

การใช้สารระเหยในเทคโนโลยี

การระเหยมีบทบาทสำคัญในพลังงาน เครื่องทำความเย็นในกระบวนการทำให้แห้ง การทำความเย็นแบบระเหย ตัวอย่างเช่น ในเทคโนโลยีอวกาศ ยานสืบเชื้อสายถูกปกคลุมด้วยสารระเหยอย่างรวดเร็ว เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ร่างกายของอุปกรณ์จะร้อนขึ้นเนื่องจากการเสียดสี และสารที่ปกคลุมมันจะเริ่มระเหย การระเหยทำให้ยานอวกาศเย็นลงจึงช่วยประหยัดจากความร้อนสูงเกินไป

การควบแน่น

การควบแน่น(จาก ลท. การควบแน่น- การบดอัด, การทำให้หนาขึ้น) - การเปลี่ยนผ่านของสารจากสถานะก๊าซ (ไอน้ำ) เป็นสถานะของเหลวหรือของแข็ง

เป็นที่ทราบกันว่าเมื่อมีลม ของเหลวจะระเหยเร็วขึ้น ทำไม ความจริงก็คือพร้อมกันกับการระเหยออกจากพื้นผิว ของเหลวไปและการควบแน่น การควบแน่นเกิดขึ้นเนื่องจากส่วนหนึ่งของโมเลกุลของไอระเหยที่เคลื่อนที่แบบสุ่มเหนือของเหลวกลับมาที่ของเหลวอีกครั้ง ลมจะดึงโมเลกุลที่ไหลออกจากของเหลวและไม่ยอมให้กลับคืนมา

การควบแน่นอาจเกิดขึ้นได้เมื่อไอไม่ได้สัมผัสกับของเหลว เป็นการควบแน่นที่อธิบาย ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของเมฆ: โมเลกุลของไอน้ำที่ลอยอยู่เหนือพื้นโลกในชั้นบรรยากาศที่เย็นกว่าจะถูกจัดกลุ่มเป็นหยดน้ำเล็กๆ ซึ่งสะสมเป็นเมฆ การควบแน่นของไอน้ำในบรรยากาศทำให้เกิดฝนและน้ำค้าง

ในระหว่างการระเหย ของเหลวจะเย็นตัวลงและเย็นกว่าสิ่งแวดล้อมเริ่มดูดซับพลังงาน ในทางกลับกัน ในระหว่างการควบแน่น ความร้อนจำนวนหนึ่งจะถูกปล่อยเข้าสู่ สิ่งแวดล้อมและอุณหภูมิจะสูงขึ้นเล็กน้อย ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการควบแน่นของมวลหน่วยเท่ากับความร้อนของการระเหย

ในระหว่างการระเหย โมเลกุลจะออกจากของเหลวซึ่งมีพลังงานจลน์มากกว่าพลังงานจลน์เฉลี่ย ดังนั้นค่าเฉลี่ยของพลังงานจลน์ของโมเลกุลของเหลวที่เหลือจึงลดลง และนี่หมายถึงอุณหภูมิของของเหลวระเหยจะลดลง นั่นคือเหตุผลที่คุณรู้สึกเย็นสบายในวันฤดูร้อนหลังว่ายน้ำ การระเหยของน้ำออกจากผิวกายทำให้เย็นลง เป็นที่ทราบกันดีว่าเสื้อผ้าเปียกจะเย็นกว่าเสื้อผ้าแห้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีลมแรง ได้ความเย็นที่แรงมากหากเกิดการระเหยอย่างรวดเร็ว ด้วยการระเหยอย่างรวดเร็วของอีเทอร์ที่ความดันบรรยากาศ ความเย็นต่ำกว่า 0 ° C อาจเกิดขึ้นได้ หาได้แบบนี้. เทอีเธอร์เล็กน้อยลงในแก้วแว่นตาเว้าแล้ววางลงบนโต๊ะที่ชุบน้ำ ด้วยการระเหยอย่างรวดเร็วของอีเธอร์ (การระเหยถูกเร่งโดยการเป่าลมผ่านอีเธอร์) แก้วจะแข็งตัวไปที่พื้นผิวของโต๊ะ แพทย์จะใช้การทำความเย็นโดยการระเหยของเหลวระเหยง่ายเมื่อจำเป็นต้องแช่แข็งผิวของผู้ป่วยเพื่อไม่ให้รู้สึกเจ็บปวด

ในประเทศที่ร้อน น้ำเย็น มักจะเก็บไว้ในภาชนะดินเผามีรูพรุน น้ำที่ไหลผ่านรูพรุนของภาชนะจะระเหยทำให้น้ำในภาชนะเย็นลง

หากคุณกีดกันโอกาสที่จะระเหยของเหลว การระบายความร้อนจะเกิดขึ้นช้ากว่ามาก จำไว้ว่าซุปมันเยิ้มจะเย็นตัวลงนานแค่ไหน ชั้นของไขมันบนผิวของมันช่วยป้องกันการปล่อยโมเลกุลของน้ำอย่างรวดเร็ว ของเหลวระเหยแทบไม่ได้ และอุณหภูมิของมันลดลงอย่างช้าๆ (ไขมันเองระเหยช้ามาก เนื่องจากโมเลกุลขนาดใหญ่ของมันจะเกาะติดกันแน่นกว่าโมเลกุลของน้ำ)

การระเหยของของแข็ง

ระเหยไม่เพียงแต่ของเหลวแต่ยังของแข็ง โมเลกุลที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวของของแข็งและมีพลังงานจลน์เพียงพอสามารถออกจากร่างกายได้ กระบวนการเปลี่ยนสารจากสถานะของแข็งเป็นสถานะก๊าซโดยตรงเรียกว่าการระเหิดหรือการระเหิด

ตัวอย่างเช่น แนฟทาลีนหรือการบูรระเหยที่อุณหภูมิห้องและความดันปกติ โดยผ่านสถานะของเหลว ในทำนองเดียวกัน ผลึกโบรมีนหรือไอโอดีนจะระเหย โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากได้รับความร้อน น้ำแข็งยังระเหย หากแขวนผ้าเปียกในที่เย็น น้ำจะแข็งตัว จากนั้นน้ำแข็งจะระเหยและผ้าจะแห้ง

เมื่อของเหลวระเหยไป พวกมันจะเย็นลงเมื่อโมเลกุลที่เร็วที่สุดออกจากของเหลว

§ 6.2. สมดุลระหว่างของเหลวกับไอ

สถานะที่น่าสนใจที่สุดของก๊าซคือไออิ่มตัว อยู่ในสภาวะสมดุลกับของเหลว

ไอน้ำอิ่มตัว

ปริมาณของเหลวในภาชนะเปิดลดลงอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการระเหย แต่ถ้าภาชนะปิดสนิทสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นซึ่งสามารถอธิบายได้ดังนี้

ในช่วงแรก หลังจากที่เราเทของเหลวลงในภาชนะและปิดลง ของเหลวจะระเหยและความหนาแน่นของไอเหนือของเหลวจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน จำนวนโมเลกุลที่ส่งคืนอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวายกลับคืนสู่ของเหลวก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ยิ่งมีความหนาแน่นของไอมากเท่าใด จำนวนโมเลกุลของมันก็กลับคืนสู่ของเหลวมากขึ้นเท่านั้น ในภาชนะเปิด ภาพจะต่างออกไป: โมเลกุลที่ทิ้งของเหลวไว้อาจไม่กลับสู่ของเหลว

ในภาชนะปิด สภาวะสมดุลถูกสร้างขึ้นในที่สุด: จำนวนโมเลกุลที่ออกจากพื้นผิวของของเหลวจะเท่ากับจำนวนโมเลกุลของไอที่กลับสู่ของเหลวในเวลาเดียวกัน สมดุลดังกล่าวเรียกว่าไดนามิกหรือแบบเคลื่อนที่ ด้วยสมดุลไดนามิกระหว่างของเหลวกับไอของของเหลว ทั้งการระเหยของของเหลวและการควบแน่นของไอจะเกิดขึ้นพร้อมกัน และโดยเฉลี่ยแล้วทั้งสองกระบวนการจะชดเชยซึ่งกันและกัน (รูปที่ 6.2)

ไอน้ำตั้งอยู่ใน ในสมดุลไดนามิกกับของเหลวเรียกว่าไออิ่มตัวชื่อนี้เน้นว่าปริมาตรที่กำหนดที่อุณหภูมิที่กำหนดไม่สามารถมีไอน้ำเพิ่มขึ้นได้ หากอากาศจากภาชนะที่มีของเหลวถูกสูบออกไป จะมีเฉพาะไออิ่มตัวเท่านั้นที่จะอยู่เหนือพื้นผิวของของเหลว

ไอน้ำอิ่มตัวมีจำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตรมากที่สุดที่อุณหภูมิที่กำหนด (และด้วยเหตุนี้จึงมีความหนาแน่นสูงสุด) และออกแรงดันมากที่สุด

เช่นเดียวกับของเหลวอื่น ๆ มีพลังงานที่ช่วยให้พวกเขาสามารถเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้ โมเลกุลเหล่านี้เร่งความเร็วด้วยแรงและบินขึ้นสู่ผิวน้ำ ดังนั้นหากแก้วน้ำถูกปกคลุมด้วยกระดาษเช็ดปากหลังจากนั้นครู่หนึ่งมันก็จะเปียกเล็กน้อย แต่การระเหยของน้ำในสภาวะต่างๆ ดำเนินไปด้วยความเข้มข้นที่แตกต่างกัน ลักษณะทางกายภาพที่สำคัญที่ส่งผลต่ออัตราของกระบวนการนี้และระยะเวลาคือความหนาแน่นของสาร อุณหภูมิ พื้นที่ผิว การมีอยู่ ยิ่งความหนาแน่นของสารมากเท่าใดโมเลกุลก็จะยิ่งอยู่ใกล้กันมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าเป็นการยากสำหรับพวกเขาที่จะเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล และพวกมันบินขึ้นสู่ผิวน้ำด้วยจำนวนที่น้อยกว่ามาก หากคุณใส่ของเหลวสองชนิดที่มีความหนาแน่นต่างกัน (เช่น น้ำและเมทิล) ในสภาวะเดียวกัน ของเหลวที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าจะระเหยเร็วขึ้น ความหนาแน่นของน้ำคือ 0.99 g/cm3 และความหนาแน่นของเมทิลคือ 0.79 g/cm3 ดังนั้นเมทานอลจะระเหยเร็วขึ้น ไม่น้อยกว่า ปัจจัยสำคัญอุณหภูมิมีผลต่ออัตราการระเหยของน้ำ ดังที่ได้กล่าวไปแล้วการระเหยที่อุณหภูมิใด ๆ แต่ด้วยการเพิ่มขึ้นความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นและปล่อยให้ของเหลวอยู่ในปริมาณที่มากขึ้น จึงลุกไหม้ น้ำระเหยได้เร็วกว่าน้ำเย็น อัตราการระเหยของน้ำ ขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวด้วย น้ำที่เทลงในขวดที่มีคอแคบจะระเหยไปเพราะ โมเลกุลที่ปล่อยออกมาจะเกาะติดกับผนังของขวดที่เรียวขึ้นที่ด้านบนและหมุนกลับ และโมเลกุลของน้ำในจานรองจะปล่อยของเหลวไว้โดยไม่มีสิ่งกีดขวางกระบวนการระเหยจะเร่งขึ้นอย่างมากหากอากาศไหลผ่านพื้นผิวที่เกิดการระเหย ความจริงก็คือนอกเหนือจากการปล่อยโมเลกุลจากของเหลวแล้วพวกมันก็กลับมา และการไหลเวียนของอากาศที่แรงขึ้น โมเลกุลที่น้อยลงก็จะตกกลับลงไปในน้ำ ดังนั้นปริมาณของมันจะลดลงอย่างรวดเร็ว

ที่มา:

• การระเหยของน้ำ

คุณสมบัติต่างๆ ของน้ำเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์มาหลายปีแล้ว น้ำสามารถอยู่ในสถานะต่างๆ - ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ด้วยความปกติ อุณหภูมิเฉลี่ยน้ำอยู่ในรูปของของเหลว คุณสามารถดื่มมันรดน้ำต้นไม้ด้วย น้ำสามารถแพร่กระจายและครอบครองพื้นผิวบางส่วนและอยู่ในรูปของภาชนะที่น้ำตั้งอยู่ แล้วทำไมน้ำถึงเป็นของเหลว?

น้ำมีโครงสร้างพิเศษเนื่องจากอยู่ในรูปของของเหลว มันสามารถเทไหลและหยด ผลึกแข็งมีโครงสร้างที่สั่งอย่างเข้มงวด ในสารที่เป็นก๊าซ โครงสร้างจะแสดงเป็นความโกลาหลอย่างสมบูรณ์ น้ำเป็นโครงสร้างตัวกลางระหว่างสารที่เป็นก๊าซ อนุภาคในโครงสร้างของน้ำอยู่ห่างจากกันเพียงเล็กน้อยและมีระเบียบค่อนข้างมาก แต่เนื่องจากอนุภาคเคลื่อนตัวออกจากกันเมื่อเวลาผ่านไป ลำดับของโครงสร้างจึงหายไปอย่างรวดเร็ว

แรงของการกระทำระหว่างอะตอมและระหว่างโมเลกุลกำหนดระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอนุภาค โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจน ซึ่งอะตอมของออกซิเจนของโมเลกุลหนึ่งจะถูกดึงดูดไปยังอะตอมของไฮโดรเจนของอีกโมเลกุลหนึ่ง พันธะไฮโดรเจนก่อตัวขึ้น ซึ่งทำให้น้ำมีคุณสมบัติความลื่นไหล ในขณะที่โครงสร้างของน้ำเองก็เกือบจะเหมือนกันกับโครงสร้างของผลึก ด้วยความช่วยเหลือของการทดลองมากมาย ความจริงที่ว่าน้ำสร้างโครงสร้างของตัวเองในปริมาตรอิสระ

เมื่อเชื่อมต่อน้ำกับพื้นผิวที่เป็นของแข็ง โครงสร้างของน้ำจะเริ่มรวมกับโครงสร้างของพื้นผิว เนื่องจากโครงสร้างของชั้นน้ำที่อยู่ติดกันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง คุณสมบัติทางกายภาพของชั้นน้ำจึงเริ่มเปลี่ยนไป ความหนืดของน้ำจะเปลี่ยนไป เป็นไปได้ที่จะละลายสารที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติบางอย่าง น้ำเป็นของเหลวใสไม่มีสีในขั้นต้น คุณสมบัติทางกายภาพน้ำสามารถเรียกได้ว่าผิดปกติเนื่องจากมีจุดเดือดและจุดเยือกแข็งค่อนข้างสูง

น้ำมีแรงตึงผิว เช่น เธอมีอาการผิดปกติ อุณหภูมิสูงการแช่แข็งและการเดือดตลอดจนแรงตึงผิว การระเหยและการละลายของน้ำแบบจำเพาะนั้นสูงกว่าสารอื่นๆ มาก คุณลักษณะที่น่าทึ่งคือความหนาแน่นของน้ำสูงกว่าความหนาแน่นของน้ำแข็ง ซึ่งทำให้น้ำแข็งลอยอยู่บนผิวน้ำได้ คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมทั้งหมดเหล่านี้ของน้ำในฐานะของเหลวได้รับการอธิบายอีกครั้งจากการมีอยู่ของพันธะไฮโดรเจนที่ผูกโมเลกุลไว้ในนั้น

โครงสร้างของโมเลกุลน้ำที่มีสามอะตอมในการฉายภาพทางเรขาคณิตของจัตุรมุขนำไปสู่แรงดึงดูดร่วมกันของโมเลกุลของน้ำที่มีต่อกันและกัน มันเป็นเรื่องของพันธะไฮโดรเจนของโมเลกุล เพราะแต่ละโมเลกุลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนที่เหมือนกันทุกประการสี่ประการกับโมเลกุลของน้ำอื่นๆ ข้อเท็จจริงนี้อธิบายว่าทำไมน้ำจึงเป็นของเหลว

ไม่เป็นความลับว่าน้ำจืด