Κατά την εξάτμιση, μια ουσία περνά από υγρή σε αέρια κατάσταση (ατμός). Υπάρχουν δύο τύποι εξάτμισης:
Εξάτμιση
Βρασμός
Εξάτμιση- πρόκειται για εξάτμιση που συμβαίνει από την ελεύθερη επιφάνεια του υγρού.
Τα μόρια οποιουδήποτε υγρού βρίσκονται σε συνεχή και χαοτική κίνηση, με κάποια από αυτά να κινούνται πιο γρήγορα και άλλα πιο αργά. Οι δυνάμεις έλξης μεταξύ τους εμποδίζουν να πετάξουν έξω. Εάν, ωστόσο, ένα μόριο με αρκετά μεγάλη κινητική ενέργεια εμφανιστεί κοντά στην επιφάνεια του υγρού, τότε μπορεί να υπερνικήσει τις δυνάμεις της διαμοριακής έλξης και να πετάξει έξω από το υγρό. Το ίδιο θα επαναληφθεί με ένα άλλο γρήγορο μόριο, με το δεύτερο, το τρίτο κ.ο.κ. Τα μόρια που διαφεύγουν από την επιφάνεια του υγρού σχηματίζουν ατμό πάνω από αυτό. Η διαδικασία εξάτμισης βρίσκεται σε εξέλιξη.
Ο ρυθμός εξάτμισης εξαρτάται από είδος υγρού. Το υγρό εξατμίζεται ταχύτερα, τα μόρια του οποίου έλκονται μεταξύ τους με λιγότερη δύναμη.
Η εξάτμιση είναι πιο γρήγορη τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του υγρού. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του υγρού, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των μορίων που μπορούν να υπερνικήσουν τις δυνάμεις έλξης των γύρω μορίων και να πετάξουν έξω από την επιφάνεια του υγρού.
Ο ρυθμός εξάτμισης ενός υγρού εξαρτάται από την επιφάνειά του. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια του υγρού, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των μορίων που εμπλέκονται στη διαδικασία της εξάτμισης.
Ταυτόχρονα με την εξάτμιση στην επιφάνεια του υγρού, αντίστροφη διαδικασία – συμπύκνωση. Τυχαία κινούμενοι πάνω από την επιφάνεια του υγρού, μερικά από τα μόρια που την άφησαν επιστρέφουν ξανά σε αυτήν λόγω της έλξης του επιφανειακού στρώματος από τα μόρια του υγρού.
Επειδή κατά την εξάτμιση, τα πιο γρήγορα μόρια πετούν έξω από το υγρό, η μέση κινητική ενέργεια των μορίων που παραμένουν στο υγρό γίνεται όλο και μικρότερη. Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία του εξατμιζόμενου υγρού μειώνεται: το υγρό ψύχεται.
Το φαινόμενο της μετατροπής του ατμού σε υγρό ονομάζεται συμπύκνωση.. Η συμπύκνωση των ατμών συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενέργειας.
Ένα καλοκαιρινό απόγευμα, όταν ο αέρας γίνεται πιο κρύος, πέφτει δροσιά. Αυτός είναι ο υδρατμός που ήταν στον αέρα, όταν ψύχεται, συμπυκνώνεται και μικρές σταγόνες νερού εγκαθίστανται στο γρασίδι και στα φύλλα.
Κατά την εξάτμιση, το υγρό ψύχεται και, καθιστώντας πιο κρύο από το περιβάλλον, αρχίζει να απορροφά την ενέργειά του. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια της συμπύκνωσης, μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας απελευθερώνεται στο περιβάλλονκαι η θερμοκρασία του ανεβαίνει ελαφρά.
βράζει -έντονη εξάτμιση, κατά την οποία οι φυσαλίδες ατμού αναπτύσσονται και ανεβαίνουν στο εσωτερικό του υγρού. Ξεκινά αφού συγκριθεί η πίεση μέσα στις φυσαλίδες με την πίεση στο περιβάλλον υγρό.
Καθώς το νερό θερμαίνεται, οι φυσαλίδες αέρα που διαλύονται στο νερό γίνονται μεγαλύτερες και πολυάριθμες. Καθώς το μέγεθος των φυσαλίδων μεγαλώνει, η δύναμη του Αρχιμήδη αυξάνεται επίσης, σπρώχνοντάς τες έξω από το νερό και επιπλέουν. Σε μια ορισμένη θερμοκρασία, καθώς η επιφάνεια πλησιάζει την επιφάνεια, ο όγκος των φυσαλίδων αυξάνεται απότομα. Στην επιφάνεια, σκάνε και οι υδρατμοί σε αυτά διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα - το νερό βράζει.
Κατά τη διάρκεια του βρασμού, η θερμοκρασία του υγρού και των ατμών πάνω από αυτό δεν αλλάζει. Παραμένει αναλλοίωτο μέχρι να βράσει όλο το υγρό.
Η θερμοκρασία στην οποία βράζει ένα υγρό ονομάζεται σημείο βρασμού.
Το σημείο βρασμού εξαρτάται από την πίεση που ασκείται στην ελεύθερη επιφάνεια του υγρού. Με την αύξηση αυτής της πίεσης, η ανάπτυξη και η άνοδος των φυσαλίδων μέσα στο υγρό αρχίζει σε υψηλότερη θερμοκρασία, με μείωση της πίεσης, σε χαμηλότερη θερμοκρασία.
Μια φυσική ποσότητα που δείχνει πόση θερμότητα χρειάζεται για να μετατραπεί 1 kg υγρού σε ατμό σε σταθερή θερμοκρασία, ονομάζεται ειδική θερμότητα εξάτμισης. (r - μετρημένο J / kg).
Για να βρεθεί η ποσότητα της θερμότητας που απαιτείται για τη μετατροπή ενός υγρού αυθαίρετης μάζας m, που λαμβάνεται στο σημείο βρασμού, σε ατμό, πρέπει να ειδική θερμότηταπολλαπλασιάστε την εξάτμιση αυτού του υγρού με τη μάζα του:
Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνει ο ατμός μάζας m, συμπυκνώνοντας στο σημείο βρασμού, προσδιορίζεται με τον ίδιο τύπο, αλλά με πρόσημο μείον.
Ο αέρας γύρω μας περιέχει σχεδόν πάντα κάποια ποσότητα υδρατμών. Η υγρασία του αέρα εξαρτάται από την ποσότητα των υδρατμών που περιέχει. Όσο περισσότεροι υδρατμοί υπάρχουν στον όγκο του αέρα, τόσο πιο κοντά είναι ο ατμός στην κατάσταση κορεσμού, αλλά όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του αέρα, μεγάλη ποσότηταχρειάζονται υδρατμοί για να κορεστεί.
Η σχετική υγρασία είναι ο λόγος της πυκνότητας των υδρατμών που περιέχονται στον αέρα (ρ) προς την πυκνότητα των κορεσμένων ατμών σε μια δεδομένη θερμοκρασία, εκφραζόμενη ως ποσοστό.
φ= ρ *100%
ρ μας.
Η ξηρότητα ή η υγρασία του αέρα εξαρτάται από το πόσο κοντά είναι οι υδρατμοί του στον κορεσμό. Ένα σημάδι ότι ο ατμός είναι κορεσμένος είναι η εμφάνιση των πρώτων σταγόνων συμπυκνωμένου υγρού - δροσιάς.
Παραδείγματα: πέφτει δροσιά το πρωί, θάμπωμα κρύου γυαλιού αν αναπνέετε πάνω του, σχηματισμός σταγόνας νερού σε σωλήνα κρύου νερού.
Η υγρασία του αέρα προσδιορίζεται από ένα ψυχόμετρο.
Το ψυχόμετρο έχει δύο θερμόμετρα. Το ένα είναι συνηθισμένο, λέγεται ξηρό. Μετρά τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα. Η φιάλη ενός άλλου θερμομέτρου τυλίγεται σε ένα υφασμάτινο φυτίλι και χαμηλώνεται σε ένα δοχείο με νερό. Το δεύτερο θερμόμετρο δεν δείχνει τη θερμοκρασία του αέρα, αλλά τη θερμοκρασία του υγρού φυτιλιού, εξ ου και η ονομασία wet bulb. Όσο χαμηλότερη είναι η υγρασία του αέρα, τόσο πιο έντονη είναι η εξάτμιση της υγρασίας από το φυτίλι, τόσο περισσότερη θερμότητα ανά μονάδα χρόνου αφαιρείται από το βρεγμένο θερμόμετρο, τόσο χαμηλότερες είναι οι ενδείξεις του, επομένως τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ των ενδείξεων των ξηρών και βρεγμένων θερμομέτρων.
Όλα τα αέρια yavl. ατμούς οποιασδήποτε ουσίας, επομένως δεν υπάρχει θεμελιώδης διαφορά μεταξύ των εννοιών αερίου και ατμού. Υδρατμοί yavl. πραγματικό αέριο και χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες. Αυτό οφείλεται στην ευρεία διανομή του νερού, στη φθηνότητα και την αβλαβή του για την ανθρώπινη υγεία. Οι υδρατμοί παράγονται όταν το νερό εξατμίζεται όταν εφαρμόζεται θερμότητα σε αυτό.
εξάτμισηπου ονομάζεται η διαδικασία αλλαγής υγρού σε ατμό.
με εξάτμισηπου ονομάζεται η εξάτμιση συμβαίνει μόνο από την επιφάνεια ενός υγρού και σε οποιαδήποτε θερμοκρασία. Ο ρυθμός εξάτμισης εξαρτάται από τη φύση του υγρού και τη θερμοκρασία.
Βρασμόςπου ονομάζεται εξάτμιση σε όλη τη μάζα του υγρού.
Η διαδικασία μετατροπής του ατμού σε υγρό, η οποία πραγματοποιείται όταν αφαιρείται θερμότητα από αυτόν και είναι η αντίστροφη διαδικασία εξάτμισης, που ονομάζεται. συμπύκνωση. Αυτή η διαδικασία, όπως η εξάτμιση, συμβαίνει σε σταθερή θερμοκρασία.
εξάχνισηή εξάχνισηπου ονομάζεται η διαδικασία μετάβασης μιας ουσίας από στερεή κατάσταση απευθείας σε ατμό.
Η διαδικασία, το αντίστροφο της διαδικασίας εξάχνωσης, δηλ. τη διαδικασία μεταφοράς ατμού απευθείας σε Στερεάς κατάστασης, που ονομάζεται αποεξάχνωση.
Κορεσμένος ατμός.Όταν ένα υγρό εξατμίζεται σε περιορισμένο όγκο, η αντίστροφη διαδικασία συμβαίνει επίσης ταυτόχρονα, δηλ. φαινόμενο ρευστοποίησης. Καθώς ο χώρος πάνω από το υγρό εξατμίζεται και γεμίζει με ατμό, η ένταση της εξάτμισης μειώνεται και η ένταση της αντίστροφης διαδικασίας αυξάνεται. Σε κάποιο σημείο, όταν ο ρυθμός συμπύκνωσης γίνεται ίσος με τον ρυθμό εξάτμισης, εμφανίζεται δυναμική ισορροπία στο σύστημα. Σε αυτή την κατάσταση, ο αριθμός των μορίων που εγκαταλείπουν το υγρό θα είναι ίσος με τον αριθμό των μορίων που επιστρέφουν πίσω σε αυτό. Κατά συνέπεια, ο μέγιστος αριθμός μορίων θα βρίσκεται στον χώρο ατμού σε αυτή την κατάσταση ισορροπίας. Ο ατμός σε αυτή την κατάσταση έχει μέγιστη πυκνότητα και καλείται. πλούσιος. Ο κορεσμένος ατμός θεωρείται ότι βρίσκεται σε ισορροπία με το υγρό από το οποίο σχηματίζεται. Ο κορεσμένος ατμός έχει μια θερμοκρασία που είναι συνάρτηση της πίεσής του, η οποία είναι ίση με την πίεση του μέσου στο οποίο συμβαίνει η διαδικασία βρασμού. Με την αύξηση του όγκου του κορεσμένου ατμού σε σταθερή θερμοκρασία, μια ορισμένη ποσότητα υγρού περνά σε ατμό, με μείωση του όγκου σε σταθερή θερμοκρασία, ο ατμός περνά σε ένα υγρό, αλλά τόσο στην πρώτη όσο και στη δεύτερη περίπτωση , η τάση ατμών παραμένει σταθερή.
Ξηρός κορεσμένος ατμόςπου λαμβάνεται με εξάτμιση όλου του υγρού. Ο όγκος και η θερμοκρασία του ξηρού ατμού είναι συναρτήσεις της πίεσης. Ως αποτέλεσμα, η κατάσταση του ξηρού ατμού καθορίζεται από μία παράμετρο, για παράδειγμα, πίεση ή θερμοκρασία.
Υγρός κορεσμένος ατμός, που προκύπτει από την ατελή εξάτμιση ενός υγρού, το yavl. ένα μείγμα ατμού με τα μικρότερα σταγονίδια υγρού, κατανεμημένα ομοιόμορφα σε όλη τη μάζα του και σε αιώρηση μέσα σε αυτό.
Κλάσμα μάζας ξηρού ατμού σε υγρό ατμό naz. βαθμός ξηρότηταςή περιεκτικότητα σε ατμούς μάζας και συμβολίζεται με x. Κλάσμα μάζας υγρού σε υγρό ατμό naz. βαθμός υγρασίαςκαι συμβολίζεται με y. Προφανώς, y=1-x. Ο βαθμός ξηρότητας και ο βαθμός υγρασίας εκφράζονται είτε σε κλάσματα μονάδας είτε ως ποσοστό.
Για ξηρό ατμό x=1, και για νερό x=0. Στη διαδικασία παραγωγής ατμού, ο βαθμός ξηρότητας ατμού αυξάνεται σταδιακά από το μηδέν σε ένα.
Όταν η θερμότητα μεταδίδεται στον ξηρό ατμό με σταθερή πίεση, η θερμοκρασία του θα αυξηθεί. Ο ατμός που παράγεται σε αυτή τη διαδικασία ονομάζεται υπερθερμανθεί.
Δεδομένου ότι ο ειδικός όγκος του υπέρθερμου ατμού είναι μεγαλύτερος από τον ειδικό όγκο του κορεσμένου ατμού (γιατί p=const, tper>tn), η πυκνότητα του υπέρθερμου ατμού είναι μικρότερη από την πυκνότητα του κορεσμένου ατμού. Επομένως, υπερθερμασμένος ατμός yavl. ακόρεστα. Από τους δικούς τους φυσικές ιδιότητεςυπερθερμασμένος ατμός προσεγγίζει τα ιδανικά αέρια.
10.3. R, v– διάγραμμα υδρατμών
Εξετάστε τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας εξάτμισης. Έστω 1 κιλό νερό σε έναν κύλινδρο θερμοκρασίας 0 C, στην επιφάνεια του οποίου ασκείται πίεση p με τη βοήθεια ενός εμβόλου. Ο όγκος του νερού κάτω από το έμβολο είναι ίσος με τον ειδικό όγκο στους 0 C, που συμβολίζεται με ( = 0,001 m / kg) Υποθέτουμε για απλοποίηση ότι το νερό είναι yavl. πρακτικά ασυμπίεστο υγρό και έχει την υψηλότερη πυκνότητα στους 0 C, και όχι στους 4 C (ακριβέστερα, 3,98 C). Όταν ο κύλινδρος θερμανθεί και μεταφερθεί θερμότητα στο νερό, η θερμοκρασία του θα αυξηθεί, ο όγκος θα αυξηθεί και όταν επιτευχθεί t=t n, που αντιστοιχεί σε p=p 1, το νερό θα βράσει και θα αρχίσει η εξάτμιση.
Όλες οι αλλαγές στην κατάσταση του υγρού και των ατμών θα σημειωθούν στο p, vσυντεταγμένες (Εικ. 10.1).
Η διαδικασία σχηματισμού υπερθερμασμένου ατμού σε p=const αποτελείται από τρεις διαδοχικά εκτελούμενες φυσικές διεργασίες:
1. Θέρμανση του υγρού σε θερμοκρασία t n;
2. Εξάτμιση σε t n =const;
3. Υπερθέρμανση του ατμού, που συνοδεύεται από αύξηση της θερμοκρασίας.
Όταν p=p 1 αυτές οι διαδικασίες στο p, v– αντιστοιχούν στο διάγραμμα τμήματα α-α, α-α, α-ε. Στο διάστημα μεταξύ των σημείων a και a, η θερμοκρασία θα είναι σταθερή και ίση με tn1 και ο ατμός θα είναι υγρός, και πιο κοντά στο t.a, ο βαθμός ξηρότητάς του θα είναι μικρότερος (x \u003d 0) και σε t.a, που αντιστοιχεί σε η κατάσταση του ξηρού ατμού, x \u003d 1. Εάν η διαδικασία της εξάτμισης προχωρήσει σε υψηλότερη πίεση (p 2 > p 1), τότε ο όγκος του νερού θα παραμείνει πρακτικά ο ίδιος. Ο όγκος v που αντιστοιχεί σε βραστό νερό θα αυξηθεί ελαφρώς (), επειδή. t n2 > t n1, και όγκο, αφού η διαδικασία εξάτμισης σε υψηλότερη πίεση και υψηλή θερμοκρασία προχωρά εντατικότερα. Επομένως, με την αύξηση της πίεσης, η διαφορά όγκου (τμήμα ) αυξάνεται και η διαφορά όγκου (τμήμα ) μειώνεται. Μια παρόμοια εικόνα θα είναι όταν η διαδικασία της εξάτμισης συμβαίνει σε υψηλότερη πίεση (р 3 >p 2 ; ; , επειδή t н3 >t н2).
Αν στο Σχ. 10.1 συνδέσουμε τα σημεία με μία και δύο πινελιές που βρίσκονται στις ισοβαρείς
διαφορετικές πιέσεις, παίρνουμε τις γραμμές ? ,
καθένα από τα οποία έχει μια πολύ συγκεκριμένη σημασία. Για παράδειγμα, γραμμή α-β-γεκφράζει την εξάρτηση του συγκεκριμένου όγκου νερού στους 0 C από την πίεση. Είναι σχεδόν παράλληλο με τον άξονα y, γιατί το νερό είναι ένα σχεδόν ασυμπίεστο υγρό. η γραμμή δίνει την εξάρτηση του συγκεκριμένου όγκου βραστό νερό από την πίεση. Αυτή η γραμμή ονομάζεται καμπύλη κάτω ορίου. Στο r, v- διάγραμμα, αυτή η καμπύλη διαχωρίζει την περιοχή του νερού από την περιοχή των κορεσμένων ατμών. Η γραμμή δείχνει την εξάρτηση του συγκεκριμένου όγκου ξηρού ατμού από την πίεση και το naz. καμπύλη άνω ορίου. Διαχωρίζει την περιοχή του κορεσμένου ατμού από την περιοχή του υπέρθερμου (ακόρεστου) ατμού.
Το σημείο συνάντησης των ορίων καμπυλώνει naz. κρίσιμο σημείο Κ. Αυτό το σημείο αντιστοιχεί σε μια ορισμένη περιοριστική κρίσιμη κατάσταση της ουσίας, όταν δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ υγρού και ατμού. Σε αυτό το σημείο, δεν υπάρχει τμήμα της διαδικασίας εξάτμισης. Οι παράμετροι της ύλης σε αυτή την κατάσταση ονομάζονται. κρίσιμος. Για παράδειγμα, για νερό: pk=22,1145 MPa; Tc=647.266 K; Vc=0,003147 m/kg.
Κρίσιμη θερμοκρασία yavl. μέγιστη θερμοκρασία κορεσμένου ατμού. Πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία, μπορούν να υπάρχουν μόνο υπέρθερμοι ατμοί και αέρια. Για πρώτη φορά η έννοια της κρίσιμης θερμοκρασίας δόθηκε το 1860 από τον D.I. Μεντελέεφ. Το όρισε ως τη θερμοκρασία πάνω από την οποία ένα αέριο δεν μπορεί να μετατραπεί σε υγρό, ό,τι κι αν είναι υψηλή πίεσηδεν ήταν προσκολλημένο σε αυτό.
Όχι πάντα, ωστόσο, η διαδικασία εξάτμισης συμβαίνει όπως φαίνεται στο Σχ. 10.1. Εάν το νερό καθαριστεί από μηχανικές ακαθαρσίες και αέρια διαλυμένα σε αυτό, η εξάτμιση μπορεί να ξεκινήσει σε θερμοκρασία πάνω από T n (μερικές φορές κατά 15-20 K) λόγω της απουσίας κέντρων εξάτμισης. Αυτό το νερό λέγεται υπερθερμανθεί. Από την άλλη πλευρά, με την ταχεία ισοβαρική ψύξη του υπέρθερμου ατμού, η συμπύκνωση μπορεί να μην αρχίσει στο T n. αλλά σε λίγο χαμηλότερη θερμοκρασία. Ένα τέτοιο ζευγάρι υπερψυγμένοή υπερκορεσμένο. Όταν αποφασίζετε ποια κατάσταση συνάθροισηςμπορεί να υπάρχουν ουσίες (ατμός ή νερό) για δεδομένο p και T p και vή T και V θα πρέπει να έχετε πάντα υπόψη σας τα ακόλουθα. Όταν p \u003d const για υπέρθερμο ατμό και T d\u003e T n (βλ. Εικ. 10.1). για το νερό, αντίστροφα και Τ<Т н; при Т=const для перегретого пара и р е <р н; для воды и р n >r n. Γνωρίζοντας αυτές τις αναλογίες και χρησιμοποιώντας τους πίνακες για κορεσμένο ατμό, μπορείτε πάντα να προσδιορίσετε σε ποια από τις τρεις περιοχές 1, 2 ή 3 (βλ. Εικ. 10.2) βρίσκεται το ρευστό εργασίας με τις δεδομένες παραμέτρους, δηλ. είτε πρόκειται για υγρό (περιοχή 1), κορεσμένο (περιοχή 2) ή υπέρθερμο (περιοχή 3).
Για την υπερκρίσιμη περιοχή, η κρίσιμη ισόθερμος (καμπύλη παύλας-στιγμένης) λαμβάνεται συμβατικά ως το πιθανό όριο νερού-ατμού. Ταυτόχρονα, στα αριστερά και στα δεξιά αυτής της ισόθερμης, η ουσία βρίσκεται σε μονοφασική ομοιογενή κατάσταση, έχοντας, για παράδειγμα, ιδιότητες υγρού στο σημείο y και ιδιότητες ατμού στο σημείο z.
Όλες οι ουσίες έχουν τρεις καταστάσεις συσσωμάτωσης - στερεές, υγρές και αέριες, οι οποίες εμφανίζονται κάτω από ειδικές συνθήκες.
Ορισμός 1
μετάβαση φάσηςείναι η μετάβαση της ύλης από τη μια κατάσταση στην άλλη.
Παραδείγματα τέτοιας διαδικασίας είναι η συμπύκνωση και η εξάτμιση.
Εάν δημιουργήσετε ορισμένες συνθήκες, μπορείτε να μετατρέψετε οποιοδήποτε πραγματικό αέριο (για παράδειγμα, άζωτο, υδρογόνο, οξυγόνο) σε υγρό. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να χαμηλώσετε τη θερμοκρασία κάτω από ένα ορισμένο ελάχιστο, που ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία. Ορίζεται από Τ έως r. Έτσι, για το άζωτο, η τιμή αυτής της παραμέτρου είναι 126 K, για το νερό - 647,3 K, για το οξυγόνο - 154,3 K. Ενώ διατηρείται η θερμοκρασία δωματίου, το νερό μπορεί να διατηρήσει τόσο αέρια όσο και υγρή κατάσταση και άζωτο και οξυγόνο - μόνο αέρια.
Ορισμός 2
Εξάτμισηείναι η μετάβαση φάσης μιας ουσίας σε αέρια κατάσταση από υγρή.
Η μοριακή κινητική θεωρία εξηγεί αυτή τη διαδικασία με τη σταδιακή κίνηση από την επιφάνεια του υγρού εκείνων των μορίων των οποίων η κινητική ενέργεια είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια της σύνδεσής τους με τα υπόλοιπα μόρια της υγρής ουσίας. Ως αποτέλεσμα της εξάτμισης, η μέση κινητική ενέργεια των υπόλοιπων μορίων μειώνεται, η οποία, με τη σειρά της, οδηγεί σε μείωση της θερμοκρασίας του υγρού, εκτός εάν παρέχεται σε αυτό μια πρόσθετη πηγή εξωτερικής ενέργειας.
Ορισμός 3
Συμπύκνωση- αυτή είναι η μετάβαση φάσης μιας ουσίας από μια αέρια κατάσταση σε μια υγρή κατάσταση (μια διαδικασία που είναι το αντίστροφο της εξάτμισης).
Κατά τη διάρκεια της συμπύκνωσης, τα μόρια του ατμού επιστρέφουν στην υγρή κατάσταση.
Εικόνα 3. τέσσερα. ένας . Μοντέλο εξάτμισης και συμπύκνωσης.
Εάν ένα δοχείο που περιέχει υγρό ή αέριο είναι φραγμένο, τότε στην περίπτωση αυτή το περιεχόμενό του μπορεί να βρίσκεται σε δυναμική ισορροπία, δηλ. ο ρυθμός των διεργασιών συμπύκνωσης και εξάτμισης θα είναι ο ίδιος (τόσα μόρια θα εξατμιστούν από το υγρό όσα θα επανέλθουν από τον ατμό). Ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται σύστημα δύο φάσεων.
Ορισμός 4
Κορεσμένος ατμόςείναι ένας ατμός που βρίσκεται σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας με το υγρό του.
Υπάρχει σχέση μεταξύ του αριθμού των μορίων που εξατμίζονται από την επιφάνεια ενός υγρού σε ένα δευτερόλεπτο και της θερμοκρασίας αυτού του υγρού. Ο ρυθμός της διαδικασίας συμπύκνωσης εξαρτάται από τη συγκέντρωση των μορίων ατμού και τον ρυθμό της θερμικής τους κίνησης, η οποία, με τη σειρά της, εξαρτάται επίσης άμεσα από τη θερμοκρασία. Επομένως, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι όταν το υγρό και οι ατμοί του βρίσκονται σε ισορροπία, η συγκέντρωση των μορίων θα καθοριστεί από τη θερμοκρασία ισορροπίας. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, απαιτείται υψηλή συγκέντρωση μορίων ατμού έτσι ώστε η εξάτμιση και η συμπύκνωση να γίνουν ίσες σε ταχύτητα.
Δεδομένου ότι, όπως έχουμε ήδη ανακαλύψει, η συγκέντρωση και η θερμοκρασία θα καθορίσουν την πίεση των ατμών (αερίου), μπορούμε να διατυπώσουμε την ακόλουθη δήλωση:
Ορισμός 5
Η πίεση κορεσμένων ατμών p 0 μιας συγκεκριμένης ουσίας δεν εξαρτάται από τον όγκο, αλλά εξαρτάται άμεσα από τη θερμοκρασία.
Γι' αυτό το λόγο οι ισόθερμες πραγματικών αερίων σε ένα επίπεδο περιλαμβάνουν οριζόντια θραύσματα που αντιστοιχούν σε ένα σύστημα δύο φάσεων.
Εικόνα 3. τέσσερα. 2. Ισόθερμες πραγματικού αερίου. Η περιοχή I είναι ένα υγρό, η περιοχή I I είναι ένα σύστημα δύο φάσεων "υγρό + κορεσμένος ατμός", η περιοχή I I I είναι μια αέρια ουσία. Το Κ είναι το κρίσιμο σημείο.
Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί, τόσο η πίεση των κορεσμένων ατμών όσο και η πυκνότητά της θα αυξηθούν, αλλά η πυκνότητα του υγρού, αντίθετα, θα μειωθεί λόγω θερμικής διαστολής. Όταν επιτευχθεί η κρίσιμη θερμοκρασία για μια δεδομένη ουσία, η πυκνότητα του υγρού και του αερίου εξισώνεται, αφού περάσει αυτό το σημείο, οι φυσικές διαφορές μεταξύ κορεσμένου ατμού και υγρού εξαφανίζονται.
Πάρτε κορεσμένο ατμό και συμπιέστε τον ισοθερμικά στο T< T к р. Его давление будет постепенно возрастать, пока не сравняется с давлением насыщенного пара. Постепенно на дне сосуда появится жидкость, и между ней и ее насыщенным паром возникнет динамическое равновесие. По мере уменьшения объема будет происходить конденсация все большей части пара при неизменном давлении (на изотерме это состояние соответствует горизонтальному участку). После того, как весь пар перейдет в жидкое состояние, давление начнет резко увеличиваться при дальнейшем уменьшении объема, поскольку жидкость сжимается слабо.
Δεν είναι απαραίτητο να περάσετε από τη διφασική περιοχή για να κάνετε τη μετάβαση από το αέριο στο υγρό. Η διαδικασία μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί παρακάμπτοντας το κρίσιμο σημείο. Στην εικόνα, αυτή η επιλογή εμφανίζεται χρησιμοποιώντας μια διακεκομμένη γραμμή A B C .
Εικόνα 3. τέσσερα. 3 . Πραγματικό μοντέλο ισοθερμικού αερίου.
Ο αέρας που αναπνέουμε περιέχει πάντα υδρατμούς σε κάποια πίεση. Αυτή η πίεση είναι συνήθως μικρότερη από την πίεση ατμών κορεσμού.
Ορισμός 6
Σχετική υγρασίαείναι ο λόγος της μερικής πίεσης προς την πίεση κορεσμένων υδρατμών.
Αυτό μπορεί να γραφτεί ως τύπος ως εξής:
φ = p p 0 100 % .
Για την περιγραφή του ακόρεστου ατμού, επιτρέπεται επίσης η χρήση της εξίσωσης κατάστασης ενός ιδανικού αερίου, λαμβάνοντας υπόψη τους συνήθεις περιορισμούς για ένα πραγματικό αέριο: όχι πολύ υψηλή τάση ατμών (p ≤ (10 6 - 10 7) P a) και θερμοκρασίες πάνω από την τιμή που προσδιορίζεται για κάθε συγκεκριμένη ουσία.
Για την περιγραφή του κορεσμένου ατμού, ισχύουν οι νόμοι του ιδανικού αερίου. Ωστόσο, η πίεση για κάθε θερμοκρασία πρέπει να προσδιορίζεται από την καμπύλη ισορροπίας για μια δεδομένη ουσία.
Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση ατμών κορεσμού. Αυτή η εξάρτηση δεν μπορεί να προέλθει από τους νόμους ενός ιδανικού αερίου. Υπό την προϋπόθεση μιας σταθερής συγκέντρωσης μορίων, η πίεση του αερίου θα αυξάνεται συνεχώς σε ευθεία αναλογία με τη θερμοκρασία. Εάν ο ατμός είναι κορεσμένος, τότε με την αύξηση της θερμοκρασίας, όχι μόνο θα αυξηθεί η συγκέντρωση, αλλά και η μέση κινητική ενέργεια των μορίων. Από αυτό προκύπτει ότι όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο γρήγορα αυξάνεται η πίεση των ατμών κορεσμού. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει ταχύτερα από την αύξηση της πίεσης ενός ιδανικού αερίου υπό την προϋπόθεση μιας σταθερής συγκέντρωσης μορίων σε αυτό.
Τι βράζει
Παραπάνω, υποδείξαμε ότι η εξάτμιση συμβαίνει κυρίως από την επιφάνεια, αλλά μπορεί επίσης να συμβεί και από τον όγκο του υγρού. Οποιαδήποτε υγρή ουσία περιλαμβάνει μικρές φυσαλίδες αερίου. Εάν η εξωτερική πίεση (δηλαδή η πίεση αερίου σε αυτές) εξισωθεί με την πίεση κορεσμένων ατμών, τότε το υγρό μέσα στις φυσαλίδες θα εξατμιστεί και θα αρχίσουν να γεμίζουν με ατμό, θα διαστέλλονται και θα επιπλέουν στην επιφάνεια. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται βρασμός. Έτσι, το σημείο βρασμού εξαρτάται από την εξωτερική πίεση.
Ορισμός 7
Ένα υγρό αρχίζει να βράζει σε μια θερμοκρασία στην οποία η εξωτερική πίεση και η πίεση των κορεσμένων ατμών του είναι ίσες.
Εάν η ατμοσφαιρική πίεση είναι κανονική, τότε για να βράσει το νερό, χρειάζεται θερμοκρασία 100 ° C. Σε αυτήν, η πίεση των κορεσμένων υδρατμών θα είναι 1 άτομο. Αν βράζουμε νερό στα βουνά, τότε λόγω μείωσης του ατμοσφαιρική πίεση, το σημείο βρασμού θα πέσει στους 70 ° C .
Ένα υγρό μπορεί να βράσει μόνο σε ανοιχτό δοχείο. Εάν είναι ερμητικά σφραγισμένο, τότε θα διαταραχθεί η ισορροπία μεταξύ του υγρού και των κορεσμένων ατμών του. Μπορείτε να βρείτε το σημείο βρασμού σε διάφορες πιέσεις χρησιμοποιώντας την καμπύλη ισορροπίας.
Στην παραπάνω εικόνα, χρησιμοποιώντας μια πραγματική ισόθερμη αερίου, φαίνονται οι διαδικασίες μετάβασης φάσης - συμπύκνωση και εξάτμιση. Αυτό το σχήμα είναι ατελές, καθώς η ουσία μπορεί επίσης να πάρει στερεά κατάσταση. Η επίτευξη θερμοδυναμικής ισορροπίας μεταξύ των φάσεων μιας ουσίας σε μια δεδομένη θερμοκρασία είναι δυνατή μόνο σε μια ορισμένη πίεση στο σύστημα.
Ορισμός 8
Καμπύλη ισορροπίας φάσηςείναι η σχέση μεταξύ πίεσης ισορροπίας και θερμοκρασίας.
Ένα παράδειγμα τέτοιας εξάρτησης μπορεί να είναι η καμπύλη ισορροπίας υγρού και κορεσμένου ατμού. Αν χτίσουμε καμπύλες που αντιπροσωπεύουν την ισορροπία μεταξύ των φάσεων μιας ουσίας σε ένα επίπεδο, τότε θα δούμε ορισμένες περιοχές που αντιστοιχούν σε διαφορετικές αθροιστικές καταστάσεις μιας ουσίας - υγρή, στερεή, αέρια. Οι καμπύλες που σχηματίζονται σε ένα σύστημα συντεταγμένων ονομάζονται διαγράμματα φάσης.
Εικόνα 3. τέσσερα. τέσσερα. Τυπικό διάγραμμα φάσης της ύλης. Το K είναι ένα κρίσιμο σημείο, το T είναι ένα τριπλό σημείο. Η περιοχή I είναι στερεό σώμα, η περιοχή I I είναι υγρό, η περιοχή I I I είναι μια αέρια ουσία.
Η ισορροπία μεταξύ της αέριας και της στερεάς φάσης μιας ουσίας εμφανίζεται από τη λεγόμενη καμπύλη εξάχνωσης (στο σχήμα υποδεικνύεται ως 0 T), μεταξύ ατμού και υγρού - η καμπύλη εξάτμισης, η οποία τελειώνει στο κρίσιμο σημείο. Η καμπύλη ισορροπίας μεταξύ υγρού και στερεού ονομάζεται καμπύλη τήξης.
Ορισμός 9
τριπλό σημείοείναι το σημείο στο οποίο συγκλίνουν όλες οι καμπύλες ισορροπίας, δηλ. όλες οι φάσεις της ύλης είναι δυνατές.
Πολλές ουσίες φτάνουν στο τριπλό σημείο σε πιέσεις μικρότερες από 1 άτομο m ≈ 10 5 Pa. Λιώνουν όταν θερμαίνονται σε ατμοσφαιρική πίεση. Έτσι, κοντά στο νερό, το τριπλό σημείο έχει συντεταγμένες T tr = 273,16 K, p tr = 6,02 10 2 P a. Σε αυτό βασίζεται η κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας Kelvin.
Για ορισμένες ουσίες, το τριπλό σημείο επιτυγχάνεται επίσης σε πιέσεις πάνω από 1 άτομο.
Παράδειγμα 1
Για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα χρειάζεται πίεση 5,11 atm και θερμοκρασία T tr = 216,5 K. Εάν η πίεση είναι ίση με την ατμοσφαιρική, τότε απαιτείται χαμηλή θερμοκρασία για να διατηρηθεί σε στερεή κατάσταση και η μετάβαση σε υγρή κατάσταση γίνεται αδύνατο. Το διοξείδιο του άνθρακα που βρίσκεται σε ισορροπία με τους ατμούς του στην ατμοσφαιρική πίεση ονομάζεται ξηρός πάγος. Αυτή η ουσία δεν είναι ικανή να λιώσει, αλλά μπορεί μόνο να εξατμιστεί (εξαχνωθεί).
Εάν παρατηρήσετε κάποιο λάθος στο κείμενο, επισημάνετε το και πατήστε Ctrl+Enter
1. Εξάτμιση και συμπύκνωση
Η διαδικασία μετάβασης μιας ουσίας από υγρή σε αέρια κατάσταση ονομάζεται εξάτμιση, η αντίστροφη διαδικασία μετατροπής μιας ουσίας από αέρια σε υγρή κατάσταση ονομάζεται συμπύκνωση. Υπάρχουν δύο τύποι εξάτμισης - η εξάτμιση και ο βρασμός. Σκεφτείτε πρώτα την εξάτμιση ενός υγρού. Η εξάτμιση είναι η διαδικασία εξάτμισης που λαμβάνει χώρα από την ανοιχτή επιφάνεια ενός υγρού σε οποιαδήποτε θερμοκρασία. Από την άποψη της μοριακής-κινητικής θεωρίας, αυτές οι διαδικασίες εξηγούνται ως εξής. Τα μόρια ενός υγρού, που συμμετέχουν στη θερμική κίνηση, συγκρούονται συνεχώς μεταξύ τους. Αυτό αναγκάζει μερικά από αυτά να αποκτήσουν αρκετή κινητική ενέργεια για να ξεπεράσουν τη μοριακή έλξη. Τέτοια μόρια, που βρίσκονται στην επιφάνεια του υγρού, πετούν έξω από αυτό, σχηματίζοντας ατμό (αέριο) πάνω από το υγρό. Τα μόρια ατμών ~ κινούνται τυχαία, χτυπούν την επιφάνεια του υγρού. Σε αυτή την περίπτωση, μερικά από αυτά μπορούν να πάνε σε υγρό. Αυτές οι δύο διαδικασίες εξώθησης υγρών μορίων και η αντίστροφη επιστροφή τους στο υγρό συμβαίνουν ταυτόχρονα. Αν ο αριθμός των εξερχόμενων μορίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των επιστρεφόμενων, τότε η μάζα του υγρού μειώνεται, δηλ. το υγρό εξατμίζεται, αν το αντίστροφο, τότε η ποσότητα του υγρού αυξάνεται, δηλ. εμφανίζεται συμπύκνωση ατμών. Μια περίπτωση είναι δυνατή όταν οι μάζες του υγρού και του ατμού πάνω από αυτό δεν αλλάζουν. Αυτό είναι δυνατό όταν ο αριθμός των μορίων που εγκαταλείπουν το υγρό είναι ίσος με τον αριθμό των μορίων που επιστρέφουν σε αυτό. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται δυναμική ισορροπία.
ΑΛΛΑ ατμός
σε δυναμική ισορροπία με το ρευστό του, που ονομάζεται κορεσμένη
. Αν δεν υπάρχει δυναμική ισορροπία μεταξύ του ατμού και του υγρού, τότε ονομάζεται ακόρεστο.Προφανώς, ο κορεσμένος ατμός σε μια δεδομένη θερμοκρασία έχει μια ορισμένη πυκνότητα, που ονομάζεται ισορροπία.
Αυτό προκαλεί την πυκνότητα ισορροπίας και, κατά συνέπεια, την πίεση του κορεσμένου ατμού να παραμένει αμετάβλητη από τον όγκο του σε σταθερή θερμοκρασία, αφού μια μείωση ή αύξηση του όγκου αυτού του ατμού οδηγεί σε συμπύκνωση ατμών ή εξάτμιση υγρού, αντίστοιχα. Η ισόθερμη κορεσμένων ατμών σε μια ορισμένη θερμοκρασία στο επίπεδο συντεταγμένων P, V είναι μια ευθεία γραμμή παράλληλη προς τον άξονα V. Με την αύξηση της θερμοκρασίας του θερμοδυναμικού συστήματος υγρού - κορεσμένου ατμού, ο αριθμός των μορίων που αφήνουν το υγρό για κάποιο χρονικό διάστημα υπερβαίνει τον αριθμό των μορίων που επιστρέφουν από ατμό σε υγρό. Αυτό συνεχίζεται έως ότου η αύξηση της πυκνότητας των ατμών οδηγήσει στην καθιέρωση δυναμικής ισορροπίας σε υψηλότερη θερμοκρασία. Ταυτόχρονα, αυξάνεται και η πίεση των κορεσμένων ατμών. Έτσι, η πίεση των ατμών κορεσμού εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία. Μια τέτοια ταχεία αύξηση της πίεσης κορεσμένων ατμών οφείλεται στο γεγονός ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται όχι μόνο η κινητική ενέργεια της μεταγραφικής κίνησης των μορίων, αλλά και η συγκέντρωσή τους, δηλ. αριθμός μορίων ανά μονάδα όγκου
Κατά την εξάτμιση, τα ταχύτερα μόρια εγκαταλείπουν το υγρό, με αποτέλεσμα η μέση κινητική ενέργεια της μεταφορικής κίνησης των υπόλοιπων μορίων να μειώνεται και, κατά συνέπεια, να μειώνεται η θερμοκρασία του υγρού (βλ. § 24). Επομένως, για να παραμείνει σταθερή η θερμοκρασία του εξατμιζόμενου υγρού, πρέπει να του παρέχεται συνεχώς μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας.
Η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε μια μονάδα μάζας ενός υγρού για να μετατραπεί σε ατμό σε σταθερή θερμοκρασία ονομάζεται ειδική θερμότητα εξάτμισης.
Η ειδική θερμότητα της εξάτμισης εξαρτάται από τη θερμοκρασία του υγρού και μειώνεται με την αύξηση του. Κατά τη συμπύκνωση, απελευθερώνεται η ποσότητα της θερμότητας που δαπανάται για την εξάτμιση του υγρού. Η συμπύκνωση είναι η διαδικασία αλλαγής από αέρια σε υγρή κατάσταση.
2. Υγρασία αέρα.
Η ατμόσφαιρα περιέχει πάντα λίγους υδρατμούς. Ο βαθμός υγρασίας είναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά του καιρού και του κλίματος και σε πολλές περιπτώσεις έχει πρακτική σημασία. Έτσι, η αποθήκευση διαφόρων υλικών (συμπεριλαμβανομένου τσιμέντου, γύψου και άλλων οικοδομικών υλικών), πρώτων υλών, προϊόντων, εξοπλισμού κ.λπ. πρέπει να γίνεται σε μια ορισμένη υγρασία. Οι χώροι, ανάλογα με τον σκοπό τους, υπόκεινται και σε κατάλληλες απαιτήσεις υγρασίας.
Για τον χαρακτηρισμό της υγρασίας χρησιμοποιούνται διάφορες ποσότητες. Η απόλυτη υγρασία p είναι η μάζα των υδρατμών που περιέχεται σε μια μονάδα όγκου αέρα. Συνήθως μετριέται σε γραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (g/m3). Η απόλυτη υγρασία σχετίζεται με τη μερική πίεση P των υδρατμών με την εξίσωση Mendeleev-Claypeyron, όπου V είναι ο όγκος που καταλαμβάνει ο ατμός, m, T και m είναι η μάζα, η απόλυτη θερμοκρασία και η μοριακή μάζα των υδρατμών, R είναι η καθολική σταθερά αερίου (βλέπε (25.5)) . Μερική πίεση είναι η πίεση που ασκούν οι υδρατμοί χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η δράση μορίων αέρα διαφορετικού είδους. Ως εκ τούτου, δεδομένου ότι p \u003d m / V είναι η πυκνότητα των υδρατμών.
>>Φυσική: Εξάτμιση και Συμπύκνωση
Κατά την εξάτμιση, μια ουσία περνά από υγρή σε αέρια κατάσταση (ατμός). Υπάρχουν δύο τύποι εξάτμισης: η εξάτμιση και ο βρασμός.
ΕξάτμισηΗ εξάτμιση συμβαίνει από την ελεύθερη επιφάνεια ενός υγρού.
Πώς γίνεται η εξάτμιση; Γνωρίζουμε ότι τα μόρια οποιουδήποτε υγρού βρίσκονται σε συνεχή και χαοτική κίνηση, με άλλα να κινούνται πιο γρήγορα και άλλα πιο αργά. Οι δυνάμεις έλξης μεταξύ τους εμποδίζουν να πετάξουν έξω. Εάν, ωστόσο, ένα μόριο με αρκετά μεγάλη κινητική ενέργεια εμφανιστεί κοντά στην επιφάνεια του υγρού, τότε μπορεί να υπερνικήσει τις δυνάμεις της διαμοριακής έλξης και να πετάξει έξω από το υγρό. Το ίδιο θα επαναληφθεί με ένα άλλο γρήγορο μόριο, με το δεύτερο, το τρίτο κ.λπ. Πετώντας έξω, αυτά τα μόρια σχηματίζουν ατμό πάνω από το υγρό. Ο σχηματισμός αυτού του ατμού είναι η εξάτμιση.
Δεδομένου ότι τα ταχύτερα μόρια διαφεύγουν από το υγρό κατά την εξάτμιση, η μέση κινητική ενέργεια των μορίων που παραμένουν στο υγρό γίνεται όλο και μικρότερη. Σαν άποτέλεσμα η θερμοκρασία του εξατμιζόμενου υγρού μειώνεται: το υγρό ψύχεται. Γι' αυτό, συγκεκριμένα, ένα άτομο με βρεγμένα ρούχα αισθάνεται πιο κρύο από ότι με στεγνά ρούχα (ειδικά όταν φυσάει).
Ταυτόχρονα, όλοι γνωρίζουν ότι εάν ρίξετε νερό σε ένα ποτήρι και το αφήσετε στο τραπέζι, τότε, παρά την εξάτμιση, δεν θα κρυώσει συνεχώς, καθιστώντας όλο και πιο κρύο μέχρι να παγώσει. Τι το εμποδίζει αυτό; Η απάντηση είναι πολύ απλή: η ανταλλαγή θερμότητας του νερού με τον ζεστό αέρα που περιβάλλει το ποτήρι.
Η ψύξη του υγρού κατά την εξάτμιση είναι πιο αισθητή όταν η εξάτμιση γίνεται αρκετά γρήγορα (έτσι ώστε το υγρό να μην έχει χρόνο να επαναφέρει τη θερμοκρασία του λόγω ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον). Τα πτητικά υγρά εξατμίζονται γρήγορα, στα οποία οι δυνάμεις διαμοριακής έλξης είναι μικρές, για παράδειγμα, αιθέρας, αλκοόλη, βενζίνη. Αν ρίξετε ένα τέτοιο υγρό στο χέρι σας, θα κρυώσουμε. Εξατμίζοντας από την επιφάνεια του χεριού, ένα τέτοιο υγρό θα κρυώσει και θα αφαιρέσει λίγη θερμότητα από αυτό.
Οι εξατμιζόμενες ουσίες χρησιμοποιούνται ευρέως στη μηχανική. Για παράδειγμα, σε διαστημική τεχνολογίατα οχήματα καθόδου καλύπτονται με τέτοιες ουσίες. Όταν διέρχεται από την ατμόσφαιρα του πλανήτη, το σώμα της συσκευής θερμαίνεται ως αποτέλεσμα της τριβής και η ουσία που την καλύπτει αρχίζει να εξατμίζεται. Εξατμίζοντας, ψύχει το διαστημόπλοιο, σώζοντάς το έτσι από υπερθέρμανση.
Η ψύξη του νερού κατά την εξάτμισή του χρησιμοποιείται επίσης σε όργανα που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της υγρασίας του αέρα - ψυχόμετρα(από το ελληνικό "ψυχρός" - κρύο). Το ψυχόμετρο (Εικ. 81) αποτελείται από δύο θερμόμετρα. Ένα από αυτά (στεγνό) δείχνει τη θερμοκρασία του αέρα και το άλλο (της οποίας η δεξαμενή είναι δεμένη με καμπρίκα, χαμηλώνει σε νερό) - μια χαμηλότερη θερμοκρασία λόγω της έντασης της εξάτμισης του υγρού καμπρίου. Όσο πιο ξηρός είναι ο αέρας του οποίου η υγρασία μετράται, τόσο ισχυρότερη είναι η εξάτμιση και επομένως τόσο χαμηλότερη είναι η ένδειξη υγρού λαμπτήρα. Και αντίστροφα, όσο μεγαλύτερη είναι η υγρασία του αέρα, τόσο λιγότερο έντονη είναι η εξάτμιση και επομένως τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία που δείχνει αυτό το θερμόμετρο. Με βάση τις ενδείξεις των ξηρών και βρεγμένων θερμομέτρων, με τη χρήση ειδικού (ψυχρομετρικού) πίνακα, προσδιορίζεται η υγρασία του αέρα, εκφρασμένη ως ποσοστό. Η υψηλότερη υγρασία είναι 100% (σε αυτήν την υγρασία, η δροσιά εμφανίζεται σε αντικείμενα). Για ένα άτομο, η πιο ευνοϊκή υγρασία θεωρείται ότι κυμαίνεται από 40 έως 60%.
Με τη χρήση απλά πειράματαείναι εύκολο να διαπιστωθεί ότι ο ρυθμός εξάτμισης αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας του υγρού, καθώς και με την αύξηση της περιοχής της ελεύθερης επιφάνειας του και παρουσία ανέμου.
Γιατί το υγρό εξατμίζεται πιο γρήγορα παρουσία ανέμου; Το γεγονός είναι ότι ταυτόχρονα με την εξάτμιση στην επιφάνεια του υγρού, συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία - συμπύκνωση
. Η συμπύκνωση συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι μέρος των μορίων ατμού, που κινούνται τυχαία πάνω από το υγρό, επιστρέφει ξανά σε αυτό. Ο άνεμος παρασύρει τα μόρια που έχουν πετάξει έξω από το υγρό και δεν τους επιτρέπει να επιστρέψουν πίσω.
Συμπύκνωση μπορεί επίσης να συμβεί όταν ο ατμός δεν έρχεται σε επαφή με το υγρό. Είναι η συμπύκνωση, για παράδειγμα, που εξηγεί το σχηματισμό νεφών: τα μόρια των υδρατμών που ανεβαίνουν πάνω από τη γη στα ψυχρότερα στρώματα της ατμόσφαιρας ομαδοποιούνται σε μικροσκοπικές σταγόνες νερού, οι συσσωρεύσεις των οποίων είναι σύννεφα. Η συμπύκνωση υδρατμών στην ατμόσφαιρα προκαλεί επίσης βροχή και δροσιά.
Κατά την εξάτμιση, το υγρό ψύχεται και, καθιστώντας πιο κρύο από το περιβάλλον, αρχίζει να απορροφά την ενέργειά του. Κατά τη συμπύκνωση, αντίθετα, μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας απελευθερώνεται στο περιβάλλον και η θερμοκρασία του αυξάνεται κάπως.
??? 1. Ποιοι δύο τύποι εξάτμισης υπάρχουν στη φύση; 2. Τι είναι εξάτμιση? 3. Τι καθορίζει τον ρυθμό εξάτμισης ενός υγρού; 4. Γιατί μειώνεται η θερμοκρασία ενός υγρού κατά την εξάτμιση; 5. Πώς μπορούν να αποτραπούν οι προσγειώσεις διαστημόπλοιοαπό υπερθέρμανση κατά τη διέλευση από την ατμόσφαιρα του πλανήτη; 6. Τι είναι η συμπύκνωση; 7. Ποια φαινόμενα εξηγούνται από τη συμπύκνωση ατμού; 8. Ποιο όργανο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της υγρασίας του αέρα; Πώς κανονίζεται;
Πειραματικές εργασίες . 1. Ρίξτε την ίδια ποσότητα νερού σε δύο πανομοιότυπα πιατάκια (για παράδειγμα, τρεις κουταλιές της σούπας το καθένα). Βάλτε το ένα πιατάκι σε ζεστό μέρος και το άλλο σε κρύο. Μετρήστε το χρόνο που χρειάζεται για να εξατμιστεί το νερό και στα δύο πιατάκια. Εξηγήστε τη διαφορά στο ρυθμό εξάτμισης. 2. Ρίξτε με σιφώνιο μια σταγόνα νερού και αλκοόλ σε ένα φύλλο χαρτιού. Μετρήστε το χρόνο που χρειάζεται για να εξατμιστούν. Ποιο από αυτά τα υγρά έχει μικρότερη ελκτική δύναμη μεταξύ των μορίων; 3. Ρίξτε την ίδια ποσότητα νερού στο ποτήρι και το πιατάκι. Μετρήστε το χρόνο που χρειάζεται για να εξατμιστεί σε αυτά. Εξηγήστε τη διαφορά στο ρυθμό εξάτμισης του.
S.V. Gromov, N.A. Πατρίδα, Φυσική τάξη 8
Υποβλήθηκε από αναγνώστες από ιστότοπους του Διαδικτύου
Υπο>Ημερολογιακός-θεματικός προγραμματισμός φυσικής, διαδικτυακές δοκιμές, εργασία για μαθητή της 8ης τάξης, μαθήματα για καθηγητή φυσικής 8ης τάξης, δοκίμια κατά σχολικό πρόγραμμα σπουδών, εργασίες για το σπίτι
Περιεχόμενο μαθήματος περίληψη μαθήματοςυποστήριξη πλαισίων παρουσίασης μαθήματος επιταχυντικές μέθοδοι διαδραστικές τεχνολογίες Πρακτική εργασίες και ασκήσεις εργαστήρια αυτοεξέτασης, προπονήσεις, περιπτώσεις, αναζητήσεις ερωτήσεις συζήτησης εργασιών για το σπίτι ρητορικές ερωτήσεις από μαθητές εικονογραφήσεις ήχου, βίντεο κλιπ και πολυμέσαφωτογραφίες, εικόνες γραφικά, πίνακες, σχήματα χιούμορ, ανέκδοτα, ανέκδοτα, παραβολές κόμικς, ρήσεις, σταυρόλεξα, αποσπάσματα Πρόσθετα περιλήψειςάρθρα τσιπ για περιπετειώδη cheat sheets σχολικά βιβλία βασικά και πρόσθετο γλωσσάρι όρων άλλα Βελτίωση σχολικών βιβλίων και μαθημάτωνδιόρθωση λαθών στο σχολικό βιβλίοενημέρωση ενός τεμαχίου στο σχολικό βιβλίο στοιχεία καινοτομίας στο μάθημα αντικαθιστώντας τις απαρχαιωμένες γνώσεις με νέες Μόνο για δασκάλους τέλεια μαθήματα ημερολογιακό σχέδιογια έναν χρόνο Κατευθυντήριες γραμμέςπρογράμματα συζήτησης Ολοκληρωμένα Μαθήματα
