Рейтинг фильтров для воды

Мы протестировали и выбрали лучшее очистное оборудование и бытовые фильтры

Природа вещества и внешние воздействия, или от чего зависит скорость испарения жидкости

Количество жидкости, помещенной в открытый сосуд, непрерывно уменьшается. Так протекает испарение – молекулы вещества улетучиваются с поверхности жидкости, оно зависит от некоторых внешних факторов и свойств самой жидкости.

О скорости испарения жидкости поговорим в статье.

Что это за параметр?

Скорость испарения – это количество образующегося пара за 1 секунду. Параметр зависит от физических свойств жидкости и внешних факторов – температуры, площади испарения и др. В единой системе СИ скорость испарения измеряется в г/(м2·с).

Формула и правила расчета

foto47530-2Формула скорости испарения: u = m/St, где:

  • u – скорость перехода жидкости в газ;
  • m – количество испарившейся жидкости;
  • S – испаряющая площадь;
  • t – время.

Численно скорость определяется как отношение количества жидкости, превратившейся в пар, к площади испарения, умноженной на время, которое необходимо для завершения процесса.


Условия процесса парообразования

На скорость образования пара влияют:

  1. Вид раствора – чем более тяжелая жидкость, тем медленнее происходит парообразование.
  2. Температура – с увеличиением парообразование усиливается, с понижением — ослабевает.
  3. Размер зеркала жидкости – чем площадь больше, тем интенсивнее испарение.
  4. Движение воздуха (ветер).

Молекулы в растворах обладают разной энергией – есть более быстрые, которым хватит энергии выйти за пределы раствора, образуя пар. Количество таких молекул определяет скорость испарения.

При одинаковых условиях для различных типов жидкостей скорость улетучивания зависит от свойств вещества. Например, органические эфиры улетучиваются намного быстрее воды.

foto47530-7

Факторы, которые влияют

Переход между фазами жидкость-газ происходит тем быстрее, чем больше в жидкости присутствует молекул с повышенной кинетической энергией.

Род жидкости

Скорость перехода из жидкости в пар зависит от свойств вещества: чем меньше плотность вещества, тем меньшая энергия требуется молекуле для выхода за границу жидкости и быстрее происходит процесс испарения.

Если в одну емкость налить воду, а в другую такую же – эфир, можно увидеть разницу в скорости испарения. Количество эфира в емкости будет уменьшаться на глазах, а чтобы заметить изменение объема воды потребуется время.

Жидкости со слабыми связями между молекулами называют летучими, настолько быстро они испаряются. К ним относят эфиры, кетоны, спирты, фенолы, растворители, бензин и др.

Имеющие в сравнении с водой больший удельный вес кислоты, щелочи, молоко, масла, мед улетучиваются значительно медленнее. Это связано с увлечением плотности, как результат – ближе расположенные друг к другу молекулы сильнее притягиваются и труднее отрываются.

Самой тяжелой жидкостью является ртуть – единственный металл, являющийся жидкостью при комнатной температуре. Скорость испарения ртути незначительна – чтобы небольшая горошина вещества, массой в 1 г, превратилась в пар, потребуется 3 года.

foto47530-3

Температура

Наибольшая скорость испарения – перед кипением, наименьшая – перед замерзанием. Если воду комнатной температуры налить в одну емкость, а в другую такую же – очень горячую, то над горячей можно увидеть пар. Это быстрые молекулы жидкости улетучиваются в воздух.

С ростом температуры количество быстрых молекул жидкости увеличивается, и число переходов в воздух возрастает. Со снижением температуры скорость молекул снижается и уменьшается количество переходов.

По достижении точки замерзания жидкость переходит в твердое состояние, имеющее кристаллическую решетку. В нем испарения из-за прочных связей молекул не происходит.

foto47530-4

Площадь свободной поверхности

Скорость испарения зависимость от площади – чем больше зеркало, тем быстрее она улетучивается. Если в широкий и узкий сосуд налить воду, то уровень жидкости в широком будет понижаться быстрее.


Испарение – это улетучивание молекул из жидкого состояния. С ростом площади перехода увеличивается число молекул, способных покинуть жидкость. Пример: из тарелки вода испаряется быстрее, чем из стакана – разная площадь поверхности.

foto47530-5

Наличие ветра

Движение воздуха над жидкостью ускоряет переход молекул в воздух и не позволяет беспорядочно двигающимся частицам пара вернуться в жидкость.

Движение воздушных потоков помогает быстрым молекулам покинуть жидкость и не дает вернуться обратно. Так быстро освобождается доступ к поверхности для следующих молекул, способных перейти в воздух.

Если ветер имеет более высокую температуру, чем обдуваемая им жидкость, то процесс парообразования протекает еще быстрее.

Пример: мокрые волосы высушиваются горячим воздухом из фена в считанные минуты. Если обдувать холодным воздухом – будет медленнее. Без обдува сушка волос затянется на час.

foto47530-6

Атмосферное давление

Воздух атмосферы давит на зеркало жидкости. Чем меньше такое давление, тем больше молекул отрываются от поверхности и выше скорость испарения. В сравнении с поверхностью земли, в высокогорной местности, где давление меньше, процесс идет быстрее

От чего скорость увеличится или уменьшится?

Жидкость будет испаряться быстрее:

  • с увеличением зеркала жидкости;
  • с повышением температуры воды;
  • с ростом температуры окружающего воздуха;
  • при обдувании ветром;
  • от обдувания горячим воздухом.
Действия, приводящие к уменьшению количества быстрых молекул, снижают интенсивность испарения.

Факторы, снижающие скорость испарения:

  • уменьшение площади жидкости;
  • охлаждение раствора (уменьшение температуры);
  • понижение температуры окружающей среды;
  • отсутствие ветра над водой.

При равных условиях, статическое испарение всегда меньше динамического.

Примеры, где применяют знания в быту

Человек сталкивается с жидкостями постоянно и использует процесс испарения в самых разных сферах.


Для сушки белья

foto47530-8Хозяйки стараются стирать белья в жаркие и ветреные дни — вывешенное на улицу, белье быстро высыхает.

Процесс испарения влаги с поверхности расправленного белья ускоряют воздействие температуры (солнце) и горячего ветра.

К тому же у расправленного белья больше площадь испарения.

Для сбивания температуры

Бабушкин метод сбивать температуру маленьким детям и взрослым, если нежелательно пить лекарства. Влажную холодную салфетку кладут на лоб, держат до ее согревания и меняют на холодную.

Так как процесс испарения идет с потреблением энергии, температура тела понижается. Можно обтирать больного водой с уксусом или водкой – у этих веществ скорость испарения выше, и охлаждающий эффект будет больше.

В процессе приготовления пищи

Чтобы остудить горячий суп его достаточно налить в тарелку – испаряясь, вода отбирает некоторое количество теплоты у основной массы и еда охлаждается.

Чтобы получить густой соус блюдо подогревают на слабом огне, что позволяет выпарить излишнюю воду. При приготовлении грибов и овощей – жарят на среднем огне, выпаривая избыток воды. При варке варенья – варят до загустения, выпаривая излишки влаги.

При уборке

Появившуюся лужу вытирают и увеличивают влажную площадь – так быстрее остатки жидкости улетучатся. В зимнее время года в помещениях воздух пересушен системами обогрева. Его увлажняют, поставив в удобном месте емкость с водой.

Если нужно медленное испарение – используют неширокую и глубокую емкость, для быстрого увлажнения следует поставить несколько широких плоских мисок, увеличив этим площадь испарения.

Промышленное использование

Процесс применяют:

  1. В оборотных системах водоснабжения.
  2. Для высушивания деталей и материалов.
  3. Для очищения изделий.
  4. При разделении сложных многокомпонентных жидких составов.
  5. В процессе кондиционирования помещений.
  6. Для создания системы охлаждения ядерных реакторов и др.

Видео по теме статьи

Факторы, влияющие на скорость испарения жидкости, рассмотрены в видео:

Заключение

На скорость испарения жидких соединений влияют природа вещества и воздействия внешних факторов.

Выводы:

  1. Переход в воздух быстрых молекул жидкости осуществляется при любом температурном режиме. Энергию для перехода молекулы получают при столкновении друг с другом.
  2. Чем больше площадь испарения, тем выше скорость образования пара.
  3. С ростом температуры увеличивается скорость испарения.
  4. Испарение под действием потока воздуха проходит быстрее.
  5. При испарении жидкости из окружающей среды поглощается энергия.
А какова Ваша оценка данной статье?
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...