Процесс испарения летучих жидкостей описывается уравнением Лангмюра - Кнудсена:

где W - скорость испарения; m - масса испарившейся жидкости; τ - продолжительность испарения; s-поверхность испарения; P1 - давление пара жидкоcти; M - молекулярная масса; T - температура поверхности испарения; 0 < k < 1 - поправочный коэффициент.

За счет теплоты испарения поверхность жидкости охлаждается, что вносит погрешность в определение скорости испарения. Понижение температуры поверхности испарения зависит от летучести растворителя (рис. 21): чем выше летучесть растворителя, тем больше снижение температуры поверхности. При экспериментальных определениях летучести растворителей необходимо учитывать передачу теплоты из воздуха и от подложки. С учетом этого понижение температуры испаряющей поверхности можно выразить следующей формулой:

где h - коэффициент теплопередачи; k - теплопроводность; ΔHисп - теплота испарения; рi0 - давление насыщенного пара растворителя; Pi00 - давление пара растворителя над поверхностью; Cn - экспериментальный коэффициент, учитывающий теплопередачу от подложки; сn можно рассчитать на основании экспериментальных результатов; для ацетона Cn = 4,8.

Расчетные результаты имеют хорошую сходимость с экспериментальными. Так, при испарении воды при 25 0C ее поверхность охлаждается до 15,6 0C При этом давление пара снижается с 3,20 кПа(24 мм рт. ст.) до 1,73 кПа (13 мм рт. ст.).

Рис. 21. Понижение температуры поверхности при испарении растворителей: 1 - бутилацетат; 2- толуол; 3-изопропиловый спирт; 4-гексан; 5-ацетон.

Если окружающий воздух имеет влажность 50 %, что соответствует давлению водяного пара 1,60 кПа (12 мм рт. ст.), то движущая сила испарения, равная разности давлений пара, в случае отсутствия охлаждения поверхности при 25 °С составляла бы 3,20 - 1,60 =1,60 кПа (12 мм рт. ст.); когда же имеет место охлаждение поверхности, движущая сила существенно уменьшается: 1,73- 1,60 = 0,13 кПа (1 мм рт. ст.). Следовательно, и скорость испарения снижается в 12 раз.

При диффузии растворителя из слоя жидкости его молекулы должны диффундировать через: а) жидкую фазу к поверхности, б) поверхностный слой жидкости и в) ламинарный пограничный слой воздуха. После этого, попав в турбулентный слой обтекающего воздуха, пары растворителя уносятся. С точки зрения диффузии, испарение жидкости описывается уравнением Гарднера:

(13)

где а - константа; D - коэффициент диффузии молекул жидкости в воздух; P-атмосферное давление; х - эффективная толщина ламинарного воздушного слоя над поверхностью испарения.

Если уравнение Лангмюра - Кнудсена (11) справедливо только для испарения растворителя в вакууме, то уравнение Гарднера (13) можно применять в случае испарения на воздухе; однако оно также содержит константу, значение которой определяется условиями проведения эксперимента. Кроме входящих в уравнение Гарднера параметров на испарение существенное влияние оказывает также скорость воздуха над поверхностью испарения.

Эффективная толщина ламинарного слоя над поверхностью х зависит как от скорости воздуха, так и от формы сосуда, в котором проводится определение. Эти параметры, а также протяженность поверхности испарения, контактирующей с потоком воздуха, учитывает следующее уравнение:

(14)

где n-концентрация пара у поверхности; H - расстояние от поверхности испарения до стенки; l- длина поверхности испарения; V1 - линейная скорость воздуха; D - коэффициент диффузии молекул растворителя в воздух; ξ - аэродинамический коэффициент смещения (коэффициент захвата).

Формулы (11), (13) и (14) позволяют выражать абсолютную скорость испарения. Для технолого-лакокрасочников чаще всего достаточно иметь относительные величины для сравнения летучести растворителей. Относительную летучесть Wотн определяют по продолжительности испарения определенного количества растворителя в сравнении с эталонным растворителем, например диэтиловым эфиром, бутилацетатом (БА) или ксилолом:

(15)

где τВА90% - время испарения 90 % бутилацетата; τ90% - время испарения 90 % данного растворителя.

Для определения относительной летучести растворителей разработаны различные методы и их модификации. В основе этих методов лежит определение кинетики испарения растворителей из тонких пленок, поскольку процесс испарения из больших масс растворителей не дает представления о характере улетучивания растворителя из лакокрасочных покрытий.

Для исследования кинетики испарения небольшие количества растворителя наносят на различные подложки как пористые (ватман, фильтровальная бумага), так и гладкие (стекло, алюминий). Чтобы подложка во время опыта смачивалась равномерно, поверхность, например, алюминиевых дисков обрабатывают раствором щелочи. Другая трудность состоит в исключении неравномерности слоя из-за капиллярного эффекта. В зависимости от формы и размера диска, на который наносят растворитель, жидкость может либо подниматься по его бортикам, либо собираться в середине диска.

СКОРОСТЬ ИСПАРЕНИЯ. Количество воды (толщина слоя воды), испаряющейся за единицу времени с единицы поверхности. С. И. с открытой водной поверхности пропорциональна величине дефицита влажности при температуре испаряющей поверхности Е3- е (где Е - упругость насыщения при температуре испаряющей поверхности), обратно пропорциональна атмосферному давлению и зависит также от скорости ветра. Кроме того, она зависит от размеров и формы испаряющей поверхности. См. закон Дальтона.[ ...]

Скорость испарения воды растениями определяется в основном теми же факторами, что и скорость испарения с поверхности почвы, но благодаря своим регулирующим системам растения могут экономить воду, уменьшая транспирацию. Однако общий расход воды на транспирацию очень велик. На образование 1 кг сухого вещества растения тратят от 300 до 800 кг воды.[ ...]

Скорость испарения в факеле сильно зависит от степени распыливания топлива, которая влияет на величину поверхности испарения и количество испаряющегося топлива. С уменьшением размеров капли сокращается время ее прогрева и повышается скорость испарения.[ ...]

Скорость сушки тем больше, чем меньше етенох клеток проходит частица воды па пути изнутри куска древесины к его поверхности. Длинные оси клеток параллельны оси ствола или ветви, из которых взят кусок древесины. Поэтому на пути, параллельном оси куска, встречается всего меньше стенок клеток, преграждающих путь, н скорость испарения влаги с поперечного разреза гораздо больше, чем с продольного радиального или тапгентального раскола. Больше всего препятствует сушке кора.[ ...]

Обычно подразумевается испарение воды: поступление водяного пара в атмосферу вследствие отрыва наиболее быстродвижу-щихся молекул с поверхности воды, снега, льда, влажной почвы, капелек и кристаллов в атмосфере. Отрываются те молекулы, скорость которых выше средней скорости движения молекул при данной температуре и достаточна для преодоления сил молекулярного притяжения (сцепления). С возрастанием температуры число отрывающихся молекул, стало быть и И., растет. Одновременно молекулы водяного пара, находящегося над испаряющей поверхностью, частично возвращаются в жидкую или твердую фазу. Фактически наблюдаемое И. есть разность двух потоков молекул - отрывающихся от испаряющей поверхности и возвращающихся к ней. Чистая потеря воды путем испарения зависит от близости упругости пара над испаряющей поверхностью к насыщению. При насыщении И. прекращается, т. е. оба потока молекул уравновешиваются. При И. затрачивается при температуре 0° для воды 597 кал тепла и для льда 677 кал на 1 г. Если тепло не подводится извне, то испаряющее тело охлаждается и процесс замедляется. Ср. испаряемость, насыщение, скорость испарения, закон Дальтона.[ ...]

Скорость испарения с водной поверхности возрастает с увеличением ее температуры, дефицита упругости пара над ней и скорости ветра. Влияние ветра вызвано тем, что он относит в сторону пар, поступающий в приводный слой атмосферы, и усиливает турбулентное перемешивание, уносящее пар вверх и заменяющее увлажнившийся воздух более сухим. Скорость испарения несколько увеличивается и с уменьшением атмосферного давления. Наконец на скорость испарения с водной поверхности влияет также прямая солнечная радиация, прогревающая слой воды на глубину, зависящую от прозрачности воды.[ ...]

Скорость испарения с поверхности почвы в первую очередь зависит от ее температуры, а также от влажности воздуха, скорости ветра, содержания воды в почве, ее физических свойств, состояния поверхности и наличия растительности. С увеличением влажности почвы при прочих равных условиях испарение возрастает. Темные почвы сильнее нагреваются солнцем и поэтому испаряют больше воды, чем светлые. Растительность, затеняя почву от солнечных лучей и ослабляя перемешивание воздуха, значительно уменьшает скорость испарения с поверхности почвы.[ ...]

Несколько более летуч, чем октаметил.[ ...]

Скорость (слой) испарения обычно прямо пропорциональна величине Е [Панин, 1987], поэтому среднегодовая скорость испарения оказывается сильновозрастающей функцией амплитуды температурных колебаний поверхности моря.[ ...]

Скорость испарения определяется количеством жидкости, испаряющейся в единицу времени, и зависит от ряда факторов, главные из которых упругость паров, фракционный состав и температурные изменения. Большое значение имеют также площадь испарения, толщина слоя жидкости, коэффициент диффузии паров в воздухе.[ ...]

Скорость испарения УВ зависит от ряда факторов - от упругости паров, фракционного состава температур. Различают потери от больших дыханий, от обратного выдоха и от вентиляции. Для ДНС эти потери составляют около 80 т/год. Учитывая возможные погрешности расчетного метода, весьма актуальными представляются данные “ТатНИПИнефти”, полученные непосредственными замерами на РВС-2000 с температурой нефти 29-25 °С . Дыхательная арматура резервуара была оснащена двумя дыхательными и двумя предохранительными клапанами НКМД-350 и КПР 1-350. Количество выделяемого из нефти газа составляло от 0,01 до 0,28 м3/м3. Состав газа характеризовался следующими данными (объем, %): Н28 - 0,30; С02 - 13,27; СН4 - 40,31; С2Н6 - 10,03; С3Н8 - 20,49; г-СН2 - 4,47; и-С4Н10 - 7,78; г-С5Н12 - 1,53; и-С5Н12 - 1,22; £С6+ высшие - 0,6.[ ...]

Скорость испарения во всех трех направлениях неодинакова: наименьшая - в радиальном направлении и наибольшая - по длине волокон.[ ...]

Скорость испарения жидкого хлора в стальной таре при температуре помещения 18° С примерно составляет: из одного баллона 0,5-0,7 кг/ч, с 1 м2 поверхности бочки 2,5-3,0 кг/ч; увеличение газоподачи из баллона до 10 кг/ч достигается путем обогрева водой с температурой выше 30-40° С; еще больший съем хлора - 40 кг/ч - получают в специальных испарителях .[ ...]

Кинетическое испарение является лимитирующим при оценке суммарной скорости испарения, когда его скорость обусловлена только скоростью «отрыва» молекул от поверхности (например, при испарении в вакуум или при сильном обдуве мелких капель). Иначе, лимитирующим является диффузионное испарение (характерно для поршневых ДВС), скорость которого определяется особенностью процессов тепломассопереноса между поверхностью испарения и окружающей средой.[ ...]

Переход от периода испарения свободной влаги из полос)и клеток к периоду испарения связанной влаги, т. е. к периоду внутренней диффузии, не всегда можно заметить, особенно если куски высушиваемой древесины имеют разные размеры. В этом случае скорость испарения свободной влаги из крупных кусков, находящихся в центре вагонетки, начинает уменьшаться значительно ранее, еще до достижения первой критической точки. Уменьшение скорости сушки, при удалении свободной влаги из полости клеток, наблюдается при понижении содержания в древесине влаги от 30 до 23%. Таким образом, этот период можно назвать промежуточным или переходным. В начале его, когда значительная часть поверхности древесины еще остается влажной, основным условием, определяющим скорость сушки, является диффузия пара через газовую пленку; в конце этого периода, когда почти вся поверхность древесины становится сухой, скорость сушки определяется внутренней диффузей.[ ...]

Напротив, потери на испарение, игравшие решающую роль в умеренных и жарких поясах, отходят на второй план в полярных морях, где упругость насыщенного пара весьма мала, состояние воздуха близко к насыщению, а потому влажный дефицит не может достичь сколько-нибудь значительной величины. Ввиду малого значения этой составляющей мы не внесем заметных погрешностей в вычисление теплового баланса, если допустим, что скорость испарения с поверхности льда при прочих равных условиях приблизительно такова, как с поверхности воды.[ ...]

В связи с этим измерения скорости испарения на корабле стали производиться только после того, как были найдены невесовые способы определения количества испарившейся воды в приборах на палубе.[ ...]

Из-за наличия зависимости скорости испарения от толщины прогреваемого слоя воды возможно генерирование тепловой неустойчивости. Действительно, пусть площадь зеркала испарения очень слабо зависит от глубины водоема. Тогда малое падение уровня, увеличив амплитуду температурных колебаний, вызовет рост испарения, который будет способствовать еще большему падению уровня и увеличению температурных колебаний и т.д. Таким образом, тепловые процессы в море создают механизм положительной обратной связи, конкурирующий с механизмом отрицательной обратной связи (изменением площади зеркала испарения). Вследствие их взаимодействия возникает новый физический механизм поведения уровня моря. Отметим, что на рост амплитуды колебаний температуры воды при уменьшении размеров моря указывали такие известные исследователи теплофизики Арала и Каспия, как B.C. Самойленко, Е.Г. Архипова, М.С. Потайчук [Каспийское море, 1986].[ ...]

Обычно во время наблюдений скорость ветра непрерывно меняется и точки кривой Ф - яр (/) не могут быть приведены к одной какой-нибудь скорости ветра, так как зависимость между нею и скоростью испарения только лишь подлежит определению. Чтобы обойти такое серьезное, на первый взгляд, затруднение, достаточно при построении кривых охлаждения брать в каче стве независимой переменной не время, а путь Ь, пролетаемый за время опыта частицами воздуха, обтекающего испаритель. Отсчитывать его можно непосредственно по анемометру.[ ...]

[ ...]

Среди показателей, определяющих скорость испарения, основным является давление насыщенных паров, которое зависит от температуры и соотношения паровоздушной и жидкостной фаз нефтепродуктов. С увеличением доли легких фракций повышается давление насыщенных паров нефтепродуктов и растут потери от испарения. В связи с возросшими требованиями к чистоте воздушного бассейна точность определения потерь от испарения приобретает важное значение.[ ...]

Если пролитый продукт имеет достаточно высокую скорость испарения, можно удержать его на изолированном участке и дать ему безвредно испариться. Если пролитый продукт является огнеопасным, его нельзя выпаривать или диспергировать, разбавляя водой, его можно удержать нанесением на поверхность пленкообразующей пены. Пена уменьшает испарение продукта до минимума, поэтому сами жидкости должны быть удалены механическим способом.[ ...]

Для оценки возможности пакетной передачи заряда при испарении воды было исследовано оценка влияние давления на процесс разделения электрического заряда (давление в данном случае выступает в качестве фактора усиления скорости испарения жидкости).[ ...]

В зависимости от вида растворителя, концентрации раствора и скорости испарения величина и форма кристаллов 4,4 -ДДТ могут несколько изменяться.[ ...]

Этот вывод Стефана совсем неосновательно переносится иногда на случай испарения, происходящего под действием ветра, чем и объясняется ошибочное мнение, укоренившееся у некоторых метеорологов,- будто размеры испарителя влияют на результаты наблюдения скорости испарения с единицы поверхности.[ ...]

Так как коэффициент диффузии В весьма мал, то весьма малой оказывается и скорость испарения Е, управляемого диффузией. Она практически равна нулю по сравнению со скоростью испарения при самом слабом ветре.[ ...]

В двигателях с непосредственным впрыском бензина время, отводимое на процесс испарения, значительно меньше. Оно определяется моментом от начала впрыска до воспламенения и составляет 0,02-0,03 с. В такте впуска факел распыленного бензина омывается потоком поступающего воздуха. Значительная скорость вихревого движения воздуха, повышенная температура остаточных газов и низкое давление в камере сгорания являются благоприятными факторами, обеспечивающими высокую скорость испарения бензина, перемешивания его паров с воздухом. Экспериментально установлено, что в такте впуска испаряется около 80% бензина.[ ...]

Наиболее высокие концентрации 50 и 5 80, по-видимому, обусловлены прежде всего повышенной скоростью испарения снега, которая может происходить над подземными коммуникациями, выделяющими тепло, вблизи проезжей части улиц или на открытых площадках, где солнечная инсоляция проявляется сильнее. Так, самые высокие концентрации 50 и 5180 установлены в сквере у Павелецкого вокзала вблизи перехода между станциями метрополитена.[ ...]

В качестве источника тяжелого газа в основной серии экспериментов рассматривалось стационарное испарение паров жидкого азота с поверхности их разлива. Скорость испарения принималась равной 0,05 м/с, поверхность испарения 31,5 мг, температура паров азота в источнике принималась равновесной 77 К.[ ...]

Испаряемость нефтепродуктов - их способность переходить из жидкой фазы (масляной фракции) в паровую; скорость испарения зависит от состава, площади испарения, типа емкости, в которой они находятся, скорости движения воздуха, давления насыщенных паров нефти или нефтепродукта. Давление насыщенных паров наиболее распространенных нефтепродуктов составляет у автобензинов - до 700, у авиабензинов - до 360, керосина тракторного - до 10 мм рт. ст.[ ...]

В этом процессе основное внимание уделялось управлению ростом кристаллов льда. При тщательном контроле скорости испарения бутана удалось создать условия, при которых в переохлажденном рассоле предотвращалось образование большого числа центров кристаллизации.[ ...]

Используя приведенные выше соотношения и зависимость (тв) , можно получить приближенное значение массовой скорости испарения тд с внешней поверхности газоконденсата в зависимости от скорости движения и температуры воздушной среды, величины лучистых потоков д£ , д и начальной температуры газоконденсата Т0.[ ...]

Передвижение воды и питательных веществ вверх по ксилеме у высших растений частично связано с транспирацией, т. е. испарением влаги листьями через многочисленные устьица. По мере потери воды клетками недостаток диффузионного давления притягивает воду из элементов ксилемы, которые образуют крупные многочисленные сплошные трубки (сосуды) от корней до листьев. Таким образом, натяжение передается через весь столб к клеткам корня и приводит к усилению поглощения воды. Скорость транспирации зависит от степени раскрытия устьиц и от таких окружающих факторов, как температура и влажность воздуха, которые влияют на физическую скорость испарения воды. Замыкание и размыкание устьиц является механическим процессом, регулируемым тургором замыкающих клеток (см. рис. 27).[ ...]

Заугольников С. Д., Кочанов М. М., Лойт А. О., Ставчинский И. И. Новые расчетные методы определения давления насыщенных паров и скорости испарения вредных веществ в гигиенических исследованиях. - Гиг. труда, 1976, № 2, с. 27.[ ...]

Как следует из приведенных данных, потери при наливе открытой струей в два раза выше потерь при нижнем наливе и наливе под уровень продукта. Скорость испарения нефтепродуктов при наливе зависит от ряда факторов, включающих давление насыщенных паров жидкого продукта, количества и концентрации паров в цистерне до налива, метода налива.[ ...]

Подчеркнем, что нелинейные зависимости теплофизических свойств суши от ее влажности - наиболее существенные факторы теплопередачи в почве. Поэтому скорость испарения, пропорциональная разности Е-Ех (Е - упругость насыщения на некоторой высоте над поверхностью суши), оказывается зависящей от влагозапасов суши причем с ростом ¥ уменьшаются А и, соответственно, Е. Таким образом, возникает механизм положительной обратной связи: уменьшение испарения ведет к увеличению влагозапасов, что уменьшает амплитуду температурных колебаний и испарение и т.д.[ ...]

Суточный ход относительной влажности зависит от упругости пара и упругости насыщения. С повышением температуры испаряющей поверхности увеличивается скорость испарения и, следовательно, увеличивается е. Но Е растет значительно быстрее, чем е, поэтому с повышением температуры поверхности, а с ней и температуры воздуха относительная влажность уменьшается [см. формулу (5.1)]. Дневное ее понижение особенно резко выражено над континентами в летнее время, когда в результате турбулентной диффузии пара вверх е у поверхности уменьшается, а вследствие роста температуры воздуха Е увеличивается. Поэтому амплитуда суточных колебаний относительной влажности на материках значительно больше, чем над водными поверхностями.[ ...]

Несмотря на то, что ХОП имеют низкое давление насыщенных паров, они испаряются с поверхности почвы и воды в воздух. При концентрации ДДГ в почве 10 мкг/г и температуре 30 °С средняя скорость испарения составляет 6,3 106 - 9 10 5 мг/(см2 ч).

Хотя летучесть диоксинов сравнительно незначительна, они могут переноситься воздушными массами в виде аэрозольных частиц в “сверхвысоких” концентрациях 87] Более интенсивно испаряются с поверхности воды ПХБ. Значения скорости испарения при 100 °С колеблются в пределах 0,05-0,9 мгУ(см2 ч).[ ...]

Общий поток энергии, характеризующий экосистему, состоит из солнечного излучения и длинноволнового теплового излучения, получаемого от близлежащих тел. Оба вида излучения определяют климатические условия среды (температуру, скорость испарения воды, движения воздуха и т. д.), но в фотосинтезе, обеспечивающем энергией живые компоненты экосистемы, используется лишь малая часть энергии солнечного излучения. За счет этой энергии создается основная, или первичная, продукция экосистемы. Следовательно, первичная продуктивность экосистемы определяется как скорость, с которой лучистая энергия используется продуцентами в процессе фотосинтеза, накапливаясь в форме химических связей органических веществ. Первичную продуктивность Р выражают в единицах массы, энергии или эквивалентных единицах в единицу времени.[ ...]

Первый период сушки начинается тогда, когда образовавшийся из влаги пар проникает через всю толщу бумажного полотна и уходит наружу. Этот период (участок ВС) характеризуется удалением свободной влаги из бумажного полотна. Он идет с постоянной скоростью испарения со всей поверхности бумажного полотна при практически постоянной температуре, равной температуре испарения воды при данных барометрических условиях (/м не более 100°С), независимо от температуры поверхности сушильных цилиндров. Продолжительность первого периода сушки длится 50-65 % от общей продолжительности сушки бумаги.[ ...]

Важнейшей характеристикой климата Земли является среднегодовая температура приземного слоя атмосферы, складывающаяся как следствие энергетического баланса Земли. Температура земной поверхности при заданном, потоке солнечного излучения определяется скоростью испарения воды с поверхности Земли, концентрациями атмосферных газов, в основном парами воды и диоксида углерода, создающих парниковый эффект, и величиной альбедо-коэффициентом отражения солнечного излучения атмосферой и земной поверхностью.[ ...]

Внутригодовой ход температуры поверхности моря можно представить в виде суммы среднегодовой температуры поверхности и отклонения от этой величины, которое характеризуется амплитудой. Ввиду нелинейной зависимости влагосодержания от температуры среднегодовая величина слоя испарения оказывается не только функцией среднегодовой температуры поверхности, но и амплитуды температурных колебаний. Расчеты показали, что скорость испарения - сильно возрастающая нелинейная функция этой амплитуды.[ ...]

Смеси сероуглерода с четыреххлористым углеродом значительно более безопасны в пожарном отношении, чем чистый сероуглерод. Применяют их для борьбы с вредителями запасов изредка и притом в небольших количествах, в порядке производственных опытов. Причиной этого является неодинаковая скорость испарения компонентов смеси в воздухе, вследствие чего в отдельных местах могут создаваться огнеопасные концентрации паров сероуглерода. Поэтому даже при газации смесями необходимо принимать те же меры предосторожности от пожара или взрыва, как и при пользовании чистым сероуглеродом. Кроме того, при применении смеси стоимость обработки намного возрастает, и приходится работать со значительно большими количествами фумиганта, что усложняет и удорожает газовое обеззараживание.[ ...]

Суспензии указанных концентраций действуют токсически на яйца клещей и вызывают гибель некоторой части взрослых личинок и половозрелых клещей, а также гибель всех молодых личинок.[ ...]

Величина зазора между поршнем и цилиндром, поршнем и поршневыми кольцами зависит от температуры деталей. Температура, в свою очередь, зависит от частоты вращения, нагрузки, температуры масла и охлаждающей жидкости и других факторов. Частота вращения коленчатого вала, величина зазоров в его подшипниках и давление масла в главной магистрали влияют на количество масла, разбрызгиваемого на стенки цилиндра при вращении вала. Средняя температура масляной пленки влияет на вязкость и скорость испарения масла, находящегося в пленке, и ее толщину. Это лишь главные параметры режима работы двигателя, оказывающие влияние на угар масла.[ ...]

Основными минералами являются кварц, более или менее измененные полевые шпаты и слюды, и песчаники - от кварцитовых до лититовых аренитов, вследствие их низкой до умеренной химической зрелости. Наиболее общие цементы - кремнистый или известковый. В твердом стоке русел может встречаться глинистая галька, которая поступает в результате оползней намывных валов. Глауконит отсутствует. Торф и уголь присутствуют в виде пластов (на пойме) и мелких обломков (в руслах). Карбонатные и железистые конкреции могут формироваться на участках с высокой скоростью испарения (на пойме). Глины в основном каолинитовые, но могут присутствовать и другие их типы, в зависимости от климатических условий и расстояния от источника сноса. В процессе диагенеза, флюиды, циркулирующие в разрезе, могут вступать в реакцию с обломочными нестабильными минералами, результатом чего является глинистая цементация. Кальцитовый цемент также может осаждаться.

ГОУ Гимназия № 000

«Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория»

Реферат

Факторы, влияющие на скорость испарения воды

Жалеев Тимур

Руководитель:

Введение

Определение испарения. Цель работы. Актуальность работы Описание структуры работы.

Основная часть

Механизм испарения на молекулярном уровне. Факторы, влияющие на скорость испарения.

2.1 Влияние на скорость испарения температуры воды.

2.1.1 Неравномерность прогрева воды.

2.1.2 Конвекция. Ламинарный и турбулентный режим. Число Рэлея. Зависимость типа режима перемешивания жидкости со скоростью передачи энергии.

2.1.3 Температура воздуха и ее влияние на температуру воды. Числа Рэлея в воздухе и тип режима перемешивания воздуха.

2.2.1 Связь влажности воздуха у поверхности воды с влажностью воздуха «на бесконечности».

2.2.2 Связь влажности воздуха у поверхности воды со скоростью испарения.

2.2.3 Связь влажности воздуха у поверхности воды со скоростью оттока водяных паров от поверхности.

2.2.4 Связь влажности воздуха у поверхности с геометрией поверхности.

Заключение.

Список литературы.

Введение.

Испарение – процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий с поглощением тепла.

Цель данной работы: выявить факторы, влияющие на скорость испарения воды.

Актуальность:

1. При испарении расходуется большое количество теплоты, следовательно, этот процесс можно использовать для охлаждения.

2. Интенсивность испарения существенно влияет на влажность воздуха, которая является определяющей во многих процессах.

3. Изучение механизмов испарения позволит построить более правдоподобные модели распределения температуры и влажности, т. е. позволит более точно предсказывать различные климатические процессы. Для расчета таких моделей используются современные вычислительные системы, но для их правильной работы необходимо детальное понимание всех процессов, влияющих на формирование погоды.

В данной работе мы рассмотрим факторы, влияющие на скорость испарения воды и их взаимосвязь.

На испарение влияет много факторов, но наиболее значимые из них температура поверхности воды и влажность воздуха над поверхностью воды. На каждый из этих факторов влияет ряд других:

1. Температура воды. На нее влияет температура окружающего воздуха. Теплообмен от воздуха к воде и обратно осуществляется теплопередачей (непосредственной передачей тепла без перемешивания) и конвекцией. Конвекция в свою очередь может проходить в разных режимах: ламинарном и турбулентном. Ламинарный – это режим, при котором жидкость перемещается стационарными струями без перемешивания. Турбулентный – это режим, при котором жидкость беспорядочно перемешивается из-за большой разности температур.

2. Влажность воздуха над поверхностью воды. На нее влияет интенсивность испарения воды (чем больше пара вышло из воды, тем больше его в воздухе), площадь поверхности (чем больше площадь поверхности, тем больше пара выходит из воды), ветер или другие формы конвекции в воздухе (насколько быстро удаляются водяные пары от поверхности воды).

Основная часть.

Механизм испарения на молекулярном уровне.

Молекулы воды, которые имеют достаточную кинетическую энергию и находятся близко к поверхности, способны оторваться от остальных молекул воды, т. е. происходит испарение. Если быстрые молекулы находятся в толще воды, а не на поверхности, то, ударяясь о другие молекулы, совершают над ними работу и теряют свою энергию. Быстрые молекулы воды, которые оторвались от поверхности воды, уносят энергию с собой, поэтому внутренняя энергия воды понижается, и она охлаждается.

Некоторые молекулы водяного пара, двигаясь хаотически, возвращаются в жидкость. Этот процесс называется конденсацией. Скорость конденсации зависит от концентрации молекул водяного пара.

2. Факторы, влияющие на скорость испарения.

2.1. Влияние на скорость испарения температуры воды.

На скорость испарения влияют многие факторы, но главный из них – температура поверхности воды. Чем больше температура, тем больше средняя скорость молекул, и, следовательно, больше молекул с большими скоростями, которые способны вылететь с поверхности. Вода не имеет одинаковую температуру во всей толще, для изучения испарения важна температура именно на поверхности. В свою очередь на эту температуру влияет целый ряд факторов:

1. Температура в толще воды . Количество теплоты из толщи воды к поверхности может переноситься двумя способами: теплопередачей или конвекцией. Конвекция начинается тогда, когда жидкость имеет большую температуру на глубине, в этом случае расширяясь при большей температуре, она начинает подниматься вверх. В воде при испарении необходимое для конвекции распределение температур происходит из-за того, что на поверхности вода, испаряясь, становится холоднее.

2. Температура воздуха обычно больше, чем температура на поверхности воды, потому что на поверхности происходит испарение и вода охлаждается. Поэтому, как правило, происходит подвод тепла из воздуха к поверхности. В случае если температура воздуха меньше, то тепловой поток идет в обратную сторону, причем скорость теплоотвода зависит от конвекции воздуха над поверхностью воды.

3. Интенсивность испарения влияет на температуру воды на поверхности. Чем больше интенсивность испарения, тем больше энергии унесли молекулы, и тем меньше температура поверхности. Чем меньше температура, тем меньше энергии в воде, и тем меньше интенсивность испарения.

Мы видим, что все указанные факторы тесно взаимосвязаны между собой: если увеличивается скорость испарения, температура поверхности жидкости уменьшается, следовательно, увеличивается теплообмен между поверхностью и толщей воды, с другой стороны, увеличивается теплообмен между поверхностью воды и воздухом, а также конвекционный поток над водой.

Безусловно, полностью учесть все эти факторы может только компьютерная модель.

2.1.1 Неравномерность прогрева воды.

Рассмотрим более детально процесс передачи тепла в толще воды. Практически всегда в не идеализированных условиях температура в разных местах жидкости неодинакова: вода испаряется только сверху, следовательно, охлаждается только сверху. Нагрев воды также происходит обычно неравномерно. Например, солнечные лучи проникают в толщу воды и по-разному нагревают их в зависимости от прозрачности воды. Любой другой источник более высокой или низкой температуры также передает тепло неравномерно, например рука держащего сосуд человека.

Если температура воды сверху меньше, то начинает происходить конвекция: холодная вода тяжелее горячей, поэтому холодная вода опускается, а горячая – поднимается. Но так как жидкость не перемешивается полностью, а перемещается целыми объемами, температура распределяется неравномерно. В случае возникновения конвекции жидкость начинает двигаться целыми «кусками». Если в этом случае поместить термометр в некоторую точку жидкости, он покажет колебание температуры, которое и будет отражать это движение «кусков» горячей или холодной жидкости.

2.1.2. Конвекция. Ламинарный и турбулентный режим. Число Рэлея. Зависимость типа режима перемешивания жидкости со скоростью передачи энергии.

Как уже говорилось выше, конвекция – это явление, при котором теплообмен происходит путем перемешивания вещества. С ее помощью горячая вода перемещается из толщи к поверхности, а остывшая из-за испарения вода, в свою очередь, перемещается от поверхности ко дну.

Жидкость, при нагревании снизу или охлаждении сверху может перемешиваться в двух режимах: ламинарном и турбулентном.

Ламинарный поток - это поток, при котором жидкость перемещается стационарными струями без перемешивания и беспорядочных быстрых изменений скорости. В случае ламинарных потоков движение жидкости можно изобразить при помощи линий тока: воображаемых линий, вдоль которых перемещаются частицы воды.

Турбулентный поток – это поток, при котором из-за большой разности температур жидкость беспорядочно перемешивается. В этом случае невозможно указать определенную траекторию движения частицы.

В случае турбулентного потока происходит более равномерное перемешивание всей жидкости. Если в случае ламинарного перемешивания перемещаются целые «куски» определенной температуры, то в случае турбулентного режима жидкость имеет почти одинаковую температуру по всему объему.

Вид режима (ламинарный или турбулентный) определяется числом Релея. Число Рэлея – это безразмерная величина, оно считается по формуле

, где

g - ускорение свободного падения; измеряется в м/с2.

β - коэффициент теплового расширения жидкости; вычисляется по формуле

Где ΔV – изменение объема тела, V – начальный объем тела, ΔT – изменение температуры; измеряется в К-1.

ΔT - разность температур между поверхностью и толщей воды; измеряется в К.

L - определяющий линейный размер поверхности теплообмена; измеряется в м. Это максимальная длина на поверхности сосуда, например для круглого сосуда это диаметр, для прямоугольного – диагональ и т. д.

ν - кинематическая вязкость жидкости; численно равна ν = 0,000183/(ρ(1 + 0,0337t + 0,000221t2)), где t – температура и ρ – плотность жидкости; измеряется в 10-6 м2/с.

χ - температуропроводность жидкости; вычисляется по формуле https://pandia.ru/text/78/415/images/image006_104.gif" alt="\varkappa" width="14 height=10" height="10"> - теплопроводность, cp - удельная теплоемкость, ρ - плотность; измеряется в м2/с.

После того, как это число достигает некоторого, так называемого критического значения, в жидкости возникают конвективные потоки. Это критическое значение примерно равно. Если число Рэлея меньше 7,4 Raкрит, то никаких потоков не наблюдается. В области от 7,4 Raкрит до 9,9 Raкрит возникает один основной ламинарный поток с одной частотой колебания и много маленьких. В интервале от 9,9 Raкрит до 10,97 Raкрит возникает еще один основной ламинарный поток с другой частотой колебания, но маленькие потоки остаются. До 11,01 Raкрит появляется третий ламинарный поток с третьей частотой. После 11,01 Raкрит возникают турбулентные потоки.

Для воды и цилиндрического сосуда высотой 2,2 см и радиусом 12,5 см при комнатной температуре (200 " style="margin-left:-5.3pt;border-collapse:collapse">

ρ = 998,2 кг/м3

β = 0,00015 К-1

ν =1,004*10-6 м2/с

0,6 Вт/(м*К)

ср = 4183 Дж/(кг*К)

χ = /(cp*ρ) = 1,437e-7 м2/c

Ra = (g*β*ΔT*L3)/(ν*χ) = 3669

Разность температур 0,2° была рассчитана программой, которая создает модели испаряющейся воды.

Можно сделать вывод, что при этих условиях режим конвекции - турбулентный

2.1.3. Температура воздуха и ее влияние на температуру воды. Числа Рэлея в воздухе и тип режима перемешивания воздуха.

На температуру поверхности воды также влияет и температура окружающего воздуха.

Если температура воздуха отличается от температуры воды, происходит теплообмен между водой и воздухом за счет теплопередачи и конвекции.

Конвекция в воздухе также определяется числом Рэлея. Там оно меньше на один-два порядка, потому что вязкость и температуропроводность больше у воздуха, чем у воды.

Ниже приведены данные для расчета числа Рэлея и сами расчеты для воздуха:

ρ = 1.205 кг/м3 β = 0,00343 К-1 ν =15.11*10-6 м2/с 0.0257 Вт/(м*К) ср = 1005 Дж/(кг*К)	χ = /(cp*ρ) = 2,122e-5 м2/c Ra = (g*β*ΔT*L3)/(ν*χ) = 40990,072

Конвекция в воздухе

На конвекцию также влияет влавжность воздуха. Т. к. водяные пары имеют плотность меньше, чем плотность воздуха, влажный воздух легче сухого и начинает подниматься вверх. Таким образом, чем выше скорость испарения, тем выше влажность воздуха, тем интенсивнее конвекция.

2.2. Влияние влажности воздуха.

Как уже говорилось, при увеличении влажности воздуха над поверхностью воды, увеличивается конденсация т. е. уменьшается интенсивность испарения. Поэтому попытаемся разобраться, какие факторы влияют на величину влажности воздуха, для этого сначала сформулируем точное определение влажности.

Абсолютная и относительная влажность.

Абсолютная влажность воздуха – это масса водяного пара, содержащегося в кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряется в г/м3. Относительная влажность воздуха – это отношение текущей абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности при данной температуре. Чем выше температура, тем выше максимально возможная абсолютная влажность.

2.2.1. Связь влажности воздуха у поверхности воды с влажностью воздуха «на бесконечности».

Воздухом «на бесконечности» называется воздух, находящийся на таком удалении от поверхности жидкости, что его влажность не зависит от наличия этой поверхности. Влажность воздуха «на бесконечности» безусловно, влияет на влажность воздуха у поверхности. Пар с поверхности воды вытесняет пар, который уже был в воздухе, тем самым стремиться увеличить влажность «на бесконечности». Чем больше влажность воздуха на бесконечности, тем сложнее вытеснить поднимающемуся пару находящийся на бесконечности» пар, и тем менее интенсивно происходит испарение.

2.2.2 Связь влажности воздуха у поверхности воды со скоростью испарения.

При высокой влажности, по сути, испарение происходит с той же скоростью, но конденсация происходит быстрее, и, следовательно, можно считать, что испарение происходит медленнее. Конденсация – это обратный испарению процесс, то есть переход из газообразного состояния в жидкое.

2.2.3 Связь влажности воздуха у поверхности воды со скоростью оттока водяных паров от поверхности.

Водяные пары, если их влажность отличается от влажности на бесконечности, перемещаются от поверхности воды при помощи двух процессов: диффузии и конвекции.

Диффузия – это процесс выравнивания концентраций веществ в некотором объеме путем проникновения молекул одного вещества в другое. Она зависит от скорости движения молекул, то есть от температуры среды. Диффузия в газах проходит довольно быстро.

Конвекция – это явление передачи тепла путем перемешивания вещества. Вещество перемешивается из-за разности температур, которая может быть вызвана испарением. Конвекция, по сравнению с диффузией происходит медленно.

Можно также отметить, что ветер, уносящий пар от поверхности, влияет на скорость испарения сильнее предыдущих двух факторов.

2.2.4 Связь влажности воздуха у поверхности с геометрией поверхности.

Если площадь поверхности с которой происходит испарение маленькая – пары сразу рассеиваются в окружающем пространстве, если большая то не сразу, так как они занимают значительную область пространства. По формуле Дж. Дальтона для скорости испарения в которой указана зависимость оной от площади поверхности: Р=AS(F-f)/H где S - поверхность сосуда, F - предельная упругость при данной температуре, f - упругость пара в окружающей среде, H - давление, а A - коэффициент, зависящий от природы жидкости. Также имеет значение форма сосуда. Например, если при равной площади поверхности один сосуд будет вытянутой формы, а другой – круглый, то диффузия унесет пар быстрее от вытянутого сосуда, следовательно, испарение с него будет происходить быстрее.

Подведем итог: на скорость испарения влияют главным образом два фактора: температура поверхности воды и влажность воздуха над поверхностью, но на эти два фактора влияют множество других. На диаграмме представлена общая взаимосвязь этих факторов между собой.

Заключение.

В нашей работе мы изучили факторы, влияющие на скорость испарения воды. В результате выяснено, что на скорость испарения влияют главным образом температура на поверхности воды и влажность воздуха над сосудом, но также влияют и площадь поверхности, конвекция, диффузия, влажность «на бесконечности».

Список литературы:

1. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Коэффициент теплового расширения. Ссылка действительна на 02.04.2012.

2. *****. Вязкость воды. http://www. *****/article/answer/pnanetwater/vyazkost. htm Ссылка действительна на 02.04.2012.

3. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Температуропроводность. Ссылка действительна на 02.04.2012.

4. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Число Рэлея. Ссылка действительна на 02.04.2012.

5. Большая советская энциклопедия. Турбулентность. http://www. bse. *****/bse/id_81476 Ссылка действительна на 02.04.2012.

6. *****. Неустойчивости и пространственно-временные структуры. http://otherreferats. *****/physics/_0.html Ссылка действительна на 02.04.2012.

7. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Теплопроводность. Ссылка действительна на 02.04.2012.

8. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Удельная теплоёмкость. Ссылка действительна на 02.04.2012.

9. Инженерный справочник Таблицы DVPA. info. Обзор: Температура, плотность, удельная теплоемкость, объемный коэффициент теплового расширения, кинематическая вязкость, и число (критерий) Прандтля для сухого воздуха при атмосферном давлении в в диапазоне -150 /+400 oC. http://www. dpva. info/Guide/GuideMedias/GuideAir/AirMaihHeatPropAndPrandtl/ Ссылка действительна на 02.04.2012.

10. Значение слова "Испарение" в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона. http://be. /article045569.html Ссылка действительна на 02.04.2012.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Температуропроводность. Данные соответствуют 02.04.12.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Число Рэлея. Данные соответствуют 02.04.12.

Большая советская энциклопедия. Турбулентность. http://www. bse. *****/bse/id_81476 Данные соответствуют 02.04.12.

*****. Неустойчивости и пространственно-временные структуры. http://otherreferats. *****/physics/_0.html Данные соответствуют 02.04.12.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Коэффициент теплового расширения. Данные соответствуют 02.04.12.

*****. Вязкость воды. http://www. *****/article/answer/pnanetwater/vyazkost. htm Данные соответствуют 02.04.12.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Теплопроводность. Данные соответствуют 02.04.12.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Удельная теплоёмкость. Данные соответствуют 02.04.12.

Инженерный справочник Таблицы DVPA. info. Обзор: Температура, плотность, удельная теплоемкость, объемный коэффициент теплового расширения, кинематическая вязкость, и число (критерий) Прандтля для сухого воздуха при атмосферном давлении в в диапазоне -150 /+400 oC. http://www. dpva. info/Guide/GuideMedias/GuideAir/AirMaihHeatPropAndPrandtl/ Данные соответствуют 02.04.12.

Значение слова "Испарение" в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона. http://be. /article045569.html Данные соответствуют 02.04.12.

Большая часть водяного пара поступает в атмосферу с поверхности морей и океанов. Особенно это относится к влажным, тропическим районам Земли. В тропиках испарение превышает количество осадков. В высоких широтах имеет место обратное соотношение. В целом же по всему земному шару количество осадков приблизительно равно испарению.

Испарение регулируется некоторыми физическими свойствами местности, в частности температурой поверхности воды и крупных водоемов, преобладающими здесь скоростями ветра. Когда над поверхностью воды дует ветер, то он относит в сторону увлажнившийся воздух и заменяет его свежим, более сухим (т.е. к молекулярной диффузии добавляется адвекция и турбулентная диффузия). Чем сильнее ветер, тем быстрее сменяется воздух и тем интенсивнее испарение.

Испарение можно характеризовать скоростью протекания процесса. Скорость испарения (V) выражается в миллиметрах слоя воды, испарившейся за единицу времени с единицы поверхности. Она зависит от дефицита насыщения, атмосферного давления и скорости ветра.

Скорость испарения, гласит закон Дальтона, пропорционально разности между давлением насыщающего пара при температуре испаряющей поверхности и фактическим давлением водяного пара:

V = А(Е S – е),

где Е S – упругость водяного пара при температуре испарителя; е – фактическая упругость водяного пара в воздухе над испаряющей поверхностью; А – коэффициент пропорциональности.

Чем больше разность (Е S – е), тем быстрее идет испарение. Если температура испарителя больше температуры воздуха, то испарение продолжается, когда воздух уже насыщен (т.е. когда е=Е, а Е<Е S).

Согласно формуле Августа, скорость испарения обратно пропорциональна давлению атмосферы р:

Но этот фактор хорошо выражен лишь в горах, где имеет место большой перепад высот, а значит и атмосферного давления.

Скорость испарения также зависит от скорости ветра (v). Таким образом, суммарная формула для расчета V:

.

Испарение в реальных условиях измерить трудно. Для измерения испарения применяют испарители различных конструкций или испарительные бассейны (с площадью поперечного сечения 20 м 2 или 100 м 2 и глубиной 2 м). Но значения, полученные по испарителям, нельзя приравнивать к испарению с реальной физической поверхности. Поэтому прибегают к расчетным методам: испарение с поверхности суши рассчитывается исходя из данных по осадкам, стоку и влагосодержанию почвы, которые легче получить путем измерений. Испарение с поверхности моря можно вычислить по формулам, близким к суммарному уравнению.

Различают фактическое испарение и испаряемость.

Испаряемость – потенциально возможное испарение в данной местности при существующих в ней атмосферных условиях.

При этом подразумевают либо испарение с поверхности воды в испарителе; испарение с открытой водной поверхности крупного водоема (естественного пресноводного); испарение с поверхности избыточно увлажненной почвы. Испаряемость выражается в миллиметрах слоя испарившейся воды за единицу времени.

В полярных областях испаряемость мала: около 80 мм/год. Это связано с тем, что здесь наблюдаются низкие температуры испаряющей поверхности, а давление насыщенного водяного пара Е S и фактическое давление водяного пара малы и близки между собой, поэтому и разность (Е S – е) невелика.

В умеренных широтах испаряемость изменяется в широких пределах и имеет тенденцию к росту при продвижении с северо-запада на юго-восток материка, что объясняется ростом в этом же направлении дефицита насыщения. Наименьшие значения в этом поясе Евразии наблюдаются на северо-западе материка: 400–450 мм, наибольшие (до 1300–1800 мм) в Центральной Азии.

В тропиках испаряемость мала на побережьях и резко увеличивается во внутриматериковых частях до 2500–3000 мм.

У экватора испаряемость относительно низка: не превышает 100 мм по причине небольшой величины дефицита насыщения.

Фактическое испарение на океанах совпадает с испаряемостью. На суше оно существенно меньше, главным образом, зависит от режима увлажнения. Разность между испаряемостью и осадками можно использовать для расчета дефицита увлажнения воздуха.

В природе вещества могут быть в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком и газообразном. Переход из первого во второе и наоборот можно наблюдать ежедневно, особенно зимой. Однако превращение жидкости в пар, которое известно как процесс испарения, часто не видно глазу. При кажущейся незначительности оно играет важную роль в жизни человека. Итак, давайте узнаем об этом подробнее.

Испарение - это что такое

Каждый раз, решив вскипятить чайник для чая или кофе, можно наблюдать, как, достигнув 100 °С, вода превращается в пар. Именно это и является практическим примером процесса парообразования (перехода определенного вещества в газообразное состояние).

Парообразование бывает двух видов: кипение и испарение. На первый взгляд они идентичны, но это распространенное заблуждение.

Испарение - это парообразование с поверхности вещества, а кипение - со всего его объема.

Испарение и кипение: в чем разница

Хотя и процесс испарения, и кипение, оба способствуют переходу жидкости в газообразное состояние, стоит помнить о двух важных отличиях между ними.

• Кипение - это активный процесс, который происходит при определенной температуре. Для каждого вещества она уникальна и может меняться только при понижении атмосферного давления. При нормальных условиях для кипения воды нужно 100 °С, для рафинированного подсолнечного масла - 227 °С, для нерафинированного - 107 °С. Спирту, чтобы закипеть, наоборот, нужна более низкая температура - 78 °С. Температура же испарения может быть любой и оно, в отличие от кипения, происходит постоянно.
• Вторым существенным отличием между процессами является то, что при кипении парообразование происходит по всей толще жидкости. Тогда как испарение воды или других веществ происходит только с их поверхности. Кстати, процесс кипения всегда одновременно сопровождается и испарением.

Процесс сублимации

Считается, что испарение - это переход из жидкого в газообразное агрегатное состояние. Однако в редких случаях, минуя жидкое, возможно испарение прямо из твердого состояния в газообразное. Такой процесс называется сублимацией.

Это слово знакомо всем, кто хоть раз заказывал кружку или футболку с любимой фотографией в фотосалоне. Для перманентного нанесения изображения на ткань или керамику как раз и используется этот вид испарения, в честь него печать такого рода называется сублимационной.

Также такое испарение часто используется для промышленной сушки фруктов и овощей, изготовления кофе.

Хотя сублимация встречается намного реже, нежели испарение жидкости, иногда ее можно наблюдать в быту. Так, вывешенное сушиться зимой постиранное влажное белье - мгновенно замерзает и становится твердым. Однако постепенно эта жесткость уходит, и вещи становятся сухими. В данном случае вода из состояния льда, минуя жидкую фазу, переходит сразу в пар.

Как происходит испарение

Как и большинство физических и химических процессов, главную роль в процессе испарения играют молекулы.

В жидкостях они расположены очень близко друг к другу, но при этом они не имеют фиксированного места расположения. Благодаря этому они могут «путешествовать» по всей площади жидкости, причем с разными скоростями. Это достигается благодаря тому, что во время движения они сталкиваются между собой и от этих столкновений их скорость меняется. Став достаточно быстрыми, самые активные молекулы получают возможность подняться на поверхность вещества и, преодолев силу притяжения других молекул, покинуть жидкость. Так происходит испарение воды или другого вещества и образуется пар. Не правда ли, немного напоминает полет ракеты в космос?

Хотя из жидкости в пар переходят самые активные молекулы, однако оставшиеся их «собратья» продолжают пребывать в постоянном движении. Постепенно и они приобретают необходимую скорость, чтобы преодолеть притяжение и перейти в другое агрегатное состояние.

Постепенно и постоянно покидая жидкость, молекулы задействуют для этого ее внутреннюю энергию и она уменьшается. А это напрямую влияет на температуру вещества - она понижается. Именно поэтому количество остывающего чая в чашке немного уменьшается.

Условия испарения

Наблюдая за лужами после дождя, можно заметить, что некоторые из них высыхают быстрее, а некоторые дольше. Поскольку их высыхание является процессом испарения, то можно на данном примере разобраться с условиями, необходимыми для этого.

• Скорость испарения зависит от типа испаряемого вещества, ведь каждое из них имеет уникальные особенности, влияющие на время, за которое его молекулы полностью перейдут в газообразное состояние. Если оставить открытыми 2 идентичных флакона, наполненных одинаковым количеством жидкости (в одном спирт С2Н5ОН, в другом - вода Н2О), то первая емкость опустеет быстрее. Поскольку, как уже было сказано выше, температура испарения у спирта ниже, а значит, он быстрее испарится.
• Второе, от чего зависит испарение, - температура окружающей среды и температура кипения испаряемого вещества. Чем выше первая и ниже вторая, тем быстрее жидкость сможет ее достигнуть и перейти в газообразное состояние. Именно поэтому при проведении некоторых химических реакций с участием испарения вещества специально нагреваются.
• Еще одним условием, от чего зависит испарение, является площадь поверхности вещества, с которого оно происходит. Чем она больше, тем быстрее происходит процесс. Рассматривая различные примеры испарения, можно снова вспомнить о чае. Его часто переливают в блюдце, чтобы охладить. Там напиток быстрее остывал, потому что увеличивалась площадь поверхности жидкости (диаметр блюдца больше диаметра чашки).
• И снова о чае. Известен еще одни способ быстрее его остудить - подуть на него. Каким образом можно заметить, что наличие ветра (движения воздуха) - это то, от чего также зависит испарение. Чем выше скорость ветра, тем быстрее молекулы жидкости перейдут в пар.
• Также влияет на интенсивность испарения атмосферное давление: чем оно ниже, тем быстрее молекулы переходят из одного состояния в другое.

Конденсация и десублимация

Превратившись в пар, молекулы не перестают двигаться. В новом агрегатном состоянии они начинают сталкиваться с молекулами воздуха. Из-за этого иногда они могут возвращаться в жидкое (конденсация) или твердое (десублимация) состояние.

Когда процессы испарения и конденсации (десублимации) равносильны между собой, это называют динамическим равновесием. Если газообразное вещество находится в динамическом равновесии со своей жидкостью аналогичного состава, его называют насыщенным паром.

Испарение и человек

Рассматривая различные примеры испарения, нельзя не вспомнить влияние этого процесса на организм человека.

Как известно, при температуре тела 42,2 °С белок в крови человека сворачивается, что ведет к смерти. Нагреваться человеческое тело может не только из-за инфекции, но и при выполнении физического труда, занятий спортом или во время пребывания в жарком помещении.

Организму удается сохранить приемлемую для нормальной жизнедеятельности температуру, благодаря системе самоохлаждения - потоотделению. Если температура тела повышается, через поры кожи выделяется пот, а потом происходит его испарение. Этот процесс помогает «сжечь» лишнюю энергию и способствует охлаждению организма и нормализации его температуры.

Кстати, именно поэтому не стоит безоговорочно верить рекламам, которые преподносят пот как главное бедствие современного общества и пытаются продать наивным покупателям всевозможные вещества для избавления от него. Заставить организм меньше потеть, не нарушая его нормальной работы, нельзя, а хороший дезодорант способен лишь маскировать неприятный запах пота. Поэтому, используя антиперспиранты, различные присыпки и пудры, можно нанести организму непоправимый вред. Ведь эти вещества забивают поры или сужают выводные протоки потовых желез, а значит, лишают тело возможности контролировать свою температуру. В случаях, если использование антиперспирантов все же необходимо, предварительно стоит проконсультироваться с врачом.

Роль испарения в жизни растений

Как известно, не только человек на 70% состоит из воды, но и растения, а некоторые, вроде редиса, и на все 90%. Поэтому испарение также важно и для них.

Вода является одним из главных источников попадания полезных (и вредных тоже) веществ в организм растения. Однако, чтобы эти вещества могли усвоиться, необходим солнечный свет. Вот только в жаркие дни солнце способно не просто нагреть растение, но и перегреть, тем самым погубив его.

Чтобы этого не произошло, представители флоры способны самоохлаждаться (похоже на человеческий процесс потоотделения). Иными словами при перегреве растения испаряют воду и таким образом охлаждаются. Поэтому поливу садов и огородов уделяется летом так много внимания.

Как используют испарение в промышленности и в быту

Для химической и пищевой промышленности испарение - это незаменимый процесс. Как уже было сказано выше, оно не только помогает производить дегидратацию многих продуктов (испарять влагу из них), что увеличивает срок их хранения; но также помогает изготавливать идеальные диетические продукты (меньше веса и калорий, при большем содержании полезных веществ).

Также испарение (в особенности сублимация) используется для очистки различных веществ.

Еще одной сферой применения является кондиционирование воздуха.

Не стоит забывать и о медицине. Ведь процесс ингаляции (вдыхание пара, насыщенного лечебными препаратами) основан тоже на процессе испарения.

Опасные испарения

Однако, как и у всякого процесса, у этого есть и негативные стороны. Ведь превращаться в пар и вдыхаться людьми и животными могут не только полезные вещества, но и смертельно опасные. А самое печальное в том, что они - невидимы, а значит, человек не всегда знает, что подвергся воздействию токсина. Именно поэтому стоит избегать пребывания без защитных масок и костюмов, на заводах и предприятиях, работающих с опасными веществами.

К сожалению, вредные испарения могут подстерегать и дома. Ведь если мебель, обои, линолеум или другие предметы изготовлены из дешевых материалов с нарушениями технологии, они способны выделять токсины в воздух, которые и будут постепенно «травить» своих хозяев. Поэтому при покупке любой вещи, стоит просматривать сертификат качества материалов, из которых она изготовлена.

Похожие статьи