We zijn ons allemaal heel goed bewust van één serieus feit van het leven sinds onze kindertijd. Om hete thee af te koelen, is het noodzakelijk om het in een koude schotel te gieten en het lange tijd over het oppervlak te blazen. Als je zes of zeven jaar oud bent, denk je niet echt na over de wetten van de natuurkunde, je neemt ze gewoon als vanzelfsprekend aan of, in fysieke termen, neem je ze als een axioma. Echter, naarmate we wetenschap in de loop van de tijd leren, ontdekken we interessante overeenkomsten tussen axioma's en consistente bewijzen, waardoor onze aannames uit onze kindertijd soepel worden vertaald in stellingen voor volwassenen. Hetzelfde geldt voor hete thee. Niemand van ons had kunnen vermoeden dat deze manier van koelen direct verband houdt met de verdamping van vloeistof.
Natuurkunde van het proces
Om de vraag te beantwoorden wat de verdampingssnelheid van een vloeistof bepa alt, is het noodzakelijk om de fysica van het proces te begrijpen. Verdamping is het proces van faseovergang van een stof van een vloeibare toestand van aggregatie naar een gasvormige toestand. Elke vloeibare stof kan verdampen, ook zeer stroperig. qua uiterlijken je kunt niet zeggen dat een bepaalde gelei-achtige slurry een deel van zijn massa kan verliezen door verdamping, maar onder bepaalde omstandigheden is dit precies wat er gebeurt. Een vaste stof kan ook verdampen, alleen dit proces wordt sublimatie genoemd.
Hoe het gebeurt
Om erachter te komen waar de verdampingssnelheid van een vloeistof van afhangt, moet men uitgaan van het feit dat dit een endotherm proces is, dat wil zeggen een proces dat plaatsvindt met de absorptie van warmte. De faseovergangswarmte (verdampingswarmte) draagt energie over aan de moleculen van een stof, waardoor hun snelheid toeneemt en de kans op scheiding groter wordt, terwijl de krachten van moleculaire cohesie worden verzwakt. De snelste moleculen breken los van het grootste deel van de stof en breken uit zijn grenzen en de stof verliest zijn massa. Tegelijkertijd koken de uitgeworpen vloeibare moleculen onmiddellijk, waardoor het proces van faseovergang bij scheiding wordt uitgevoerd, en hun uitgang is al in de gasvormige toestand.
Toepassing
Inzicht in de redenen waarvan de verdampingssnelheid van een vloeistof afhangt, is het mogelijk om de technologische processen die op hun basis plaatsvinden correct te reguleren. Bijvoorbeeld de werking van een airconditioner, in de warmtewisselaar-verdamper waarvan het koelmiddel kookt, waarbij warmte uit de gekoelde ruimte wordt gehaald, of het koken van water in de leidingen van een industriële ketel, waarvan de warmte wordt overgedragen naar de behoefte aan verwarming en warmwatervoorziening. Inzicht in de omstandigheden waarvan de verdampingssnelheid van een vloeistof afhangt, biedt de mogelijkheid om moderne en technologische apparatuur met compacte afmetingen en met een verhoogde coëfficiënt te ontwerpen en te vervaardigenwarmteoverdracht.
Temperatuur
Vloeibare aggregatietoestand is extreem onstabiel. Met onze aardse n. j. (het concept van "normale omstandigheden", d.w.z. geschikt voor het menselijk leven), neigt het periodiek naar een vaste of gasvormige fase. Hoe gebeurde dit? Wat bepa alt de verdampingssnelheid van een vloeistof?
Het belangrijkste criterium is natuurlijk de temperatuur. Hoe meer we de vloeistof verwarmen, hoe meer energie we naar de moleculen van de stof brengen, hoe meer moleculaire bindingen we verbreken, hoe sneller het faseovergangsproces verloopt. Apotheose wordt bereikt met een gestage nucleate kook. Water kookt bij 100°C bij atmosferische druk. Het oppervlak van een pot of bijvoorbeeld een waterkoker, waar het kookt, is pas op het eerste gezicht perfect glad. Bij een meervoudige vergroting van het beeld zullen we eindeloze scherpe toppen zien, zoals in de bergen. Warmte wordt puntsgewijs aan elk van deze pieken toegevoerd en door het kleine warmtewisselingsoppervlak kookt water onmiddellijk, waardoor een luchtbel ontstaat die naar de oppervlakte stijgt, waar hij instort. Dat is de reden waarom zo'n koken bubbels wordt genoemd. De snelheid van waterverdamping is maximaal.
Druk
De tweede belangrijke parameter, waarvan de verdampingssnelheid van een vloeistof afhangt, is druk. Wanneer de druk onder de atmosferische druk da alt, begint water bij lagere temperaturen te koken. Het werk van de beroemde snelkookpannen is gebaseerd op dit principe - speciale pannen, van waaruit lucht werd weggepompt en het water kookte al op 70-80 ºС. De drukverhoging daarentegenverhoogt het kookpunt. Deze nuttige eigenschap wordt gebruikt bij het leveren van oververhit water van een thermische elektriciteitscentrale aan de centrale verwarming en ITP, waar, om het potentieel van overgedragen warmte te behouden, water wordt verwarmd tot temperaturen van 150-180 graden, wanneer het nodig is om uit te sluiten de mogelijkheid van koken in leidingen.
Andere factoren
Intensief blazen van het oppervlak van de vloeistof met een temperatuur hoger dan de temperatuur van de toegevoerde luchtstraal is een andere factor die de verdampingssnelheid van de vloeistof bepa alt. Voorbeelden hiervan zijn uit het dagelijks leven te halen. Met de wind over de oppervlakte van het meer blazen, of het voorbeeld waarmee we het verhaal begonnen: hete thee blazen die in een schoteltje wordt gegoten. Het koelt af doordat de moleculen zich losmaken van het grootste deel van de stof en een deel van de energie met zich meenemen, waardoor ze afkoelt. Hier zie je ook het effect van oppervlakte. Een schotel is breder dan een mok, dus er kan mogelijk meer water uit het vierkant ontsnappen.
Het type vloeistof zelf heeft ook invloed op de verdampingssnelheid: sommige vloeistoffen verdampen sneller, andere juist langzamer. Ook de toestand van de omringende lucht heeft een belangrijke invloed op het verdampingsproces. Als het absolute vochtgeh alte hoog is (zeer vochtige lucht, zoals in de buurt van de zee), zal het verdampingsproces langzamer verlopen.
