In de wereld om ons heen is er een enorme verscheidenheid aan verschillende fysieke fenomenen en processen die constant en continu plaatsvinden. Een van de belangrijkste is het proces van verdamping. Er zijn verschillende voorwaarden voor dit fenomeen. In dit artikel zullen we elk van hen in meer detail analyseren.
Wat is verdamping?
Dit is het proces waarbij stoffen worden omgezet in een gasvormige of dampvormige toestand. Het is alleen typisch voor stoffen met een vloeibare consistentie. Iets soortgelijks wordt echter waargenomen in vaste stoffen, alleen dit fenomeen wordt sublimatie genoemd. Dit kan worden gezien door zorgvuldige observatie van de lichamen. Een stuk zeep droogt bijvoorbeeld na verloop van tijd uit en begint te barsten, dit komt door het feit dat de waterdruppels in zijn samenstelling verdampen en in een gasvormige toestand H2O gaan.
Definitie in de natuurkunde
Verdamping is een endotherm proces waarbij de bron van geabsorbeerde energie de warmte van faseovergang is. Het bevat twee componenten:
- een bepaalde hoeveelheid warmte die nodig is om de moleculaire aantrekkingskracht te overwinnen wanneer er een breuk is tussen de verbonden moleculen;
- warmte die nodig is voor het werk van expanderende moleculen tijdens het omzetten van vloeibare stoffen in damp of gas.
Hoe gebeurt dit?
De overgang van een stof van een vloeibare toestand naar een gasvormige toestand kan op twee manieren plaatsvinden:
- Verdamping is een proces waarbij moleculen ontsnappen aan het oppervlak van een vloeibare stof.
- Koken is het proces van verdamping van een vloeistof door de temperatuur op de soortelijke kookwarmte van een stof te brengen.
Ondanks het feit dat beide verschijnselen een vloeibare substantie in een gas veranderen, zijn er significante verschillen tussen beide. Koken is een actief proces dat alleen bij een bepaalde temperatuur plaatsvindt, terwijl verdamping onder alle omstandigheden plaatsvindt. Een ander verschil is dat koken kenmerkend is voor de gehele dikte van de vloeistof, terwijl het tweede fenomeen alleen optreedt op het oppervlak van vloeibare stoffen.
Moleculaire kinetische theorie van verdamping
Als we dit proces op moleculair niveau beschouwen, dan gebeurt het als volgt:
- Moleculen in vloeibare stoffen zijn constant in chaotische beweging, ze hebben allemaal totaal verschillende snelheden. Ondertussen worden de deeltjes door de aantrekkingskracht tot elkaar aangetrokken. Elke keer dat ze met elkaar in botsing komen, verandert hun snelheid. Op een gegeven moment ontwikkelen sommigen een zeer hoge snelheid, waardoor ze de zwaartekracht kunnen overwinnen.
- Deze elementen, die op het oppervlak van de vloeistof verschenen, hebben zo'n kinetische energie dat ze kunnen overwinnenintermoleculaire bindingen en laat de vloeistof achter.
- Het zijn deze allersnelste moleculen die uit het oppervlak van een vloeibare substantie vliegen, en dit proces vindt constant en continu plaats.
- Eenmaal in de lucht veranderen ze in stoom - dit wordt verdamping genoemd.
- Als gevolg hiervan wordt de gemiddelde kinetische energie van de resterende deeltjes steeds kleiner. Dit verklaart de afkoeling van de vloeistof. Weet je nog hoe we in onze kindertijd geleerd hebben om op een hete vloeistof te blazen, zodat deze sneller afkoelt. Het blijkt dat we het proces van waterverdamping hebben versneld en dat de temperatuur veel sneller daalde.
Van welke factoren hangt het af?
Er zijn veel voorwaarden nodig om dit proces te laten plaatsvinden. Het komt overal vandaan waar waterdeeltjes aanwezig zijn: dit zijn meren, zeeën, rivieren, alle natte voorwerpen, de dekens van de lichamen van dieren en mensen, evenals plantenbladeren. Geconcludeerd kan worden dat verdamping een zeer belangrijk en onmisbaar proces is voor de omringende wereld en alle levende wezens.
Dit zijn de factoren die dit fenomeen beïnvloeden:
- De verdampingssnelheid is direct afhankelijk van de samenstelling van de vloeistof zelf. Het is bekend dat elk van hen zijn eigen kenmerken heeft. Zo worden die stoffen waarin de verdampingswarmte lager is sneller omgezet. Laten we twee processen vergelijken: verdamping van alcohol en gewoon water. In het eerste geval vindt de omzetting naar een gasvormige toestand sneller plaats, omdat de soortelijke verdampings- en condensatiewarmte voor alcohol 837 kJ / kg is, en voor water bijna drie keermeer - 2260 kJ/kg.
- De snelheid hangt ook af van de begintemperatuur van de vloeistof: hoe hoger deze is, hoe sneller de stoom wordt gevormd. Laten we als voorbeeld een glas water nemen, als er kokend water in het vat zit, vindt verdamping veel sneller plaats dan wanneer de watertemperatuur lager is.
- Een andere factor die de snelheid van dit proces bepa alt, is het oppervlak van de vloeistof. Onthoud dat hete soep sneller afkoelt in een kom met een grote diameter dan in een kleine schotel.
- De verspreidingssnelheid van stoffen in de lucht bepa alt grotendeels de verdampingssnelheid, dat wil zeggen, hoe sneller diffusie optreedt, hoe sneller verdamping plaatsvindt. Bij harde wind verdampen bijvoorbeeld waterdruppels sneller van het oppervlak van meren, rivieren en stuwmeren.
- De luchttemperatuur in de kamer speelt ook een belangrijke rol. We zullen hier hieronder meer over vertellen.
Wat is de rol van luchtvochtigheid?
Omdat het verdampingsproces overal continu en constant plaatsvindt, zijn er altijd waterdeeltjes in de lucht. In moleculaire vorm zien ze eruit als een groep elementen H2O. Vloeistoffen kunnen verdampen afhankelijk van de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer, deze coëfficiënt wordt luchtvochtigheid genoemd. Het komt in twee soorten:
- Relatieve vochtigheid is de verhouding van de hoeveelheid waterdamp in de lucht tot de dichtheid van verzadigde damp bij dezelfde temperatuur als een percentage. Een score van 100% geeft bijvoorbeeld aan:dat de atmosfeer volledig verzadigd is met moleculen van H2O.
- Het absolute karakteriseert de dichtheid van waterdamp in de lucht, aangegeven met de letter f en geeft aan hoeveel watermoleculen er in 1m3 lucht zitten.
Het verband tussen het verdampingsproces en de luchtvochtigheid kan als volgt worden bepaald. Hoe lager de relatieve vochtigheid van de lucht, hoe sneller de verdamping van het aardoppervlak en andere objecten zal plaatsvinden.
Verdamping van verschillende stoffen
Bij verschillende stoffen verloopt dit proces anders. Alcohol verdampt bijvoorbeeld sneller dan veel vloeistoffen vanwege de lage soortelijke verdampingswarmte. Vaak worden dergelijke vloeibare stoffen vluchtig genoemd, omdat er bij bijna elke temperatuur letterlijk waterdamp uit verdampt.
Alcohol kan ook bij kamertemperatuur verdampen. Tijdens het bereiden van wijn of wodka wordt alcohol door de maneschijn gedreven en bereikt alleen het kookpunt, dat ongeveer gelijk is aan 78 graden. De werkelijke verdampingstemperatuur van alcohol zal echter iets hoger zijn, omdat het in het originele product (bijvoorbeeld puree) een combinatie is met verschillende aromatische oliën en water.
Condensatie en sublimatie
Het volgende fenomeen kan worden waargenomen elke keer dat het water in de waterkoker kookt. Merk op dat wanneer water kookt, het verandert van een vloeibare toestand naar een gasvormige toestand. Het gebeurt op deze manier: een hete straal waterdamp metvliegt met hoge snelheid door de tuit uit de waterkoker. In dit geval is de gevormde stoom niet direct bij de uitgang van de tuit zichtbaar, maar op korte afstand daarvan. Dit proces wordt condensatie genoemd, d.w.z. waterdamp wordt zo dik dat het zichtbaar wordt voor onze ogen.
De verdamping van een vaste stof wordt sublimatie genoemd. Tegelijkertijd gaan ze van de aggregatietoestand naar de gasvormige toestand, waarbij ze het vloeibare stadium omzeilen. Het meest bekende geval van sublimatie wordt geassocieerd met ijskristallen. In zijn oorspronkelijke vorm is ijs een vaste stof; bij temperaturen boven 0°C begint het te smelten en neemt het een vloeibare toestand aan. In sommige gevallen gaat ijs bij negatieve temperaturen echter over in een dampvorm, waarbij de vloeibare fase wordt omzeild.
Effect van verdamping op het menselijk lichaam
Dankzij verdamping vindt er thermoregulatie plaats in ons lichaam. Dit proces vindt plaats via een zelfkoelend systeem. Op een hete, zwoele dag wordt een persoon die zich bezighoudt met bepaalde fysieke arbeid, erg heet. Dit betekent dat het de interne energie verhoogt. En zoals je weet, begint bij temperaturen boven de 42 ° het eiwit in het menselijk bloed te stollen, als dit proces niet op tijd wordt gestopt, zal het tot de dood leiden.
Het zelfkoelsysteem is zo ontworpen dat het de temperatuur regelt voor een normaal leven. Wanneer de temperatuur de maximaal toelaatbare temperatuur bereikt, begint actief zweten via de poriën op de huid. En dan ontstaat er vanaf het oppervlak van de huidverdamping, die overtollige lichaamsenergie absorbeert. Met andere woorden, verdamping is een proces dat bijdraagt aan het afkoelen van het lichaam tot een normale toestand.
