Tất cả chúng ta đều nhận thức rõ về một thực tế nghiêm trọng của cuộc sống kể từ khi còn nhỏ. Để làm nguội trà nóng, cần phải rót vào đĩa lạnh và thổi lâu trên bề mặt của nó. Khi bạn sáu hoặc bảy tuổi, bạn không thực sự nghĩ về các định luật vật lý, bạn chỉ coi chúng là điều hiển nhiên hoặc về mặt vật lý, bạn coi chúng như một tiên đề. Tuy nhiên, khi chúng ta tìm hiểu khoa học theo thời gian, chúng ta phát hiện ra những điểm tương đồng thú vị giữa tiên đề và cách chứng minh nhất quán, chuyển các giả thiết thời thơ ấu của chúng ta thành các định lý của người lớn một cách suôn sẻ. Tương tự với trà nóng cũng vậy. Không ai trong chúng ta có thể ngờ rằng cách làm mát này lại liên quan trực tiếp đến sự bay hơi của chất lỏng.
Vật lý của quá trình
Để trả lời câu hỏi về yếu tố nào xác định tốc độ bay hơi của chất lỏng, cần phải hiểu được bản chất vật lý của quá trình này. Sự bay hơi là quá trình chuyển pha của một chất từ trạng thái tập hợp lỏng sang trạng thái khí. Bất kỳ chất lỏng nào cũng có thể bay hơi, kể cả rất nhớt. Xuất hiệnvà bạn không thể nói rằng một chất sền sệt giống như thạch nhất định có thể mất một phần khối lượng do bay hơi, nhưng trong những điều kiện nhất định thì đây chính xác là điều sẽ xảy ra. Một chất rắn cũng có thể bay hơi, chỉ có quá trình này được gọi là thăng hoa.
Nó xảy ra như thế nào
Bắt đầu tìm ra tốc độ bay hơi của chất lỏng phụ thuộc vào yếu tố nào, người ta nên bắt đầu từ thực tế rằng đây là một quá trình thu nhiệt, tức là một quá trình diễn ra với sự hấp thụ nhiệt. Nhiệt của quá trình chuyển pha (nhiệt của sự bay hơi) truyền năng lượng cho các phân tử của một chất, làm tăng tốc độ của chúng và tăng khả năng tách chúng, đồng thời làm suy yếu lực liên kết phân tử. Phá vỡ phần lớn của chất, các phân tử nhanh nhất thoát ra khỏi ranh giới của nó, và chất mất đi khối lượng của nó. Đồng thời, các phân tử chất lỏng được đẩy ra ngay lập tức sôi lên, thực hiện quá trình chuyển pha khi phân tách và lối ra của chúng đã ở trạng thái khí.
Đơn
Hiểu được nguyên nhân phụ thuộc vào tốc độ bay hơi của chất lỏng, có thể điều chỉnh chính xác các quá trình công nghệ xảy ra trên cơ sở chúng. Ví dụ, hoạt động của máy điều hòa không khí, trong bộ trao đổi nhiệt-thiết bị bay hơi trong đó chất làm lạnh sôi, lấy nhiệt từ phòng được làm mát hoặc đun sôi nước trong các đường ống của nồi hơi công nghiệp, nhiệt của nó được truyền đến nhu cầu sưởi ấm và cung cấp nước nóng. Hiểu được các điều kiện mà tốc độ bay hơi của chất lỏng phụ thuộc vào đó tạo cơ hội để thiết kế và chế tạo các thiết bị công nghệ và hiện đại có kích thước nhỏ gọn và có hệ số tăng lên.truyền nhiệt.
Nhiệt độ
Trạng thái tập hợp lỏng cực kỳ không ổn định. Với n trần gian của chúng ta. y. (khái niệm về "điều kiện bình thường", tức là phù hợp với cuộc sống con người), nó có xu hướng chuyển sang giai đoạn rắn hoặc khí theo chu kỳ. Làm thế nào điều này xảy ra? Điều gì quyết định tốc độ bay hơi của chất lỏng?
Tiêu chí chính tất nhiên là nhiệt độ. Khi chúng ta đun nóng chất lỏng càng nhiều thì năng lượng chúng mang lại cho các phân tử của chất càng nhiều, các liên kết phân tử càng bị phá vỡ, quá trình chuyển pha càng diễn ra nhanh hơn. Apotheosis đạt được với sự sôi nhân ổn định. Nước sôi ở 100 ° C ở áp suất khí quyển. Bề mặt của một cái nồi, ví dụ, một cái ấm đun nước, thoạt nhìn chỉ hoàn toàn nhẵn bóng. Với sự gia tăng bội số trong bức tranh, chúng ta sẽ thấy những đỉnh nhọn vô tận, giống như trên núi. Nhiệt được cung cấp theo chiều kim đồng hồ cho mỗi đỉnh này, và do bề mặt trao đổi nhiệt nhỏ, nước ngay lập tức sôi lên, tạo thành bong bóng khí bốc lên bề mặt, nơi nó xẹp xuống. Đó là lý do tại sao sự sôi như vậy được gọi là sủi bọt. Tốc độ bay hơi nước là tối đa.
Áp
Thông số quan trọng thứ hai, phụ thuộc vào tốc độ bay hơi của chất lỏng, là áp suất. Khi áp suất giảm xuống dưới khí quyển, nước bắt đầu sôi ở nhiệt độ thấp hơn. Công việc của những chiếc nồi áp suất nổi tiếng dựa trên nguyên tắc này - những chiếc chảo đặc biệt, từ đó không khí được bơm ra và nước đã sôi ở 70-80 ºС. Mặt khác, sự gia tăng áp lực,làm tăng nhiệt độ sôi. Đặc tính hữu ích này được sử dụng khi cung cấp nước quá nhiệt từ nhà máy nhiệt điện đến hệ thống sưởi trung tâm và ITP, trong đó, để duy trì tiềm năng của nhiệt truyền, nước được làm nóng đến nhiệt độ 150-180 độ, khi cần loại trừ khả năng sôi trong đường ống.
Các yếu tố khác
Việc thổi mạnh bề mặt chất lỏng có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của tia khí được cung cấp là một yếu tố khác xác định tốc độ bay hơi của chất lỏng. Ví dụ về điều này có thể được lấy từ cuộc sống hàng ngày. Gió thổi mặt hồ, hay ví dụ mà chúng ta bắt đầu câu chuyện: thổi trà nóng đổ vào đĩa. Nó nguội đi do thực tế là, tách khỏi phần lớn của chất, các phân tử lấy một phần năng lượng cùng với chúng, làm lạnh nó. Ở đây bạn cũng có thể thấy ảnh hưởng của diện tích bề mặt. Một cái đĩa rộng hơn một cái cốc, vì vậy, nhiều khối lượng nước hơn có thể thoát ra khỏi hình vuông của nó.
Bản thân loại chất lỏng cũng ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi: một số chất lỏng bay hơi nhanh hơn, một số chất lỏng khác thì chậm hơn. Trạng thái của không khí xung quanh cũng có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình bay hơi. Nếu độ ẩm tuyệt đối cao (không khí rất ẩm, chẳng hạn như gần biển), quá trình bay hơi sẽ chậm hơn.
