Раздели на сайта
Избор на редакторите:
- Шест примера за компетентен подход към склонението на числата
- Лицето на зимата Поетични цитати за деца
- Урок по руски език "мек знак след съскащи съществителни"
- Щедрото дърво (притча) Как да измислим щастлив край на приказката Щедрото дърво
- План на урока за света около нас на тема „Кога ще дойде лятото?
- Източна Азия: страни, население, език, религия, история Като противник на псевдонаучните теории за разделянето на човешките раси на по-нисши и по-висши, той доказа истината
- Класификация на категориите годност за военна служба
- Малоклузия и армията Малоклузията не се приема в армията
- Защо сънувате мъртва майка жива: тълкувания на книги за сънища
- Под какви зодиакални знаци са родените през април?
реклама
Изследователска работа „Изпарение. Молекулярна физика. Изпарение и кондензация |
Изпаряване - физически процеспреминаването на вещество от течно състояние в газообразно (парно) състояние от повърхността на течност. Процесът на изпарение е обратен на процеса на кондензация (преход от състояние на пара към течно състояние). Процесът на изпаряване зависи от интензивността на топлинното движение на молекулите: колкото по-бързо се движат молекулите, толкова по-бързо се изпарява. В допълнение, важни фактори, влияещи върху процеса на изпаряване, са скоростта на външната (по отношение на веществото) дифузия, както и свойствата на самото вещество. Просто казано, когато има вятър, изпарението става много по-бързо. Що се отнася до свойствата на веществото, например, алкохолът се изпарява много по-бързо от водата. Важен факторе и повърхността на течността, от която се получава изпарение: от тясна гарафа това ще се случи по-бавно, отколкото от широка чиния. Нека разгледаме този процес на молекулярно ниво: молекули, които имат достатъчна енергия (скорост), за да преодолеят привличането на съседни молекули, излизат от границите на веществото (течността). В този случай течността губи част от енергията си (охлажда се). Например горещ чай: духаме върху повърхността на течността, за да я охладим, като същевременно ускоряваме процеса на изпаряване. Абсолютна влажност Относителна влажност Налягането на наситените пари на водата се увеличава значително с повишаване на температурата (вижте графиката). Следователно, при изобарно (т.е. при постоянно налягане) охлаждане на въздух с постоянна концентрация на парите, настъпва момент (точка на оросяване), когато парите са наситени. В този случай „допълнителната“ пара се кондензира под формата на мъгла или ледени кристали. Процесите на насищане и кондензация на водната пара играят огромна роля в атмосферната физика: процесите на образуване на облаци и образуването на атмосферни фронтове до голяма степен се определят от процесите на насищане и кондензация; топлината, отделена по време на кондензацията на атмосферните водни пари, осигурява енергийният механизъм за възникване и развитие на тропическите циклони (урагани). Всички сме добре запознати с един сериозен факт от живота още от детството. За да охладите горещ чай, трябва да го изсипете в студена чинийка и да духате върху повърхността му за дълго време. Когато сте на шест или седем години, вие наистина не мислите за законите на физиката, просто ги приемате за даденост или, физически казано, ги приемате като аксиома. Въпреки това, докато разбираме науката с течение на времето, ние откриваме интересни прилики между аксиоми и последователни доказателства, плавно превеждайки предположенията ни от детството в теореми за възрастни. Същото важи и за горещия чай. Никой от нас не би могъл да си представи, че този метод на охлаждане е пряко свързан с изпарението на течността. Физика на процесаЗа да се отговори на въпроса какво определя скоростта на изпаряване на течността, е необходимо да се разбере физиката на самия процес. Изпаряването е процес на фазов преход на вещество от течно агрегатно състояние в газообразно състояние. Всичко може да се изпари, включително много вискозни. На пръв поглед не бихте могли да кажете, че някаква желеобразна каша може да загуби част от масата си поради изпаряване, но при определени условия точно това се случва. Твърдото вещество също може да се изпари, но този процес се нарича сублимация. Как се случваСлед като започнахме да разбираме от какво зависи скоростта на изпаряване на течността, трябва да започнем от факта, че това е ендотермичен процес, т.е. процес, който протича с абсорбцията на топлина. Топлината (топлината на изпарение) пренася енергия към молекулите на дадено вещество, увеличавайки тяхната скорост и увеличавайки вероятността от тяхното разделяне, като същевременно отслабва силите на молекулярната кохезия. Откъсвайки се от по-голямата част от веществото, най-бързите молекули излизат от неговите граници и веществото губи своята маса. В този случай изхвърлените течни молекули незабавно кипят, извършвайки процес на фазов преход при разделяне и освобождаването им става в газообразно състояние. ПриложениеРазбирайки причините, от които зависи скоростта на изпаряване на течността, можете правилно да регулирате технологични процеси, възникнали на тяхна база. Например работата на климатик, в чийто топлообменник на изпарителя хладилният агент кипи, отнемайки топлина от охладеното помещение, или кипенето на вода в тръбите на промишлен котел, чиято топлина се предава за отопление и нужди от топла вода. Разбирането на условията, от които зависи скоростта на изпаряване на течността, прави възможно проектирането и производството на модерно и технологично усъвършенствано оборудване с компактни размери и с повишен коефициент на топлопреминаване. температураТечното агрегатно състояние е изключително нестабилно. Под нашите земни п. u. (концепцията за „нормални условия“, т.е. подходящи за човешки живот) периодично се стреми да премине в твърда или газообразна фаза. как става това Какво определя скоростта на изпаряване на течността? Основният критерий естествено е температурата. Колкото повече нагряваме течността, толкова повече енергия доставяме на молекулите на веществото, колкото повече молекулни връзки прекъсваме, толкова по-бързо протича процесът на фазов преход. Апотеозата се постига със стабилно ядрено кипене. Водата кипи при 100 ºС при атмосферно налягане. Повърхността на тигана или, например, чайника, където кипи, само на пръв поглед е идеално гладка. Ако увеличим многократно картината, ще видим безкрайни остри върхове, като в планината. Топлината се подава точково към всеки от тези върхове и поради малката топлообменна повърхност, водата моментално завира, образувайки въздушен мехур, който се издига на повърхността, където се свива. Ето защо такова кипене се нарича ядрено кипене. Скоростта е максимална. наляганеВторо важен параметърТова, което определя скоростта на изпаряване на течността, е налягането. Когато налягането падне под атмосферна водазапочва да кипи при по-ниски температури. На този принцип се основава работата на известните тенджери под налягане - специални тигани, от които се изпомпва въздух, а водата кипи вече при 70-80 ºС. Увеличаването на налягането, напротив, повишава точката на кипене. Това полезно свойствоизползва се при подаване на прегрята вода от топлоелектрически централи към централни отоплителни станции и отоплителни абонатни станции, където за поддържане на потенциала на пренесената топлина водата се нагрява до температури от 150-180 градуса, когато е необходимо да се изключи възможността от кипене в тръбите. Други факториИнтензивното продухване на повърхността на течност с температура, по-висока от температурата на подаваната въздушна струя, е друг фактор, от който зависи скоростта на изпарение на течността. Примери за това могат да бъдат взети от Ежедневието. Духане на вятъра по повърхността на езерото или примерът, с който започнахме историята: духане на горещ чай, излят в чинийка. Охлажда се поради факта, че, отделяйки се от по-голямата част от веществото, молекулите отнемат част от енергията със себе си, охлаждайки я. Тук също можете да видите ефекта на повърхността. Чинийката е по-широка от чашата, така че нейната квадратна форма може потенциално да изчезне голямо количествомаса вода. Скоростта на изпаряване също се влияе от вида на самата течност: някои течности се изпаряват по-бързо, други, напротив, по-бавно. Състоянието на околния въздух също има важно влияние върху процеса на изпарение. При високо съдържание на абсолютна влага (много влажен въздух, например близо до морето), процесът на изпарение ще бъде по-бавен. Изпаряването е процес на преход на течност в газ (пара). Досега говорихме за процеса на изпаряване, когато началният агрегатно състояниевеществото беше течно. Но има още един интересна гледкаизпаряване при твърдо, заобикаляйки течното състояние, се превръща в газ. Обратният процес на преобразуване на газ директно в твърдонаречена сублимация. ИЗПАРЕНИЕ Изпарението е образуването на пара от повърхността на течност. Скоростта на изпаряване на течността зависи от: Изпарението става при всяка температура. С повишаване на температурата скоростта на изпаряване на течността се увеличава, тъй като средната кинетична енергия на нейните молекули се увеличава и следователно броят на такива молекули, чиято кинетична енергия е достатъчна за изпаряване, също се увеличава. Скоростта на изпарение също се увеличава с вятъра, който отстранява парите си от повърхността на течността и по този начин предотвратява връщането на молекули в течността По време на изпаряването температурата на течността намалява, т.к Вътрешната енергия на течността намалява поради загубата на бързи молекули. СУХО ИЗПАРЕНИЕ – СУБЛИМИТАЦИЯ. Ако закачите мокро пране на студено, то замръзва и става твърдо като шперплат. След известно време обаче отново става мека и изненадващо напълно суха! Сублимацията на лед е възможна при почти всяка отрицателна температура в сух въздух, което на практика се случва, когато силна слана. Интересно е, че скрежът по дърветата и снегът в облаците се образуват в резултат на процес, обратен на сублимацията - така наречената сублимация, директен преход на водните пари в твърда фаза. Центровете на кристализация тук са микроскопични частици прах и солни кристали, суспендирани във въздуха. ИНТЕРЕСНО ЗА СУХОТО ИЗПАРЕНИЕ За какво пее чаената лъжичка? Ако натиснете лъжица върху парче сух лед, можете да чуете силен виещ звук, който не продължава дълго. Като прилагате различна сила върху лъжицата, можете да промените височината и силата на звука. Знаете, че има така наречения „сух лед“, който се използва при продажбата на сладолед. „Сухият лед“ е твърд въглероден диоксид (CO2). „Сухият лед“, имащ температура около минус 80 градуса по Целзий, незабавно се превръща от твърдо състояние в газ, заобикаляйки течното състояние. Този забележителен процес на изпаряване се нарича сублимация. Не поставяйте сух лед в затворен съд, като пластмасова бутилка за напитки. Това е опасно, защото сухият лед се разширява приблизително 800 пъти, докато се изпарява, което може да доведе до експлозия. ПОГЛЕДНЕТЕ РАВИЦАТА С КНИГИ НЕКА НАБИРАМЕ ОПИТ Ако попълните пластмасова бутилка 4/5 гореща вряща вода, затворете с тапа и разклатете, тапата може да изхвръкне. Оказва се, че разклащането увеличава повърхността на изпарение, което води до повишаване на налягането на парите. И В СУХИ РАЙОНИ За да се намали изпарението от повърхността на течността, се използват адсорбционни филми, които могат тънък слойпокриват цялата повърхност на водата. Свойствата на такива филми се използват за намаляване на изпарението на водата от повърхността на резервоарите в сухите райони. За създаването на такива филми се използва например твърдо вещество, хексадеканол. В Австралия спестява около 10 милиона литра вода на хектар вода годишно. КАК ПОМАГА ИЗПАРЕНИЕТО Оказа се, че при постепенно нагряване и при сух въздух човек може да издържи повишаване на температурата до 160C. Английските физици Благдън и Чантри прекараха часове в загрята фурна, тествайки възможностите човешкото тяло. Английският физик Тиндал говори за това по следния начин: „Можете да сварите яйца и да изпържите пържола във въздуха на стая, в която хората остават, без да навредят на себе си.“ Тялото ни се бори с топлината чрез отделяне на пот. Човек губи вода от тялото чрез изпаряване от повърхността на кожата и изпаряване от дихателните пътища. В началото на ХХ век. показвани на карнавали интересен трик. Каскадьорът потопи ръката си в течно олово. как човешкото тялоиздържа толкова много висока температура? Гответе в тенджера яйце. Извадете го от врящата вода с лъжица и бързо, докато е още мокър, го вземете. Въпреки че яйцето е горещо, все още можете да го държите в ръцете си. Течността, която се изпарява от повърхността на яйцето, ще предпази ръцете ви. След няколко секунди яйцето ще изсъхне и вече няма да можете да го държите - твърде е горещо. За да се уверите, че ютията е гореща, притискате пръста си, навлажнен със слюнка, към повърхността на ютията. Всеки е запознат с израза: „Пресъхна ми устата“. Казват, че лидерът на едно от африканските села, за да определи кой от двамата заподозрени казва истината, наредил на всички да оближат горещ нож. Детекторът на лъжата проработи и истината възтържествува. Но лъжецът беше определен в съответствие със законите на физиката! Защо треската се пука? Как една краставица се спасява от жегата... Защо дъждовните капки са големи през лятото и малки през есента? През есента, когато температурата на въздуха спадне значително, малките студени дъждовни капки нямат време да се изпарят и цялата им маса достига повърхността на земята. ЗНАЕТЕ ЛИ ОТГОВОРА? Когато перете дрехи през зимата, изсъхването им отнема няколко дни. И ако го изпереш в летен ден, съхне до вечерта. Защо влажните дърва за огрев, дори когато са запалени, произвеждат по-малко топлина от сухите? Защо водата гаси огъня? Пот за твое здраве! Изпаряването е процесът, при който дадено вещество преминава от течно или твърдо състояние в пара. В случай на преминаване на вещество от твърдо състояние директно в състояние на пара, процесът по-често се нарича сублимация. Обратното - преминаването на пара във вода се нарича кондензация. Водната пара кондензира в атмосферата, образува облаци и след това валеж, който пада на земята. Нека разгледаме изпарението в затворен обем. Известно е, че течните молекули, притежаващи кинетична енергия, постоянно извършват осцилаторни движения. Скоростта на тяхното движение е важен показател за тяхната кинетична енергия. При осцилаторно движение водните молекули, които имат най-висока скорост на движение в сравнение с други молекули, преминават в пара. За да се откъсне от повърхността на водата, изпаряващата се молекула трябва да преодолее силите на привличане от останалите молекули, както и външното налягане на вече образуваната пара над тази повърхност. Тъй като водата се изпарява, температурата на водата намалява. Това се обяснява с факта, че молекулите, които напускат течността, имат най-висока енергия в сравнение с други молекули при дадена температура. За да не се понижи температурата на течността, тя трябва да се нагрява непрекъснато. Количеството топлина, необходимо за поддържане на постоянна температура, се нарича специфична топлинаизпарение. По този начин изпарението на водата е придружено от разход на енергия, характеризиращ се с количеството топлина, което трябва да се предаде на единица от нейната маса с температура 1, за да се превърне в пара при същата температура. Изпарението става при всяка температура. Но с увеличаването му скоростта на изпарение се увеличава, тъй като интензивността на топлинното движение на молекулите в този случай също се увеличава. Едновременно с изпарението се наблюдава процесът на кондензация на водните пари, т.е. има непрекъснат обмен на молекули между тези фази. В зависимост от преобладаването на първия или втория процес над водната повърхност ще се наблюдава наситена водна пара, динамично равновесие или пренаситена водна пара. Посочените състояния на водните пари във въздуха могат да се характеризират със съответните разлики в налягането на водните пари: ℮0 - ℮ > 0, ℮0- ℮ = 0, ℮0- ℮< 0, где ℮0 - давление насыщенного водяного пара в воздухе, определяемое по температуре поверхности воды; ℮ - парциальное давление водяного пара в воздухе. Разность ℮0- ℮ - дефицит насыщения воздуха. И така, в затворен обем интензивността на изпарението зависи от температурата на водната повърхност, която определя стойността ℮0, и действителното парциално налягане на водните пари ℮ над повърхността на изпарение. Колкото по-висока е температурата на водата и колкото по-ниско е действителното парциално налягане на водните пари, толкова по-голямо е изпарението. В естествени условия температурата на водата и влажността на въздуха не са постоянни и зависят от много фактори: слънчева радиация, радиация от подстилащата повърхност, атмосферна стратификация, скорост на въздушния поток и др.
Изпарението от водна повърхност може да се оцени с помощта на няколко метода. Големият брой методи се дължи на факта, че сложният механизъм на взаимодействие между водната повърхност на резервоара и прилежащата въздушна маса не е напълно разкрит. По-точен от разработените методи се счита за инструментален (директен) метод, т.е. метод за директно измерване на слоя изпарена вода с помощта на водни изпарители. Директният метод включва и пулсационния метод. Те обаче не винаги могат да бъдат използвани поради тяхната сложност и невъзможност за използване при разработване на проекти. Следователно, за да се определи изпарението от повърхността на водата, се използват косвени методи, базирани на използването на уравнения на водния и топлинния баланс, турбулентна дифузия на водни пари в атмосферата, а също така се правят изчисления с помощта на метеорологични данни с помощта на емпирични формули. Слънчевата енергия захранва невероятно мощен топлинен двигател, който, преодолявайки гравитацията, лесно издига огромен куб във въздуха (всяка страна е около осемдесет километра). Така всяка година от повърхността на нашата планета се изпарява слой вода с дебелина метър. По време на изпаряване течното вещество постепенно преминава в парообразно или газообразно състояние, след като най-малките частици (молекули или атоми), движещи се със скорост, достатъчна за преодоляване на кохезионните сили между частиците, се откъсват от повърхността. Въпреки че процесът на изпаряване е по-известен като преход течно веществов пара, има сухо изпарение, когато при минусови температури ледът преминава от твърдо състояние в състояние на пара, заобикаляйки течната фаза. Например, ако закачите мокро пране да съхне на студено, то замръзва и става много твърдо, но след известно време омеква и става сухо.Как се изпарява течността Частиците, които отиват на повърхността, получават инерция по време на движението си, достатъчна, за да напуснат веществото. Веднъж на върха, те не спират движението си и, преодолявайки привличането на долните частици, излитат от водата, превръщайки се в пара. В този случай някои от молекулите се връщат в течността поради хаотично движение, докато останалите отиват по-далеч в атмосферата.
Ако говорим например за кръговрата на водата в природата, можем да наблюдаваме процеса на кондензация, когато парата, след като се концентрира, се връща обратно при определени условия. По този начин изпарението и кондензацията в природата са тясно свързани помежду си, тъй като благодарение на тях има постоянен обмен на вода между земята, земята и атмосферата, поради което околната среда се снабдява с огромно количество полезни вещества. Струва си да се отбележи, че интензитетът на изпарение за всяко вещество е различен и следователно основният физически характеристикикоито влияят на скоростта на изпарение са:
Роля в живота на растениятаЗначението на изпарението в живота на растителността е трудно да се надценява, особено като се има предвид това живо растениеосемдесет процента се състои от вода. Следователно, ако растението няма достатъчно влага, то може да умре, тъй като заедно с водата няма да получи необходимите хранителни вещества за живота. хранителни веществаи микроелементи.
Но тук изпарението играе важна роля, тъй като слънчевите лъчи имат способността да нагряват обекти изключително силно и следователно могат да причинят смъртта на растението от прегряване (особено в горещите летни дни). За да се избегне това, водата се изпарява от листата, през които по това време се отделя много течност (например от една до четири чаши вода се изпаряват от царевицата на ден). Това означава, че колкото повече вода навлезе в тялото на растението, толкова по-интензивно ще бъде изпарението на водата от листата, растението ще се охлади повече и ще расте нормално. Можете да почувствате изпарението на водата от растенията, ако докоснете зелените листа, докато се разхождате в горещ ден: те определено ще бъдат хладни. Връзка с човекРолята на изпарението в живота на човешкото тяло е не по-малко важна: то се бори с топлината чрез изпотяване. Изпарението обикновено става през кожата, както и през дихателните пътища. Това може лесно да се забележи по време на заболяване, когато телесната температура се повиши, или по време на тренировка, когато скоростта на изпарение се увеличи. Ако натоварването е леко, тялото оставя от един до два литра течности на час, при по-интензивни упражнения, особено когато температурата външна среданадвишава 25 градуса, интензивността на изпарението се увеличава и от три до шест литра течност може да излезе с пот. През кожата и дихателните пътища водата не само напуска тялото, но и навлиза в него заедно с изпарението заобикаляща среда(не напразно лекарите често предписват на пациентите си почивки на море). За съжаление, заедно с полезни елементи, в него често попадат вредни частици, сред които - химически вещества, вредни изпарения, които причиняват непоправими щети на здравето. Някои от тях са токсични, други причиняват алергии, трети са канцерогенни, трети причиняват рак и други също толкова опасни заболявания, докато много от тях имат няколко вредни свойства наведнъж.
Вредните изпарения навлизат в тялото главно през дихателната система и кожата, след което, попаднали в тях, моментално се абсорбират в кръвта и се разпространяват в тялото, причинявайки токсични ефекти и причинявайки сериозни заболявания. INв такъв случай много зависи от района, в който човек живее (в близост до фабрика или фабрика), помещенията, в които живее или работи, както и времето, прекарано в условия, опасни за здравето.Вредните изпарения могат да попаднат в тялото от битови предмети, например линолеум, мебели, прозорци и др. |
За да запазите живота и здравето си, препоръчително е да избягвате подобни ситуации и най-добрият изход би бил да напуснете опасната територия, включително смяна на апартамент или работа, а когато подреждате дома си, обърнете внимание на сертификатите за качество на закупените материали. |
---|
Рецепти за лечо с доматено пюре
Популярен: |
Нов
- Лицето на зимата Поетични цитати за деца
- Урок по руски език "мек знак след съскащи съществителни"
- Щедрото дърво (притча) Как да измислим щастлив край на приказката Щедрото дърво
- План на урока за света около нас на тема „Кога ще дойде лятото?
- Източна Азия: страни, население, език, религия, история Като противник на псевдонаучните теории за разделянето на човешките раси на по-нисши и по-висши, той доказа истината
- Класификация на категориите годност за военна служба
- Малоклузия и армията Малоклузията не се приема в армията
- Защо сънувате мъртва майка жива: тълкувания на книги за сънища
- Под какви зодиакални знаци са родените през април?
- Прочети: