Cum se produce evaporarea? Ce determină viteza de evaporare a unui lichid? Factorii care afectează acest proces
Evaporarea este procesul fizic de tranziție a unei substanțe din stare lichidaîn gaz (abur) de la suprafața lichidului. Procesul de evaporare este inversul procesului de condensare (tranziția de la starea de vapori la starea lichidă).
Procesul de evaporare depinde de intensitate mișcarea termică molecule: cu cât moleculele se mișcă mai repede, cu atât mai rapid are loc evaporarea. În plus, factori importanți care afectează procesul de evaporare sunt viteza de difuzie externă (în raport cu substanța), precum și proprietățile substanței în sine. Pur și simplu, cu vânt, evaporarea are loc mult mai repede. În ceea ce privește proprietățile substanței, atunci, de exemplu, alcoolul se evaporă mult mai repede decât apa. Un factor important este, de asemenea, suprafața lichidului din care are loc evaporarea: dintr-un decantor îngust va apărea mai lent decât dintr-o placă largă.
Luați în considerare acest proces la nivel molecular: moleculele care au suficientă energie (viteză) pentru a depăși atracția moleculelor învecinate ies din limitele substanței (lichid). În acest caz, lichidul își pierde o parte din energie (se răcește). De exemplu, ceaiul fierbinte: suflăm pe suprafața lichidului pentru a-l răci, făcând acest lucru, grăbim procesul de evaporare.
Umiditate absolută
Umiditate absolută - cantitatea de umiditate (în kg) conținută într-unul metru cub aer. Datorită valorii mici, se măsoară de obicei în g / m3. Dar datorită faptului că la o anumită temperatură a aerului, doar o anumită cantitate de umiditate poate fi conținută în aer (odată cu creșterea temperaturii, această cantitate maximă posibilă de umiditate crește, cu o scădere a temperaturii aerului, cantitatea maximă posibilă de umiditate scade), a fost introdus conceptul de umiditate relativă.
Umiditate relativă
- raportul dintre presiunea parțială a vaporilor de apă într-un gaz (în primul rând în aer) și presiunea de echilibru a vaporilor saturați la o temperatură dată. O definiție echivalentă este raportul dintre fracția de masă a vaporilor de apă din aer și maximul posibil. Măsurată în procente.
Presiunea vaporilor de saturație a apei crește puternic odată cu creșterea temperaturii (vezi graficul). Prin urmare, cu răcirea izobară (adică la presiune constantă) a aerului cu o concentrație constantă de vapori, vine un moment (punctul de rouă) când vaporii sunt saturati. În acest caz, vaporii „extra” se condensează sub formă de ceață sau cristale de gheață. Procesele de saturare și condensare a vaporilor de apă joacă un rol imens în fizica atmosferică: procesele de formare a norilor și formarea fronturilor atmosferice sunt în mare măsură determinate de procesele de saturație și condensare, căldura degajată în timpul condensării vaporilor de apă atmosferici oferă un mecanism energetic pentru apariția și dezvoltarea ciclonilor tropicali (uragane).
Dacă lăsați un recipient cu apă descoperit, atunci după un timp apa se va evapora. Dacă facem același experiment cu Alcool etilic sau benzină, procesul este ceva mai rapid. Dacă o oală cu apă este încălzită pe un arzător suficient de puternic, apa va fierbe.
Toate aceste fenomene sunt un caz special de vaporizare, de transformare a lichidului în vapori. Există două tipuri de vaporizare evaporare și fierbere.
Ce este evaporarea
Evaporarea se referă la formarea de vapori de la suprafața unui lichid. Evaporarea poate fi explicată după cum urmează.
În timpul ciocnirilor, vitezele moleculelor se modifică. Adesea există molecule a căror viteză este atât de mare încât depășesc atracția moleculelor învecinate și se desprind de suprafața lichidului. (Structura moleculară a materiei). Deoarece chiar și într-un volum mic de lichid există o mulțime de molecule, astfel de cazuri sunt obținute destul de des și există un proces constant de evaporare.
Moleculele separate de suprafața lichidului formează vapori deasupra acestuia. Unele dintre ele, din cauza mișcării haotice, revin înapoi la lichid. Prin urmare, evaporarea are loc mai repede dacă este vânt, deoarece acesta duce vaporii departe de lichid (aici are loc și fenomenul de „captare” și detașare a moleculelor de la suprafața lichidului de către vânt).
Prin urmare, într-un vas închis, evaporarea se oprește rapid: numărul de molecule „smulse” pe unitatea de timp devine egal cu numărul de „returnate” în lichid.
Rata evaporarii depinde de tipul de lichid: cu cât atracția dintre moleculele lichidului este mai mică, cu atât evaporarea este mai intensă.
Cum mai multă zonă suprafața lichidului, cu atât mai multe molecule sunt capabile să-l părăsească. Aceasta înseamnă că viteza de evaporare depinde de suprafața lichidului.
Pe măsură ce temperatura crește, viteza moleculelor crește. Prin urmare, cu cât temperatura este mai mare, cu atât evaporarea este mai intensă.
Ce fierbe
Fierberea este o vaporizare intensă, care are loc ca urmare a încălzirii unui lichid, formării de bule de vapori în el, plutind la suprafață și izbucnind acolo.
În timpul fierberii, temperatura lichidului rămâne constantă.
Punctul de fierbere este temperatura la care fierbe un lichid. De obicei, vorbind despre punctul de fierbere al unui lichid dat, ele înseamnă temperatura la care acest lichid fierbe la presiunea atmosferică normală.
În timpul vaporizării, moleculele care s-au separat de lichid transportă o parte din acesta energie interna. Prin urmare, în timpul evaporării, lichidul este răcit.
Căldura specifică de vaporizare
Mărimea fizică care caracterizează cantitatea de căldură necesară pentru a evapora o unitate de masă a unei substanțe se numește căldură specifică de vaporizare. (link mai mult analiză detaliată Acest subiect)
În sistemul SI, unitatea de măsură pentru această cantitate este J/kg. Este notat cu litera L.
Detalii Categorie: Teoria molecular-kinetică Postat la 09.11.2014 21:08 Vizualizări: 12413În stare lichidă, o substanță poate exista într-un anumit interval de temperatură. La o temperatură sub valoarea inferioară a acestui interval, lichidul se transformă într-un solid. Și dacă valoarea temperaturii depășește limita superioară a intervalului, lichidul trece în stare gazoasă.
Toate acestea le putem observa în exemplul apei. În stare lichidă, îl vedem în râuri, lacuri, mări, oceane, un robinet de apă. Starea solidă a apei este gheața. Se transformă în ea când, la presiunea atmosferică normală, temperatura îi scade la 0 o C. Iar când temperatura crește la 100 o C, apa fierbe și se transformă în abur, care este starea ei gazoasă.
Procesul de transformare a unei substanțe în vapori se numește vaporizare. Procesul invers al trecerii de la vapori la lichid este condensare .
Vaporizarea are loc în două cazuri: în timpul evaporării și în timpul fierberii.
Evaporare
Evaporarea este procesul de fază de tranziție a unei substanțe de la o stare lichidă la o stare gazoasă sau vaporoasă, care are loc pe suprafata lichidului .
Ca și în cazul topirii, căldura este absorbită de o substanță în timpul evaporării. Este cheltuită pentru depășirea forțelor de coeziune ale particulelor (molecule sau atomi) din lichid. Energia cinetică a moleculelor care au cel mai mult de mare viteză, depășește energia lor potențială de interacțiune cu alte molecule lichide. Datorită acestui fapt, depășesc atracția particulelor învecinate și zboară de pe suprafața lichidului. Energia medie a particulelor rămase devine mai mică, iar lichidul se răcește treptat dacă nu este încălzit din exterior.
Deoarece particulele sunt în mișcare la orice temperatură, are loc și evaporarea. la orice temperatură. Știm că bălțile se usucă după ploaie, chiar și pe vreme rece.
Dar viteza de evaporare depinde de mulți factori. Unul dintre cele mai importante - temperatura substanței. Cu cât este mai mare, cu atât viteza particulelor și energia lor este mai mare, iar numărul lor părăsește lichidul pe unitatea de timp.
Umpleți 2 pahare cu aceeași cantitate de apă. Pe unul îl punem la soare, iar pe celălalt îl lăsăm la umbră. După un timp, vom vedea că în primul pahar este mai puțină apă decât în al doilea. Era încălzită razele de soare si s-a evaporat mai repede. De asemenea, bălțile după ploaie se usucă mult mai repede vara decât primăvara sau toamna. La căldură extremă, are loc o evaporare rapidă a apei de pe suprafețele rezervoarelor. Iazurile și lacurile se secă, albiile râurilor de mică adâncime se secă. Cu cât temperatura este mai mare mediu inconjurator, cu atât rata de evaporare este mai mare.
Cu același volum, lichidul dintr-o farfurie largă se va evapora mult mai repede decât lichidul turnat într-un pahar. Înseamnă că rata de evaporare depinde de suprafața de evaporare . Cu cât această zonă este mai mare, cu atât cantitate mare moleculele zboară din lichid pe unitatea de timp.
În aceleași condiții externe viteza de evaporare depinde de tipul de substanță . Umpleți baloanele de sticlă cu același volum de apă și alcool. După un timp, vom vedea că a rămas mai puțin alcool decât apă. Se evaporă într-un ritm mai rapid. Acest lucru se întâmplă deoarece moleculele de alcool interacționează mai slab între ele decât moleculele de apă.
afectează viteza de evaporare și prezența vântului . Știm că lucrurile după spălare se usucă mult mai repede atunci când sunt suflate de vânt. Jetul de aer cald dintr-un uscător de păr ne poate usca rapid părul.
Vântul duce moleculele care au zburat din lichid și nu se întorc înapoi. Locul lor este luat de noi molecule care părăsesc lichidul. Prin urmare, ele devin mai puține în lichidul în sine. Prin urmare, se evaporă mai repede.
Sublimare
Evaporarea are loc în solide Oh. Vedem cum lenjeria înghețată, acoperită cu gheață, se usucă treptat la frig. Gheața se transformă în abur. Mirosim un miros înțepător de la evaporarea solidului de naftalină.
Unele substanțe nu au deloc fază lichidă. De exemplu, iod elementareu 2 - o substanță simplă, care sunt cristale negru-gri cu un luciu metalic violet, în condiții normale se transformă imediat în iod gazos - vapori violet cu miros înțepător. Iodul lichid pe care îl cumpărăm în farmacii nu este starea lui lichidă, ci o soluție de iod în alcool.
Procesul de tranziție al solidelor în stare gazoasă, ocolind stadiul lichid, se numește sublimare, sau sublimare .
Fierbere
Fierbere Acesta este, de asemenea, procesul de transformare a lichidului în vapori. Dar vaporizarea în timpul fierberii are loc nu numai pe suprafața lichidului, ci în întregul său volum. Mai mult, acest proces este mult mai intens decât în timpul evaporării.
Pune un ibric cu apă pe foc. Deoarece există întotdeauna aer dizolvat în apă, atunci când este încălzit, apar bule pe fundul ibricului și pe pereții acestuia. Aceste bule conțin aer și vapori de apă saturati. Mai întâi apar pe pereții ceainicului. Cantitatea de abur din ele crește și ei înșiși cresc în dimensiune. Apoi, sub influența forței de plutire a lui Arhimede, ei se vor desprinde de pereți, se vor ridica și vor izbucni la suprafața apei. Când temperatura apei atinge 100 ° C, se vor forma bule în întregul volum de apă.
Evaporarea are loc la orice temperatură, iar fierberea are loc numai la o anumită temperatură, care se numește Punct de fierbere .
Fiecare substanță are propriul punct de fierbere. Depinde de cantitatea de presiune.
La presiunea atmosferică normală, apa fierbe la o temperatură de 100 o C, alcoolul - la 78 o C, fierul - la 2750 o C. Iar punctul de fierbere al oxigenului este minus 183 o C.
Pe măsură ce presiunea scade, punctul de fierbere scade. În munţi unde Presiunea atmosferică mai jos, apa fierbe la o temperatură mai mică de 100 o C. Și cu cât este mai sus deasupra nivelului mării, cu atât punctul de fierbere este mai mic. Și într-o oală sub presiune, unde este creat tensiune arterială crescută apa fierbe la temperaturi peste 100°C.
Abur saturat și nesaturat
Dacă o substanță poate exista simultan într-o fază lichidă (sau solidă) și una gazoasă, atunci starea ei gazoasă se numește BAC . Vaporii sunt formați din molecule care ies dintr-un lichid sau solid în timpul evaporării.
Turnați lichidul în vas și închideți-l ermetic cu un capac. După un timp, cantitatea de lichid va scădea datorită evaporării acestuia. Moleculele care părăsesc lichidul se vor concentra deasupra suprafeței sale sub formă de vapori. Dar când densitatea vaporilor devine destul de mare, unii dintre ei vor începe să revină din nou la lichid. Și vor exista din ce în ce mai multe astfel de molecule. În cele din urmă, va veni un moment în care numărul de molecule care părăsesc lichidul și numărul de molecule care se întorc în el vor fi egale. În acest caz, ei spun că lichidul este în echilibru dinamic cu vaporii săi . Această pereche se numește bogat .
Dacă, în timpul vaporizării, mai multe molecule zboară din lichid decât se întorc, atunci astfel de vapori vor fi nesaturat . Vaporii nesaturați se formează atunci când un lichid care se evaporă este într-un vas deschis. Moleculele care o părăsesc sunt împrăștiate în spațiu. Nu toate revin la lichid.
Condens de abur
Se numește tranziția inversă a unei substanțe de la starea gazoasă la starea lichidă condensare. În timpul condensării, unele dintre moleculele de vapori revin în lichid.
Vaporii încep să se transforme într-un lichid (se condensează) când o anumită combinație temperatura si presiunea. Această combinație se numește punct critic . Temperatura maxima , sub care începe condensarea se numește critic temperatura. Peste temperatura critică, gazul nu se va transforma niciodată într-un lichid.
În punctul critic, interfața lichid-vapor este neclară. Tensiunea superficială a lichidului dispare, densitățile lichidului și vaporii saturați sunt egalizate.
La echilibru dinamic, când numărul de molecule care părăsesc lichidul și revin la acesta este egal, procesele de evaporare și condensare sunt echilibrate.
Când apa se evaporă, se formează moleculele acesteia vapor de apă , care este amestecat cu aer sau alt gaz. Temperatura la care astfel de vapori din aer devin saturați, începe să se condenseze la răcire și se transformă în picături de apă, se numește punct de condensare .
Când în aer există o cantitate mare de vapori de apă, se spune că umiditatea acestuia este crescută.
Observam foarte des evaporarea si condensarea in natura. Ceața dimineții, norii, ploaie - toate acestea sunt rezultatul acestor fenomene. Umiditatea se evaporă de pe suprafața pământului atunci când este încălzită. Moleculele vaporilor rezultați se ridică. Întâlnind frunze reci sau fire de iarbă pe drum, aburul se condensează pe ele sub formă de picături de rouă. Puțin mai sus, în straturile de suprafață, devine ceață. Și sus în atmosferă la temperaturi scăzute, vaporii răciți se transformă în nori formați din picături de apă sau cristale de gheață. Ulterior, de pe acești nori va cădea ploaie sau grindină pe pământ.
Dar picăturile de apă se formează în timpul condensului numai atunci când cele mai mici particule solide sau lichide sunt în aer, care sunt numite nuclee de condensare . Pot fi produse de ardere, pulverizare, particule de praf, sare de mare peste ocean, particule rezultate din reacții chimiceîn atmosferă etc.
desublimare
Uneori, o substanță poate trece imediat de la starea gazoasă la starea solidă, ocolind stadiul lichid. Un astfel de proces se numește desublimare .
Modelele de gheață care apar pe ochelari pe vreme rece sunt un exemplu de desublimare. În timpul înghețurilor, solul este acoperit cu brumă - cristale subțiri de gheață în care vaporii de apă s-au transformat din aer.
La orice temperatură, unele dintre molecule zboară de pe suprafața lichidului, formând vapori deasupra acestuia. Procesul prin care o substanță trece de la starea lichidă la starea gazoasă se numește vaporizare. Vaporizarea care are loc la orice temperatură de la suprafața deschisă a unui lichid se numește evaporare. Viteza acestuia depinde de tipul de lichid, de dimensiunea suprafeței sale libere, de temperatură, de presiunea exterioară și de prezența unui flux de aer deasupra lichidului care transportă vaporii.
Ieșirea moleculelor de la suprafața unui lichid în timpul evaporării este asociată cu cheltuirea energiei interne pentru funcția de lucru A, pe care molecula trebuie să o îndeplinească pentru a depăși forțele de atracție moleculară și forțele de presiune externă. Acest lucru se realizează datorită energiei cinetice a moleculelor. O moleculă va părăsi lichidul numai dacă energia sa cinetică este egală cu sau mai multă muncă ieșire: (m este masa moleculei, v este componenta vitezei moleculei, îndreptată perpendicular pe suprafața lichidului). În timpul vaporizării, lichidul este răcit, deoarece moleculele ejectate transportă o parte din energia sa internă.
Pentru ca evaporarea unui lichid să aibă loc fără modificarea temperaturii acestuia, lichidului trebuie să i se transmită energie. Valoarea scalară, măsurată prin cantitatea de energie necesară pentru a converti o unitate de masă de lichid în vapori la o temperatură constantă, se numește căldură specifică de vaporizare.
Pentru a converti o unitate de masă a unui lichid în abur la o temperatură constantă, i se dă o cantitate de căldură egală cu căldura specifică de vaporizare. În timpul vaporizării, are loc o creștere a volumului unei substanțe. Deci, vaporii de apă la 100 ° C ocupă un volum de aproape 1700 de ori mai mare decât volumul aceleiași mase de apă la 100 ° C. Prin urmare, substanța, evaporându-se, parțial căldura specifică vaporizarea cheltuiește pentru a lucra împotriva forței presiunii externe și, parțial, pentru a crește energia potențială internă. Prin urmare, la aceeași temperatură, energia internă a unei unități de masă a unei substanțe în stare gazoasă este mai mare decât în stare lichidă. Asa de, 1 kg vaporii de apă la 100 ° C au pornit 2*10 6 j mai multă energie internă decât 1 kg apa la aceeasi temperatura.
Experimentele au arătat că căldura specifică de vaporizare a unei substanțe depinde de temperatura acesteia. Cu cât temperatura unei substanțe este mai mare, cu atât căldura sa specifică de vaporizare este mai mică. De exemplu, la 0°C, căldura specifică de vaporizare a apei 2499 kJ/kg, la 50° С - 2385 kJ / kg, la 100°C - 2257 kJ / kg, la 200°С - 1943 kJ/kg. Scăderea căldurii de vaporizare se explică prin faptul că, cu cât temperatura unei substanțe este mai mare, cu atât energia cinetică a moleculelor sale este mai mare și cu atât mai puțină energie trebuie să fie distribuită suplimentar lichidului, astfel încât moleculele sale să zboare în mediu.
Denumirea căldurii specifice de vaporizare r kg/j. Pentru transformare m kg o masă de lichid în vapori necesită o anumită cantitate de energie, în special cantitatea de căldură Q=rm.
Să presupunem că lichidul se evaporă într-un vas închis. O parte din moleculele de vapori din cauza mișcării termice, apropiindu-se de suprafața lichidului, revine la acesta. Într-un vas închis, atât procesul de evaporare, cât și cel de condensare au loc simultan.Dacă numărul de molecule care ies din lichid este mai mult număr moleculele care revin la el, apoi se numesc vaporii de deasupra lichidului nesaturat. Experimentele cu vapori nesaturați au arătat că ei respectă legile gazelor.
În procesul de evaporare și condensare, vine un moment, începând de la care numărul de molecule care au zburat din lichid pe unitatea de timp va fi egal cu numărul de molecule care se întorc înapoi în lichid, adică un echilibru dinamic va fi. intra între lichid și vapori. Un vapor aflat în echilibru dinamic cu lichidul său se numește abur saturat. Poate fi saturat nu numai într-un vas închis, ci și în atmosferă. Deci, cu ceață, vaporii de apă din aer sunt saturati.
Să deschidem robinetul A (Fig. 35) și să lăsăm câteva picături de eter în balon, care se evaporă, formând vapori nesaturați. Cu cât lăsăm mai mult eter în balon, cu atât presiunea vaporilor săi nesaturați devine mai mare. Lasam eterul pana apare putin eter lichid pe fundul balonului. Apariția acestuia din urmă indică faptul că vaporii de eter au devenit saturati. Din acest moment, manometrul încetează să mai arate o creștere a presiunii - a devenit constantă, în ciuda adăugării ulterioare de eter. Prin urmare, Presiunea și densitatea vaporilor la o anumită temperatură sunt maxime atunci când vaporii sunt saturati.
Dacă într-un balon se pun pe rând diferite lichide și se măsoară presiunea vaporilor lor saturați, rezultă că La aceeași temperatură, presiunea vaporilor de saturație a diferitelor lichide este diferită. Vaporii de eter au cea mai mare presiune, vaporii de alcool au cea mai mică presiune, iar vaporii de apă au și mai puțină presiune.
La o temperatură de 20 ° C, presiunea de vapori saturați a acestor lichide este (în mmHg):
Să aflăm dacă presiunea vaporilor saturați la o temperatură constantă depinde de volumul acestuia. Sub piston într-un cilindru conectat la un manometru, există un lichid și vaporii săi saturati (Fig. 36). Schimbându-și volumul prin mișcarea pistonului în sus și apoi în jos, conform manometrului, vedem că la o temperatură constantă, presiunea vaporilor de saturație nu depinde de volum,și este o valoare constantă pentru un lichid dat la o temperatură dată. Aceasta înseamnă că vaporii saturați nu respectă legea Boyle-Mariotte. Deci, manometrul unui cazan de abur la o anumită temperatură arată întotdeauna aceeași presiune, indiferent de cât volum ocupă aburul saturat în el.
Acest lucru se explică prin faptul că atunci când volumul de abur saturat se modifică, masa acestuia se modifică. Cu o creștere a volumului, masa de vapori crește (are loc o evaporare suplimentară a lichidului), cu o scădere a volumului, masa de vapori scade (o parte din ea se condensează).
Să aflăm dacă depinde volum constant presiunea vaporilor de saturație în raport cu temperatura acesteia. Încălzim aburul saturat în balon (vezi Fig. 35), introducându-l apa fierbinte. V-om vedea Pe măsură ce temperatura crește, presiunea vaporilor de saturație crește. De exemplu, presiunea vaporilor de saturație a apei la 50°C este 92,5 mmHg Artă.și la 100 ° С - 760 mmHg Artă.
Experimentele și calculele privind modificarea presiunii vaporilor saturați de la încălzire arată că presiunea crește de multe ori mai mult decât ar trebui conform legii lui Charles, adică dependența presiunii de temperatură nu respectă această lege. Acest lucru se explică prin faptul că presiunea vaporilor saturați crește în timpul încălzirii, în primul rând, datorită creșterii energiei cinetice medii a moleculelor acestui vapori și, în al doilea rând, datorită creșterii concentrației de molecule de vapori, adică, o creștere a masei totale a moleculelor.
Atâta timp cât vaporii rămân saturati, o modificare a temperaturii sau volumului acestuia este întotdeauna însoțită de o modificare a masei vaporilor, adică. vaporizare sau condensare.
Proprietatea vaporilor de apă saturați de a-și crește presiunea odată cu creșterea temperaturii este utilizată în cazanele de abur pentru a produce abur având o presiune mare, de exemplu 100 atm, la un punct de fierbere a apei de 310 ° C. Pentru a utiliza abur în motoare cu aburi se scoate din cazan, se incalzeste, se transforma in nesaturat. Această pereche se numește supraîncălzit el are stoc mare energie interna. Dacă aburul nu este supraîncălzit, atunci acesta conține picături de lichid.
După ce am primit o pereche de eter într-o eprubetă, vom începe să le răcim punându-l într-un amestec de gheață și sare. Pe pereții eprubetei apare un strat de eter lichid, deoarece atunci când este răcit, vaporii săi s-au transformat într-un lichid. Există două moduri de transformare a aburului într-un lichid: creșterea presiunii asupra aburului, comprimarea acestuia (vezi Fig. 36) și scăderea temperaturii aburului, răcirea acestuia. Experimentele arată că gazele pot fi, de asemenea, transformate în lichid (lichefierea gazelor). Pentru a face acest lucru, trebuie să fie simultan comprimate și răcite până când se transformă într-un lichid.
Cantitativ, evaporarea este caracterizată de masa de apă care se evaporă pe unitatea de timp dintr-o unitate de suprafață. Această valoare se numește viteza de evaporare. În sistemul SI, se exprimă în kg / (m 2. s), în CGS - în g / (cm 2. s).
Viteza de evaporare crește odată cu creșterea temperaturii suprafeței de evaporare. În procesul de evaporare, moleculele de apă care se transformă în vapori își cheltuiesc o parte din energie pentru depășirea forțelor de coeziune și pentru munca de dilatare asociată cu creșterea volumului lichidului, care trece în stare gazoasă. Ca urmare, energia medie a moleculelor care rămân în lichid scade, iar lichidul se răcește. Pentru a continua procesul de evaporare, este nevoie de căldură suplimentară, care se numește căldură de evaporare. Căldura de evaporare scade odată cu creșterea temperaturii suprafeței de evaporare.
Dacă evaporarea are loc de la suprafața apei, atunci această dependență este exprimată prin formula:
Q \u003d Q 0 - 0,65. t, (5,9)
unde Q este căldura de vaporizare, J/g;
t este temperatura suprafeței care se evaporă, 0 С;
Q 0 \u003d 2500 J / kg.
Dacă evaporarea are loc de pe suprafața gheții sau a zăpezii, atunci:
Q \u003d Q 0 - 0,36. t, (5,10)
În scopuri practice, rata de evaporare este exprimată în termeni de înălțime (în mm) a stratului de apă care se evaporă pe unitatea de timp. Un strat de apă de 1 mm înălțime, care se va evapora dintr-o zonă de 1 m 2, corespunde masei sale de 1 kg.
Conform legii lui Dalton, rata de evaporare W în kg / (m 2. s) este direct proporțională cu deficitul de umiditate calculat din temperatura suprafeței de evaporare și invers proporțională cu presiunea atmosferică:
unde E 1 - elasticitatea de saturație, luată din temperatura suprafeței de evaporare, hPa;
e este presiunea vaporilor din aerul ambiant, hPa;
Р – presiunea atmosferică, hPa;
A este coeficientul de proporționalitate, care depinde de viteza vântului.
Din legea lui Dalton se poate observa că cu cât diferența este mai mare (E 1 - e), cu atât este mai mare viteza de evaporare. Dacă suprafața care se evaporă este mai caldă decât aerul, atunci E 1 este mai mare decât elasticitatea de saturație E la temperatura aerului. În acest caz, evaporarea continuă chiar și atunci când aerul este saturat cu vapori de apă, adică dacă e = E (dar E Dimpotrivă, dacă suprafața de evaporare este mai rece decât aerul, atunci la o umiditate relativă destul de ridicată se poate dovedi că E 1 Viteza de evaporare față de presiunea atmosferică datorită faptului că în aerul nemișcat, difuzia moleculară crește odată cu scăderea presiunii externe: cu cât este mai mică, cu atât este mai ușor pentru molecule să se desprindă de suprafața care se evaporă. Cu toate acestea, presiunea atmosferică de lângă suprafața pământului fluctuează în limite relativ mici. Prin urmare, nu poate schimba semnificativ rata de evaporare. Dar trebuie luat în considerare, de exemplu, atunci când se compară ratele de evaporare la diferite înălțimi în zonele muntoase. Rata de evaporare depinde de viteza vântului. Odată cu creșterea vitezei vântului, difuzia turbulentă crește, de care depinde în mare măsură rata de evaporare. Cu cât amestecul turbulent este mai intens, cu atât este mai rapid transferul vaporilor de apă în mediu. Dacă aerul este transportat de pe uscat la un corp de apă, atunci rata de evaporare din corpul de apă crește, deoarece în aerul care curge pe o suprafață relativ mai uscată, deficitul de umiditate este mai mare decât este peste corpul de apă. Când aerul este transferat de la suprafața apei pe pământ, rata de evaporare scade treptat ca urmare a scăderii deficitului de umiditate din aerul care se află deasupra apei. Viteza de evaporare de pe suprafețele mărilor și oceanelor este afectată de salinitatea acestora, deoarece elasticitatea de saturație a unei soluții este mai mică decât a apei dulce. Evaporarea de la suprafața solului este afectată semnificativ proprietăți fizice, starea suprafeței active, reliefși alți factori. O suprafață netedă se evaporă mai puțin decât una aspră, deoarece amestecul turbulent este mai puțin dezvoltat pe ea decât pe o suprafață aspră. Solurile ușoare, în egală măsură, se evaporă mai puțin decât solurile întunecate, deoarece se încălzesc mai puțin. Solurile afânate cu capilare largi se evaporă mai puțin decât solurile dense cu capilare înguste. Acest lucru se explică prin faptul că apa se ridică mai aproape de suprafața solului prin capilare înguste decât prin capilare largi. Viteza de evaporare depinde de gradul de umiditate a solului: cu cât solul este mai uscat, cu atât evaporarea este mai lentă. Viteza de evaporare este influențată de teren. La cote mai înalte, peste care are loc un amestec turbulent intens, evaporarea are loc mai rapid decât în zonele joase, rigole și văi, unde aerul este mai puțin mobil. Acoperirea cu vegetație afectează rata de evaporare. Reduce semnificativ evaporarea direct de la suprafața solului. Cu toate acestea, plantele în sine evaporă multă umiditate, pe care o iau din sol. Evaporarea umidității de către plante este un proces fizic și biologic și se numește transpirație. Îndepărtarea completă a vaporilor de apă de pe o suprafață dată cu aceeași acoperire de vegetație se numește evapotranspirație. Include evaporarea de la suprafața pământului și de la plante. Evaporarea este evaporarea maximă posibilă într-o zonă dată de pe o anumită suprafață activă cu o cantitate suficientă de umiditate în condițiile meteorologice existente aici.
