เราทุกคนต่างตระหนักดีถึงความจริงข้อหนึ่งของชีวิตมาตั้งแต่เด็ก เพื่อให้ชาร้อนเย็นลง จำเป็นต้องเทลงในจานรองเย็นแล้วเป่าให้ทั่วพื้นผิวเป็นเวลานาน เมื่อคุณอายุหกหรือเจ็ดขวบ คุณไม่ได้คิดเกี่ยวกับกฎของฟิสิกส์จริงๆ คุณแค่มองว่ามันเป็นเรื่องปกติ หรือในแง่กายภาพ คุณถือว่ากฎเหล่านี้เป็นสัจธรรม อย่างไรก็ตาม เมื่อเราเรียนรู้วิทยาศาสตร์เมื่อเวลาผ่านไป เราค้นพบความคล้ายคลึงกันที่น่าสนใจระหว่างสัจพจน์และการพิสูจน์ที่สอดคล้องกัน โดยแปลสมมติฐานในวัยเด็กของเราเป็นทฤษฎีบทสำหรับผู้ใหญ่ได้อย่างราบรื่น เช่นเดียวกับชาร้อน พวกเราไม่มีใครสามารถจินตนาการได้ว่าวิธีการทำความเย็นแบบนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการระเหยของของเหลว
ฟิสิกส์ของกระบวนการ
เพื่อตอบคำถามว่าอะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการระเหยของของเหลว จำเป็นต้องเข้าใจฟิสิกส์ของกระบวนการ การระเหยเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนเฟสของสารจากสถานะของเหลวรวมตัวเป็นสถานะก๊าซ สารของเหลวใดๆ สามารถระเหยได้ รวมทั้งมีความหนืดสูง ในลักษณะที่ปรากฏและคุณไม่สามารถพูดได้ว่าสารละลายคล้ายเยลลี่บางชนิดสามารถสูญเสียมวลบางส่วนเนื่องจากการระเหยได้ แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ นี่คือสิ่งที่จะเกิดขึ้น ของแข็งก็สามารถระเหยได้เช่นกัน กระบวนการนี้เรียกว่าการระเหิดเท่านั้น
มันเกิดขึ้นได้อย่างไร
เมื่อจะรู้ว่าอัตราการระเหยของของเหลวขึ้นอยู่กับอะไร เราควรเริ่มจากข้อเท็จจริงที่ว่านี่คือกระบวนการดูดความร้อน นั่นคือกระบวนการที่เกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซับความร้อน ความร้อนของการเปลี่ยนเฟส (ความร้อนจากการระเหย) ถ่ายเทพลังงานไปยังโมเลกุลของสสาร เพิ่มความเร็วและเพิ่มโอกาสในการแยกตัวออก ในขณะเดียวกันก็ลดแรงของการเกาะติดกันของโมเลกุล โมเลกุลที่เร็วที่สุดจะแตกตัวออกจากขอบเขตของมัน และสารจะสูญเสียมวลไป ในเวลาเดียวกัน โมเลกุลของเหลวที่พุ่งออกมาจะเดือดทันที ดำเนินกระบวนการเปลี่ยนเฟสเมื่อแยกออก และทางออกของพวกมันอยู่ในสถานะก๊าซแล้ว
แอปพลิเคชัน
การทำความเข้าใจสาเหตุที่อัตราการระเหยของของเหลวขึ้นอยู่กับนั้น เป็นไปได้ที่จะควบคุมกระบวนการทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นบนพื้นฐานของมันอย่างถูกต้อง ตัวอย่างเช่น การทำงานของเครื่องปรับอากาศในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน-ระเหยซึ่งสารทำความเย็นเดือด นำความร้อนจากห้องเย็น หรือการต้มน้ำในท่อของหม้อไอน้ำอุตสาหกรรม ความร้อนจะถูกถ่ายเทไปยัง ความต้องการความร้อนและการจ่ายน้ำร้อน การทำความเข้าใจเงื่อนไขที่อัตราการระเหยของของเหลวขึ้นอยู่กับทำให้มีโอกาสในการออกแบบและผลิตอุปกรณ์ที่ทันสมัยและเทคโนโลยีที่มีขนาดกะทัดรัดและมีค่าสัมประสิทธิ์เพิ่มขึ้นการถ่ายเทความร้อน
อุณหภูมิ
สถานะการรวมตัวของของเหลวไม่เสถียรอย่างยิ่ง ด้วยโลกของเรา n. ย. (แนวคิดของ "สภาวะปกติ" เช่น เหมาะกับชีวิตมนุษย์) มีแนวโน้มจะเคลื่อนเข้าสู่สถานะของแข็งหรือก๊าซเป็นระยะ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? อะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการระเหยของของเหลว
เกณฑ์หลักคืออุณหภูมิแน่นอน ยิ่งเราให้ความร้อนกับของเหลวมากเท่าไร ก็ยิ่งทำให้พลังงานที่เรานำไปยังโมเลกุลของสสารมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งเราแตกพันธะโมเลกุลมากเท่าไร กระบวนการเปลี่ยนเฟสก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น Apotheosis ทำได้ด้วยการต้มนิวคลีเอตคงที่ น้ำเดือดที่ 100 ° C ที่ความดันบรรยากาศ พื้นผิวของหม้อหรือกาต้มน้ำที่เดือดนั้นดูเรียบเนียนในแวบแรกเท่านั้น ด้วยภาพที่เพิ่มขึ้นหลายเท่าเราจะเห็นยอดเขาที่คมชัดไม่มีที่สิ้นสุดเช่นในภูเขา ความร้อนจะถูกจ่ายตามจุดไปยังแต่ละพีคเหล่านี้ และเนื่องจากพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดเล็ก น้ำจะเดือดทันที ก่อตัวเป็นฟองอากาศที่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ และยุบตัวลง เหตุนั้นจึงเรียกว่าเดือดปุด ๆ อัตราการระเหยของน้ำสูงสุด
ความดัน
พารามิเตอร์สำคัญตัวที่สองซึ่งอัตราการระเหยของของเหลวขึ้นอยู่กับความดันคือความดัน เมื่อความดันลดลงต่ำกว่าบรรยากาศ น้ำจะเริ่มเดือดที่อุณหภูมิต่ำ การทำงานของหม้ออัดแรงดันที่มีชื่อเสียงนั้นใช้หลักการนี้ - กระทะพิเศษซึ่งอากาศถูกสูบออกและน้ำต้มแล้วที่ 70-80 ºС ในทางกลับกัน แรงกดดันที่เพิ่มขึ้นเพิ่มจุดเดือด คุณสมบัติที่มีประโยชน์นี้ใช้เมื่อจ่ายน้ำร้อนยวดยิ่งจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนไปยังเครื่องทำความร้อนส่วนกลางและ ITP โดยที่เพื่อรักษาศักยภาพของความร้อนที่ถ่ายเท น้ำร้อนจะมีอุณหภูมิ 150-180 องศาเมื่อจำเป็นต้องแยกออก ความเป็นไปได้ของการเดือดในท่อ
ปัจจัยอื่นๆ
การเป่าพื้นผิวของเหลวอย่างเข้มข้นด้วยอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิของไอพ่นที่จ่ายให้นั้นเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่กำหนดอัตราการระเหยของของเหลว ตัวอย่างนี้สามารถนำมาจากชีวิตประจำวัน ลมพัดผิวทะเลสาบหรือตัวอย่างที่เราเริ่มเรื่อง: เทชาร้อนเทลงในจานรอง มันเย็นลงเนื่องจากการแตกตัวออกจากสารจำนวนมากโมเลกุลจะดึงพลังงานส่วนหนึ่งไปพร้อมกับพวกมันทำให้เย็นลง คุณยังสามารถเห็นผลของพื้นที่ผิวได้ที่นี่ จานรองกว้างกว่าเหยือก ดังนั้นปริมาณน้ำที่มากขึ้นจึงสามารถหลบหนีออกจากสี่เหลี่ยมจัตุรัสได้
ประเภทของของเหลวเองก็ส่งผลต่ออัตราการระเหยเช่นกัน: ของเหลวบางชนิดระเหยเร็วขึ้น บางชนิดกลับกันช้าลง สถานะของอากาศโดยรอบก็มีอิทธิพลสำคัญต่อกระบวนการระเหยเช่นกัน หากความชื้นสัมบูรณ์สูง (อากาศชื้นมาก เช่น ใกล้ทะเล) กระบวนการระเหยจะช้าลง