อุณหภูมิการระเหย ฟิสิกส์โมเลกุล การระเหยและการควบแน่น ชมวิดีโอเรื่อง “จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อน้ำระเหยจากพื้นผิวเปิด”

การระเหยของของเหลวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดๆ และยิ่งเร็ว อุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้น พื้นที่ขนาดใหญ่พื้นผิวที่ปราศจากของเหลวที่ระเหยและไอระเหยที่เกิดขึ้นเหนือของเหลวจะถูกกำจัดออกเร็วขึ้น

ที่อุณหภูมิหนึ่ง ขึ้นอยู่กับลักษณะของของเหลวและความดันที่ของเหลวนั้นตั้งอยู่ การกลายเป็นไอจะเริ่มขึ้นในมวลทั้งหมดของของเหลว กระบวนการนี้เรียกว่าการเดือด

นี่เป็นกระบวนการของการกลายเป็นไออย่างรุนแรงไม่เพียงแต่จากพื้นผิวอิสระเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปริมาตรของของเหลวด้วย ฟองอากาศที่เต็มไปด้วยไอน้ำอิ่มตัวก่อตัวในปริมาตร พวกมันลอยขึ้นด้านบนภายใต้การกระทำของแรงลอยตัวและระเบิดบนพื้นผิว ศูนย์กลางของการก่อตัวคือฟองเล็ก ๆ ของก๊าซแปลกปลอมหรืออนุภาคของสิ่งสกปรกต่างๆ

หากฟองมีขนาดตั้งแต่หลายมิลลิเมตรขึ้นไปก็สามารถละเลยเทอมที่สองได้ดังนั้นสำหรับฟองขนาดใหญ่ที่ความดันภายนอกคงที่ของเหลวจะเดือดเมื่อความดันไออิ่มตัวในฟองเท่ากับความดันภายนอก .

อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายเหนือพื้นผิวของของเหลว โมเลกุลของไอที่ตกลงไปในทรงกลมของการกระทำของแรงโมเลกุล จะกลับสู่ของเหลวอีกครั้ง กระบวนการนี้เรียกว่าการควบแน่น

การระเหยและการเดือด

การระเหยและการเดือดเป็นสองวิธีที่ของเหลวสามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซ (ไอน้ำ) กระบวนการของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเรียกว่าการกลายเป็นไอ นั่นคือการระเหยและการเดือดเป็นวิธีการทำให้กลายเป็นไอ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างสองวิธีนี้

การระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเท่านั้น มันเป็นผลมาจากการที่โมเลกุลของของเหลวใด ๆ มีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ความเร็วของโมเลกุลยังแตกต่างกัน โมเลกุลที่มีความเร็วสูงเพียงพอเมื่อบนพื้นผิวสามารถเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลอื่น ๆ และจบลงในอากาศได้ โมเลกุลของน้ำในอากาศแยกกันก่อตัวเป็นไอน้ำ เป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นคู่รักผ่านสายตาของพวกเขา สิ่งที่เราเห็นว่าเป็นหมอกน้ำนั้นเป็นผลมาจากการควบแน่น (กระบวนการตรงข้ามกับการกลายเป็นไอ) เมื่อเย็นลง ไอน้ำจะรวมตัวกันในรูปของหยดเล็กๆ

จากการระเหย ของเหลวจะเย็นตัวลงเมื่อโมเลกุลที่เร็วที่สุดออกไป ดังที่คุณทราบอุณหภูมิจะถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารนั่นคือพลังงานจลน์ของพวกมัน

อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ประการแรก ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของของเหลว ยิ่งอุณหภูมิสูง การระเหยก็จะยิ่งเร็วขึ้น สิ่งนี้เป็นเรื่องที่เข้าใจได้ เนื่องจากโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะหลุดออกจากพื้นผิวได้ง่ายขึ้น อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับสาร ในสารบางชนิด โมเลกุลจะถูกดึงดูดอย่างแรงกว่า ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากสำหรับพวกมันที่จะบินออกไป ในขณะที่โมเลกุลบางชนิดจะอ่อนแอกว่า ดังนั้นพวกมันจึงออกจากของเหลวได้ง่ายกว่า การระเหยยังขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว ความอิ่มตัวของอากาศด้วยไอน้ำ และลมด้วย

สิ่งที่สำคัญที่สุดที่ทำให้การระเหยแตกต่างจากการเดือดคือการระเหยเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดก็ได้ และเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเท่านั้น

การเดือดจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่กำหนดเท่านั้น ซึ่งต่างจากการระเหยของการระเหย สารแต่ละชนิดที่อยู่ในสถานะของเหลวมีจุดเดือดของตัวเอง ตัวอย่างเช่น น้ำที่ความดันบรรยากาศปกติจะเดือดที่ 100 °C และแอลกอฮอล์ที่ 78 °C อย่างไรก็ตาม เมื่อความดันบรรยากาศลดลง จุดเดือดของสารทั้งหมดจะลดลงเล็กน้อย

เมื่อน้ำเดือด อากาศที่ละลายอยู่ในนั้นจะถูกปล่อยออกมา เนื่องจากโดยปกติแล้วภาชนะจะได้รับความร้อนจากด้านล่าง อุณหภูมิในชั้นล่างของน้ำจึงสูงขึ้น และฟองสบู่จะก่อตัวที่นั่นเป็นอันดับแรก น้ำระเหยเป็นฟองเหล่านี้และอิ่มตัวด้วยไอน้ำ

เนื่องจากฟองสบู่มีน้ำหนักเบากว่าน้ำ จึงลอยขึ้นด้านบน เนื่องจากน้ำชั้นบนไม่ได้อุ่นจนถึงจุดเดือด ฟองอากาศจะเย็นลงและไอน้ำในฟองจะควบแน่นกลับเป็นน้ำ ฟองอากาศจะหนักขึ้นและจมลงอีกครั้ง

เมื่อของเหลวทุกชั้นถูกให้ความร้อนจนถึงจุดเดือด ฟองอากาศจะไม่ลงมาอีกต่อไป แต่จะลอยขึ้นสู่พื้นผิวและแตกออก ไอน้ำจากพวกมันจะลอยขึ้นไปในอากาศ ดังนั้นในระหว่างการเดือดกระบวนการกลายเป็นไอไม่ได้เกิดขึ้นบนพื้นผิวของของเหลว แต่จะเกิดขึ้นตลอดความหนาทั้งหมดในฟองอากาศที่ก่อตัว แตกต่างจากการระเหย การเดือดสามารถทำได้ที่อุณหภูมิที่กำหนดเท่านั้น

ควรเข้าใจว่าเมื่อของเหลวเดือด การระเหยตามปกติจากพื้นผิวก็เกิดขึ้นเช่นกัน

อะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการระเหยของของเหลว?

การวัดอัตราการระเหยคือปริมาณของสารที่หลบหนีต่อหน่วยเวลาจากหน่วยของพื้นผิวอิสระของของเหลว นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ ดี. ดาลตัน ต้น XIXวี. พบว่าอัตราการระเหยเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างระหว่างความดันของไออิ่มตัวที่อุณหภูมิของของเหลวที่ระเหยกับความดันจริงของไอจริงที่อยู่เหนือของเหลว ถ้าของเหลวและไออยู่ในสมดุล อัตราการระเหยจะเป็นศูนย์ แม่นยำยิ่งขึ้นมันเกิดขึ้น แต่กระบวนการย้อนกลับก็เกิดขึ้นที่ความเร็วเท่ากัน - การควบแน่น(การเปลี่ยนของสารจากสถานะก๊าซหรือไอเป็นของเหลว) อัตราการระเหยยังขึ้นอยู่กับว่าเกิดขึ้นในบรรยากาศที่สงบหรือเคลื่อนไหว ความเร็วของมันจะเพิ่มขึ้นหากไอที่เกิดขึ้นถูกพัดออกไปโดยกระแสลมหรือสูบออกโดยปั๊ม

หากการระเหยเกิดขึ้นจากสารละลายของเหลว สารต่าง ๆ จะระเหยในอัตราที่ต่างกัน อัตราการระเหยของสารหนึ่งๆ จะลดลงตามความดันที่เพิ่มขึ้นของก๊าซภายนอก เช่น อากาศ ดังนั้นการระเหยไปสู่ความว่างเปล่าจึงเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงสุด ในทางตรงกันข้าม การเติมก๊าซเฉื่อยที่แปลกปลอมเข้าไปในถัง จะทำให้การระเหยช้าลงอย่างมาก

บางครั้งการระเหยก็เรียกว่าการระเหิดหรือการระเหิดเช่น การเปลี่ยนของแข็งเป็นสถานะก๊าซ รูปแบบเกือบทั้งหมดคล้ายกันมาก ความร้อนของการระเหิดมีค่ามากกว่าความร้อนของการระเหยโดยประมาณความร้อนของการระเหย

ดังนั้นอัตราการระเหยจึงขึ้นอยู่กับ:

1. ของเหลวชนิดหนึ่ง ของเหลวที่มีโมเลกุลดึงดูดกันด้วยแรงน้อยกว่าจะระเหยเร็วกว่า ในกรณีนี้ มันสามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงและลอยออกจากของเหลวได้ จำนวนที่มากขึ้นโมเลกุล
2. การระเหยจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นเมื่ออุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้น ยิ่งอุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้น จำนวนโมเลกุลที่เคลื่อนที่เร็วในของเหลวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งสามารถเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลที่อยู่รอบๆ และลอยออกไปจากพื้นผิวของของเหลวได้
3. อัตราการระเหยของของเหลวขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว เหตุผลนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าของเหลวระเหยออกจากพื้นผิวและยิ่งพื้นที่ผิวของของเหลวมีขนาดใหญ่เท่าใด จำนวนโมเลกุลที่บินจากของเหลวขึ้นไปในอากาศก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
4. การระเหยของของเหลวจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นตามลม ในขณะเดียวกันกับการเปลี่ยนโมเลกุลจากของเหลวเป็นไอ กระบวนการย้อนกลับก็เกิดขึ้นเช่นกัน เคลื่อนที่แบบสุ่มไปเหนือพื้นผิวของของเหลว โมเลกุลบางส่วนที่ทิ้งไว้จะกลับคืนสู่สภาพเดิมอีกครั้ง ดังนั้นมวลของของเหลวในภาชนะปิดจึงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าของเหลวจะยังคงระเหยอยู่ก็ตาม

ข้อสรุป

เราบอกว่าน้ำระเหย แต่สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร? การระเหยเป็นกระบวนการที่ของเหลวในอากาศกลายเป็นก๊าซหรือไออย่างรวดเร็ว ของเหลวหลายชนิดระเหยเร็วมาก เร็วกว่าน้ำมาก สิ่งนี้ใช้ได้กับแอลกอฮอล์ น้ำมันเบนซิน และแอมโมเนีย ของเหลวบางชนิด เช่น ปรอท จะระเหยได้ช้ามาก

อะไรทำให้เกิดการระเหย? เพื่อทำความเข้าใจสิ่งนี้ คุณต้องเข้าใจบางอย่างเกี่ยวกับธรรมชาติของสสาร เท่าที่เราทราบ สารทุกชนิดประกอบด้วยโมเลกุล แรงสองแรงกระทำต่อโมเลกุลเหล่านี้ หนึ่งในนั้นคือการทำงานร่วมกันซึ่งดึงดูดซึ่งกันและกัน อีกประการหนึ่งคือการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลแต่ละโมเลกุล ซึ่งทำให้พวกมันแยกตัวออกจากกัน

หากแรงยึดเกาะสูงขึ้น สารจะยังคงอยู่ในสถานะของแข็ง หากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนรุนแรงมากจนเกินกว่าการเกาะติดกัน สารนั้นจะกลายเป็นหรือเป็นก๊าซ หากแรงทั้งสองมีความสมดุลโดยประมาณ เราก็จะมีของเหลว

แน่นอนว่าน้ำเป็นของเหลว แต่บนพื้นผิวของของเหลวมีโมเลกุลที่เคลื่อนที่เร็วมากจนเอาชนะแรงยึดเกาะและบินออกไปในอวกาศ กระบวนการปล่อยโมเลกุลออกมาเรียกว่าการระเหย

เหตุใดน้ำจึงระเหยเร็วขึ้นเมื่อโดนแสงแดดหรืออุ่นเครื่อง? ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใด การเคลื่อนที่ของความร้อนในของเหลวก็จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลจะมีความเร็วเพียงพอที่จะบินหนีไปมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อโมเลกุลที่เร็วที่สุดลอยออกไป ความเร็วของโมเลกุลที่เหลือก็ช้าลงโดยเฉลี่ย เหตุใดของเหลวที่เหลือจึงเย็นลงเนื่องจากการระเหย?

ดังนั้นเมื่อน้ำแห้งก็หมายความว่ามันกลายเป็นก๊าซหรือไอและกลายเป็นส่วนหนึ่งของอากาศ

หากคุณเปิดภาชนะที่มีน้ำทิ้งไว้ น้ำจะระเหยไปครู่หนึ่ง หากคุณทำการทดลองแบบเดียวกันกับ เอทิลแอลกอฮอล์หรือน้ำมันเบนซินกระบวนการจะเกิดขึ้นค่อนข้างเร็วกว่า ถ้าคุณตั้งหม้อน้ำด้วยไฟแรงเพียงพอ น้ำก็จะเดือด

ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้เป็นกรณีพิเศษของการกลายเป็นไอ การเปลี่ยนของเหลวเป็นไอ การกลายเป็นไอมีสองประเภทการระเหยและการเดือด

การระเหยคืออะไร

การระเหยคือการก่อตัวของไอจากพื้นผิวของของเหลว การระเหยสามารถอธิบายได้ดังนี้

ในระหว่างการชน ความเร็วของโมเลกุลจะเปลี่ยนไป มักจะมีโมเลกุลที่มีความเร็วสูงมากจนเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลข้างเคียงและแตกตัวออกจากพื้นผิวของของเหลว (โครงสร้างโมเลกุลของสสาร) เนื่องจากแม้ในของเหลวในปริมาณเล็กน้อยก็ยังมีโมเลกุลจำนวนมากกรณีเช่นนี้เกิดขึ้นค่อนข้างบ่อยและมีกระบวนการระเหยอย่างต่อเนื่อง

โมเลกุลที่แยกออกจากพื้นผิวของของเหลวจะก่อตัวเป็นไอน้ำที่อยู่ด้านบน บางส่วนกลับคืนสู่ของเหลวเนื่องจากการเคลื่อนไหวที่วุ่นวาย ดังนั้นการระเหยจึงเกิดขึ้นเร็วขึ้นหากมีลม เนื่องจากมันจะพาไอออกไปจากของเหลว (ที่นี่ปรากฏการณ์ "การจับ" และการแยกโมเลกุลออกจากพื้นผิวของของเหลวด้วยลมก็เกิดขึ้นเช่นกัน)

ดังนั้นในภาชนะปิด การระเหยจะหยุดลงอย่างรวดเร็ว: จำนวนโมเลกุลที่ "หลุดออกมา" ต่อหน่วยเวลาจะเท่ากับจำนวนโมเลกุลที่ "คืน" ให้เป็นของเหลว

อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับประเภทของของเหลว ยิ่งแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลวน้อยลง การระเหยก็จะยิ่งเข้มข้นขึ้น

ยิ่งพื้นที่ผิวของของเหลวมีขนาดใหญ่เท่าใด โมเลกุลก็จะมีโอกาสหลุดออกไปได้มากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าความเข้มของการระเหยขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของของเหลว

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเร็วของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นยิ่งอุณหภูมิยิ่งสูง การระเหยก็จะยิ่งเข้มข้นขึ้น

อะไรกำลังเดือด

การเดือดคือการกลายเป็นไออย่างรุนแรงซึ่งเกิดขึ้นจากการให้ความร้อนแก่ของเหลว การก่อตัวของฟองไอน้ำในนั้น ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำและระเบิดที่นั่น

ในระหว่างการต้ม อุณหภูมิของของเหลวจะคงที่

จุดเดือดคืออุณหภูมิที่ของเหลวเดือด โดยปกติ เมื่อพูดถึงจุดเดือดของของเหลว เราหมายถึงอุณหภูมิที่ของเหลวนี้เดือดที่ความดันบรรยากาศปกติ

ในระหว่างการกลายเป็นไอ โมเลกุลที่ถูกแยกออกจากของเหลวจะดึงพลังงานภายในบางส่วนออกไป ดังนั้นเมื่อของเหลวระเหย มันก็จะเย็นลง

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ปริมาณทางกายภาพที่แสดงปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อระเหยมวลหน่วยของสารเรียกว่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ (ไปที่ลิงก์เพื่อดูการวิเคราะห์โดยละเอียดเพิ่มเติมของหัวข้อนี้)

ในระบบ SI หน่วยการวัดสำหรับปริมาณนี้คือ J/kg ถูกกำหนดด้วยตัวอักษร L

ในธรรมชาติ สารสามารถอยู่ในสถานะการรวมกลุ่มอย่างใดอย่างหนึ่งจากสามสถานะ: ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ การเปลี่ยนแปลงจากครั้งแรกไปครั้งที่สองและในทางกลับกันสามารถสังเกตได้ทุกวันโดยเฉพาะในฤดูหนาว อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของของเหลวเป็นไอซึ่งเรียกว่ากระบวนการระเหย มักมองไม่เห็นด้วยตา แม้จะดูไม่มีนัยสำคัญ แต่ก็มีบทบาทสำคัญในชีวิตมนุษย์ เรามาดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้กันดีกว่า

การระเหย - มันคืออะไร?

ทุกครั้งที่คุณตัดสินใจต้มกาต้มน้ำสำหรับชาหรือกาแฟ คุณสามารถสังเกตได้ว่าเมื่อถึง 100 °C น้ำจะกลายเป็นไอน้ำได้อย่างไร นี่คือสิ่งที่มันเป็น ตัวอย่างการปฏิบัติกระบวนการกลายเป็นไอ (การเปลี่ยนของสารบางชนิดเป็นสถานะก๊าซ)

การกลายเป็นไอมีสองประเภท: การเดือดและการระเหย เมื่อมองแวบแรกจะเหมือนกัน แต่นี่เป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อย

การระเหยคือการก่อตัวของไอจากพื้นผิวของสาร และการเดือดคือการก่อตัวของไอจากปริมาตรทั้งหมด

การระเหยและการเดือด: อะไรคือความแตกต่าง

แม้ว่ากระบวนการระเหยและการเดือดจะทำให้ของเหลวเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซ แต่ก็ควรค่าแก่การจดจำความแตกต่างที่สำคัญสองประการระหว่างกัน

• การต้มเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่ง สำหรับสารแต่ละชนิดจะมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวและสามารถเปลี่ยนแปลงได้ก็ต่อเมื่อความดันบรรยากาศลดลงเท่านั้น ภายใต้สภาวะปกติ น้ำจะต้องต้มที่อุณหภูมิ 100 °C สำหรับน้ำมันดอกทานตะวันกลั่น - 227 °C สำหรับน้ำมันดอกทานตะวันไม่บริสุทธิ์ - 107 °C ตรงกันข้าม แอลกอฮอล์ต้องการมากกว่านี้ อุณหภูมิต่ำ- 78 องศาเซลเซียส อุณหภูมิของการระเหยสามารถเป็นได้และเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งแตกต่างจากการเดือด
• ความแตกต่างที่สำคัญประการที่สองระหว่างกระบวนการคือในระหว่างการต้ม การกลายเป็นไอจะเกิดขึ้นตลอดความหนาทั้งหมดของของเหลว ในขณะที่การระเหยของน้ำหรือสารอื่นเกิดขึ้นจากพื้นผิวเท่านั้น อย่างไรก็ตามกระบวนการเดือดจะมาพร้อมกับการระเหยไปพร้อม ๆ กันเสมอ

กระบวนการระเหิด

เชื่อกันว่าการระเหยเป็นการเปลี่ยนจากของเหลวไปเป็นสถานะการรวมตัวของก๊าซ อย่างไรก็ตามใน ในบางกรณีโดยการข้ามของเหลว การระเหยสามารถทำได้โดยตรงจากของแข็งไปสู่สถานะก๊าซ กระบวนการนี้เรียกว่าการระเหิด

คำนี้คุ้นเคยกับทุกคนที่เคยสั่งแก้วหรือเสื้อยืดที่มีรูปถ่ายโปรดในร้านถ่ายรูป หากต้องการนำรูปภาพไปใช้กับผ้าหรือเซรามิกอย่างถาวร จะใช้การระเหยประเภทนี้ การพิมพ์ประเภทนี้เรียกว่าการระเหิด

นอกจากนี้การระเหยดังกล่าวมักใช้สำหรับการอบแห้งผักและผลไม้ทางอุตสาหกรรมและการทำกาแฟ

แม้ว่าการระเหิดจะพบได้น้อยกว่าการระเหยของของเหลวมาก แต่บางครั้งก็สามารถสังเกตได้ในชีวิตประจำวัน ดังนั้นการซักผ้าเปียกและตากให้แห้งในฤดูหนาวจะแข็งตัวและแข็งทันที อย่างไรก็ตาม ความเข้มงวดนี้ค่อยๆ หายไป และสิ่งต่างๆ ก็แห้งเหือด ในกรณีนี้น้ำจากสถานะน้ำแข็งซึ่งผ่านสถานะของเหลวจะเข้าสู่ไอน้ำโดยตรง

การระเหยเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ชอบทางกายภาพมากที่สุดและ กระบวนการทางเคมี, บทบาทหลักโมเลกุลมีบทบาทในกระบวนการระเหย

ในของเหลวจะอยู่ใกล้กันมาก แต่ไม่มีตำแหน่งที่ตายตัว ด้วยเหตุนี้จึงสามารถ "เดินทาง" ไปทั่วบริเวณของเหลวและด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากในระหว่างการเคลื่อนไหวพวกเขาชนกันและความเร็วของพวกมันเปลี่ยนไปอันเป็นผลมาจากการชนเหล่านี้ เมื่อเร็วพอโมเลกุลที่ออกฤทธิ์มากที่สุดก็สามารถขึ้นสู่พื้นผิวของสารและเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลอื่น ๆ ออกจากของเหลวได้ นี่คือวิธีที่น้ำหรือสารอื่นระเหยและเกิดไอน้ำ มันไม่เหมือนกับการบินจรวดไปในอวกาศสักหน่อยเหรอ?

แม้ว่าโมเลกุลที่ออกฤทธิ์มากที่สุดจะผ่านจากของเหลวไปสู่ไอ แต่ "พี่น้อง" ที่เหลืออยู่ก็ยังคงเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา พวกเขาค่อยๆ ได้รับความเร็วที่จำเป็นเพื่อเอาชนะแรงดึงดูดและเคลื่อนเข้าสู่สถานะการรวมกลุ่มอื่น

โมเลกุลจะค่อยๆ ปล่อยของเหลวออกมาอย่างต่อเนื่องและใช้พลังงานภายในของมันและจะลดลง และสิ่งนี้ส่งผลโดยตรงต่ออุณหภูมิของสาร - ลดลง นั่นคือสาเหตุที่ปริมาณชาเย็นในถ้วยลดลงเล็กน้อย

สภาวะการระเหย

เมื่อสังเกตแอ่งน้ำหลังฝนตก คุณจะสังเกตเห็นว่าบางแห่งแห้งเร็วกว่าและบางแห่งใช้เวลานานกว่านั้น เนื่องจากการอบแห้งเป็นกระบวนการระเหย เราจึงสามารถใช้ตัวอย่างนี้เพื่อทำความเข้าใจเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับสิ่งนี้

• อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ถูกระเหย เนื่องจากแต่ละสารมีลักษณะเฉพาะที่ส่งผลต่อเวลาที่โมเลกุลของมันจะเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซโดยสมบูรณ์ หากคุณเปิดขวดที่เหมือนกัน 2 ขวดโดยเติมของเหลวในปริมาณเท่ากัน (ขวดหนึ่งมีแอลกอฮอล์ C2H5OH และอีกขวดมีน้ำ H2O) ภาชนะแรกจะหมดเร็วขึ้น เพราะดังที่กล่าวข้างต้น อุณหภูมิการระเหยของแอลกอฮอล์ต่ำกว่า ซึ่งหมายความว่าแอลกอฮอล์จะระเหยเร็วขึ้น
• สิ่งที่สองของการระเหยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมและจุดเดือดของสารระเหย ยิ่งค่าแรกและวินาทีมีค่าสูงเท่าไร ของเหลวก็จะเข้าถึงและกลายเป็นสถานะก๊าซได้เร็วยิ่งขึ้นเท่านั้น นั่นคือเหตุผลว่าทำไมเมื่อทำปฏิกิริยาเคมีบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการระเหย สารจึงได้รับความร้อนเป็นพิเศษ
• อีกเงื่อนไขหนึ่งที่ขึ้นอยู่กับการระเหยคือพื้นที่ผิวของสารที่มันเกิดขึ้น ยิ่งมีขนาดใหญ่กระบวนการก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น กำลังพิจารณา ตัวอย่างต่างๆการระเหยทำให้คุณนึกถึงชาอีกครั้ง มักจะเทใส่จานรองให้เย็น ที่นั่นเครื่องดื่มเย็นเร็วขึ้นเนื่องจากพื้นที่ผิวของของเหลวเพิ่มขึ้น (เส้นผ่านศูนย์กลางของจานรองใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของถ้วย)
• และอีกครั้งเกี่ยวกับชา อีกวิธีที่ทราบกันดีว่าจะทำให้เย็นลงเร็วขึ้นคือการเป่ามัน คุณจะสังเกตได้อย่างไรว่าการมีลม (การเคลื่อนที่ของอากาศ) เป็นสิ่งที่ขึ้นอยู่กับการระเหยด้วย ยิ่งความเร็วลมสูงเท่าไร โมเลกุลของของเหลวก็จะเปลี่ยนเป็นไอเร็วขึ้นเท่านั้น
• ยังส่งผลต่ออัตราการระเหยอีกด้วย ความดันบรรยากาศ: ยิ่งต่ำเท่าไร โมเลกุลก็จะเคลื่อนที่จากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งได้เร็วขึ้นเท่านั้น

การควบแน่นและการลดระเหิด

เมื่อกลายเป็นไอ โมเลกุลจะไม่หยุดเคลื่อนที่ ในสถานะการรวมตัวใหม่ พวกมันเริ่มชนกับโมเลกุลอากาศ ด้วยเหตุนี้บางครั้งจึงสามารถกลับสู่สถานะของเหลว (การควบแน่น) หรือสถานะของแข็ง (การลดระเหิด)

เมื่อกระบวนการระเหยและการควบแน่น (การลดระเหิด) เท่ากัน สิ่งนี้เรียกว่าสมดุลแบบไดนามิก ถ้า สารที่เป็นก๊าซอยู่ใน สมดุลแบบไดนามิกด้วยของเหลวที่มีองค์ประกอบคล้ายกันจึงเรียกว่าไอน้ำอิ่มตัว

การระเหยและมนุษย์

เมื่อพิจารณาตัวอย่างต่างๆ ของการระเหย เราอดไม่ได้ที่จะนึกถึงอิทธิพลของกระบวนการนี้ที่มีต่อร่างกายมนุษย์

อย่างที่คุณทราบ ที่อุณหภูมิร่างกาย 42.2 °C โปรตีนในเลือดจะจับตัวเป็นก้อนซึ่งทำให้เสียชีวิตได้ ความร้อน ร่างกายมนุษย์ไม่เพียงเกิดจากการติดเชื้อเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเมื่อต้องออกกำลังกาย เล่นกีฬา หรือขณะอยู่ในห้องร้อน

ร่างกายสามารถรักษาอุณหภูมิที่ยอมรับได้สำหรับการทำงานตามปกติด้วยระบบระบายความร้อนด้วยตัวเอง - เหงื่อออก หากอุณหภูมิของร่างกายสูงขึ้น เหงื่อจะถูกระบายออกทางรูขุมขน จากนั้นเหงื่อจะระเหยไป กระบวนการนี้ช่วย "เผาผลาญ" พลังงานส่วนเกินและช่วยให้ร่างกายเย็นลงและทำให้อุณหภูมิเป็นปกติ

อย่างไรก็ตาม นี่คือเหตุผลที่คุณไม่ควรเชื่อโฆษณาที่แสดงเหงื่อเป็นภัยหลักอย่างไม่มีเงื่อนไข สังคมสมัยใหม่และพยายามขายสารทุกประเภทให้กับผู้ซื้อที่ไร้เดียงสาเพื่อกำจัดมัน เป็นไปไม่ได้ที่จะบังคับร่างกายให้เหงื่อออกน้อยลงโดยไม่รบกวนการทำงานตามปกติ และผลิตภัณฑ์ระงับกลิ่นกายที่ดีสามารถปกปิดกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ของเหงื่อเท่านั้น ดังนั้นการใช้ผลิตภัณฑ์ระงับเหงื่อ แป้ง และผงต่างๆ อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกายอย่างไม่สามารถแก้ไขได้ ท้ายที่สุดแล้วสารเหล่านี้อุดตันรูขุมขนหรือทำให้ท่อขับถ่ายของต่อมเหงื่อแคบลง ซึ่งหมายความว่าพวกมันทำให้ร่างกายไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ ในกรณีที่ยังจำเป็นต้องใช้ผลิตภัณฑ์ระงับเหงื่อ ควรปรึกษาแพทย์ก่อน

บทบาทของการระเหยในชีวิตของพืช

ดังที่คุณทราบ ไม่เพียงแต่มนุษย์เท่านั้นที่มีน้ำถึง 70% แต่ยังรวมถึงพืชด้วย และบางชนิดก็เหมือนกับหัวไชเท้าที่มีถึง 90% ดังนั้นการระเหยจึงมีความสำคัญสำหรับพวกเขาเช่นกัน

น้ำเป็นหนึ่งในแหล่งหลักของสารที่เป็นประโยชน์ (และเป็นอันตราย) ที่เข้าสู่ร่างกายของพืช อย่างไรก็ตามเพื่อให้สารเหล่านี้ถูกดูดซึมจึงจำเป็น แสงแดด- แต่ในวันที่อากาศร้อน ดวงอาทิตย์ไม่เพียงแต่ทำให้พืชร้อนเท่านั้น แต่ยังทำให้พืชร้อนเกินไปด้วย จึงทำลายต้นไม้ได้

เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ตัวแทนของพืชสามารถทำความเย็นได้เอง (คล้ายกับ กระบวนการของมนุษย์เหงื่อออก) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อพืชร้อนมากเกินไป มันจะระเหยน้ำและทำให้เย็นลง นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงให้ความสนใจอย่างมากกับสวนรดน้ำและสวนผักในช่วงฤดูร้อน

วิธีการใช้การระเหยในอุตสาหกรรมและที่บ้าน

สำหรับสารเคมีและ อุตสาหกรรมอาหารการระเหยเป็นกระบวนการที่ขาดไม่ได้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ไม่เพียงแต่ช่วยทำให้ผลิตภัณฑ์หลายชนิดขาดน้ำ (ระเหยความชื้นออกไป) ซึ่งจะช่วยยืดอายุการเก็บของผลิตภัณฑ์ แต่ยังช่วยในการผลิตผลิตภัณฑ์อาหารในอุดมคติ (น้ำหนักและแคลอรี่น้อยลงโดยมีสารอาหารสูงกว่า)

การระเหย (โดยเฉพาะการระเหิด) ยังใช้ในการทำให้สารต่างๆ บริสุทธิ์อีกด้วย

การใช้งานอีกด้านคือเครื่องปรับอากาศ

อย่าลืมเกี่ยวกับยา ท้ายที่สุดแล้วกระบวนการสูดดม (การสูดดมไอน้ำอิ่มตัวด้วยยา) ก็ขึ้นอยู่กับกระบวนการระเหยเช่นกัน

ควันอันตราย

อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับกระบวนการอื่นๆ สิ่งนี้ก็มีด้านลบเช่นกัน ท้ายที่สุดแล้วไม่เพียงแต่สารที่มีประโยชน์เท่านั้นที่สามารถกลายเป็นไอและถูกคนและสัตว์สูดดมเข้าไปได้ แต่ยังรวมถึงสารอันตรายถึงชีวิตด้วย และสิ่งที่น่าเศร้าที่สุดคือมองไม่เห็น ซึ่งหมายความว่าบุคคลนั้นไม่รู้เสมอไปว่าเขาได้รับสารพิษ นั่นคือเหตุผลที่คุณควรหลีกเลี่ยงการอยู่โดยไม่มีหน้ากากและชุดสูทป้องกันในโรงงานและสถานประกอบการที่ทำงานกับสารอันตราย

น่าเสียดายที่ควันอันตรายอาจแฝงตัวอยู่ในบ้านได้เช่นกัน ท้ายที่สุดแล้ว หากเฟอร์นิเจอร์ วอลล์เปเปอร์ เสื่อน้ำมัน หรือสิ่งของอื่น ๆ ทำจากวัสดุราคาถูกด้วยเทคโนโลยีที่ไม่ดี พวกมันก็สามารถปล่อยสารพิษสู่อากาศได้ ซึ่งจะค่อยๆ "เป็นพิษ" กับเจ้าของ ดังนั้นเมื่อซื้อสินค้าใด ๆ ควรดูใบรับรองคุณภาพของวัสดุที่ใช้ทำ

นักเรียนชั้น 9B Chernyshova Kristina MBOU โรงเรียนมัธยมหมายเลข 27 ใน Stavropol

หัวข้อนี้ งานวิจัย- ศึกษาการพึ่งพาอัตราการระเหยของสภาวะภายนอกต่างๆ ปัญหานี้ยังคงมีความเกี่ยวข้องในสาขาเทคโนโลยีต่างๆ และในธรรมชาติรอบตัวเรา พอจะกล่าวได้ว่าวัฏจักรของน้ำในธรรมชาติเกิดขึ้นผ่านขั้นตอนการระเหยและการควบแน่นตามปริมาตร ในทางกลับกัน วัฏจักรของน้ำเป็นตัวกำหนดปรากฏการณ์ที่สำคัญ เช่น อิทธิพลของแสงอาทิตย์ที่มีต่อโลก หรือการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไป

สมมติฐาน: อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับชนิดของสาร, พื้นที่ผิวของของเหลวและอุณหภูมิอากาศ, การมีกระแสลมเคลื่อนที่อยู่เหนือพื้นผิว

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

สถาบันการศึกษางบประมาณเทศบาล

โรงเรียนมัธยมศึกษาปีที่ 27

งานวิจัย:

“การระเหยและปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการนี้”

เสร็จสิ้นโดย: นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 9B

เชอร์นิโชวา คริสตินา

ครู: Vetrova L.I.

สตาฟโรปอล

2013

I. บทนำ………………………………………………………………………....…….3

II ส่วนทางทฤษฎี……………………………………………….4

1. บทบัญญัติพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุล…………………4

2. อุณหภูมิ………………………………………………………..………...6

3. ลักษณะของสถานะของเหลวของสาร…………………………….....7

4. พลังงานภายใน………………………………………….……..8

5. การระเหย………………………………………………………………………..10

III. ส่วนการวิจัย……………………..…………..14

IV.บทสรุป…………………………………………………………………….…..21

ว. วรรณคดี…………………………………………………………………….22

การแนะนำ

หัวข้องานวิจัยนี้คือการศึกษาความขึ้นอยู่กับอัตราการระเหยของสภาวะภายนอกต่างๆ ปัญหานี้ยังคงมีความเกี่ยวข้องในสาขาเทคโนโลยีต่างๆ และในธรรมชาติรอบตัวเรา พอจะกล่าวได้ว่าวัฏจักรของน้ำในธรรมชาติเกิดขึ้นผ่านขั้นตอนการระเหยและการควบแน่นตามปริมาตร ในทางกลับกัน วัฏจักรของน้ำเป็นตัวกำหนดปรากฏการณ์ที่สำคัญ เช่น อิทธิพลของแสงอาทิตย์ที่มีต่อโลก หรือการดำรงอยู่ตามปกติของสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไป

การระเหยถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปฏิบัติทางอุตสาหกรรมสำหรับการทำให้สารบริสุทธิ์ วัสดุอบแห้ง การแยกส่วนผสมของเหลว และการปรับอากาศ การระบายความร้อนด้วยน้ำแบบระเหยใช้ในระบบจ่ายน้ำหมุนเวียนขององค์กร

ในคาร์บูเรเตอร์และเครื่องยนต์ดีเซล การกระจายขนาดของอนุภาคเชื้อเพลิงจะเป็นตัวกำหนดอัตราการเผาไหม้ และด้วยเหตุนี้กระบวนการทำงานของเครื่องยนต์ หมอกควบแน่นไม่เพียงแต่ก่อตัวเป็นไอน้ำในระหว่างการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงชนิดต่างๆ เท่านั้น แต่ยังเกิดนิวเคลียสของการควบแน่นจำนวนมากขึ้น ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการควบแน่นสำหรับไออื่นๆ ได้ กระบวนการที่ซับซ้อนเหล่านี้จะกำหนดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์และการสูญเสียเชื้อเพลิง การบรรลุผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในการศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถใช้เป็นข้อมูลสำหรับความเคลื่อนไหวของความก้าวหน้าทางเทคนิคในประเทศของเรา

ดังนั้น วัตถุประสงค์ของงานนี้- สำรวจการพึ่งพาอัตราการระเหยของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมต่างๆ และใช้กราฟและการสังเกตอย่างระมัดระวัง รูปแบบการสังเกต

สมมติฐาน : อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับชนิดของสาร, พื้นที่ผิวของของเหลวและอุณหภูมิอากาศ, การมีกระแสลมเคลื่อนที่อยู่เหนือพื้นผิว

เมื่อทำการวิจัย เราใช้เครื่องมือง่ายๆ หลายอย่าง เช่น เทอร์โมมิเตอร์ ตลอดจนแหล่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตและวรรณกรรมอื่นๆ

II ส่วนทางทฤษฎี

1. หลักการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล

คุณสมบัติของสารที่พบในธรรมชาติและเทคโนโลยีมีความหลากหลายและหลากหลาย เช่น แก้วโปร่งใสและเปราะบาง เหล็กมีความยืดหยุ่นและทึบแสง ทองแดงและเงินเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี แต่พอร์ซเลนและผ้าไหมไม่ดี เป็นต้น

มันเป็นอย่างไร โครงสร้างภายในมีสารอะไรบ้าง? เป็นของแข็ง (ต่อเนื่อง) หรือมีโครงสร้างเป็นเม็ด (แยก) คล้ายโครงสร้างของกองทรายหรือไม่?

คำถามเกี่ยวกับโครงสร้างของสสารถูกหยิบยกกลับมาอีกครั้ง กรีกโบราณอย่างไรก็ตามการขาดข้อมูลการทดลองทำให้วิธีแก้ปัญหาเป็นไปไม่ได้และเป็นเวลานาน (มากกว่าสองพันปี) ไม่สามารถตรวจสอบการคาดเดาที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับโครงสร้างของสสารที่แสดงโดยนักคิดชาวกรีกโบราณ Leucippus และ Democritus (460- 370 ปีก่อนคริสตกาล) ซึ่งสอนว่าทุกสิ่งในธรรมชาติประกอบด้วยอะตอมที่เคลื่อนที่ตลอดเวลา คำสอนของพวกเขาถูกลืมในเวลาต่อมาและในยุคกลางสสารได้รับการพิจารณาอย่างต่อเนื่องและอธิบายการเปลี่ยนแปลงในสภาพของร่างกายด้วยความช่วยเหลือของของเหลวไร้น้ำหนักซึ่งแต่ละอย่างเป็นตัวเป็นตน คุณสมบัติเฉพาะสสารและสามารถเข้าและออกจากร่างกายได้ เช่น เชื่อกันว่าการเพิ่มแคลอรี่ให้กับร่างกายจะทำให้ร่างกายร้อนขึ้น ในทางกลับกัน ความเย็นของร่างกายเกิดขึ้นจากการไหลของแคลอรี่ เป็นต้น

ใน กลางศตวรรษที่ 17วี. นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส P. Gassendi (1592-1655) กลับไปสู่มุมมองของพรรคเดโมคริตุส เขาเชื่อว่ามีสสารในธรรมชาติที่ไม่สามารถแยกย่อยเป็นส่วนประกอบที่เรียบง่ายได้ สารดังกล่าวนี้จึงเรียกว่า องค์ประกอบทางเคมีเช่น ไฮโดรเจน ออกซิเจน ทองแดง เป็นต้น ตามข้อมูลของกัสเซนดี แต่ละองค์ประกอบประกอบด้วยอะตอมบางประเภท

มีองค์ประกอบที่แตกต่างกันค่อนข้างน้อยในธรรมชาติ แต่อะตอมของพวกมันเมื่อรวมกันเป็นกลุ่ม (ในนั้นอาจมีอะตอมที่เหมือนกัน) ให้อนุภาคที่เล็กที่สุดของสารชนิดใหม่ - โมเลกุล จะได้สารที่มีคุณสมบัติหลากหลายขึ้นอยู่กับจำนวนและชนิดของอะตอมในโมเลกุล

ในศตวรรษที่ 18 ผลงานของ M.V. Lomonosov ปรากฏขึ้นโดยวางรากฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของโครงสร้างของสสาร Lomonosov ต่อสู้อย่างเด็ดขาดเพื่อขับไล่ของเหลวไร้น้ำหนัก เช่น แคลอรี่ รวมถึงอะตอมของความเย็น กลิ่น ฯลฯ ออกจากฟิสิกส์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเวลานั้นเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้อง โลโมโนซอฟพิสูจน์ว่าปรากฏการณ์ทั้งหมดได้รับการอธิบายโดยธรรมชาติโดยการเคลื่อนไหวและอันตรกิริยาของโมเลกุลของสสาร - |ในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ดี. ดาลตัน (พ.ศ. 2309-2387) แสดงให้เห็นว่า ด้วยการใช้แนวคิดเกี่ยวกับอะตอมและโมเลกุลเพียงอย่างเดียว จึงเป็นไปได้ที่จะได้รับและอธิบายกฎเคมีที่ทราบจากการทดลอง ดังนั้นเขาจึงพิสูจน์ได้ทางวิทยาศาสตร์ โครงสร้างโมเลกุลสาร หลังจากงานของดาลตัน การมีอยู่ของอะตอมและโมเลกุลได้รับการยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่

เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 วัดขนาดมวลและความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสสารกำหนดตำแหน่งของอะตอมแต่ละอะตอมในโมเลกุลกล่าวอีกนัยหนึ่งการสร้างทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของโครงสร้างของสสารก็เสร็จสมบูรณ์ในที่สุดข้อสรุปคือ ได้รับการยืนยันจากการทดลองมากมาย

บทบัญญัติหลักของทฤษฎีนี้มีดังนี้:

1) สารทุกชนิดประกอบด้วยโมเลกุลซึ่งมีช่องว่างระหว่างโมเลกุล

2) โมเลกุลมีการเคลื่อนไหวแบบสุ่ม (วุ่นวาย) อย่างต่อเนื่องเสมอ

3) ทั้งแรงดึงดูดและแรงผลักกระทำระหว่างโมเลกุล แรงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างโมเลกุล พวกมันมีความสำคัญเฉพาะในระยะทางที่สั้นมากและลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อโมเลกุลเคลื่อนตัวออกจากกัน ลักษณะของแรงเหล่านี้เป็นไฟฟ้า

2. อุณหภูมิ

หากร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยโมเลกุลที่เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและสุ่ม แล้วความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเช่นพลังงานจลน์ของพวกมันจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรและความรู้สึกใดที่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะทำให้เกิดในบุคคล ปรากฎว่าการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลนั้นสัมพันธ์กับการทำความร้อนหรือความเย็นของร่างกาย

บ่อยครั้งที่บุคคลกำหนดความร้อนของร่างกายด้วยการสัมผัส เช่น โดยการใช้มือสัมผัสหม้อน้ำทำความร้อน เราพูดว่า: หม้อน้ำเย็น อุ่น หรือร้อน อย่างไรก็ตาม การพิจารณาว่าร่างกายร้อนจากการสัมผัสหรือไม่นั้นมักเป็นการหลอกลวง เมื่ออยู่ในฤดูหนาวมีคนใช้มือสัมผัสร่างกายที่ทำด้วยไม้และโลหะดูเหมือนว่าเขาจะเป็นเช่นนั้น วัตถุโลหะเย็นกว่าไม้ แม้ว่าในความเป็นจริงแล้วความร้อนจะเท่ากันก็ตาม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดค่าที่จะประเมินความร้อนของร่างกายอย่างเป็นกลาง และสร้างอุปกรณ์สำหรับการวัด

ปริมาณที่กำหนดระดับความร้อนของร่างกายเรียกว่าอุณหภูมิ อุปกรณ์วัดอุณหภูมิเรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์ การทำงานของเทอร์โมมิเตอร์ทั่วไปจะขึ้นอยู่กับการขยายตัวของวัตถุเมื่อได้รับความร้อนและการบีบอัดเมื่อเย็นลง เมื่อวัตถุสองชิ้นที่มีอุณหภูมิต่างกันมาสัมผัสกัน การแลกเปลี่ยนพลังงานจะเกิดขึ้นระหว่างวัตถุ ในกรณีนี้ ตัวที่มีความร้อนมากกว่า (ที่มีอุณหภูมิสูง) จะสูญเสียพลังงาน และตัวที่มีความร้อนน้อยกว่า (ที่มีอุณหภูมิต่ำ) จะได้รับพลังงาน การแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างร่างกายนี้นำไปสู่การปรับอุณหภูมิให้เท่ากันและสิ้นสุดเมื่ออุณหภูมิของร่างกายเท่ากัน

ความรู้สึกอบอุ่นของบุคคลเกิดขึ้นเมื่อเขาได้รับพลังงานจากร่างกายโดยรอบนั่นคือเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของบุคคล ความรู้สึกหนาวสัมพันธ์กับการปล่อยพลังงานจากบุคคลสู่ร่างกายโดยรอบ ในตัวอย่างข้างต้น ตัวโลหะดูเหมือนเย็นกว่าตัวไม้ เพราะพลังงานจากมือจะถ่ายโอนไปยังตัวโลหะเร็วกว่าตัวไม้ และในกรณีแรก อุณหภูมิของมือจะลดลงเร็วขึ้น

3. ลักษณะของสถานะของเหลวของสาร

โมเลกุลของของเหลวจะแกว่งไปมารอบตำแหน่งสมดุลที่เกิดขึ้นแบบสุ่มเป็นระยะเวลาหนึ่ง t จากนั้นจึงกระโดดไปยังตำแหน่งใหม่ เวลาที่โมเลกุลแกว่งไปรอบตำแหน่งสมดุลเรียกว่าช่วงเวลา "ชีวิตที่ตกตะกอน" ของโมเลกุล ขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลวและอุณหภูมิ เมื่อของเหลวถูกทำให้ร้อน เวลา "คงตัว" จะลดลง

หากมีการแยกปริมาตรเล็กน้อยเพียงพอในของเหลวในช่วงเวลาของ "ชีวิตที่ตัดสิน" จะมีการจัดเรียงโมเลกุลของเหลวตามลำดับไว้เช่น มีความคล้ายคลึงกับโครงตาข่ายคริสตัล ของแข็ง- อย่างไรก็ตาม หากเราพิจารณาการจัดเรียงโมเลกุลของเหลวที่สัมพันธ์กันในของเหลวปริมาณมาก จะกลายเป็นเรื่องวุ่นวาย

ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่าในของเหลวมี "ลำดับระยะสั้น" ในการจัดเรียงโมเลกุล การจัดเรียงโมเลกุลของเหลวตามลำดับในปริมาตรน้อยเรียกว่าควอซิคริสตัลไลน์ (คล้ายคริสตัล) ด้วยผลกระทบในระยะสั้นต่อของเหลวซึ่งน้อยกว่าเวลาของ "ชีวิตที่ตกตะกอน" เผยให้เห็นความคล้ายคลึงกันอย่างมากของคุณสมบัติของของเหลวกับคุณสมบัติของของแข็ง ตัวอย่างเช่น เมื่อหินก้อนเล็กที่มีพื้นผิวเรียบกระทบน้ำอย่างแรง หินจะกระเด็นออกไป กล่าวคือ ของเหลวจะแสดงคุณสมบัติยืดหยุ่น หากนักว่ายน้ำกระโดดจากแท่นกระแทกทั้งตัวบนผิวน้ำ เขาจะได้รับบาดเจ็บสาหัสเนื่องจากภายใต้สภาวะเหล่านี้ของเหลวจะมีพฤติกรรมเหมือนร่างกายที่มั่นคง

หากเวลาในการสัมผัสกับของเหลวนานกว่าเวลา "ชีวิตที่ลงตัว" ของโมเลกุล แสดงว่าของเหลวนั้นถูกตรวจพบ ตัวอย่างเช่น บุคคลลงน้ำจากริมฝั่งแม่น้ำได้อย่างอิสระ ฯลฯ คุณสมบัติหลักของสถานะของเหลวคือความลื่นไหลของของเหลวและการอนุรักษ์ปริมาตร ความเป็นของเหลวของของเหลวมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับเวลา "ชีวิตที่ตกตะกอน" ของโมเลกุล ยิ่งเวลานี้สั้นลง การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของเหลวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ สภาพของเหลวของของเหลวก็จะยิ่งมากขึ้น และคุณสมบัติของมันก็ใกล้เคียงกับของก๊าซมากขึ้นด้วย

ยิ่งอุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้น คุณสมบัติของมันก็จะแตกต่างจากคุณสมบัติของของแข็งมากขึ้น และเข้าใกล้คุณสมบัติของก๊าซหนาแน่นมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นสถานะของเหลวของสารจึงอยู่ตรงกลางระหว่างสถานะของแข็งและก๊าซของสารชนิดเดียวกัน

4. พลังงานภายใน

ทุกๆ ร่างกายคือกลุ่มของอนุภาคจำนวนมหาศาล อนุภาคเหล่านี้เป็นโมเลกุล อะตอม หรือไอออน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสาร แต่ละอนุภาคเหล่านี้ก็มีเพียงพอแล้ว โครงสร้างที่ซับซ้อน- ดังนั้นโมเลกุลจึงประกอบด้วยอะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไป อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและ เปลือกอิเล็กตรอน- นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ฯลฯ

อนุภาคที่ประกอบเป็นร่างกายมีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้พวกเขายังมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง

พลังงานภายในของร่างกายคือผลรวมของพลังงานจลน์ของอนุภาคที่ร่างกายประกอบด้วยและพลังงานของการมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน (พลังงานศักย์)

มาดูกันว่ากระบวนการใดที่พลังงานภายในของร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้

1. ประการแรก เห็นได้ชัดว่าพลังงานภายในของร่างกายเปลี่ยนแปลงเมื่อมันผิดรูป ในความเป็นจริงในระหว่างการเปลี่ยนรูประยะห่างระหว่างอนุภาคจะเปลี่ยนไป ดังนั้นพลังงานของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันจึงเปลี่ยนไปด้วย เฉพาะในก๊าซอุดมคติเท่านั้นที่ละเลยแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคเท่านั้นคือพลังงานภายในที่ไม่ขึ้นกับความดัน

2. การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระหว่างกระบวนการทางความร้อน กระบวนการทางความร้อนเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทั้งอุณหภูมิของร่างกายและสถานะการรวมตัว - การหลอมละลายหรือการแข็งตัว การระเหย หรือการควบแน่น เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของอนุภาคจะเปลี่ยนไป แต่ก็ควรเน้นย้ำไปพร้อมๆ กัน

พลังงานศักย์ของการปฏิสัมพันธ์ของพวกมันก็เปลี่ยนไปเช่นกัน (ยกเว้นกรณีของก๊าซที่ทำให้บริสุทธิ์) ที่จริงแล้ว การเพิ่มหรือลดอุณหภูมิจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในระยะห่างระหว่างตำแหน่งสมดุลที่ส่วนต่างๆ ของโครงตาข่ายคริสตัลของวัตถุ ซึ่งเราลงทะเบียนว่าเป็นการขยายตัวทางความร้อนของวัตถุ โดยธรรมชาติแล้วพลังงานของการโต้ตอบของอนุภาคในกรณีนี้จะเปลี่ยนไป การเปลี่ยนจากสถานะการรวมตัวหนึ่งไปสู่อีกสถานะหนึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลของร่างกายซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทั้งพลังงานปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคและลักษณะของการเคลื่อนที่ของพวกมัน

3. พลังงานภายในของร่างกายเปลี่ยนแปลงไปในระหว่างปฏิกิริยาเคมี ในความเป็นจริง, ปฏิกิริยาเคมีเป็นตัวแทนของกระบวนการปรับโครงสร้างของโมเลกุล การสลายตัวออกเป็นส่วนที่เรียบง่ายกว่า หรือในทางกลับกัน การเกิดขึ้นของโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นจากโมเลกุลที่เรียบง่ายกว่าหรือจากแต่ละอะตอม (ปฏิกิริยาของการวิเคราะห์และการสังเคราะห์) ในกรณีนี้แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมและดังนั้นพลังงานของการปฏิสัมพันธ์ของพวกมันจึงเปลี่ยนไปอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ธรรมชาติของทั้งการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกมันเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากโมเลกุลของสารที่เพิ่งเกิดใหม่มีปฏิกิริยาต่อกันแตกต่างจากโมเลกุลของสารดั้งเดิม

4. ภายใต้เงื่อนไขบางประการ นิวเคลียสของอะตอมจะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่เรียกว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ ไม่ว่ากลไกของกระบวนการที่เกิดขึ้นในกรณีนี้จะเป็นเช่นไร (และอาจมีความแตกต่างกันมาก) สิ่งเหล่านี้ล้วนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในพลังงานของอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์กัน เพราะฉะนั้น, ปฏิกิริยานิวเคลียร์จะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายซึ่งรวมถึงนิวเคลียสเหล่านี้

5. การระเหย

การเปลี่ยนผ่านของสารจากของเหลวไปเป็นสถานะก๊าซเรียกว่าการระเหย และการเปลี่ยนผ่านของสารจากสถานะก๊าซเป็นของเหลวเรียกว่าการควบแน่น

การก่อตัวของไอประเภทหนึ่งคือการระเหย การระเหยคือการก่อตัวของไอที่เกิดขึ้นจากพื้นผิวอิสระของของเหลวที่อยู่ติดกับตัวกลางที่เป็นก๊าซเท่านั้น เรามาดูกันว่าการระเหยอธิบายได้อย่างไรตามทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล

เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวเคลื่อนที่แบบสุ่ม ในบรรดาโมเลกุลของชั้นผิวของมันจึงมักมีโมเลกุลที่เคลื่อนที่ในทิศทางจากของเหลวไปยังตัวกลางที่เป็นก๊าซ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าโมเลกุลทั้งหมดจะสามารถบินออกจากของเหลวได้ เนื่องจากพวกมันอยู่ภายใต้แรงโมเลกุลที่ดึงพวกมันกลับเข้าไปในของเหลว ดังนั้นเฉพาะโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูงเพียงพอเท่านั้นจึงจะสามารถหลบหนีออกไปนอกชั้นผิวของของเหลวได้

อันที่จริงเมื่อโมเลกุลผ่านชั้นผิว มันจะต้องต่อต้านแรงของโมเลกุลเนื่องจากพลังงานจลน์ของมัน โมเลกุลที่มีพลังงานจลน์น้อยกว่างานนี้จะถูกดึงกลับเข้าไปในของเหลว และเฉพาะโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์มากกว่างานนี้เท่านั้นที่ถูกดึงออกจากของเหลว โมเลกุลที่ปล่อยออกมาจากไอของเหลวเหนือพื้นผิว เนื่องจากโมเลกุลที่หนีออกมาจากของเหลวได้รับพลังงานจลน์อันเป็นผลมาจากการชนกับโมเลกุลอื่นๆ ของของเหลว ความเร็วเฉลี่ยการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายของโมเลกุลภายในของเหลวระหว่างการระเหยควรลดลง ดังนั้นจึงต้องใช้พลังงานบางอย่างเพื่อเปลี่ยนสถานะของเหลวของสารให้เป็นก๊าซ โมเลกุลของไอที่อยู่เหนือพื้นผิวของของเหลวในระหว่างการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายสามารถบินกลับเข้าไปในของเหลวและส่งคืนพลังงานที่พวกมันพาไประหว่างการระเหย ดังนั้นในระหว่างการระเหย ไอระเหยจะเกิดขึ้นพร้อมๆ กันเสมอ พร้อมกับการเพิ่มขึ้นของพลังงานภายในของของเหลว

สาเหตุใดที่ส่งผลต่ออัตราการระเหยของของเหลว?

1. หากคุณเทน้ำ แอลกอฮอล์ และอีเทอร์ในปริมาณเท่ากันลงในจานรองที่เหมือนกันและสังเกตการระเหยของพวกมัน ปรากฎว่าอีเทอร์จะระเหยก่อน จากนั้นแอลกอฮอล์ และน้ำจะระเหยครั้งสุดท้าย ดังนั้นความเร็ว

การระเหยขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลว

2. ยิ่งพื้นผิวว่างมีขนาดใหญ่เท่าใด ของเหลวชนิดเดียวกันก็จะระเหยเร็วขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากเทน้ำในปริมาณเท่ากันลงในจานรองและลงในแก้ว น้ำจะระเหยจากจานรองเร็วกว่าจากแก้ว

3.มันง่ายที่จะเห็นว่า น้ำร้อนระเหยเร็วกว่าความเย็น

เหตุผลนี้ชัดเจน ยิ่งอุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้น พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และด้วยเหตุนี้ จำนวนของเหลวจึงออกจากของเหลวในเวลาเดียวกันก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

4. นอกจากนี้ อัตราการระเหยของของเหลวจะยิ่งมากขึ้น ความดันภายนอกของของเหลวก็จะยิ่งลดลง และความหนาแน่นของไอของของเหลวนี้เหนือพื้นผิวก็จะยิ่งต่ำลง

ตัวอย่างเช่น เมื่อมีลม ผ้าจะแห้งเร็วกว่าในสภาพอากาศสงบ เนื่องจากลมจะพัดพาไอน้ำออกไป และช่วยลดการควบแน่นของไอน้ำบนผ้า

เนื่องจากพลังงานถูกใช้ไปกับการระเหยของของเหลวเนื่องจากพลังงานของโมเลกุล อุณหภูมิของของเหลวจึงลดลงในระหว่างกระบวนการระเหย ด้วยเหตุนี้มือที่แช่อีเทอร์หรือแอลกอฮอล์จึงเย็นลงอย่างเห็นได้ชัด นอกจากนี้ยังอธิบายถึงความรู้สึกหนาวในตัวบุคคลเมื่อเขาขึ้นจากน้ำหลังจากว่ายน้ำในวันที่อากาศร้อนและมีลมแรง

หากของเหลวระเหยช้าๆ เนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนกับวัตถุรอบๆ การสูญเสียพลังงานจะได้รับการชดเชยโดยการไหลเข้าของพลังงานจากสิ่งแวดล้อม และอุณหภูมิของของเหลวจะยังคงเท่ากับอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมจริงๆ อย่างไรก็ตาม หากของเหลวระเหยในอัตราสูง อุณหภูมิของของเหลวอาจต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบอย่างมาก ด้วยความช่วยเหลือของของเหลว "ระเหย" เช่นอีเทอร์ จึงสามารถลดอุณหภูมิลงได้อย่างมาก

ให้เราทราบด้วยว่าหลาย ๆ คน ของแข็งโดยผ่านเฟสของเหลวสามารถผ่านเข้าสู่เฟสก๊าซได้โดยตรง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการระเหิดหรือการระเหิด กลิ่นของของแข็ง (เช่น การบูร แนฟทาลีน) อธิบายได้จากการระเหิด (และการแพร่กระจาย) การระเหิดเป็นเรื่องปกติสำหรับน้ำแข็ง เช่น การอบแห้งผ้าที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0° G

6. อุทกภาคและชั้นบรรยากาศของโลก

1. กระบวนการระเหยและการควบแน่นของน้ำมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของสภาพอากาศและสภาพภูมิอากาศบนโลกของเรา ในระดับโลก กระบวนการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของไฮโดรสเฟียร์และชั้นบรรยากาศของโลก

ไฮโดรสเฟียร์ประกอบด้วยน้ำทั้งหมดที่มีอยู่ในโลกของเรา สถานะของการรวมตัว- 94% ของไฮโดรสเฟียร์ตกลงสู่มหาสมุทรโลก โดยมีปริมาตรประมาณ 1.4 พันล้านลูกบาศก์เมตร ครอบคลุมพื้นที่ 71% ของพื้นที่พื้นผิวโลกทั้งหมด และหากพื้นผิวแข็งของโลกเป็นทรงกลมเรียบ น้ำก็จะปกคลุมไปด้วยชั้นต่อเนื่องลึก 2.4 กม. 5.4% ของไฮโดรสเฟียร์ถูกครอบครองโดยน้ำใต้ดิน เช่นเดียวกับธารน้ำแข็ง ความชื้นในชั้นบรรยากาศ และในดิน และมีเพียง 0.6% เท่านั้นที่มาจากน้ำจืดจากแม่น้ำ ทะเลสาบ และอ่างเก็บน้ำเทียม จากนี้จะเห็นได้ชัดเจนว่าการคุ้มครองมีความสำคัญเพียงใด น้ำจืดจากมลภาวะจากขยะอุตสาหกรรมและการขนส่ง

2. ชั้นบรรยากาศของโลกมักจะแบ่งออกเป็นหลายชั้น ซึ่งแต่ละชั้นมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง อากาศชั้นล่างสุดเรียกว่าชั้นโทรโพสเฟียร์ ขีด จำกัด บนในละติจูดเส้นศูนย์สูตรจะผ่านที่ระดับความสูง 16-18 กม. และในละติจูดขั้วโลก - ที่ระดับความสูง 10 กม. โทรโพสเฟียร์ประกอบด้วย 90% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด ซึ่งก็คือ 4.8 1,018 กิโลกรัม อุณหภูมิในโทรโพสเฟียร์จะลดลงตามความสูง ขั้นแรก อุณหภูมิจะลดลง 1 °C ทุกๆ 100 ม. จากนั้นเริ่มจากระดับความสูง 5 กม. อุณหภูมิจะลดลงเหลือ -70 °C

ความกดอากาศและความหนาแน่นลดลงอย่างต่อเนื่อง ชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุดที่ระดับความสูงประมาณ 1,000 กม. ค่อยๆผ่านเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์

3.งานวิจัยพบว่าทุกวันประมาณ 7·10 3 กม.3 น้ำและปริมาณฝนก็ตกลงมาในปริมาณเท่ากัน

เมื่อกระแสอากาศสูงขึ้น ไอน้ำก็ลอยขึ้น และตกลงสู่ชั้นเย็นของชั้นโทรโพสเฟียร์ เมื่อไอระเหยเพิ่มขึ้น ไอระเหยจะอิ่มตัวและควบแน่นจนเกิดเป็นเม็ดฝนและเมฆ

ในระหว่างกระบวนการควบแน่นของไอน้ำในบรรยากาศ โดยเฉลี่ยต่อวัน ปริมาณความร้อนจะถูกปล่อยออกมา 1.6 10 22 J ซึ่งมากกว่าพลังงานที่สร้างขึ้นบนโลกในเวลาเดียวกันหลายหมื่นเท่า พลังงานนี้ถูกดูดซับโดยน้ำในขณะที่ระเหย ดังนั้น ระหว่างไฮโดรสเฟียร์กับชั้นบรรยากาศของโลก จึงมีการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องไม่เพียงแต่สสาร (วัฏจักรของน้ำ) แต่ยังรวมถึงพลังงานด้วย

III. ส่วนวิจัย

เพื่อศึกษากระบวนการระเหยและพิจารณาความขึ้นอยู่กับอัตราการระเหยในสภาวะต่างๆ จึงมีการทดลองจำนวนหนึ่ง

การทดลองที่ 1 ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการระเหยกับอุณหภูมิอากาศ

วัสดุ: แผ่นกระจก 3% สารละลายเปอร์ออกไซด์ไฮโดรเจน น้ำมันพืช แอลกอฮอล์ น้ำ นาฬิกาจับเวลา เครื่องวัดอุณหภูมิ ตู้เย็น

ความคืบหน้าของการทดลอง:เราใช้เข็มฉีดยาฉีดสารลงบนแผ่นกระจกและสังเกตการระเหยของสาร

ปริมาณแอลกอฮอล์ 0.5·10 -6 m 3

อุณหภูมิอากาศ: +24

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 3 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

น้ำ. ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

อุณหภูมิอากาศ: +24

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 5 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์- ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

อุณหภูมิอากาศ: +24

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 8 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

น้ำมันพืช.ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

อุณหภูมิอากาศ: +24

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 40 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

เราเปลี่ยนอุณหภูมิอากาศ วางแก้วไว้ในตู้เย็น

แอลกอฮอล์ ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

อุณหภูมิอากาศ: +6

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 8 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

น้ำ. ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

อุณหภูมิอากาศ: +6

ผลการทดลอง: ของเหลวจะระเหยไปจนหมดใช้เวลา 10 ชั่วโมง

สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

อุณหภูมิอากาศ: +6

ผลการทดลอง: ของเหลวจะระเหยไปจนหมดใช้เวลา 15 ชั่วโมง;

น้ำมันพืช.ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

อุณหภูมิอากาศ: +6

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 72 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

บทสรุป: ผลการศึกษาพบว่าที่อุณหภูมิต่างกัน ระยะเวลาที่ใช้ในการระเหยของสารชนิดเดียวกันจะแตกต่างกัน สำหรับของเหลวชนิดเดียวกัน กระบวนการระเหยจะดำเนินไปเร็วขึ้นมากด้วยปริมาณที่มากขึ้น อุณหภูมิสูง- นี่เป็นการพิสูจน์การพึ่งพากระบวนการภายใต้การศึกษาพารามิเตอร์ทางกายภาพนี้ เมื่ออุณหภูมิลดลง ระยะเวลาของกระบวนการระเหยจะเพิ่มขึ้นและในทางกลับกัน

การทดลองที่ 2 - ศึกษาการขึ้นต่อกันของอัตราการระเหยบนพื้นที่ผิวของของเหลว

เป้า: ตรวจสอบการพึ่งพากระบวนการระเหยบนพื้นที่ผิวของของเหลว

วัสดุ: น้ำ แอลกอฮอล์ นาฬิกา เข็มฉีดยา จานแก้ว ไม้บรรทัด

ความคืบหน้าของการทดลอง:เราวัดพื้นที่ผิวโดยใช้สูตร:ส=พี·ดี 2 :4.

เราใช้เข็มฉีดยาฉีดของเหลวต่างๆ บนจาน จัดเป็นวงกลมแล้วสังเกตของเหลวจนระเหยหมด อุณหภูมิอากาศในห้องยังคงไม่เปลี่ยนแปลง (+24)

แอลกอฮอล์ ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว:0.00422ม 2

ผลการทดลอง: ของเหลวจะระเหยไปจนหมดใช้เวลา 1 ชั่วโมง;

น้ำ. ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 2 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์- ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00422 ม 2

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 4 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

น้ำมันพืช.ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00422 ม 2

ผลการทดลอง: ของเหลวจะระเหยไปจนหมดใช้เวลา 30 ชั่วโมง

เราเปลี่ยนเงื่อนไข เราสังเกตการระเหยของของเหลวชนิดเดียวกันที่พื้นที่ผิวต่างกัน

แอลกอฮอล์ ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 3 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

น้ำ. ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 4 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์- ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 6 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

น้ำมันพืช.ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว 0.00283 ม 2

ผลการทดลอง: ของเหลวใช้เวลา 54 ชั่วโมงในการระเหยจนหมด

บทสรุป: จากผลการศึกษาพบว่าจากภาชนะที่มีพื้นที่ผิวต่างกัน การระเหยจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ต่างกัน ดังที่เห็นได้จากการตรวจวัด ของเหลวนี้จะระเหยเร็วขึ้นจากภาชนะที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงการพึ่งพากระบวนการภายใต้การศึกษาพารามิเตอร์ทางกายภาพนี้ เมื่อพื้นที่ผิวลดลง ระยะเวลาของกระบวนการระเหยจะเพิ่มขึ้นและในทางกลับกัน

การทดลองที่ 3 ศึกษาการพึ่งพากระบวนการระเหยของชนิดของสาร

เป้า: ตรวจสอบการพึ่งพากระบวนการระเหยกับชนิดของของเหลว

อุปกรณ์และวัสดุ:น้ำ แอลกอฮอล์ น้ำมันพืช สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ นาฬิกา เข็มฉีดยาทางการแพทย์ จานแก้ว

ความคืบหน้าของการทดลองเราใช้เข็มฉีดยาฉีดของเหลวประเภทต่างๆ บนเพลต และติดตามกระบวนการจนกว่ามันจะระเหยไปจนหมด อุณหภูมิของอากาศยังคงไม่เปลี่ยนแปลง อุณหภูมิของของเหลวจะเท่ากัน

เราได้รับผลการศึกษาความแตกต่างระหว่างการระเหยของแอลกอฮอล์ น้ำ สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 3% และน้ำมันพืชจากข้อมูลจากการศึกษาก่อนหน้านี้

บทสรุป: ของเหลวแต่ละชนิดต้องใช้เวลาในการระเหยจนหมดไม่เท่ากัน จากผลลัพธ์เป็นที่ชัดเจนว่ากระบวนการระเหยดำเนินไปเร็วขึ้นสำหรับแอลกอฮอล์และน้ำและช้ากว่าสำหรับน้ำมันพืชนั่นคือมันทำหน้าที่เป็นข้อพิสูจน์ของการพึ่งพากระบวนการระเหยกับพารามิเตอร์ทางกายภาพ - ประเภทของสาร

การทดลองที่ 4 ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการระเหยของของเหลวกับความเร็ว มวลอากาศ.

เป้า: ตรวจสอบการพึ่งพาอัตราการระเหยของความเร็วลม

อุปกรณ์และวัสดุ:น้ำ แอลกอฮอล์ น้ำมันพืช สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ นาฬิกา เข็มฉีดยา แผ่นแก้ว เครื่องเป่าผม

ความก้าวหน้าของงาน. เราสร้างการเคลื่อนที่ของมวลอากาศโดยใช้เครื่องเป่าผม สังเกตกระบวนการ และรอจนกระทั่งของเหลวระเหยหมด เครื่องเป่าผมมีสองโหมด: โหมดธรรมดา, โหมดเทอร์โบ

ในกรณีของโหมดธรรมดา:

แอลกอฮอล์ ปริมาตร: 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2 ผลการทดลอง: ใช้เวลาประมาณ 2 นาทีเพื่อให้ของเหลวระเหยจนหมด

น้ำ. ปริมาตร 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2

ผลการทดลอง: ใช้เวลาประมาณ 4 นาทีเพื่อให้ของเหลวระเหยจนหมด

สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ปริมาตร: 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2

ผลการทดลอง: ใช้เวลาประมาณ 7 นาทีเพื่อให้ของเหลวระเหยจนหมด

น้ำมันพืช.ปริมาตร: 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2 ผลการทดลอง: ใช้เวลาประมาณ 10 นาทีเพื่อให้ของเหลวระเหยจนหมด

ในกรณีของโหมดเทอร์โบ:

แอลกอฮอล์ ปริมาตร: 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2 ผลการทดลอง: ใช้เวลาประมาณ 1 นาทีเพื่อให้ของเหลวระเหยจนหมด

น้ำ. ปริมาตร: 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2

ผลการทดลอง: ใช้เวลาประมาณ 3 นาทีเพื่อให้ของเหลวระเหยจนหมด

สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ปริมาตร: 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2 ผลการทดลอง: ใช้เวลาประมาณ 5 นาทีเพื่อให้ของเหลวระเหยจนหมด

น้ำมันพืช.ปริมาตร: 0.5·10 -6 ม.3

พื้นที่ผิว : 0.00283 ม 2

ผลการทดลอง: ใช้เวลาประมาณ 8 นาทีเพื่อให้ของเหลวระเหยจนหมด

บทสรุป: กระบวนการระเหยขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของมวลอากาศเหนือพื้นผิวของของเหลว ยิ่งความเร็วสูง กระบวนการนี้ก็จะดำเนินไปเร็วขึ้นและในทางกลับกัน

ดังนั้น การศึกษาแสดงให้เห็นว่าความเข้มของการระเหยของของเหลวแตกต่างกันไปตามของเหลวต่างๆ และเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของของเหลว พื้นที่ผิวอิสระที่เพิ่มขึ้น และการมีอยู่ของลมเหนือพื้นผิว

บทสรุป.

จากผลงานเราจึงได้ศึกษา แหล่งต่างๆข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการระเหยและสภาวะที่เกิดขึ้น พารามิเตอร์ทางกายภาพที่มีอิทธิพลต่ออัตราการระเหยของกระบวนการระเหยจะถูกกำหนด มีการตรวจสอบความขึ้นต่อกันของกระบวนการระเหยกับพารามิเตอร์ทางกายภาพ และวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้รับ สมมติฐานดังกล่าวกลับกลายเป็นว่าถูกต้อง สมมติฐานทางทฤษฎีได้รับการยืนยันในระหว่างกระบวนการวิจัย - การขึ้นอยู่กับอัตราการระเหยของพารามิเตอร์ทางกายภาพมีดังนี้:

เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้น อัตราของกระบวนการระเหยจะเพิ่มขึ้นและในทางกลับกัน

เมื่อพื้นที่ผิวว่างของของเหลวลดลง อัตราของกระบวนการระเหยจะลดลงและในทางกลับกัน

อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลว

ดังนั้นกระบวนการระเหยของของเหลวจึงขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางกายภาพ เช่น อุณหภูมิ พื้นที่ผิวอิสระ และประเภทของสาร

งานนี้มี ความสำคัญในทางปฏิบัติเนื่องจากได้ตรวจสอบการพึ่งพาความเข้มของการระเหยซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เราพบ ชีวิตประจำวันจากพารามิเตอร์ทางกายภาพ การใช้ความรู้นี้ทำให้คุณสามารถควบคุมความคืบหน้าของกระบวนการได้

วรรณกรรม

Pinsky A. A. , Grakovsky G. Yu. ฟิสิกส์: หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษาสถาบัน

อาชีวศึกษาระดับมัธยมศึกษา/ปวช. เอ็ด Yu.I.Dika, N.S.Puryshevoy.-M.:FORUM:INFRA_M, 2002.-560 หน้า

Milkovskaya L.B. มาเรียนฟิสิกส์ซ้ำสำหรับผู้ที่เข้ามหาวิทยาลัย M. , "Higher School", 1985.608 p.

แหล่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต:http://ru.wikipedia.org/wiki/;

http://class-fizika.narod.ru/8_l 3.htm;

http://e-him.ru/?page=dynamic§ion=33&article=208 ;

หนังสือเรียนวิชาฟิสิกส์ G.Ya. Myakishev "อุณหพลศาสตร์"

กระบวนการที่น่าสนใจที่สุดที่เกิดขึ้นบนโลกของเราคือกระบวนการ ท้ายที่สุดแล้ว วัฏจักรของน้ำในธรรมชาติคือมวลของสถานะการเปลี่ยนแปลงของน้ำที่แตกต่างกัน ซึ่งเปลี่ยนสภาพเป็นกันและกันได้อย่างราบรื่นและโดยรวมแล้วประกอบขึ้นเป็น วงจรอุบาทว์- เราจำได้หลายอย่าง ตัวอย่างที่น่าสนใจซึ่งจะช่วยประเมินความสามารถของน้ำในการเคลื่อนที่บนโลกเพราะมวลอากาศที่มีหยดน้ำเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและต่อเนื่องตลอด สู่โลก- นั่นคือการล้มลงกับพื้นจะแตกต่างอยู่ตลอดเวลา ที่นี่ยังเป็นที่ที่คุณสามารถมองเห็นความเป็นเอกลักษณ์ของน้ำได้อีกด้วย แต่เรามาดูรายละเอียดกระบวนการระเหยกันดีกว่า

ฟิสิกส์นิดหน่อย

น้ำที่อุณหภูมิใดก็ได้ ต่างจากการต้มที่โมเลกุลของน้ำออกจากของเหลวส่วนใหญ่เนื่องจากพลังงานจลน์ การระเหยเกิดขึ้น "โดยสมัครใจ" นั่นคือพลังงานจลน์มีน้อย แต่การแยกตัวเกิดขึ้นเนื่องจากส่วนเกินเล็กน้อย ยังไง ความแตกต่างน้อยลงอุณหภูมิของน้ำและอากาศโดยรอบ โมเลกุลของน้ำจะถูกปล่อยออกสู่อากาศน้อยลง แน่นอนว่าคำอธิบายง่ายๆ ไม่สามารถแสดงให้เห็นได้อย่างแน่ชัดว่าเกิดอะไรขึ้นกับน้ำในช่วงเวลาดังกล่าวเสมอไป แต่เป็นที่น่าสังเกตว่าการระเหยบางแง่มุมช่วยให้บุคคลใช้ชีวิตได้ง่ายขึ้น

เช่น การคำนวณพื้นที่ผิวของของเหลวที่ต้องทำให้เย็นลงจะช่วยให้คุณประมาณได้ว่าจะใช้เวลานานแค่ไหนในการทำให้น้ำเย็นลง เช่น น้ำในถ้วยจะเย็นช้ากว่าน้ำในจาน และทั้งหมดเป็นเพราะพื้นที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ท้ายที่สุดแล้ว จำนวนโมเลกุลที่แยกตัวออกไปโดยเฉลี่ย มวลรวมค่าน้ำเท่ากันต่อหน่วยพื้นที่ ซึ่งหมายความว่า ยิ่งพื้นที่มีขนาดใหญ่ โมเลกุลก็จะ "ลอย" ออกจากน้ำมากขึ้นเท่านั้น และนอกจากพลังงานจลน์เฉลี่ยแล้ว ยังจะนำอุณหภูมิของของเหลวไปด้วย ยาก? คุณทำอะไรได้บ้าง นี่คือคำอธิบายทางกายภาพของกระบวนการระเหย และมีความลับมากมาย

พารามิเตอร์การระเหยของน้ำ

ลักษณะเฉพาะของการระเหยคือการคำนวณพื้นผิวสามารถแสดงไม่เพียง แต่อัตราการทำความเย็นของของเหลวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเร็วของสิ่งที่อยู่เหนือความชื้นที่อิ่มตัวด้วยความชื้นด้วย นอกจากนี้ก็ยังมีอีกอย่างหนึ่ง จุดสำคัญ- การคำนวณพื้นผิวของของเหลวที่ระเหยในห้องแสดงให้เห็นว่าสามารถบรรลุความชื้นได้เร็วเพียงใด และถึงแม้ว่าผลลัพธ์สุดท้ายจะประกอบด้วยพารามิเตอร์หลายตัว แต่ค่าหลัก (อัตราการระเหย) สามารถรับได้โดยการคำนวณพื้นผิวเท่านั้น

มีอะไรอีกที่ส่งผลต่อการระเหยของน้ำ? แน่นอนว่าความชื้นในอากาศ การคำนวณผิวน้ำ ความแตกต่างของอุณหภูมิ และค่าความชื้นเป็นตัวเลข พารามิเตอร์ทั้งหมดนี้คูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์ที่แน่นอนจะให้ผลลัพธ์เดียวกันโดยที่ห้องเต็มไปด้วยความชื้นตามปริมาณที่ต้องการโดยไม่ต้องใช้ความพยายามมากนัก ยิ่งพารามิเตอร์ต่างกันมากเท่าใด การระเหยก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น หากความชื้นในห้องใกล้ 100% คุณไม่ควรรอให้ระเหย: โมเลกุลของน้ำในอากาศอิ่มตัวก็ไม่มีที่จะไป

มีพื้นผิวประเภทใดบ้าง?

มาดูสิ่งที่เรียกว่าการคำนวณพื้นผิวกันดีกว่า นี่คือการค้นหาพื้นที่ผิวของของเหลวนั่นคือ ช่วงเวลาปัจจุบันระเหย และของเหลวทั้งหมดระเหยโดยไม่มีข้อยกเว้น สำหรับการคำนวณนี้ จะใช้สูตรพลานิเมตริกคลาสสิกจากเรขาคณิต วงรี วงกลม สี่เหลี่ยม และสี่เหลี่ยม โดยพิจารณาว่าภาชนะบรรจุของเหลวสามารถมีได้ครบถ้วน ชนิดที่แตกต่างกันควรมีสูตรในสต็อกเพียงพอสำหรับการคำนวณทางคณิตศาสตร์

หากคุณทราบพื้นที่ คุณจะสามารถกำหนดอัตราการระเหยและระดับการระเหยได้ทันที ดังนั้นสำหรับผู้ที่มั่นใจในประโยชน์ของความชื้นภายในอาคารจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก ใช้สูตร คำนวณพื้นที่ และสร้างสภาพอากาศที่เป็นเอกลักษณ์ในอพาร์ทเมนต์ของคุณ