نحن جميعًا ندرك جيدًا حقيقة واحدة خطيرة للحياة منذ الطفولة. من أجل تبريد الشاي الساخن ، من الضروري سكبه في صحن بارد ونفخه على سطحه لفترة طويلة. عندما تبلغ من العمر ستة أو سبعة أعوام ، فأنت لا تفكر حقًا في قوانين الفيزياء ، بل تأخذها كأمر مسلم به أو ، من الناحية المادية ، تأخذها كبديهية. ومع ذلك ، بينما نتعلم العلم بمرور الوقت ، نكتشف أوجه تشابه مثيرة للاهتمام بين البديهيات والبراهين المتسقة ، ونترجم بسلاسة افتراضات طفولتنا إلى نظريات للبالغين. الشيء نفسه ينطبق على الشاي الساخن. لا أحد منا يمكن أن يتخيل أن طريقة التبريد هذه مرتبطة مباشرة بتبخر السائل.
فيزياء العملية
للإجابة على سؤال ما الذي يحدد معدل تبخر السائل ، من الضروري فهم فيزياء العملية ذاتها. التبخر هو عملية انتقال طور لمادة من الحالة السائلة للتجمع إلى الحالة الغازية. يمكن أن تتبخر أي مادة سائلة ، بما في ذلك المواد اللزجة للغاية. في المظهرولا يمكنك القول إن بعض الطين الذي يشبه الهلام يمكن أن يفقد جزءًا من كتلته بسبب التبخر ، ولكن هذا ما يحدث بالضبط في ظل ظروف معينة. يمكن أيضًا أن تتبخر المادة الصلبة ، فقط هذه العملية تسمى التسامي.
كيف يحدث
البدء في معرفة ما يعتمد عليه معدل تبخر السائل ، يجب على المرء أن يبدأ من حقيقة أن هذه عملية ماصة للحرارة ، أي عملية تحدث مع امتصاص الحرارة. تنقل حرارة انتقال الطور (حرارة التبخر) الطاقة إلى جزيئات المادة ، مما يزيد من سرعتها ويزيد من احتمال انفصالها ، مع إضعاف قوى التماسك الجزيئي. بالانفصال عن الجزء الأكبر من المادة ، تخرج الجزيئات الأسرع من حدودها ، وتفقد المادة كتلتها. في نفس الوقت ، جزيئات السائل المقذوفة تغلي على الفور ، وتنفيذ عملية انتقال الطور عند الانفصال ، وخروجها بالفعل في الحالة الغازية.
التطبيق
فهم الأسباب التي يعتمد عليها معدل تبخر السائل ، من الممكن تنظيم العمليات التكنولوجية التي تحدث على أساسها بشكل صحيح. على سبيل المثال ، تشغيل مكيف الهواء ، في المبادل الحراري - المبخر الذي يغلي فيه المبرد ، أو أخذ الحرارة من الغرفة المبردة ، أو غليان الماء في أنابيب غلاية صناعية ، يتم نقل حرارتها إلى احتياجات التدفئة وإمدادات المياه الساخنة. يوفر فهم الظروف التي يعتمد عليها معدل تبخر السائل فرصة لتصميم وتصنيع المعدات الحديثة والتكنولوجية ذات الأبعاد المدمجة ومع زيادة المعاملنقل الحرارة.
درجة الحرارة
الحالة السائلة للتجميع غير مستقرة للغاية. مع ن. ذ. (مفهوم "الظروف العادية" ، أي مناسبة لحياة الإنسان) ، فإنه يميل بشكل دوري إلى الانتقال إلى مرحلة صلبة أو غازية. كيف يحدث هذا؟ ما الذي يحدد معدل تبخر السائل
المعيار الأساسي ، بالطبع ، هو درجة الحرارة. كلما قمنا بتسخين السائل ، زادت الطاقة التي نوفرها لجزيئات المادة ، وكلما زاد عدد الروابط الجزيئية التي نكسرها ، زادت سرعة عملية انتقال الطور. يتم تحقيق التأليه بغليان نواة ثابت. يغلي الماء عند 100 درجة مئوية عند الضغط الجوي. للوهلة الأولى يكون سطح الإناء أو الغلاية ، على سبيل المثال ، ناعمًا تمامًا للوهلة الأولى. مع زيادة متعددة في الصورة ، سنرى قمم حادة لا نهاية لها ، كما هو الحال في الجبال. يتم توفير الحرارة بشكل موجه إلى كل من هذه القمم ، وبسبب سطح التبادل الحراري الصغير ، يغلي الماء على الفور ، مكونًا فقاعة هواء ترتفع إلى السطح ، حيث تنهار. هذا هو السبب في أن هذا الغليان يسمى شمبانيا. الحد الأقصى لمعدل تبخر الماء
الضغط
المعلمة الثانية المهمة ، التي يعتمد عليها معدل تبخر السائل ، هي الضغط. عندما ينخفض الضغط عن الغلاف الجوي ، يبدأ الماء في الغليان عند درجات حرارة منخفضة. يعتمد عمل أواني الضغط الشهيرة على هذا المبدأ - أحواض خاصة ، حيث يتم ضخ الهواء للخارج ، ويتم غلي الماء بالفعل عند 70-80 درجة مئوية. زيادة الضغط ، من ناحية أخرى ،يزيد من درجة الغليان. تُستخدم هذه الخاصية المفيدة عند إمداد التدفئة المركزية و ITP بالمياه شديدة السخونة من محطة توليد الطاقة الحرارية ، حيث يتم تسخين المياه إلى درجات حرارة تتراوح بين 150 و 180 درجة ، من أجل الحفاظ على إمكانية نقل الحرارة ، عندما يكون من الضروري استبعادها امكانية الغليان في المواسير
عوامل أخرى
النفخ المكثف لسطح السائل بدرجة حرارة أعلى من درجة حرارة نفاث الهواء المزود هو عامل آخر يحدد معدل تبخر السائل. يمكن أخذ أمثلة على ذلك من الحياة اليومية. نفخ سطح البحيرة بالريح ، أو المثال الذي بدأنا به القصة: نفخ الشاي الساخن في الصحن. يبرد بسبب حقيقة أن الجزيئات ، بعيدًا عن الجزء الأكبر من المادة ، تأخذ جزءًا من الطاقة معها ، وتبريدها. هنا يمكنك أيضًا رؤية تأثير مساحة السطح. الصحن أعرض من الكوب ، لذا من المحتمل أن تتسرب كمية أكبر من الماء من مربعه.
نوع السائل نفسه يؤثر أيضًا على معدل التبخر: بعض السوائل تتبخر بشكل أسرع ، والبعض الآخر ، على العكس من ذلك ، أبطأ. تؤثر حالة الهواء المحيط أيضًا بشكل كبير على عملية التبخر. إذا كان محتوى الرطوبة المطلق مرتفعًا (هواء رطب جدًا ، مثل بالقرب من البحر) ، فإن عملية التبخر ستكون أبطأ.
