Verdampfung ist Der Prozess des Phasenübergangs einer Substanz von flüssig zu dampfförmig

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 05:21

In der Welt um uns herum findet ständig und kontinuierlich eine Vielzahl unterschiedlicher physikalischer Phänomene und Prozesse statt. Einer der wichtigsten ist der Verdunstungsprozess. Für dieses Phänomen gibt es mehrere Voraussetzungen. In diesem Artikel werden wir jeden von ihnen genauer analysieren.

Was ist Verdunstung?

Dies ist der Prozess der Umwandlung von Stoffen in einen gas- oder dampfförmigen Zustand. Es ist nur für Substanzen flüssiger Konsistenz typisch. Bei Festkörpern wird jedoch etwas Ähnliches beobachtet, nur wird dieses Phänomen als Sublimation bezeichnet. Dies kann durch sorgfältige Beobachtung der Körper gesehen werden. Beispielsweise trocknet ein Stück Seife mit der Zeit aus und beginnt zu reißen, was daran liegt, dass die Wassertröpfchen in seiner Zusammensetzung verdampfen und in einen gasförmigen Zustand H₂O übergehen.

Definition in der Physik

Verdampfung ist ein endothermer Prozess, bei dem die Quelle der absorbierten Energie die Phasenübergangswärme ist. Es enthält zwei Komponenten:

• eine bestimmte Wärmemenge, die benötigt wird, um die molekularen Anziehungskräfte zu überwinden, wenn es eine Unterbrechung zwischen den verbundenen Molekülen gibt;
• Hitze, die für die Expansion von Molekülen bei der Umwandlung flüssiger Substanzen in Dampf oder Gas erforderlich ist.

Wie passiert das?

Der Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand kann auf zwei Arten erfolgen:

1. Verdunstung ist ein Vorgang, bei dem Moleküle von der Oberfläche einer flüssigen Substanz entweichen.
2. Sieden ist der Vorgang des Verdampfens einer Flüssigkeit, indem die Temperatur auf die spezifische Siedewärme einer Substanz gebracht wird.

Trotz der Tatsache, dass diese beiden Phänomene eine flüssige Substanz in ein Gas umwandeln, gibt es signifikante Unterschiede zwischen ihnen. Das Kochen ist ein aktiver Prozess, der nur bei einer bestimmten Temperatur auftritt, während die Verdampfung unter allen Bedingungen auftritt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Sieden für die gesamte Dicke der Flüssigkeit charakteristisch ist, während das zweite Phänomen nur an der Oberfläche flüssiger Substanzen auftritt.

Molekularkinetische Verdampfungstheorie

Betrachten wir diesen Vorgang auf molekularer Ebene, dann läuft er wie folgt ab:

1. Moleküle in flüssigen Stoffen sind in ständiger chaotischer Bewegung, sie haben alle völlig unterschiedliche Geschwindigkeiten. Dabei ziehen sich die Teilchen aufgrund der Anziehungskräfte an. Jedes Mal, wenn sie miteinander kollidieren, ändern sich ihre Geschwindigkeiten. Einige entwickeln irgendwann eine sehr hohe Geschwindigkeit, wodurch sie die Schwerkraft überwinden können.
2. Diese Elemente, die auf der Oberfläche der Flüssigkeit erschienen, haben eine solche kinetische Energie, dass sie sie überwinden könnenintermolekulare Bindungen und verlassen die Flüssigkeit.
3. Es sind diese allerschnellsten Moleküle, die aus der Oberfläche einer flüssigen Substanz herausfliegen, und dieser Vorgang findet ständig und kontinuierlich statt.
4. Sobald sie in der Luft sind, verwandeln sie sich in Dampf - das nennt man Verdampfung.
5. Als Folge davon wird die durchschnittliche kinetische Energie der verbleibenden Teilchen immer kleiner. Dies erklärt die Abkühlung der Flüssigkeit. Denken Sie daran, wie uns in der Kindheit beigebracht wurde, auf eine heiße Flüssigkeit zu blasen, damit sie schneller abkühlt. Es stellt sich heraus, dass wir den Prozess der Wasserverdunstung beschleunigt haben und die Temperatur viel schneller gesunken ist.

Von welchen Faktoren hängt es ab?

Es gibt viele Bedingungen, die für diesen Prozess notwendig sind. Es kommt überall dort vor, wo Wasserpartikel vorhanden sind: Dies sind Seen, Meere, Flüsse, alle nassen Gegenstände, die Hüllen der Körper von Tieren und Menschen sowie Pflanzenblätter. Daraus kann geschlossen werden, dass die Verdunstung ein sehr bedeutender und unverzichtbarer Prozess für die umgebende Welt und alle Lebewesen ist.

Hier sind die Faktoren, die dieses Phänomen beeinflussen:

1. Die Verdunstungsrate hängt direkt von der Zusammensetzung der Flüssigkeit selbst ab. Es ist bekannt, dass jeder von ihnen seine eigenen Eigenschaften hat. Beispielsweise werden solche Stoffe, bei denen die Verdampfungswärme geringer ist, schneller umgesetzt. Vergleichen wir zwei Prozesse: die Verdampfung von Alkohol und gewöhnlichem Wasser. Im ersten Fall erfolgt die Umwandlung in einen gasförmigen Zustand schneller, da die spezifische Verdampfungs- und Kondensationswärme für Alkohol 837 kJ / kg und für Wasser fast das Dreifache beträgtmehr - 2260 kJ/kg.
2. Die Geschwindigkeit hängt auch von der Ausgangstemperatur der Flüssigkeit ab: Je höher diese ist, desto schneller bildet sich Dampf. Nehmen wir als Beispiel ein Glas Wasser. Wenn sich kochendes Wasser im Gefäß befindet, tritt die Verdampfung viel schneller auf als bei niedrigerer Wassertemperatur.
3. Ein weiterer Faktor, der die Geschwindigkeit dieses Prozesses bestimmt, ist die Oberfläche der Flüssigkeit. Denken Sie daran, dass heiße Suppe in einer Schüssel mit großem Durchmesser schneller abkühlt als in einer kleinen Untertasse.
4. Die Verteilungsgeschwindigkeit von Stoffen in der Luft bestimmt weitgehend die Verdunstungsgeschwindigkeit, dh je schneller die Diffusion stattfindet, desto schneller erfolgt die Verdampfung. Beispielsweise verdunsten bei starkem Wind Wassertropfen schneller von der Oberfläche von Seen, Flüssen und Stauseen.
5. Auch die Lufttemperatur im Raum spielt eine wichtige Rolle. Wir werden weiter unten mehr darüber sprechen.

Welche Rolle spielt die Luftfeuchtigkeit?

Aufgrund der Tatsache, dass der Verdunstungsprozess von überall her kontinuierlich und ständig stattfindet, befinden sich immer Wasserpartikel in der Luft. In molekularer Form sehen sie aus wie eine Gruppe von Elementen H₂O. Flüssigkeiten können je nach Wasserdampfvolumen in der Atmosphäre verdunsten, dieser Koeffizient wird als Luftfeuchtigkeit bezeichnet. Es gibt zwei Arten:

1. Die relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis der Wasserdampfmenge in der Luft zur Dichte des gesättigten Dampfes bei gleicher Temperatur in Prozent. Beispielsweise zeigt eine Punktzahl von 100 % andass die Atmosphäre vollständig mit Molekülen von H₂O.

gesättigt ist

2. Das Absolut charakterisiert die Dichte des Wasserdampfes in der Luft, bezeichnet mit dem Buchstaben f, und gibt an, wie viel Wassermoleküle in 1m³ Luft enth alten sind.

Der Zusammenhang zwischen dem Verdunstungsprozess und der Luftfeuchtigkeit lässt sich wie folgt ermitteln. Je niedriger die relative Luftfeuchtigkeit ist, desto schneller erfolgt die Verdunstung von der Erdoberfläche und anderen Objekten.

Verdampfung verschiedener Substanzen

In verschiedenen Substanzen läuft dieser Prozess unterschiedlich ab. Beispielsweise verdunstet Alkohol aufgrund seiner geringen spezifischen Verdampfungswärme schneller als viele Flüssigkeiten. Oft werden solche flüssigen Substanzen als flüchtig bezeichnet, weil Wasserdampf bei fast jeder Temperatur buchstäblich aus ihnen verdunstet.

Alkohol kann auch schon bei Zimmertemperatur verdunsten. Bei der Herstellung von Wein oder Wodka wird Alkohol durch den Mondschein getrieben und erreicht nur den Siedepunkt, der ungefähr 78 Grad entspricht. Allerdings wird die tatsächliche Verdampfungstemperatur von Alkohol etwas höher liegen, da es sich im Ausgangsprodukt (z. B. Maische) um eine Kombination mit verschiedenen Aromaölen und Wasser handelt.

Kondensation und Sublimation

Das folgende Phänomen kann jedes Mal beobachtet werden, wenn das Wasser im Wasserkocher kocht. Beachten Sie, dass Wasser beim Kochen vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht. Es passiert auf diese Weise: ein heißer Wasserdampfstrahl mitfliegt mit hoher Geschwindigkeit durch seine Tülle aus dem Wasserkocher. In diesem Fall ist der gebildete Dampf nicht direkt am Austritt aus dem Ausguss sichtbar, sondern in geringem Abstand davon. Diesen Vorgang nennt man Kondensation, d.h. Wasserdampf verdickt sich so stark, dass er für unser Auge sichtbar wird.

Die Verdunstung eines Festkörpers nennt man Sublimation. Gleichzeitig gehen sie unter Umgehung der Flüssigphase vom Aggregatzustand in den gasförmigen Zustand über. Der bekannteste Fall von Sublimation wird mit Eiskristallen in Verbindung gebracht. Eis ist in seiner ursprünglichen Form ein Feststoff, bei Temperaturen über 0°C beginnt es zu schmelzen und nimmt einen flüssigen Zustand an. In einigen Fällen geht Eis jedoch bei negativen Temperaturen in eine Dampfform über und umgeht die flüssige Phase.

Auswirkung der Verdunstung auf den menschlichen Körper

Dank der Verdunstung findet in unserem Körper eine Thermoregulation statt. Dieser Prozess findet durch ein selbstkühlendes System statt. An einem heißen, schwülen Tag wird einer Person, die bestimmte körperliche Arbeit verrichtet, sehr heiß. Das bedeutet, dass es die innere Energie erhöht. Und wie Sie wissen, beginnt bei Temperaturen über 42 ° das Protein im menschlichen Blut zu gerinnen, wenn dieser Prozess nicht rechtzeitig gestoppt wird, führt dies zum Tod.

Das Selbstkühlsystem ist so konzipiert, dass es die Temperatur für das normale Leben reguliert. Wenn die Temperatur die maximal zulässige Temperatur erreicht, beginnt aktives Schwitzen durch die Poren auf der Haut. Und dann von der Oberfläche der Haut tritt aufVerdunstung, die überschüssige Körperenergie aufnimmt. Mit anderen Worten, die Verdunstung ist ein Prozess, der zur Abkühlung des Körpers auf einen normalen Zustand beiträgt.