Par exemple, depuis la surface d'un récipient ouvert, depuis la surface d'un réservoir, etc. L'évaporation se produit à n'importe quelle température, mais pour tout liquide, sa vitesse augmente avec l'augmentation de la température. Le volume occupé par une masse donnée de substance augmente brusquement lors de l'évaporation.
Nuages dans le ciel, givre sur les arbres - ce sont autant de conséquences des processus d'évaporation de l'eau et de condensation de la vapeur d'eau.
Deux cas principaux doivent être distingués. La première se produit lorsque l’évaporation se produit dans un récipient fermé et que la température en tous points du récipient est la même. Par exemple, l'eau s'évapore à l'intérieur d'une chaudière à vapeur ou dans une bouilloire fermée par un couvercle si la température de l'eau et de la vapeur est inférieure à ébullition. Dans ce cas, le volume de vapeur généré est limité par l'espace de la cuve. Pression la paire atteint une certaine valeur limite à laquelle elle se trouve équilibre thermique avec du liquide; tel vapeur appelé riche, et sa pression est pression de vapeur. Le deuxième cas est celui où l'espace au-dessus du liquide n'est pas fermé ; C'est ainsi que l'eau s'évapore de la surface du bassin. Dans ce cas, l'équilibre n'est presque jamais atteint, la vapeur est insaturée et le taux d'évaporation dépend de nombreux facteurs.
Une mesure du taux d'évaporation est la quantité de substance qui s'échappe par unité de temps et par unité. surface libre liquides. Physicien et chimiste anglais D. Dalton en début XIX V. constaté que le taux d'évaporation est proportionnel à la différence entre la pression vapeur saturéeà la température du liquide qui s'évapore et à la pression réelle de la vapeur réelle qui existe au-dessus du liquide. Si le liquide et la vapeur sont en équilibre, alors le taux d’évaporation est nul. Plus précisément, cela se produit, mais le processus inverse se produit également à la même vitesse - condensation(transition d'une substance d'un état gazeux ou vaporeux à un liquide). Le taux d'évaporation dépend également du fait qu'elle se produise dans une atmosphère calme ou en mouvement ; sa vitesse augmente si la vapeur résultante est soufflée par un courant d'air ou pompée par une pompe.
Si l'évaporation se produit à partir d'une solution liquide, différentes substances s'évaporent avec à des vitesses différentes. Le taux d'évaporation d'une substance donnée diminue avec l'augmentation de la pression des gaz étrangers, comme l'air. L’évaporation dans le vide se produit donc avec vitesse la plus élevée. Au contraire, en ajoutant une substance étrangère dans le récipient, gaz inerte, vous pouvez ralentir considérablement l’évaporation.
Lors de l'évaporation, ceux qui s'envolent du liquide molécules doit vaincre l'attraction des molécules voisines et lutter contre les forces qui les retiennent dans la couche superficielle tension superficielle. Par conséquent, pour que l'évaporation se produise, la chaleur doit être transmise à la substance qui s'évapore, en la puisant dans la réserve. énergie interne le liquide lui-même ou en l'éloignant des corps environnants. La quantité de chaleur qui doit être transmise à un liquide à une température donnée et à une pression fixe afin de le convertir en vapeur à la même température et pression est appelée chaleur de vaporisation. La pression de vapeur augmente avec l'augmentation de la température, d'autant plus que la chaleur d'évaporation est élevée.
Si la chaleur n'est pas fournie de l'extérieur au liquide qui s'évapore ou si elle n'est pas fournie suffisamment, alors le liquide se refroidit. C'est pourquoi, en laissant une main mouillée en l'air, on a froid. En forçant un liquide placé dans un récipient aux parois non conductrices de chaleur à s’évaporer intensément, il peut être considérablement refroidi. Selon théorie cinétique, les molécules les plus rapides s'évaporent, énergie moyenne Le nombre de molécules restant dans le liquide diminue, c'est pourquoi le liquide se refroidit.
Parfois aussi appelé évaporation sublimation, ou sublimation, c'est-à-dire la transition d'un solide à l'état gazeux. Presque tous leurs modèles sont vraiment similaires. La chaleur de sublimation est supérieure à la chaleur d’évaporation d’environ la chaleur de fusion.
À des températures inférieures au point de fusion, la pression vapeurs saturées majorité solides très peu et leur évaporation est pratiquement absente. Il existe cependant des exceptions. Ainsi, l’eau à 0 °C a une pression de vapeur saturée de 4,58 mm Hg. Art., et glace à −1 °C - 4,22 mm Hg. Art. et même à −10 °C - toujours 1,98 mmHg. Art. Ces pressions de vapeur d'eau relativement élevées expliquent l'évaporation facilement observée glace dure, en particulier le fait bien connu du linge mouillé qui sèche à froid.
Comme dans tout autre liquide, il existe des énergies dont l'énergie leur permet de vaincre l'attraction intermoléculaire. Ces molécules accélèrent avec force et volent vers la surface. Par conséquent, si vous couvrez un verre d'eau avec une serviette en papier, il deviendra un peu humide au bout d'un moment. Mais l'évaporation de l'eau dans conditions différentes se produit avec une intensité variable. Clé caractéristiques physiques, affectant le débit ce processus et sa durée sont la densité de la substance, la température, la surface, la présence de .Que densité plus élevée substances, plus les molécules sont proches les unes des autres. Cela signifie qu'il leur est plus difficile de surmonter l'attraction intermoléculaire et qu'ils volent vers la surface en nombre beaucoup plus petit. Si vous placez deux liquides de densités différentes (par exemple, l'eau et le méthyle) dans les mêmes conditions, celui de densité inférieure s'évaporera plus rapidement. La densité de l'eau est de 0,99 g/cm3 et celle du méthyle est de 0,79 g/cm3. Le méthanol s’évapore donc plus rapidement. Pas moins facteur important La température influence le taux d'évaporation de l'eau. Comme déjà mentionné, l'évaporation se produit à n'importe quelle température, mais à mesure qu'elle augmente, la vitesse de déplacement des molécules augmente et elles plus laisser le liquide. D'où la brûlure eau s'évapore plus rapidement que l'eau froide. L'intensité de l'évaporation de l'eau dépend également de sa surface. L'eau versée dans une bouteille à col étroit s'évapore car... les molécules éjectées se déposeront sur les parois de la bouteille en se rétrécissant vers le haut et reculeront. Et les molécules d'eau dans la soucoupe quitteront librement le liquide. Le processus d'évaporation s'accélérera considérablement si les courants d'air se déplacent sur la surface à partir de laquelle se produit l'évaporation. Le fait est qu'en plus des molécules quittant le liquide, elles y reviennent. Et plus la circulation de l’air est forte, moins il y a de molécules qui retombent dans l’eau. Cela signifie que son volume diminuera rapidement.
Sources :
- évaporation de l'eau
Diverses propriétés L’eau intéresse les scientifiques depuis de nombreuses années. Il se peut que de l'eau soit présente divers états– solide, liquide et gazeux. À la normale température moyenne l'eau ressemble à un liquide. Vous pouvez le boire et arroser les plantes avec. L'eau peut se répandre et occuper certaines surfaces et prendre la forme des vaisseaux dans lesquels elle se trouve. Alors pourquoi l’eau est-elle liquide ?
L'eau a une structure particulière grâce à laquelle elle prend la forme d'un liquide. Il peut verser, couler et s'égoutter. Les cristaux de solides ont une structure strictement ordonnée. Dans les substances gazeuses, la structure est exprimée par chaos complet. L'eau est une structure intermédiaire entre et substance gazeuse. Les particules dans la structure de l’eau sont situées à de courtes distances les unes des autres et sont relativement ordonnées. Mais à mesure que les particules s’éloignent les unes des autres au fil du temps, l’ordre de la structure disparaît rapidement.
Les forces d'influence interatomique et intermoléculaire déterminent la distance moyenne entre les particules. Les molécules d'eau sont constituées d'atomes d'oxygène et d'hydrogène, les atomes d'oxygène d'une molécule étant attirés par les atomes d'hydrogène d'une autre molécule. Des liaisons hydrogène se forment, ce qui donne de l'eau certaines propriétés fluidité, tandis que la structure de l'eau elle-même est presque identique à la structure du cristal. À l’aide de nombreuses expériences, l’eau elle-même définit sa propre structure dans un volume libre.
Lorsque l'eau est combinée avec surfaces dures, la structure de l’eau commence à s’unir à la structure de la surface. Puisque la structure de la couche d’eau adjacente reste inchangée, ses propriétés physiques commencent à changer. La viscosité de l'eau change. Il devient possible de dissoudre des substances ayant une certaine structure et propriétés. L'eau est initialement un liquide clair et incolore. Propriétés physiques l'eau peut être qualifiée d'anormale, car elle a assez haute température bouillir et congeler.
L'eau a tension superficielle. Par exemple, il a des points de congélation et d’ébullition anormalement élevés, ainsi qu’une tension superficielle. Évaporation spécifique et le point de fusion de l'eau est beaucoup plus élevé que celui de toute autre substance. La caractéristique étonnante est que la densité de l’eau est supérieure à celle de la glace, ce qui permet à la glace de flotter à la surface de l’eau. Toutes ces merveilleuses propriétés de l'eau en tant que liquide s'expliquent à nouveau par l'existence de ces liaisons hydrogène par lesquelles les molécules sont reliées.
La structure d'une molécule d'eau de trois atomes dans projection géométrique tétraèdre conduit à l'émergence d'un très fort attirance mutuelle molécules d'eau les unes aux autres. Tout dépend des liaisons hydrogène des molécules, car chaque molécule peut former quatre liaisons hydrogène absolument identiques avec d'autres molécules d'eau. Ce fait explique que l'eau est liquide.
Ce n'est un secret pour personne eau douce sur
L'eau est l'une des ressources les plus courantes et en même temps la plus substance étonnante sur Terre. L’eau est partout : autour de nous et à l’intérieur de nous. Les océans de la planète, constitués d'eau, couvrent les ¾ de la surface globe. Tout organisme vivant, qu’il soit végétal, animal ou humain, contient de l’eau. Les humains sont constitués à plus de 70 % d’eau. L'eau est l'un des principales raisons l'origine de la vie sur Terre. Comme toute substance, l’eau peut être dans différents états ou, comme disent les physiciens, dans des états agrégés de la matière : solide, liquide et gazeux. Dans ce cas, des transitions d'un état à un autre se produisent constamment - ce qu'on appelle transitions de phases. L'une de ces transitions est l'évaporation ; le processus inverse est appelé condensation. Essayons de comprendre comment l'utiliser phénomène physique, et ce que vous devez savoir à ce sujet.
Durant le processus d'évaporation, l'eau se déplace de état liquide sous forme gazeuse, qui produit de la vapeur d’eau. Cela se produit à n’importe quelle température lorsque l’eau est à l’état liquide (0 0 – 100 0 C). Cependant, le taux d’évaporation n’est pas toujours le même et dépend de nombreux facteurs : la température de l’eau, la surface de l’eau, l’humidité de l’air et la présence de vent. Plus la température de l’eau est élevée, plus ses molécules se déplacent rapidement et plus l’évaporation est intense. Comment zone plus grande surface de l'eau, et l'évaporation se produit exclusivement à la surface, donc plus de molécules l’eau pourra passer de l’état liquide à l’état gazeux, ce qui augmentera le taux d’évaporation. Plus la teneur en vapeur d’eau de l’air est élevée, c’est-à-dire plus l’humidité de l’air est élevée, moins l’évaporation se produit. De plus, plus la vitesse d'élimination des molécules de vapeur d'eau de la surface de l'eau est élevée, c'est-à-dire que plus la vitesse du vent est élevée, plus le taux d'évaporation de l'eau est élevé. Il convient également de noter que lors du processus d'évaporation, les molécules les plus rapides quittent l'eau, donc vitesse moyenne molécules et, par conséquent, la température de l’eau diminue.
Compte tenu des modèles décrits, il est important de prêter attention aux points suivants. Boire du thé très chaud n’est pas anodin. Cependant, pour le préparer, il faut de l'eau dont la température est proche du point d'ébullition. (100 0 C). Dans le même temps, l'eau s'évapore activement : des courants ascendants de vapeur d'eau sont clairement visibles au-dessus de la tasse de thé. Pour refroidir rapidement le thé et rendre sa consommation confortable, vous devez augmenter le taux d'évaporation et le thé refroidira beaucoup plus rapidement. La première méthode est connue de tous depuis l'enfance : si vous soufflez sur le thé et éliminez ainsi les molécules de vapeur d'eau et l'air chauffé de la surface, le taux d'évaporation et de transfert de chaleur augmentera et le thé refroidira plus rapidement. La deuxième méthode était souvent utilisée autrefois : ils versaient le thé d'une tasse dans une soucoupe et augmentaient ainsi la surface plusieurs fois, augmentant proportionnellement le taux d'évaporation et de transfert de chaleur, grâce à quoi le thé refroidissait rapidement à une température confortable. .
Le refroidissement de l'eau lors de l'évaporation se fait clairement sentir lorsque l'on quitte un plan d'eau ouvert après une baignade en été. Rester au frais avec une peau humide. Par conséquent, afin d'éviter l'hypothermie et de tomber malade, vous devez vous sécher avec une serviette, arrêtant ainsi le refroidissement provoqué par l'évaporation de l'eau. Cependant, cette propriété de l'eau - de se refroidir pendant l'évaporation - est parfois utile pour abaisser légèrement la température élevée d'une personne malade et ainsi lui permettre de se sentir mieux à l'aide de compresses ou de frottements.
Lorsque de la condensation se produit, l'eau de état gazeux se transforme en liquide avec libération d'énergie thermique. Il est important de s’en souvenir lorsque vous êtes à proximité d’une bouilloire bouillante. Le jet de vapeur d'eau sortant de son bec a une température élevée (environ 100 0 C). De plus, lorsque la vapeur d’eau entre en contact avec la peau humaine, elle se condense, augmentant ainsi les effets thermiques néfastes, pouvant entraîner des brûlures douloureuses.
Il est également utile de savoir que l’air contient toujours une certaine quantité de vapeur d’eau. Et plus la température de l’air est élevée, plus il peut y avoir de vapeur d’eau dans l’atmosphère. Par conséquent, en été, lorsque la température baisse sensiblement la nuit, une partie de la vapeur d'eau se condense et tombe sous forme de rosée. Si vous marchez pieds nus sur l'herbe le matin, elle sera humide et froide au toucher, car elle s'évapore déjà activement grâce à soleil du matin. Une situation similaire se produit si vous entrez dans une pièce chaude depuis la rue en hiver avec des lunettes - les lunettes s'embuent, car la vapeur d'eau dans l'air se condense sur surface froide verre Pour éviter cela, vous pouvez utiliser du savon ordinaire et appliquer une grille sur le verre par incréments d'environ 1 cm, puis frotter le savon avec un chiffon doux, lentement et sans appuyer trop fort. Les verres des lunettes seront recouverts d'un fin film invisible et ne s'embueront pas.
La vapeur d'eau dans l'air peut être mesurée avec une grande précision gaz parfait et calculer les paramètres de son état à l'aide de l'équation de Mendeleev-Clapeyron. Supposons que la température de l'air pendant la journée à la normale pression atmosphériqueéquivaut à 30 0 °C et l'humidité de l'air 50% . Voyons à quelle température l'air doit se refroidir la nuit pour que la rosée tombe. Dans ce cas, nous supposerons que la teneur (densité) de vapeur d'eau dans l'air n'a pas changé.
Densité de vapeur d'eau saturée à 30 0 °Cégal à 30,4 g/m3 (valeur du tableau). Puisque l'humidité de l'air est de 50 %, la densité de la vapeur d'eau est 0,5 30,4 g/m3 = 15,2 g/m3. La rosée tombera si, à une certaine température, cette densité est égale à la densité de la vapeur d'eau saturée. Selon les données tabulaires, cela se produira à une température d'environ 18 0 °C. Autrement dit, si la température de l'air descend en dessous la nuit 18 0 °C, alors la rosée tombera.
En utilisant la méthode proposée, nous vous proposons de résoudre le problème :
Dans un pot fermé d'un volume 2 litres il y a de l'air dont l'humidité est 80% , et la température 25 0 C. Le pot a été placé dans un réfrigérateur dont la température intérieure était 6 0 °C. Quelle masse d'eau tombera sous forme de rosée après le début de l'équilibre thermique.
