Buharlaşma nedir? Sıvının buharlaşma hızını ne belirler? Bu süreci etkileyen faktörler.

Eğitim Dairesi Başkanlığı, Gençlik Politikası, Beden Kültürü ve Spor

Morgaushsky bölgesinin yönetimi

Belediye eğitim kurumu

"Keşmaş temel ortaokulu"

Araştırma

Ders: "Buharlaşma"

Belediye eğitim kurumu "Kaşmaşskaya okulu"

Zaitseva Victoria

Danışman:

Kaşmaşi köyü - 2010

giriiş

Konunun alaka düzeyi:

Doğada su, denizlerin, nehirlerin, göllerin ve toprağın yüzeyinden sürekli olarak buharlaşır. Buhar halinde yükseklere çıkar. Buhar burada soğur ve birçok su damlacığı veya küçük buz parçaları oluşturur. Bu damlacıklardan ve buz parçalarından bulutlar oluşur. Su, buluttan yağmur ve kar şeklinde yeryüzüne geri döner.

Tema sorunu:

Islak çamaşırlar neden kurur ve yere dökülen su neden kaybolur?

Tema nesnesi:

Maddelerin buharlaşma süreci

Ana konu:

Sıvılar ve buharlar

Çalışmanın amacı: Ev koşullarında buharlaşma sürecinin incelenmesi.

İşin hedefleri:

1. İşin konusuyla ilgili literatürü inceleyin;

2. Buharlaşma sürecinin nasıl gerçekleştiğini deneysel olarak kanıtlayın;

3. Buharlaşma süreçlerini etkileyen nedenleri belirleyin.

Yöntemler:

Edebiyat çalışması;

Gözlem;

BölümBuharlaşma

Buharlaşma, bir sıvının yavaş yavaş buhar veya gaz halinde havaya dönüşmesi işlemidir.

Tüm sıvılar farklı oranlarda buharlaşır.

Sıvı ısıtıldığında buharlaşma daha hızlı gerçekleşir - sıcak bir sıvıda moleküllerin hareket hızı daha yüksektir, daha fazla molekülün sıvıyı terk etme şansı vardır.

Buharlaşan sıvının yüzey alanı ne kadar büyük olursa buharlaşma o kadar hızlı gerçekleşir. Yuvarlak bir tavadaki su, uzun bir sürahiye göre daha hızlı buharlaşacaktır.

Elinizi hızla buharlaşan bir sıvıyla (alkol, parfüm) ıslattığınızda, ıslanan bölgenin güçlü bir şekilde soğuduğunu hissedebilirsiniz. Elinize üflerseniz soğuma artacaktır.

Doğada su döngüsü

Aşırı sıcakta nehirler, göletler ve göller sığlaşır, su buharlaşır, yani sıvı halden gaz haline geçer - görünmez buhara dönüşür. Gün içinde su birikintileri, göletler, göller, nehirler, denizler, bitkilerde bulunan nem Güneş tarafından ısıtılarak buharlaşır ve daha çabuk ısınır. Bunu, iki özdeş plakanın farklı miktarlarda suyla doldurulup biri güneşe, diğeri gölgeye konulduğunda fark edebilirsiniz. Suyun güneş ışınlarıyla ısıtıldığı yerde gözle görülür şekilde daha hızlı buharlaşacaktır. Buharlaşmayı ve rüzgarı hızlandırır. Rüzgârda ıslak bir kağıt parçası, havanın sakin ve durgun olduğu yerde bırakılan kağıttan daha hızlı kurur.

Sıcak ve kuru günlerde kişi terler ama ter onu pek rahatsız etmez: anında kurur. Hava nemli ve sıcak olduğunda kıyafetleriniz bile terden ıslanır. Peki denizlerden, nehirlerden, göllerden nem sürekli buharlaşıp bitkilerden ayrılıp atmosferde yok oluyorsa neden Dünya kurumuyor?

Bu durum suyun sürekli bir döngü içerisinde olması nedeniyle gerçekleşmez. Buharlaştıktan sonra ısınan havayla birlikte küçük damlacıklar şeklini alarak yükselir.

Çözüm:

Buharlaşma süreci çok ilginç bir olgudur, onu gözlemlemek ve hayatımızda ne sıklıkla meydana geldiğini not etmek ilginçtir.

Bilimin buharlaşma sürecini insanların ve gezegenimizin yararına birden fazla kez kullanacağını düşünüyorum.

BölümII Pratik deneyimler

Buharlaşma hızı şunlara bağlıdır:

1) sıvı yüzey alanı;

2) sıcaklık;

3) moleküllerin sıvı yüzeyinin (rüzgar) üzerindeki hareketi;

4) maddenin türü;

1. Sıvının sıcaklığı aynı ise buharlaşmanın buharlaşan yüzey alanına bağımlılığı.

Deneyin ilerleyişi:

Aynı miktarda suyu bardağa ve tabağa dökün. Sabaha kadar bırakalım.

Ertesi sabah tabaktaki suyun buharlaştığını (sıvının hacminin azaldığını) ancak bardakta hala su olduğunu görüyoruz.

Çözüm: Buharlaşan sıvının yüzeyi ne kadar büyük olursa, buharlaşma o kadar hızlı gerçekleşir, çünkü buharlaşan moleküllerin sayısı daha geniş bir alanda daha fazla olacaktır.

2. Buharlaşmanın sıcaklığa bağlılığı

Deneyin ilerleyişi:

2 özdeş kap aldım, birine soğuk su, diğerine sıcak su döktüm. Su seviyesi aynıydı. Bir süre sonra sıcak su dolu kapta daha az sıvı kaldı.

Çözüm: Sıcaklık ne kadar yüksek olursa buharlaşma hızı da o kadar hızlı olur

3. Buharlaşmanın rüzgara bağımlılığı.

Deneyin ilerleyişi:

Buharlaşma hızı, havanın sıvının serbest yüzeyi üzerindeki hareketine bağlıdır. Rüzgar oluşturduğumuzda buharlaşma daha hızlı olur

2 sayfa kağıda aynı miktarda su uygulayın. Bir defter veya saç kurutma makinesi kullanarak bir sayfa kağıdın üzerine rüzgar oluşturacağız.

Çözüm: Sıvının üzerindeki hava hareket ederse buharlaşma hızı artar çünkü hava akışı sıvı moleküllerinin yüzeyden ayrılarak buhar durumuna geçmesine yardımcı olur. Sıcak hava bu süreci hızlandıracaktır.

Buharlaşmanın madde türüne bağımlılığı.

Deneyin ilerleyişi:

Bu deneyi gerçekleştirmek için iki kağıt peçete aldım. İlkine biraz su döktü, ikincisine de parfüm sıktı. Daha sonra sıvıların buharlaşmasını gözlemlemeye başladım.

Parfüm en hızlı şekilde buharlaştı ve peçetede iz bırakmadı. Geriye sadece hoş bir koku kalmıştı. Buharlaşan ikinci şey ise suydu.

Çözüm: Farklı sıvıların farklı buharlaşma oranlarına sahip olduğunu düşünüyorum.

5. Bu ilginç!

Deneyin ilerleyişi:

Elimin üstüne ince bir tabaka halinde parfüm sürdüm. Parfüm elimden buharlaşırken üşüdüğümü hissettim.

Çözüm: Bu, sıvının buharlaşması için avuç içinden sürekli bir enerji akışının gerekli olduğu anlamına gelir.

6. Bu ilginç!

Deneyin ilerleyişi:

Tahtanın yarısını ıslak, ıslak bir bezle, diğer yarısını ise hafif ıslak bir bezle sildim. Tahtamın ikinci yarısı kuruydu ama ilk yarısı hâlâ ıslaktı.

Çözüm: Bu, tahtanın daha kuru bir bezle silinmesi gerektiği anlamına gelir.

Sonuçlar:

“Buharlaşma” konusu üzerinde çalışırken sorularıma cevap buldum. Islak çamaşırların neden kuruduğunu ve yere dökülen suyun neden kaybolduğunu öğrendim.

Sıvının buharlaşma hızı sıvının serbest yüzey alanına bağlıdır. Buharlaşma alanı ne kadar büyük olursa, buharlaşma o kadar hızlı gerçekleşir.

Buharlaşma hızı sıvının sıcaklığına bağlıdır. Sıvının sıcaklığı ne kadar yüksek olursa buharlaşma da o kadar hızlı gerçekleşir.

Buharlaşma hızı, havanın sıvının serbest yüzeyi üzerindeki hareketine bağlıdır.

Buharlaşma hızı alınan sıvının türüne bağlıdır.

Çözüm

Buharlaşma konusu üzerinde çalışırken sorularıma yanıtlar buldum. Buharlaşmanın nasıl gerçekleştiğini, maddelerin buharlaşma hızının farklı olduğunu öğrendim. İnsanlar buharlaşma sürecini yaşamlarında aktif olarak kullanmakta, çeşitli mekanizma ve makinelerin üretiminde kullanmakta ve günlük yaşamda kullanmaktadırlar. Doğada bu süreç insan faaliyetinden bağımsız olarak gerçekleşir ve insanların görevi bu süreci aksatmamaktır. Bunu yapmak için doğayı sevmeniz ve Dünyamızı sevmeniz gerekiyor! Yaptığım deneyler oldukça ilgi çekiciydi ve bu konu üzerinde yapılabilecek daha birçok deney olduğunu düşünüyorum. Artık doğada veya insan yaşamında meydana gelen buharlaşmaya her zaman dikkat ediyorum ve bu konuda zaten bu kadar çok şey bildiğim için mutluyum!

Ek 1

İnsan yaşamında buharlaşma süreci.

Buharlaşma bazen tehlikeli olabilir. Örneğin: Termometreniz kırılırsa içinden cıva dökülebilir ve bu hızla buharlaşır. Buharları insanlar için çok tehlikeli ve zehirlidir. Benzin ayrıca buharları nedeniyle de tehlikelidir: benzinin dökülmesi ve kazara çıkan kıvılcım, anında patlamaya ve yangına yol açabilir. Ev hanımı mutfakta yiyecekleri hazırlamak ve muhafaza etmek için sıklıkla buharlaştırma işlemini kullanır. Örneğin: Düdüklü tencerede oluşan buhar suya baskı yapar, bunun sonucunda su daha yüksek sıcaklıkta kaynar ve yemek daha hızlı pişer.

Buharlaştırma işlemi genellikle gıda muhafazasında kullanılan kapları sterilize etmek için kullanılır.

Soğuk algınlığı için insanlar şifalı bitkileri teneffüs ederken sıklıkla buharlaşma sürecini kullanırlar.

İnsanlar parfümün aromasını ancak buharlaşma yoluyla uzun süre hissedebilirler; önce alkol cilt yüzeyinden buharlaşır, ardından daha az uçucu aromatik maddeler kişiye gittiğinde bile onu hatırlatmaya devam eder.

Sıcak hava akışını kullanan buharlaştırma işlemi, güzel saç modelleri oluşturmanıza olanak sağlar. Bir kuaförün saç kurutma makinesi olmadan çalışması imkansızdır!

Doğada buharlaşma süreci

Nehirler, sularındaki kayaların içerdiği birçok kimyasal maddeyi çözerek denize taşır. Bu maddelerden biri yediğimiz sıradan tuzdur. Deniz suyu buharlaştığında içinde çözünen tuz denizde kalır. Denizlerin bu kadar tuzlu olmasının nedeni budur.

Bir buluttaki su damlacıkları sıcak hava kütlesiyle karşılaştığında buharlaşır ve bulut kaybolur! Bu nedenle bulutlar sürekli şekil değiştirir. İçerdikleri nem sürekli olarak suya veya buhara dönüşür. Bulutta bulunan su damlacıklarının ağırlığı vardır, dolayısıyla yer çekimi onları aşağı çeker ve giderek daha aşağıya doğru salınırlar. Düşen büyük kısmı daha sıcak hava katmanlarına ulaştığında bu sıcak hava onların buharlaşmasına neden olur. Yağmur yağmayan bulutlar bu şekilde elde edilir. Buharlaşırlar ve damlaların dünya yüzeyine ulaşmak için zamanları yoktur.

Doğada maddeler üç toplanma durumundan birinde olabilir: katı, sıvı ve gaz. Birinciden ikinciye ve tam tersi geçiş, özellikle kışın her gün gözlemlenebilir. Ancak buharlaşma işlemi olarak bilinen sıvının buhara dönüşmesi çoğu zaman gözle görülmez. Görünüşte önemsiz olmasına rağmen insan yaşamında önemli bir rol oynar. Bu konuda daha fazlasını öğrenelim.

Buharlaşma - nedir bu?

Çay veya kahve için su ısıtıcısını kaynatmaya her karar verdiğinizde, suyun 100 °C'ye ulaştığında nasıl buhara dönüştüğünü gözlemleyebilirsiniz. Bu tam olarak buharlaşma sürecinin (belirli bir maddenin gaz haline geçişi) pratik bir örneğidir.

İki tür buharlaşma vardır: kaynama ve buharlaşma. İlk bakışta aynılar ama bu yaygın bir yanılgıdır.

Buharlaşma, bir maddenin yüzeyinden buhar oluşmasıdır ve kaynama, tüm hacminden buhar oluşmasıdır.

Buharlaşma ve kaynama: fark nedir

Her ne kadar buharlaşma ve kaynama süreçleri bir sıvının gaz haline geçmesine neden olsa da, aralarındaki iki önemli farkı hatırlamakta fayda var.

• Kaynama belirli bir sıcaklıkta meydana gelen aktif bir işlemdir. Her madde için benzersizdir ve yalnızca atmosfer basıncının azalmasıyla değişebilir. Normal koşullar altında suyun 100 °C'de, rafine ayçiçek yağı için - 227 °C, rafine edilmemiş ayçiçek yağı için - 107 °C'de kaynaması gerekir. Aksine, alkolün kaynaması için daha düşük bir sıcaklığa (78 °C) ihtiyacı vardır. Buharlaşma sıcaklığı herhangi bir olabilir ve kaynamanın aksine sürekli olarak meydana gelir.
• İşlemler arasındaki ikinci önemli fark, kaynatma sırasında sıvının tüm kalınlığı boyunca buharlaşmanın meydana gelmesidir. Oysa suyun veya diğer maddelerin buharlaşması yalnızca yüzeylerinden gerçekleşir. Bu arada, kaynama işlemine her zaman eş zamanlı olarak buharlaşma da eşlik eder.

Süblimasyon süreci

Buharlaşmanın, sıvıdan gaz halindeki toplanma durumuna geçiş olduğuna inanılmaktadır. Bununla birlikte, nadir durumlarda, sıvı durumu atlayarak, doğrudan katı durumdan gaz durumuna buharlaşma mümkündür. Bu işleme süblimasyon denir.

Bu kelime, bir fotoğraf salonunda en sevdiği fotoğrafın bulunduğu bir kupa veya tişört sipariş eden herkese tanıdık geliyor. Bir görüntüyü kumaşa veya seramiğe kalıcı olarak uygulamak için bu tür buharlaştırma kullanılır; bunun onuruna bu tür baskıya süblimasyon denir.

Ayrıca bu tür buharlaştırma, meyve ve sebzelerin endüstriyel olarak kurutulması ve kahve yapımında sıklıkla kullanılır.

Süblimleşme, sıvının buharlaşmasına göre çok daha az rastlanan bir olay olsa da bazen günlük yaşamda da görülebilmektedir. Böylece kışın kurumaya asılan yıkanmış ıslak çamaşırlar anında donarak sertleşir. Ancak yavaş yavaş bu katılık ortadan kalkar ve işler kurur. Bu durumda buz halindeki su, sıvı fazı atlayarak doğrudan buhara girer.

Buharlaşma nasıl oluşur?

Çoğu fiziksel ve kimyasal süreç gibi moleküller de buharlaşma sürecinde önemli bir rol oynar.

Sıvılarda birbirlerine çok yakın bulunurlar ancak sabit bir konumları yoktur. Bu sayede sıvının tüm alanı boyunca ve farklı hızlarda "seyahat edebilirler". Bu, hareket sırasında birbirleriyle çarpışmaları ve bu çarpışmalardan hızlarının değişmesi nedeniyle elde edilir. Yeterince hızlı hale gelen en aktif moleküller, maddenin yüzeyine yükselebilir ve diğer moleküllerin çekim kuvvetinin üstesinden gelerek sıvıyı terk edebilir. Bu şekilde su veya başka bir madde buharlaşarak buhar oluşur. Bu biraz uzaya roket uçurmaya benzemiyor mu?

En aktif moleküller sıvıdan buhara geçmesine rağmen geri kalan “kardeşleri” sürekli hareket halinde olmayı sürdürürler. Yavaş yavaş, çekimin üstesinden gelmek ve başka bir toplanma durumuna geçmek için gerekli hızı kazanırlar.

Yavaş yavaş ve sürekli olarak sıvıyı terk eden moleküller bunun için iç enerjisini kullanır ve azalır. Ve bu doğrudan maddenin sıcaklığını etkiler - azalır. Bu nedenle fincandaki soğuyan çay miktarı bir miktar azalır.

Buharlaşma koşulları

Yağmurdan sonra su birikintilerini gözlemlediğinizde, bazılarının daha hızlı kuruduğunu, bazılarının ise daha uzun sürdüğünü fark edeceksiniz. Kurumaları bir buharlaşma süreci olduğundan bunun için gerekli koşulları anlamak için bu örneği kullanabiliriz.

• Buharlaşma hızı, buharlaşan maddenin türüne bağlıdır, çünkü her biri, moleküllerinin tamamen gaz haline dönüşme süresini etkileyen benzersiz özelliklere sahiptir. Aynı miktarda sıvıyla dolu 2 özdeş şişeyi (biri alkol C2H5OH, diğeri su H2O içerir) açık bırakırsanız, ilk kap daha hızlı boşalır. Çünkü yukarıda da bahsettiğimiz gibi alkolün buharlaşma sıcaklığı daha düşük olduğundan daha hızlı buharlaşacaktır.
• Buharlaşmanın bağlı olduğu ikinci şey ortam sıcaklığı ve buharlaşan maddenin kaynama noktasıdır. Birincisi ne kadar yüksek ve ikincisi ne kadar düşükse, sıvı ona o kadar hızlı ulaşabilir ve gaz haline dönüşebilir. Bu nedenle buharlaşmayı içeren bazı kimyasal reaksiyonlar sırasında maddeler özel olarak ısıtılır.
• Buharlaşmanın bağlı olduğu bir diğer durum ise buharlaşmanın meydana geldiği maddenin yüzey alanıdır. Ne kadar büyük olursa, süreç o kadar hızlı gerçekleşir. Buharlaşmanın çeşitli örneklerini düşünürsek aklımıza yine çay gelebilir. Genellikle soğuması için bir tabağa dökülür. Orada, sıvının yüzey alanı arttığı için içecek daha hızlı soğudu (tabak çapı fincan çapından daha büyük).
• Ve yine çay hakkında. Daha hızlı soğutmanın bilinen bir diğer yolu da üzerine üflemektir. Rüzgarın varlığının (hava hareketi) buharlaşmanın da buna bağlı olduğunu nasıl fark edersiniz? Rüzgar hızı ne kadar yüksek olursa sıvı moleküller o kadar hızlı buhara dönüşür.
• Atmosfer basıncı aynı zamanda buharlaşma hızını da etkiler: Ne kadar düşükse moleküller bir durumdan diğerine o kadar hızlı geçer.

Yoğunlaşma ve desüblimleşme

Moleküller bir kez buhara dönüştükten sonra hareket etmeyi bırakmazlar. Yeni bir toplanma durumunda hava molekülleriyle çarpışmaya başlarlar. Bu nedenle bazen sıvı (yoğunlaşma) veya katı (desüblimleşme) duruma dönebilirler.

Buharlaşma ve yoğunlaşma (desüblimleşme) süreçleri birbirine eşdeğer olduğunda buna dinamik denge denir. Gaz halindeki bir madde benzer bileşimdeki sıvısıyla dinamik dengede ise buna doymuş buhar denir.

Buharlaşma ve insan

Çeşitli buharlaşma örnekleri göz önüne alındığında, bu sürecin insan vücudu üzerindeki etkisini hatırlamadan edemiyoruz.

Bildiğiniz gibi 42,2 °C vücut ısısında kişinin kanındaki protein pıhtılaşır ve bu da ölüme yol açar. İnsan vücudu sadece enfeksiyon nedeniyle değil, aynı zamanda fiziksel emek yaparken, spor yaparken veya sıcak bir odada kalırken de ısınabilir.

Vücut, kendi kendini soğutma sistemi (terleme) sayesinde normal işleyiş için kabul edilebilir bir sıcaklığı korumayı başarır. Vücut ısısı yükselirse ter, derinin gözeneklerinden dışarı atılır ve daha sonra buharlaşır. Bu süreç aşırı enerjinin "yakılmasına" yardımcı olur ve vücudun soğumasına ve sıcaklığının normalleşmesine yardımcı olur.

Bu arada, teri modern toplumun en büyük felaketi olarak sunan ve naif alıcılara bundan kurtulmak için her türlü maddeyi satmaya çalışan reklamlara kayıtsız şartsız inanmamalısınız. Vücudun normal işleyişini bozmadan daha az terlemeye zorlamak imkansızdır ve iyi bir deodorant yalnızca hoş olmayan ter kokusunu maskeleyebilir. Bu nedenle terlemeyi önleyici maddeler, çeşitli tozlar ve tozlar kullanarak vücuda onarılamaz zararlar verebilirsiniz. Sonuçta, bu maddeler ter bezlerinin gözeneklerini tıkar veya boşaltım kanallarını daraltır, bu da vücudun sıcaklığını kontrol etme yeteneğinden mahrum kaldığı anlamına gelir. Terlemeyi önleyici ilaç kullanımının hala gerekli olduğu durumlarda öncelikle doktorunuza danışmalısınız.

Buharlaşmanın bitki yaşamındaki rolü

Bildiğiniz gibi sadece insanların %70'i su değil, aynı zamanda bitkilerin ve turp gibi bazılarının da %90'ı sudur. Bu nedenle buharlaşma onlar için de önemlidir.

Su, bitki gövdesine giren faydalı (ve zararlı) maddelerin ana kaynaklarından biridir. Ancak bu maddelerin emilebilmesi için güneş ışığına ihtiyaç vardır. Ancak sıcak günlerde güneş sadece bitkiyi ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda aşırı ısıtarak onu yok eder.

Bunun olmasını önlemek için, floranın temsilcileri kendi kendini soğutma yeteneğine sahiptir (insanın terleme sürecine benzer şekilde). Yani bitkiler aşırı ısındığında suyu buharlaştırır ve böylece soğurlar. Bu nedenle yaz aylarında bahçelerin ve sebze bahçelerinin sulanmasına çok dikkat edilir.

Buharlaşma endüstride ve evde nasıl kullanılır?

Kimya ve gıda endüstrileri için buharlaşma vazgeçilmez bir süreçtir. Yukarıda bahsedildiği gibi, yalnızca birçok ürünün kurutulmasına (bunlardan nemin buharlaşmasına) yardımcı olmakla kalmaz, bu da raf ömrünü uzatır; aynı zamanda ideal diyet ürünlerinin (daha az ağırlık ve kalori, daha yüksek besin içeriği) üretilmesine de yardımcı olur.

Buharlaştırma (özellikle süblimasyon) çeşitli maddeleri saflaştırmak için de kullanılır.

Bir diğer uygulama alanı ise iklimlendirmedir.

İlaçları unutma. Sonuçta, soluma süreci (tıbbi ilaçlarla doyurulmuş buharın solunması) aynı zamanda buharlaşma sürecine de dayanmaktadır.

Tehlikeli dumanlar

Ancak her süreç gibi bunun da olumsuz yanları var. Sonuçta, sadece yararlı maddeler buharlaşıp insanlar ve hayvanlar tarafından solunamaz, aynı zamanda ölümcül olanlar da olabilir. Ve en üzücü olan şey, bunların görünmez olmasıdır, bu da kişinin bir toksine maruz kaldığını her zaman bilmediği anlamına gelir. Bu nedenle tehlikeli maddelerle çalışan fabrika ve işletmelerde koruyucu maske ve önlüksüz kalmaktan kaçınmalısınız.

Ne yazık ki zararlı dumanlar evde de gizlenebilir. Sonuçta, eğer mobilya, duvar kağıdı, muşamba veya diğer eşyalar zayıf teknolojiye sahip ucuz malzemelerden yapılmışsa, havaya toksin salma yeteneğine sahiptirler ve bu da sahiplerini yavaş yavaş "zehirleyecektir". Bu nedenle herhangi bir ürünü satın alırken, yapıldığı malzemenin kalite sertifikasına bakmakta fayda var.

Bir sıvının gaz haline geçmesinin iki yolu vardır: buharlaşma ve kaynama.

Bu iki yöntem, buharlaşmanın sıvının yüzeyinden meydana gelmesi ve kaynamanın tüm hacim boyunca meydana gelmesi bakımından farklılık gösterir.

Kaynama hızlı bir işlemdir ve kısa sürede kaynayan sudan eser kalmaz; buhara dönüşür.

Buharlaşma, basınçtan bağımsız olarak herhangi bir sıcaklıkta meydana gelir ve normal koşullar altında her zaman 760 mmHg'ye yakındır. Sanat. Buharlaşma kaynamanın aksine çok yavaş bir süreçtir. Kapatmayı unuttuğumuz bir kolonya şişesi birkaç gün sonra boşalacaktır; Sulu tabak daha uzun süre oturacak, ancak er ya da geç kurumuş olacak.

Buharlaşma hızı çeşitli nedenlere bağlıdır:

A) Buharlaşma hızı sıvının cinsine bağlıdır.

Molekülleri birbirini daha az kuvvetle çeken sıvı daha hızlı buharlaşır. Aslında bu durumda daha fazla sayıda molekül çekimin üstesinden gelebilir ve sıvının dışına uçabilir.

B) Sıvının sıcaklığı arttıkça buharlaşma daha hızlı gerçekleşir.

Bir sıvının sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, çevredeki moleküllerin çekici kuvvetlerinin üstesinden gelebilen ve sıvının yüzeyinden uzaklaşabilen hızlı hareket eden moleküllerin sayısı da o kadar fazla olur.

C) Bir sıvının buharlaşma hızı yüzey alanına bağlıdır.

Bu sebep, sıvının yüzeyden buharlaşması ve sıvının yüzey alanı ne kadar büyük olursa, aynı anda ondan havaya uçan molekül sayısının da o kadar fazla olmasıyla açıklanmaktadır.

D) Rüzgârla sıvının buharlaşması daha hızlı gerçekleşir.

Moleküllerin sıvıdan buhara geçişi ile eş zamanlı olarak ters işlem de meydana gelir. Sıvının yüzeyinde rastgele hareket ederek onu terk eden bazı moleküller tekrar sıvıya geri döner. Bu nedenle kapalı bir kaptaki sıvının kütlesi değişmez, ancak sıvı buharlaşmaya devam eder.

Çalışma için ihtiyacınız olacak:

A) çeşitli kesit alanlarına sahip cam kaplar, kaplar

B) okul ölçekleri

C) Çeşitli yoğunluktaki sıvılar (tatlı su, alkol, ayçiçek yağı)

D) havuç, patates, elma, siyah ekmek

D) termometre

A) Buharlaşma hızının buharlaştırılan sıvı türüne bağımlılığının incelenmesi.

Bu bağımlılığı incelemek için öğrenciler birbirinin aynısı 3 kap alıp bunları alkol, tatlı su ve ayçiçek yağıyla doldurup buharlaşmayı gözlemlerler. Deneyin başlangıç ​​tarihini ve saatini kaydedin, incelenen her sıvının tamamen buharlaşma süresini sırayla kaydedin. Ölçüm sonuçlarına dayanarak, sıvının buharlaşma hızının azalma derecesine göre kaydedildiği bir tablo derlenir.

Sıvı türü 24. 11. 25. 11. 27. 11. 1. 12. 10. 12. 15. 12. 20. 12.

2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006

Tatlı su 10mg 8mg 5mg 2mg 1mg 0mg 0mg

Alkol 10mg 7mg 4mg 0mg 0mg 0mg 0mg

Tuzlu tereyağı 10mg 9.5mg 9mg 8mg 7mg 6mg 5mg

Meyvelerin, meyvelerin, sebzelerin ve mantarların kurutulmasında buharlaştırma işlemi yaygın olarak kullanıldığından, bu görev büyük pratik öneme sahiptir. Öğrenciler her türden kurutulmuş ürünlerin verim yüzdesini deneysel olarak belirler ve kurutulmuş tarım ürünlerinin verim tablosunu hazırlar:

Ürün tipi Taze ürünün ağırlığı Kurutulmuş ürünün ağırlığı Kurutulmuş ürünün başlangıç ​​ağırlığının %'si cinsinden verimi

Elmalar 207g 300mg 31g %15

Havuç 34g 300mg 4g 900mg %14

Patates 80g 710mg 16g 9mg %21

Ekmek (siyah) 46g 100mg 25g 250mg %55

Teori ve deney sonuçlarının pratik uygulaması.

Elde edilen verilere dayanarak öğrenciler, kraker yapımında bir somun siyah ekmeğin gerçek kârını hesaplamaya karar verdiler.

1. somun ekmek (750g) – 10 ruble.

1. paket kraker (50 gr) – 6 ruble.

Tablo verilerini kullanarak bir somun ekmekten kaç tane kraker elde edildiğini hesapladık:

46,1 gr – 25,25 gr Toplam: 411 gr

Bu krakerlerden kaç paket yapabileceğimizi hesaplayalım:

411/50 = 8,2 (paket)

O zaman bir paketin maliyeti:

8,2 * 6 = 49,2 (ovmak)

49,2 – 10 = 39,2 (ovmak)

Ancak üretim maliyetlerini, işçi ücretlerini ve paketlemeyi de hesaba katmamız gerekiyor. Her ne kadar miktarın bir kısmı ekmeğin taze satın alınmaması ve zamanında satılmaması nedeniyle telafi edilebilir.

Elde edilen verilere göre sıvıların buharlaşması yoğunluklarına bağlıdır: yoğunluk ne kadar yüksekse sıvı o kadar yavaş buharlaşır.

Sıvının türü Sıvının yoğunluğu, kg/cub. m Buharlaşma süresi, saat.

Tatlı su 1000 580

Alkol 800 145

Ayçiçek yağı 1000 5800

Tatlı su ve ayçiçek yağının aynı yoğunluğunda bu sıvıların buharlaşma hızının farklı olması dikkat çekicidir (öğrenciler yağın yoğunluğunu bir beher ve öğrenci terazisi kullanarak kendileri hesapladılar). Ek literatür ve kimya dersinden edinilen bilgiler kullanılarak bu gerçek, suyun inorganik bir madde olduğu ve moleküller arasında özel bir bağ olan hidrojen olduğu gerçeğiyle açıklanabilir. Bu bağlantı çok zayıftır. Yağ organik bir maddedir. Bunlar trihidrik alkol gliserol ve karboksilik asitlerin esterleridir. Karmaşık yapısından dolayı bu bağlantı çok daha stabil olacaktır.

B) Sıvı sıcaklığından buharlaşmanın incelenmesi.

Gaz ocağının üzerine su dolu bir kap koyun ve kaynatın. Daha sonra öğrenciler sıvılarla dolu kapları indirirler: alkol ve tatlı su. Maddelerin kaynama noktaları tablosuna göre suyun kaynama noktasının 100 derece, alkolün ise 78 derece olduğunu görüyoruz. Sıvıların hacmi ve buharlaşma alanı aynıdır.

Maddenin adı Oda sıcaklığında buharlaşma, saat. Kaynama noktasında buharlaşma, saat.

Alkol 30 0,07

Tatlı su 120 0,25

Çalışma, yüksek sıcaklıklarda buharlaşmanın oda sıcaklığına göre daha hızlı gerçekleştiğini gösterdi. Bu olgu, sıcaklık arttıkça moleküllerin hızının artması ve sıvının yüzeyini kolaylıkla terk etmesiyle açıklanmaktadır.

C) Buharlaşma oranının buharlaşan sıvıların yüzey alanına bağımlılığının incelenmesi.

Deney için ihtiyacınız olacak:

A) 3 çeşit sıvı (tatlı su, alkol, ayçiçek yağı)

B) Her biri farklı serbest yüzey alanına sahip 3 beher içeren 3 set beher.

Buharlaşan sıvıların yüzey alanlarını hesaplıyoruz:

Sıvı tipi Beher çapı, cm Kesit alanı, cm

Büyük 6.6 34.1946

Ortalama 3,5 9,61625

Küçük 3 7.065

Sıvı tipi Buharlaşma süresi, saat, büyük Buharlaşma süresi, saat, orta Buharlaşma süresi, saat, küçük

Tatlı su 120 420 580

Alkol 30 105 145

Ayçiçek yağı 1200 4100 5800

(Öğrenciler, yağın buharlaşan kısmının oranını ve buharlaştığı süreyi kullanarak yağla yapılan deneyi hesapladılar)

Deneyi bitirdikten sonra şu sonuca vardık: buharlaşma hızı serbest yüzey alanıyla doğru orantılıdır. Deneyde yanlışlığın ve ölçüm hatasının dikkate alınması gerekir.

D) Buharlaşma hızının rüzgara bağımlılığının incelenmesi.

Deney için ihtiyacınız olacak:

A) 2 çeşit sıvı (alkol, tatlı su)

B) 4 özdeş kap.

Maddenin adı Rüzgarsız, saat Rüzgarlı, saat

Tatlı su 120 19

Deney, rüzgar olduğunda buharlaşmanın rüzgar olmadığı zamana göre daha hızlı gerçekleştiğini gösteriyor. Bu deneyim, çamaşırların ve su birikintilerinin yağmurdan sonra hızla kurumasını açıklamaktadır.

Eğer su dolu bir kabı ağzı açık bırakırsanız bir süre sonra su buharlaşacaktır. Aynı deneyi etil alkol veya benzinle yaparsanız süreç biraz daha hızlı gerçekleşir. Yeterince güçlü bir ocakta bir tencere suyu ısıtırsanız su kaynar.

Bütün bu olaylar buharlaşmanın, yani sıvının buhara dönüşmesinin özel bir durumudur. İki tür buharlaşma vardır buharlaşma ve kaynama.

Buharlaşma nedir

Buharlaşma, bir sıvının yüzeyinden buhar oluşmasıdır. Buharlaşma şu şekilde açıklanabilir.

Çarpışma sırasında moleküllerin hızları değişir. Çoğunlukla hızları o kadar yüksek olan moleküller vardır ki, komşu moleküllerin çekiciliğini yenerler ve sıvının yüzeyinden ayrılırlar. (Maddenin moleküler yapısı). Küçük hacimli bir sıvıda bile çok sayıda molekül bulunduğundan, bu tür durumlar oldukça sık meydana gelir ve sürekli bir buharlaşma süreci vardır.

Sıvının yüzeyinden ayrılan moleküller, üzerinde buhar oluşturur. Bazıları kaotik hareket nedeniyle sıvıya geri dönüyor. Bu nedenle, rüzgar varsa buharlaşma daha hızlı gerçekleşir, çünkü buharı sıvıdan uzaklaştırır (burada moleküllerin rüzgar tarafından sıvının yüzeyinden "yakalanması" ve ayrılması olgusu da meydana gelir).

Bu nedenle kapalı bir kapta buharlaşma hızla durur: birim zamanda "çıkan" molekül sayısı, sıvıya "geri dönen" sayıya eşit olur.

Buharlaşma oranı sıvının türüne bağlıdır: sıvının molekülleri arasındaki çekim ne kadar azsa buharlaşma o kadar yoğun olur.

Bir sıvının yüzey alanı ne kadar büyük olursa, daha fazla molekülün onu terk etme şansı olur. Bu, buharlaşma yoğunluğunun sıvının yüzey alanına bağlı olduğu anlamına gelir.

Sıcaklık arttıkça moleküllerin hızları artar. Bu nedenle sıcaklık ne kadar yüksek olursa buharlaşma da o kadar yoğun olur.

Ne kaynıyor

Kaynama, bir sıvının ısıtılması, içinde buhar kabarcıklarının oluşması, yüzeye çıkması ve orada patlaması sonucu oluşan yoğun buharlaşmadır.

Kaynama sırasında sıvının sıcaklığı sabit kalır.

Kaynama noktası bir sıvının kaynadığı sıcaklıktır. Genellikle belirli bir sıvının kaynama noktasından bahsederken, bu sıvının normal atmosfer basıncında kaynadığı sıcaklığı kastediyoruz.

Buharlaşma sırasında sıvıdan ayrılan moleküller sıvının iç enerjisinin bir kısmını alır. Bu nedenle sıvı buharlaştıkça soğur.

Özgül buharlaşma ısısı

Bir maddenin birim kütlesini buharlaştırmak için gereken ısı miktarını karakterize eden fiziksel miktara spesifik buharlaşma ısısı denir. (Bu konunun daha detaylı analizi için bağlantıyı takip edin)

SI sisteminde bu miktarın ölçü birimi J/kg'dır. L harfi ile gösterilir.

Buharlaşma

Bir fincan çay üzerinde buharlaşma

Buharlaşma- bir maddenin (buhar) yüzeyinde meydana gelen, bir maddenin sıvıdan gaz haline geçiş süreci. Buharlaşma süreci, yoğunlaşma sürecinin (buhar halinden sıvı duruma geçiş) tersidir. Buharlaşma (buharlaşma), bir maddenin yoğunlaştırılmış (katı veya sıvı) fazdan gaz halindeki (buhar) faza geçişi; birinci dereceden faz geçişi.

Yüksek fizikte daha gelişmiş bir buharlaşma kavramı vardır.

Buharlaşma- bu, parçacıkların (moleküller, atomlar) bir sıvının veya katının yüzeyinden E k > E p ile uçarak (yırtılıp) çıktığı bir süreçtir.

Genel özellikleri

Bir katının buharlaşmasına süblimleşme, sıvı hacminde buhar oluşmasına ise kaynama denir. Tipik olarak buharlaşma, belirtilen yüzeyin üzerinde bulunan gazlı ortamın basıncına karşılık gelen kaynama noktasının altındaki bir sıcaklıkta moleküllerinin termal hareketinin bir sonucu olarak bir sıvının serbest yüzeyinde buhar oluşumu olarak anlaşılır. Bu durumda yeterince yüksek kinetik enerjiye sahip moleküller sıvının yüzey katmanından gaz ortamına kaçar; bunların bir kısmı geri yansıtılarak sıvı tarafından yakalanır, geri kalanı ise geri dönüşü olmayacak şekilde kaybolur.

Buharlaşma, faz geçiş ısısının emildiği endotermik bir işlemdir - sıvı fazdaki moleküler yapışma kuvvetlerinin üstesinden gelmek ve sıvıyı buhara dönüştürürken genleşme çalışması için harcanan buharlaşma ısısı. Buharlaşmanın özgül ısısı, sıvının 1 mol'ü (buharlaşmanın molar ısısı, J/mol) veya kütlesinin birimi başına (kütle buharlaşma ısısı, J/kg) olarak ifade edilir. Buharlaşma oranı, sıvının birim yüzey alanından birim zamanda gaz fazına nüfuz eden buhar akısının jп yüzey yoğunluğu ile belirlenir [mol/(s.m2) veya kg/(s.m2) cinsinden]. En yüksek jp değeri vakumda elde edilir. Sıvının üzerinde nispeten yoğun bir gaz ortamı varsa, buhar moleküllerinin sıvının yüzeyinden gazlı ortama uzaklaştırılma hızının, sıvıdan emisyon hızlarına kıyasla küçük olması nedeniyle buharlaşma yavaşlar. Bu durumda, faz arayüzünde neredeyse buharla doymuş bir buhar-gaz karışımı tabakası oluşur. Bu katmandaki kısmi basınç ve buhar konsantrasyonu, buhar-gaz karışımının kütlesinden daha yüksektir.

Buharlaşma süreci, moleküllerin termal hareketinin yoğunluğuna bağlıdır: moleküller ne kadar hızlı hareket ederse, buharlaşma da o kadar hızlı gerçekleşir. Ek olarak, buharlaşma sürecini etkileyen önemli faktörler, dış (maddeye göre) difüzyon hızı ve maddenin kendisinin özellikleridir. Basitçe söylemek gerekirse rüzgar olduğunda buharlaşma çok daha hızlı gerçekleşir. Maddenin özelliklerine gelince, örneğin alkol sudan çok daha hızlı buharlaşır. Önemli bir faktör aynı zamanda buharlaşmanın meydana geldiği sıvının yüzey alanıdır: dar bir sürahiden geniş bir plakaya göre daha yavaş meydana gelecektir.

Moleküler seviye

Bu süreci moleküler düzeyde ele alalım: Komşu moleküllerin çekiciliğini yenmek için yeterli enerjiye (hıza) sahip moleküller, maddenin (sıvının) sınırlarını aşar. Bu durumda sıvı enerjisinin bir kısmını kaybeder (soğur). Örneğin çok sıcak bir sıvı: Buharlaşma sürecini hızlandırırken soğutmak için yüzeyine üfleriz.

Termodinamik denge

Buhar-gaz karışımında bulunan sıvı ve buhar arasındaki termodinamik dengenin ihlali, faz arayüzündeki sıcaklık sıçramasıyla açıklanır. Bununla birlikte, bu sıçrama genellikle ihmal edilebilir ve arayüzdeki kısmi basınç ve buhar konsantrasyonunun, sıvı yüzeyinin sıcaklığına sahip doymuş buhar değerlerine karşılık geldiği varsayılabilir. Sıvı ve buhar-gaz karışımı sabitse ve içlerindeki serbest taşınımın etkisi önemsizse, buharlaşma sırasında oluşan buharın sıvı yüzeyinden gazlı ortama uzaklaştırılması esas olarak moleküler difüzyon ve görünümün bir sonucu olarak ortaya çıkar. ikincisinin neden olduğu, bir sıvının yüzeyinden gazlı bir ortama yönlendirilen bir buhar-gaz karışımının yarı geçirgen (gaza nüfuz etmeyen) bir yüzeye (Stefanovsky adı verilen) akışına sahip bir kütle fazı arayüzünün (bkz. Difüzyon). Sıvının buharlaşarak soğutulmasının farklı modları altında sıcaklık dağılımı. Isı akışları şu şekilde yönlendirilir: a - sıvı fazdan buharlaşma yüzeyine, gaz fazına; b - sıvı fazdan yalnızca buharlaşma yüzeyine; c - her iki fazdan buharlaşma yüzeyine; d - buharlaşma yüzeyine yalnızca gaz fazı tarafından.

Baro-, termal difüzyon

Basınç ve termal difüzyonun etkileri genellikle mühendislik hesaplamalarında dikkate alınmaz, ancak buhar-gaz karışımı oldukça heterojen olduğunda (bileşenlerinin molar kütlelerinde büyük bir farkla) ve önemli olduğunda termal difüzyonun etkisi önemli olabilir. sıcaklık gradyanları. Fazlardan biri veya her ikisi arayüzlerine göre hareket ettiğinde, buhar-gaz karışımı ve sıvının madde ve enerjisinin konvektif transferinin rolü artar.

Sıvı-gaz ​​sistemine dışarıdan enerji beslemesinin olmaması durumunda. ısı kaynakları Sıvının yüzey tabakasına buharlaşma bir fazdan veya her iki fazdan sağlanabilir. Bir sıvıdan gazlı bir ortama buharlaşma sırasında her zaman yönlendirilen sonuçta ortaya çıkan madde akışının aksine, ısı akışları, sıvının kütlesinin tl, faz sınırı tgr ve gazlı ortamın sıcaklık oranlarına bağlı olarak farklı yönlere sahip olabilir. tg. Belirli bir miktar sıvı, yarı sonsuz bir hacim veya yüzeyini yıkayan bir gazlı ortam akışı ile ve gaz sıcaklığından daha yüksek bir sıvı sıcaklığında (tl > tg > tg) temas ettiğinde, sıvıdan ortama bir ısı akışı meydana gelir. faz arayüzü: (Qlg = Ql - Qi, burada Qi buharlaşma ısısıdır, Qlg sıvıdan gazlı ortama aktarılan ısı miktarıdır. Bu durumda sıvı soğutulur (buharlaşmalı soğutma olarak adlandırılır). Böyle bir soğutma sonucunda tgr = tg eşitliği sağlanırsa, sıvıdan gaza ısı transferi durur () Qlg = 0 ve sıvı taraftan arayüze sağlanan ısının tamamı Buharlaşma () için harcanır. Ql = Qi).

Buharla doymamış gazlı bir ortam durumunda, ikincisinin faz arayüzündeki ve Ql = Qi'deki kısmi basıncı, gazın kütlesinden daha yüksek kalır, bunun sonucunda sıvının buharlaşması ve buharlaşarak soğutulması sağlanır. durmaz ve tgr, tl ve tg'den daha düşük olur. Bu durumda, tl'deki bir azalma sonucunda tgr = tl eşitliği sağlanana ve sıvı taraftan ısı akışı durana ve gaz ortamından Qgl eşit olana kadar arayüze her iki fazdan ısı verilir. Qi. Sıvının daha fazla buharlaşması, buharlaşmalı soğutma sırasında sıvının soğuma limiti veya ıslak termometre sıcaklığı olarak adlandırılan (ıslak termometre psikrometresi tarafından gösterildiği gibi) tm = tl = tgr sabit sıcaklığında meydana gelir. tm değeri, buhar-gaz ortamının parametrelerine ve sıvı ve gaz fazlar arasındaki ısı ve kütle transferinin koşullarına bağlıdır.

Sıcaklıkları farklı olan bir sıvı ve gazlı ortam, dışarıdan enerji almayan ve bunu dışarıya salmayan sınırlı bir hacimde ise, iki faz arasında sıcaklıkların eşit olduğu termodinamik denge oluşana kadar buharlaşma meydana gelir. her iki faz da sistemin sabit entalpisi ile eşitlenir ve gaz fazı, sistem sıcaklığı tad'de buharla doyurulur. Gazın adyabatik doyma sıcaklığı olarak adlandırılan ikincisi, yalnızca her iki fazın başlangıç ​​parametreleriyle belirlenir ve ısı ve kütle transferi koşullarına bağlı değildir.

Buharlaşma oranı

Sıvı yüzeyinin üzerinde bulunan d, [m] kalınlığındaki ikili buhar-gaz karışımının sabit bir katmanına buharın tek yönlü difüzyonu ile izotermal buharlaşma hızı [kg/(m2 s)] Stefan formülü kullanılarak bulunabilir: burada D karşılıklı difüzyon katsayısıdır, [m2 /With]; - gaz sabit buharı, [J/(kg K)] veya [m 2 /(s 2 K)]; T - karışım sıcaklığı, [K]; p - buhar-gaz karışımının basıncı, [Pa]; - arayüzeydeki ve karışım katmanının dış sınırındaki kısmi buhar basınçları, [Pa].

Genel durumda (hareketli sıvı ve gaz, izotermal olmayan koşullar), arayüze bitişik sıvının sınır katmanında momentum transferine ısı transferi eşlik eder ve gazın sınır katmanında (buhar-gaz karışımı) birbirine bağlı ısı ve kütle transferi meydana gelir. Bu durumda, buharlaşma oranını hesaplamak için deneysel ısı ve kütle transfer katsayıları kullanılır ve nispeten daha basit durumlarda, gaz ve sıvı fazların eşlenik sınır katmanları için bir diferansiyel denklem sisteminin yaklaşık sayısal çözüm yöntemleri kullanılır.

Buharlaşma sırasında kütle transferinin yoğunluğu, arayüzdeki buharın kimyasal potansiyelleri ile buhar-gaz karışımının kütlesi arasındaki farka bağlıdır. Bununla birlikte, baro ve termal difüzyon ihmal edilebilirse, kimyasal potansiyellerdeki fark, kısmi basınçlardaki veya buhar konsantrasyonlarındaki farkla değiştirilir ve aşağıdaki denklem alınır: jп = bp (рп, gr - рп, temel) = bpp(уп) , гр - уп, temel) veya jп = bc( cп, gr - sp, ana), burada bp, bc - kütle transfer katsayısı, p - karışım basıncı, rp - kısmi buhar basıncı, yп = pп/p - molar konsantrasyonu buharlar, cп = rп/r - buharların kütle konsantrasyonu, rп, r - buharların ve karışımların yerel yoğunlukları; endeksler şu anlama gelir: “gr” - faz sınırında, “temel” - ana olarak. karışımın ağırlığı. Buharlaşma sırasında sıvı tarafından verilen ısı akısı yoğunluğu [J/(m2 s) cinsinden]: q = azh(tl - tg) = rjп + ag (tg - tg), burada azh, ag - sıvıdan ısı transfer katsayısı ve gaz, [W/(m2K)]; r - ısı Buharlaşma, [J/kg].

Buharlaşma yüzeyinin çok küçük eğrilik yarıçapları için (örneğin, küçük sıvı damlalarının buharlaşması sırasında), sıvının yüzey geriliminin etkisi dikkate alınır ve bu, ara yüzeyin üzerindeki denge buhar basıncının oluşmasına yol açar. aynı sıvının düz bir yüzey üzerindeki doymuş buhar basıncından daha yüksektir. Eğer tgr~tl ise, buharlaşma hesaplanırken sadece gaz fazındaki ısı ve kütle transferi hesaba katılabilir. Nispeten düşük bir kütle aktarımı yoğunluğunda, ısı ve kütle aktarımı süreçleri arasındaki analoji yaklaşık olarak geçerlidir ve bundan şu sonuç çıkar: Nu/Nu0 = Sh*/Sh0, burada Nu = ag l/lg, Nusselt sayısıdır, l buharlaşma yüzeyinin karakteristik boyutu, lg buhar-gaz karışımının ısıl iletkenlik katsayısıdır, Sh* = bpyг, grl/Dp = bccг, grl/D - buhar akışının difüzyon bileşeni için Sherwood sayısı, Dp = D/ RпT - buharın kısmi basınç gradyanı ile ilgili difüzyon katsayısı. Bp ve bc değerleri yukarıdaki ilişkilerden hesaplanır, Nu0 ve Sh0 sayıları jп: 0'a karşılık gelir ve ayrı ayrı meydana gelen ısı ve kütle transferi süreçlerine ilişkin verilerden belirlenebilir. Toplam (difüzyon ve konvektif) buhar akışı için Sh0 sayısı, Sh*'ın arayüzdeki molar (yg, g) veya kütle (cg, g) gaz konsantrasyonuna bölünmesiyle bulunur; bu, katsayının hangi kütle transferi itici kuvvetine bağlı olduğuna bağlıdır. b atanır.

Denklemler

Buharlaşma sırasında Nu ve Sh* için benzerlik denklemleri, olağan kriterlere (Reynolds sayıları Re, Archimedes Ar, Prandtl Pr veya Schmidt Sc ve geometrik parametreler) ek olarak, enine buhar akışının etkisini ve derecesinin hesaba katıldığı parametreleri içerir. sınır tabakasının kesitindeki profiller, hızlar, sıcaklıklar veya konsantrasyonlar üzerindeki buhar-gaz karışımının heterojenliğinin (molar kütle oranları veya gaz sabitleri bileşenleri).

Buhar-gaz karışımının hidrodinamik hareket rejimini (örneğin, suyun atmosferik havaya buharlaşması sırasında) ve sıcaklık ve konsantrasyon alanlarının sınır koşullarının benzerliğini önemli ölçüde ihlal etmeyen küçük jп'de, etki Benzerlik denklemlerindeki ek argümanların sayısı önemsizdir ve Nu = Sh olduğu varsayılarak ihmal edilebilir. Çok bileşenli karışımlar buharlaştığında bu modeller çok daha karmaşık hale gelir. Bu durumda karışımı oluşturan bileşenlerin buharlaşma ısıları ile birbirleriyle dengede olan sıvı ve buhar-gaz fazlarının bileşimleri farklıdır ve sıcaklığa bağlıdır. İkili bir sıvı karışımı buharlaştığında, ortaya çıkan buhar karışımı, daha uçucu bileşen bakımından nispeten daha zengindir; yalnızca saf bir sıvı olarak durum eğrilerinin uç noktalarında (maksimum veya minimum) buharlaşan azeotropik karışımlar hariçtir.

Cihaz tasarımları

Sıvı ve gaz fazlarının temas yüzeyinin artmasıyla buharlaşan sıvının toplam miktarı artar, bu nedenle buharlaşmanın gerçekleştiği cihazların tasarımları, sıvının büyük bir aynasını oluşturarak onu jetlere bölerek buharlaşma yüzeyinde bir artış sağlar ve damlacıklar oluşmasına veya nozüllerin yüzeyinden aşağı doğru akan ince filmler oluşmasına neden olur. Buharlaşma sırasında ısı ve kütle transferinin yoğunluğunda bir artış, gazlı ortamın sıvı yüzeyine göre hızının arttırılmasıyla da sağlanır. Bununla birlikte, bu hızdaki bir artış, gazlı ortam tarafından aşırı sıvı sürüklenmesine ve aparatın hidrolik direncinde önemli bir artışa yol açmamalıdır.

Başvuru

Buharlaştırma, endüstriyel uygulamalarda maddelerin saflaştırılması, malzemelerin kurutulması, sıvı karışımların ayrılması ve iklimlendirme amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. İşletmelerin sirkülasyonlu su temin sistemlerinde evaporatif su soğutma kullanılmaktadır.

Ayrıca bakınız

Edebiyat

• // Brockhaus ve Efron'un Ansiklopedik Sözlüğü: 86 ciltte (82 cilt ve 4 ek cilt). - St.Petersburg. , 1890-1907.
• Berman L.D., Dolaşan suyun buharlaşarak soğutulması, 2. baskı, M.-L., 1957;
• Fuks N.A., Gazlı bir ortamda damlacıkların buharlaşması ve büyümesi, M., 1958;
• Bird R., Stewart W., Lightfoot E., Transfer Olayları, çev. İngilizce'den, M., 1974;
• Berman L.D., “Kimyanın teorik temelleri. teknolojisi", 1974, cilt 8, sayı 6, s. 811-22;
• Sherwood T., Pigford R., Wilkie C., Kütle Transferi, çev. İngilizceden, M., 1982. L.D. Berman.

Bağlantılar

Wikimedia Vakfı. 2010.

Diğer sözlüklerde “Buharlaşma” nın ne olduğunu görün:

Suda sıvı veya katı bir toplanma halinden gaz halindeki bir duruma (buhar) geçiş. Tipik olarak akışkanlaştırma, sıvının serbest yüzeyinde meydana gelen sıvının buhara geçişi olarak anlaşılır. I. katı cisimlere denir. süblimasyon veya süblimasyon. Basınç bağımlılığı... ... Fiziksel ansiklopedi

Bir sıvının serbest yüzeyinde meydana gelen buharlaşma. Katı bir maddenin yüzeyinden buharlaşmasına süblimleşme denir... Büyük Ansiklopedik Sözlük