Испарување

Испарување или испарение — физичка појава при што една супстанција преминува од течна во гасовита агрегатна состојба^[1] и се случува на површината на супстанцијата. Посебен вид на испарување е вриењето, каде што испарува сета маса во целина.

Во една чаша вода на собна температура, молекулите немаат доволно топлинска енергија за да избегаат од течноста. Со нејзино загревање, тие набргу излегуваат и се судираат. При судирањето, молекулите ја предаваат енергијата во различен степен, зависно од тоа како ќе се судрат. Оние при површината добиваат, но не оддаваат енергија, па така имаат достатна сила за да избегаат во воздухот (да испарат).

Испарувањето е суштински дел од процесот на кружење на водата. Сонцето предизвикува испарување на вода од океаните, езерата, влагата од почвата и други извори. Во хидрологијата, испарувањето и транспирацијата (испарување од растенијата) збирно се нарекуваат евапотранспирација. Испарувањето на водата се случува кога површината ќе се изложи на воздух, овозможувајќи го излегувањето на молекулите во облик на пареа. Дел од таа пареа потоа образува облаци.

Теорија

Опит кој го прикажува ладењето при испарување во изведба на проф. Оливер Зајков. Институт за физика, ПМФ, Скопје

За да можат да испарат, молекулите во течноста мора да бидат близу до површината, да се движат во соодветна насока и да имаат доволна кинетичка енергија за да ги совладаат меѓумолекулските сили во течноста.^[2] При мало испарување, само мал дел од молекулите ги задоволуваат овие услови. Бидејќи кинетичката енергија на молекулата е правопропорционална на нејзината температура, испарувањето е поинтензивно при повисока температура. Со излегувањето на побрзите молекули, оние што преостануваат имаат помала просечна кинетичка енергија, и затоа температурата на течноста се намалува. Оваа појава се нарекува „испарително разладување“.

Испарувањето се одвива побргу и при контакт на воздухот со течноста и кај течностите со поголем парен притисок. Затоа, обесените алишта се сушат (со испарување) побргу на ветровит откоку на мирен ден. Трите клучни фактори на испарувањето се топлината, атмосферскиот притисок (што го одредува процентот на влажност) и движењето на воздухот.

На молекуларно ниво, не постои строга граница помеѓу течната и гасовитата (парната) состојба. Овој меѓупростор се нарекува „Кнудсенов слој“, каде состојбата е неодредена. Бидејќи овој слој е дебел само колку неколку молекули, јасен фазен преод се гледа само на микроскопско ниво.

Течностите чие испарување на дадена температура не е видливо со голо око (на пр. масло на собна температура) сепак испаруваат, но процесот е многу побавен бидејќи нивните молекули не оддаваат доволно енергија со доволно честота за да направат пареа.

Рамнотежа на испарување

Парниот притисок на водата наспроти температурата 760 ммжс (Torr) = 1 атм.

Кога испарувањето се случува во затворен простор, излезените молекули се насобираат во облик на пареа над течноста. Многу од нив се враќаат во течноста, и тоа сè почесто со зголемувањето на густината и притисокот на пареата. Кога процесот на излегување и повраток ќе достигне рамнотежа,^[2] велиме дека пареата е „презаситена“, па така парниот притисок густината и температурата на течноста достигнуваат максимална граница и повеќе не се менуваат. Кај систем што се состои од пареа и течност на една чиста супстанција, рамнотежната состојба е непосредно зависна од парниот притисок на супстанцијата, согласно Клаузиус-Клајпероновата равенка:

\ln \left({\frac {P_{2}}{P_{1}}}\right)=-{\frac {\Delta H_{vap}}{R}}\left({\frac {1}{T_{2}}}-{\frac {1}{T_{1}}}\right)

каде P₁, P₂ се парни притисоци при температури T₁ и T₂, ΔH_vap е специфичната топлина на испарувањето, а R е универзалната гасна константа. Стапката на испарување во отворен систем е зависна од парниот притисок што се наоѓа во затворен систем. Со загревање на течноста, парниот притисок го достигнува амбиенталниот притисок, па така течноста зоврива.

Фактори со удел во стапката на испарување

Концентрација на супстанцијата што испарува во воздухот: доколку воздухот веќе содржи голема концентрација на течноста што испарува, тогаш истата ќе испарува побавно.
Концентрација на други супстанции во воздухот: ако воздухот е веќе заситен со други супстанции, тогаш капацитетот за примање на течноста што испарува ќе биде помал.
Проточност на воздухот: ова е делумно поврзано со гореспоменатите концентрации. Ако во испаренијата дува свеж воздух, тогаш концентрацијата не се зголемува, па затоа испарувањето е побрзо.
Меѓумолекулски сили: кога силите што ги врзуваат молекулите во течноста се посилни, тогаш на молекулите ќе им треба повеќе енергија за да избегаат. Ова се одликува со топлината на испарување.
Притисок: испарувањето се одвива побргу доколку напрегнатоста на површината е помала. Со ова, молекулите излегуваат полесно.
Површина: супстанцијата со поголема површина испарува побргу, бидејќи има повеќе молекули што се на површина (блиску до воздушната средина).
Температура на супстанцијата: кога е потопла, тогаш молекулите имаат поголема просечна кинетичка енергија, па така испарувањето се одвива побрзо.
Густина: со поголема густина на супстанцијата, течноста испарува побавно поради набиеноста на молекулите.

Галерија

Горење на испарен етанол во затворен простор
Горење на испарен етанол во затворен простор

Поврзано

Наводи

↑ „испарување“ - Дигитален речник на македонскиот јазик
↑ ^2,0 ^2,1 Silberberg, Martin A. (2006). Chemistry (IV. изд.). New York: McGraw-Hill. стр. 431–434. ISBN 0-07-296439-1.

Sze, Simon Min. Semiconductor Devices: Physics and Technology. ISBN 0-471-33372-7.

[1] „испарување“ - Дигитален речник на македонскиот јазик

[Silberberg-2] 2,0 ^2,1 Silberberg, Martin A. (2006). Chemistry (IV. изд.). New York: McGraw-Hill. стр. 431–434. ISBN 0-07-296439-1.

[1]

[2]