Co powoduje kondensację i parowanie?

Parowanie i skraplanie są częścią naturalnego obiegu wody. Są to procesy fizyczne, w wyniku których substancja ta zmienia stan skupienia: z ciekłego na gazowy iz gazowego na ciekły. Słońce podgrzewa wodę i odparowuje ją, zamieniając ją w parę. Prądy powietrza przenoszą parę do atmosfery, gdzie panuje niższa temperatura. Powoduje to skraplanie pary wodnej i powstawanie chmur. Cząsteczki chmur stykają się i opadają w postaci opadów, którymi mogą być deszcz, śnieg lub grad.

Później wody opadające w opadach stają się częścią wód gruntowych, jezior i rzek, które wpływają do mórz i oceanów, od których cykl zaczyna się od nowa.

Jednak procesy parowania i skraplania zachodzą również sztucznie, w laboratoriach i przemyśle. Te dwa procesy zachodzą nie tylko w przypadku wody, ale także innych substancji.

co to jest parowanie

Oprócz tego, że jest procesem, który jest częścią obiegu wody, parowanie oznacza przejście, w którym substancja będąca w stanie ciekłym przechodzi w stan gazowy. Odbywa się to tylko na powierzchni między cieczą a gazem. Parowanie jest procesem przeciwnym do kondensacji.

Parowanie różni się od wrzenia, ponieważ, jak wspomniano powyżej, jest to proces, który zachodzi na powierzchni, a nie w cieczy. Jest to proces endotermiczny, ponieważ wymaga ciepła, aby osiągnąć przemianę fazową. Ciepło jest niezbędne do pokonania sił spójności molekularnej, które charakteryzują stan ciekły. Jest to również ważne podczas jego rozprężania, gdy ciecz odparowuje.

Odparowanie jest również metodą stosowaną do oddzielania składników stałych lub ciekłych mieszanin. Wraz ze wzrostem temperatury cząsteczki substancji płynnych stają się gazowe i giną w powietrzu. Pozostałe składniki pozostają w pojemniku.

Podobnie, parowanie można również zdefiniować jako „proces chłodzenia”. Dzieje się tak, ponieważ usuwa ciepło z otaczającego powietrza. Wyraźnym tego przykładem jest ludzki pot, który „chłodzi” organizm dzięki parowaniu w celu utrzymania temperatury ciała.

Jak zachodzi parowanie

Aby cząsteczki wody przeszły ze stanu ciekłego do stanu gazowego, muszą zyskać energię cieplną. Robią to, zderzając się z innymi cząsteczkami wody. Dlatego proces parowania jest ściśle powiązany z ruchem cząsteczek i wzrostem temperatury. Jeśli temperatura jest wyższa, cząsteczki poruszają się szybciej, a parowanie następuje szybciej. Wpływa na to również szybkość dyfuzji substancji. Na przykład aceton odparowuje znacznie szybciej niż woda.

Kiedy cząsteczki wody osiągają 100 stopni Celsjusza, mają niezbędną energię kinetyczną, aby stać się gazem. Ale nawet w niższych temperaturach niektóre cząsteczki na powierzchni mogą mieć wystarczającą energię, aby pokonać siły stanu ciekłego i odparować.

Im wyższa temperatura wody, tym większe prawdopodobieństwo, że znajdą się w niej cząstki o energii kinetycznej wystarczającej do odparowania. Z tego powodu promieniowanie słoneczne ułatwia ten proces, ponieważ dostarcza energii cząsteczkom. W rzeczywistości cząstki, które odparowują, mają najwyższą energię. Z tego powodu pozostałe cząstki tracą energię, a tym samym obniża się ich temperatura. To jest powód chłodzenia botijo ​​​​pod słońcem.

Na szybkość parowania wpływają również inne ważne czynniki: ciśnienie, wilgotność powietrza, wiatr oraz powierzchnia, na której znajduje się ciecz. Parowanie nastąpi szybciej z małego obszaru niż z większego.

Ponadto nie wszystkie płyny odparowują z taką samą szybkością, jak ma to miejsce w przypadku alkoholu lub zwykłego oleju jadalnego. Szybkość parowania będzie zależała od właściwości każdej substancji i warunków, na jakie jest narażona.

Przykłady parowania

Istnieje wiele przykładów parowania. Niektórzy z nich są:

• Powstawanie chmur: słońce ogrzewa wodę morską, a para wodna, która odparowuje, unosi się popychana przez prądy gorącego powietrza i tworzy chmury.
• Mokre ubrania suszone po rozwieszeniu: wyższa temperatura podczas wieszania ubrań na słońcu, używania suszarki lub zbliżania ich do grzejnika pozwala na odparowanie wody, która nasącza ubrania.
• Para wydobywająca się z garnka podczas gotowania: powstaje, gdy woda zaczyna się gotować.
• Parowanie alkoholu w temperaturze pokojowej: ze względu na dużą dyfuzję tej substancji.
• Dym z gorącej filiżanki kawy.
• Wilgotna gleba, która wysycha.
• Zniknięcie kałuż, które tworzą się po deszczu.
• Pot ciała.
• Odparowanie słonej wody morskiej, dzięki któremu uzyskuje się sól morską.
• Obieg wody: Parowanie jest ważną częścią obiegu wody w przyrodzie. Kiedy cząsteczki wody otrzymują wystarczającą ilość energii cieplnej, odparowują. Następnie spadają w postaci opadów i ostatecznie wracają do morza.

co to jest kondensacja

Kondensacja jest procesem przeciwnym do parowania, ponieważ umożliwia przejście wody ze stanu gazowego w fazę ciekłą. Dzieje się tak, gdy ciśnienie pary wodnej jest większe niż ciśnienie pary nasyconej.

Można to również nazwać „procesem ogrzewania”. Chociaż gdy woda paruje, musi nastąpić ochłodzenie, aby doszło do jej skroplenia, ciepło jest uwalniane do otaczającego powietrza.

Bardzo częstym przykładem kondensacji w przyrodzie jest rosa, czyli para wodna, która, gdy temperatura spada o świcie, skrapla się i opada na powierzchnię.

Proces skraplania zależy od ciśnienia, temperatury i nasycenia powietrza. Kiedy temperatura spada do „punktu rosy”, energia kinetyczna cząsteczek jest zmniejszona, co ułatwia kondensację.

Jak zachodzi kondensacja

Aby doszło do kondensacji, woda musi utracić energię kinetyczną (energię ruchu). Cząsteczki pary wodnej mają dużą energię między swoimi cząsteczkami, co powoduje duży ruch między nimi, co pozwala im na oddalenie się. Kiedy ta energia jest tracona, albo z powodu utraty energii cieplnej, albo z powodu zmiany ciśnienia, cząsteczki wody zwalniają i zbliżają się, stając się cieczą.

Ilość pary wodnej w masie powietrza nazywana jest „wilgotnością bezwzględną”. Zamiast tego ilość pary wodnej zawartej w masie powietrza w porównaniu z całkowitą ilością pary, którą może zgromadzić, to „wilgotność względna”. Punkt rosy zostaje osiągnięty, gdy powietrze staje się nasycone, czyli gdy wilgotność względna wynosi 100%. To oczywiście zależy od ciśnienia i temperatury. Im wyższa wilgotność względna, tym większa szybkość kondensacji pary wodnej w masie powietrza.

Przykłady kondensacji

Niektóre typowe przykłady kondensacji to:

• Rosa: spadek temperatury występujący wczesnym rankiem sprzyja kondensacji pary wodnej obecnej w powietrzu i osadza się w postaci kropel na powierzchniach. Kiedy temperatura wzrasta wraz ze wschodem słońca, rosa odparowuje i cykl parowania i skraplania zaczyna się od nowa.
• Mgła: brzegi mgły to zawieszone cząstki wody, które skraplają się, gdy wchodzą w kontakt z chłodniejszymi powierzchniami, takimi jak szyby okienne.
• Deszcz: gdy zderzają się chmury, następuje wytrącanie skondensowanych cząstek wody, tworząc w ten sposób deszcz.
• Kropelki wody pojawiające się w zimnych napojach: powierzchnia zimnej puszki ma niższą temperaturę niż otoczenie, dlatego odbiera wilgoć z otaczającego powietrza, która skrapla się, tworząc kropelki wody.
• Woda uwalniana przez klimatyzatory: ponieważ pochłaniają one wilgoć z powietrza, które ma znacznie niższą temperaturę niż na zewnątrz i skraplają ją.
• Lustro, które zaparowuje: podczas gorącego prysznica para wodna przywiera do najzimniejszych powierzchni i skrapla się, zaparowując lustra i inne przedmioty.
• Zaparowanie okularów do nurkowania: powietrze między szkłem okularów do nurkowania a naszą twarzą zawiera parę wodną, ​​która z kolei pochodzi z potu. Znajdując się w wodzie, której temperatura jest niższa od temperatury powietrza, para wodna skrapla się i zaparowuje szkło kieliszków.
• Oddychanie: jeśli oddychamy w pobliżu kawałka szkła lub w miejscu, gdzie panuje niska temperatura i duża wilgotność, zobaczymy parę wodną w postaci małych kropelek lub białawej pary. Dzieje się tak, ponieważ powietrze w naszych płucach ma wyższą temperaturę niż powierzchnia lub środowisko zewnętrzne. Dlatego skrapla się i staje się widoczny.
• Cykl wodny: Podobnie jak parowanie, kondensacja jest istotną częścią obiegu wodnego. Para wodna unosi się do górnych warstw atmosfery, gdzie występują prądy zimnego powietrza. Tam skrapla się w postaci chmur, które wytrącają się w stanie ciekłym jako deszcz.

Zastosowania i zastosowania parowania i skraplania

Zarówno parowanie, jak i skraplanie sprzyjają realizacji innych procesów, zwłaszcza w dziedzinie nauki, przemysłu i inżynierii.

zastosowania parowania

Za pomocą parowników zaprojektowanych w celu ułatwienia procesu odparowywania przeprowadza się liczne czynności przemysłowe.

Jednym z nich jest produkcja wyrobów mleczarskich. Tutaj odparowywanie jest wykorzystywane do produkcji mleka, mleka skondensowanego, białek mleka, serwatki i innych produktów.

Wykorzystuje się go również do produkcji mleka sojowego i soków owocowych; ekstrakty kawy, herbaty, słodu, drożdży; produkty hydrolizowane, takie jak syrop glukozowy lub hydrolizowane białko.
W przemyśle chłodniczym służy do formowania ekstraktów z mięsa, kości i osocza krwi. W przemyśle drobiarskim proces odparowywania jest niezbędny do produkcji koncentratów całych jaj lub białek jaj.

zastosowania kondensacyjne

Kondensacja jest niezbędna do przeprowadzenia destylacji, bardzo ważnego procesu w laboratoriach i przemyśle.

Wodę można uzyskać z kondensacji, dlatego stosuje się urządzenia do zbierania rosy, które pochłaniają wilgoć z powietrza. W ten sposób wilgotność ziemi jest wykorzystywana na terenach pustynnych lub półpustynnych.

Kondensacja jest również przydatna do otrzymywania chemikaliów. Jest stosowany jako metoda przekształcania niektórych gazów powstających w reakcjach chemicznych w ciecze. W ten sposób unika się jego dyspersji w atmosferze.

Skraplacze są używane w przemyśle do chłodzenia i skraplania gazów, które przez nie przechodzą.

W domu kondensatory są używane w lodówkach lub lodówkach. Wykorzystywane są również do produkcji gaśnic. Przechowują one skondensowany dwutlenek węgla pod wysokim ciśnieniem.

Bibliografia

• Różni autorzy. Fizyka i chemia. (2015). Hiszpania. Edukacja Santillany.
• Zbiorowa praca edebé. Fizyka i Chemia . (2015). Hiszpania. Edebé.
• Różni autorzy. Książka Fizyka. (2020). Hiszpania. Redakcja Akal.