Nguyên nhân gây ngưng tụ và bay hơi?

Sự bay hơi và ngưng tụ là một phần của vòng tuần hoàn nước tự nhiên. Chúng là các quá trình vật lý mà chất này thay đổi trạng thái: từ lỏng sang khí và từ khí sang lỏng. Mặt trời làm nóng nước và làm nó bốc hơi, biến nó thành hơi nước. Dòng không khí mang hơi nước vào bầu khí quyển, nơi có nhiệt độ thấp hơn. Điều này gây ra sự ngưng tụ hơi nước và sự hình thành của các đám mây. Các hạt của đám mây tiếp xúc và rơi xuống dưới dạng mưa, có thể là mưa, tuyết hoặc mưa đá.

Sau đó, nước rơi xuống trong lượng mưa trở thành một phần của nước ngầm, hồ và sông, chảy ra biển và đại dương, từ đó chu kỳ bắt đầu lại.

Tuy nhiên, các quá trình bay hơi và ngưng tụ cũng xảy ra một cách nhân tạo, trong phòng thí nghiệm và công nghiệp. Hai quá trình này không chỉ xảy ra với nước mà còn xảy ra với các chất khác.

bốc hơi là gì

Ngoài việc là một quá trình là một phần của vòng tuần hoàn nước, sự bay hơi còn ngụ ý một quá trình chuyển đổi trong đó một chất ở trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái khí. Điều này chỉ được thực hiện ở bề mặt giữa chất lỏng và chất khí. Sự bay hơi là quá trình ngược lại với quá trình ngưng tụ.

Sự bay hơi khác với sự sôi bởi vì, như đã đề cập ở trên, nó là một quá trình xảy ra trên bề mặt chứ không phải trong chất lỏng. Đây là một quá trình thu nhiệt vì nó cần nhiệt để đạt được sự thay đổi pha. Nhiệt là cần thiết để vượt qua các lực liên kết phân tử đặc trưng cho trạng thái lỏng. Nó cũng quan trọng trong quá trình giãn nở của nó, khi chất lỏng bốc hơi.

Bốc hơi cũng là một phương pháp được sử dụng để tách các thành phần của hỗn hợp rắn hoặc lỏng. Khi nhiệt độ tăng, các phân tử của chất lỏng trở thành khí và bị mất trong không khí. Các thành phần khác vẫn còn trong container.

Tương tự như vậy, sự bay hơi cũng có thể được định nghĩa là một “quá trình làm mát”. Điều này là do nó loại bỏ nhiệt từ không khí xung quanh. Một ví dụ rõ ràng cho điều này là mồ hôi của con người, nó “làm mát” cơ thể nhờ quá trình bay hơi để duy trì nhiệt độ cơ thể.

Quá trình bay hơi xảy ra như thế nào

Để các phân tử nước chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí, chúng phải thu được năng lượng nhiệt. Họ làm điều này bằng cách va chạm với các phân tử nước khác. Do đó, quá trình bay hơi có liên quan chặt chẽ với sự chuyển động của các phân tử và sự gia tăng nhiệt độ. Nếu có nhiệt độ cao hơn, các phân tử di chuyển nhanh hơn và sự bay hơi xảy ra nhanh hơn. Điều này cũng bị ảnh hưởng bởi tốc độ khuếch tán của chất. Ví dụ, axeton bay hơi nhanh hơn nhiều so với nước.

Khi các phân tử nước đạt tới 100 độ C, chúng có động năng cần thiết để trở thành chất khí. Nhưng ngay cả ở nhiệt độ thấp hơn, một số hạt trên bề mặt có thể có đủ năng lượng để vượt qua các lực của trạng thái lỏng và bay hơi.

Nhiệt độ của nước càng cao thì khả năng có các hạt có đủ động năng bay hơi càng lớn. Vì lý do này, bức xạ mặt trời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình này, vì nó cung cấp năng lượng cho các hạt. Trên thực tế, các hạt bay hơi là những hạt có năng lượng cao nhất. Do đó, phần còn lại của các hạt mất năng lượng và do đó nhiệt độ của chúng giảm. Đây là lý do làm mát botijo ​​dưới ánh mặt trời.

Các yếu tố quan trọng khác cũng can thiệp vào tốc độ bay hơi: áp suất, độ ẩm không khí, gió và bề mặt nơi chứa chất lỏng. Sự bay hơi sẽ xảy ra nhanh hơn từ một khu vực nhỏ hơn là từ một khu vực lớn hơn.

Ngoài ra, không phải tất cả các chất lỏng đều bay hơi với tốc độ như nhau, như trường hợp của rượu hoặc dầu ăn thông thường. Tốc độ bay hơi sẽ phụ thuộc vào tính chất của từng chất và các điều kiện mà nó tiếp xúc.

Ví dụ về bay hơi

Có rất nhiều ví dụ về sự bay hơi. Một số trong số họ là:

• Sự hình thành mây: Mặt trời làm nóng nước biển và hơi nước bay hơi bốc lên do các luồng khí nóng đẩy lên và tạo thành mây.
• Quần áo ướt được làm khô sau khi treo: nhiệt độ cao hơn khi phơi quần áo dưới ánh nắng mặt trời, sử dụng máy sấy hoặc đưa quần áo lại gần lò sưởi, cho phép nước thấm quần áo bay hơi.
• Hơi thoát ra từ xoong khi nấu: sinh ra khi nước bắt đầu sôi.
• Sự bay hơi của rượu ở nhiệt độ phòng: do chất này có khả năng khuếch tán cao.
• Khói từ tách cà phê nóng.
• Đất ướt mà khô.
• Sự biến mất của những vũng nước hình thành do mưa.
• Mồ hôi cơ thể.
• Sự bay hơi của nước biển mặn, nhờ đó thu được muối biển.
• Chu trình nước: Sự bay hơi là một phần quan trọng của chu trình nước trong tự nhiên. Khi các hạt nước nhận đủ năng lượng nhiệt, chúng sẽ bay hơi. Sau đó, chúng rơi xuống dưới dạng mưa và cuối cùng quay trở lại biển.

ngưng tụ là gì

Ngưng tụ là quá trình ngược lại với bay hơi vì nó cho phép nước chuyển từ trạng thái khí sang pha lỏng. Điều này xảy ra khi áp suất hơi nước lớn hơn áp suất hơi bão hòa.

Nó cũng có thể được gọi là một “quá trình gia nhiệt”. Mặc dù khi nước bay hơi, quá trình làm mát phải xảy ra để nước ngưng tụ, nhiệt được giải phóng vào không khí xung quanh.

Một ví dụ rất phổ biến về sự ngưng tụ trong tự nhiên là sương, là hơi nước, khi nhiệt độ giảm xuống lúc bình minh, sẽ ngưng tụ và rơi trên bề mặt.

Quá trình ngưng tụ phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và độ bão hòa của không khí. Khi nhiệt độ giảm xuống “điểm sương”, động năng của các phân tử bị giảm và điều này tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ngưng tụ.

Làm thế nào ngưng tụ xảy ra

Để quá trình ngưng tụ xảy ra, nước phải mất đi động năng (năng lượng của chuyển động). Các hạt hơi nước có một năng lượng lớn giữa các phân tử của chúng và điều này gây ra nhiều chuyển động giữa chúng, cho phép chúng tự tạo ra khoảng cách. Khi năng lượng này bị mất đi, do mất năng lượng nhiệt hoặc do thay đổi áp suất, các phân tử nước chậm lại và di chuyển lại gần hơn, trở thành chất lỏng.

Lượng hơi nước trong một khối không khí được gọi là “độ ẩm tuyệt đối”. Thay vào đó, lượng hơi nước mà khối không khí chứa so với tổng lượng hơi mà nó có thể tích tụ là “độ ẩm tương đối”. Điểm sương đạt được khi không khí trở nên bão hòa, nghĩa là khi có độ ẩm tương đối là 100%. Điều này tất nhiên thay đổi tùy thuộc vào áp suất và nhiệt độ. Độ ẩm tương đối càng cao thì tốc độ ngưng tụ hơi nước trong khối không khí càng cao.

Ví dụ về ngưng tụ

Một số ví dụ phổ biến về ngưng tụ là:

• Sương: sự giảm nhiệt độ xảy ra vào sáng sớm tạo điều kiện cho hơi nước có trong không khí ngưng tụ và lắng đọng dưới dạng các giọt trên bề mặt. Khi nhiệt độ tăng lên khi mặt trời mọc, sương sẽ bốc hơi và chu kỳ bay hơi và ngưng tụ lại bắt đầu.
• Sương mù: Các đám sương mù là các hạt nước lơ lửng ngưng tụ khi chúng tiếp xúc với các bề mặt lạnh hơn, chẳng hạn như các ô cửa sổ.
• Mưa: khi các đám mây va chạm với nhau sẽ xảy ra hiện tượng kết tủa của các hạt nước ngưng tụ lại, tạo thành mưa.
• Giọt nước xuất hiện trong đồ uống lạnh: bề mặt của đồ uống lạnh có nhiệt độ thấp hơn so với môi trường nên nhận hơi nước từ không khí xung quanh ngưng tụ lại tạo thành giọt nước.
• Nước do các thiết bị điều hòa không khí thải ra: do chúng hấp thụ hơi ẩm từ không khí có nhiệt độ thấp hơn nhiều so với bên ngoài và ngưng tụ lại.
• Gương bị mờ sương: khi tắm nước nóng, hơi nước bám vào các bề mặt lạnh nhất và ngưng tụ, làm mờ gương và các đồ vật khác.
• Kính lặn mờ sương: không khí giữa kính của kính lặn và mặt của chúng ta chứa hơi nước do mồ hôi tiết ra. Ở trong nước có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của không khí, hơi nước ngưng tụ lại và làm mặt kính thủy tinh bị sương mù.
• Thở: nếu thở gần mảnh kính hoặc nơi có nhiệt độ thấp, ẩm nhiều sẽ thấy hơi nước đọng thành giọt nhỏ hoặc hơi trắng. Điều này xảy ra do không khí trong phổi của chúng ta có nhiệt độ cao hơn bề mặt hoặc môi trường bên ngoài. Do đó, nó ngưng tụ và trở nên hữu hình.
• Vòng tuần hoàn nước: Giống như sự bay hơi, ngưng tụ là một phần thiết yếu của vòng tuần hoàn nước. Hơi nước bốc lên các tầng trên của khí quyển, nơi có các luồng không khí lạnh. Ở đó, nó ngưng tụ dưới dạng những đám mây kết tủa ở trạng thái lỏng thành mưa.

Công dụng và ứng dụng của sự bay hơi và ngưng tụ

Cả bay hơi và ngưng tụ đều có lợi cho hiệu suất của các quy trình khác, đặc biệt là trong lĩnh vực khoa học, công nghiệp và kỹ thuật.

ứng dụng bay hơi

Bằng các thiết bị bay hơi được thiết kế để tạo thuận lợi cho quá trình bay hơi, nhiều hoạt động công nghiệp được thực hiện.

Một trong số đó là sản xuất các sản phẩm từ sữa. Tại đây, quá trình bay hơi được sử dụng để sản xuất sữa, sữa đặc, đạm sữa, váng sữa và các sản phẩm khác.

Nó cũng được dùng để sản xuất sữa đậu nành và nước hoa quả; chiết xuất cà phê, chè, mạch nha, men bia; các sản phẩm thủy phân như xi-rô glucose, hoặc protein thủy phân.
Trong ngành công nghiệp điện lạnh, nó được sử dụng để tạo thành chất chiết xuất từ ​​thịt, xương và huyết tương. Trong ngành chăn nuôi gia cầm, quá trình bay hơi là cần thiết để tạo ra nồng độ của cả quả trứng hoặc lòng trắng trứng.

ứng dụng ngưng tụ

Ngưng tụ là điều cần thiết để thực hiện quá trình chưng cất, một quá trình rất quan trọng trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.

Nước có thể thu được từ quá trình ngưng tụ và vì lý do này, thiết bị thu sương được sử dụng để thu độ ẩm từ không khí. Bằng cách này, độ ẩm của trái đất được sử dụng ở các khu vực sa mạc hoặc bán khô hạn.

Ngưng tụ cũng hữu ích để thu được hóa chất. Nó được sử dụng như một phương pháp để biến đổi một số khí thu được trong các phản ứng hóa học thành chất lỏng. Bằng cách này, tránh được sự phân tán của nó trong khí quyển.

Bình ngưng được sử dụng trong công nghiệp để làm mát và ngưng tụ các khí đi qua chúng.

Ở nhà, tụ điện được sử dụng trong tủ lạnh hoặc tủ lạnh. Chúng cũng được sử dụng trong sản xuất bình chữa cháy. Chúng lưu trữ carbon dioxide ngưng tụ ở áp suất cao.

Thư mục

• tác giả khác nhau. Vật lý và hóa học. (2015). Tây ban nha. Giáo dục Santillana.
• Làm việc tập thể edebé. Vật lý và Hóa học . (2015). Tây ban nha. Edebé.
• tác giả khác nhau. Cuốn sách vật lý. (2020). Tây ban nha. Biên tập Akal.