Sztárhírek
Molekuláris fizika. Párolgás és kondenzáció. A víz párolgása és kondenzációja. Néhány gyakorlati tipp
Mennyiségileg a párolgást az egységnyi felületről egységnyi idő alatt elpárologtató víz tömege jellemzi. Ezt a mennyiséget párolgási sebességnek nevezzük. Az SI rendszerben kg/(m 2. s), a GHS-ben - g/(cm 2. s) mértékegységben van kifejezve.
A párolgási sebesség a párolgó felület hőmérsékletének emelkedésével növekszik. A párolgási folyamat során a gőzzé alakuló vízmolekulák energiájuk egy részét a kohéziós erők leküzdésére, illetve a gáz halmazállapotúvá alakuló folyadék térfogatának növelésével járó tágulási munkára fordítják. Ennek eredményeként a folyadékban maradó molekulák átlagos energiája csökken, a folyadék lehűl. A párolgási folyamat folytatásához további hőre van szükség, amit párolgáshőnek nevezünk. A párolgáshő a párolgó felület hőmérsékletének növekedésével csökken.
Ha a párolgás a víz felszínéről történik, akkor ezt a függést a következő képlettel fejezzük ki:
Q = Q 0 - 0,65. t, (5,9)
ahol Q a párolgáshő, J/g;
t – a párolgó felület hőmérséklete, 0 C;
Q 0 = 2500 J/kg.
Ha a párolgás a jég vagy hó felszínéről történik, akkor:
Q = Q 0 - 0,36. t, (5.10)
Gyakorlati okokból a párolgási sebességet az egységnyi idő alatt elpárolgó vízréteg magasságával (mm-ben) fejezzük ki. Egy 1 mm magas vízréteg, amely 1 m 2 területről elpárolog, 1 kg tömegének felel meg.
A Dalton-törvény szerint a W párolgási sebessége kg/(m2.s)-ban egyenesen arányos a párolgó felület hőmérsékletéből számított nedvességdeficittel, és fordítottan arányos a légköri nyomással:
ahol E 1 a telítési rugalmasság, a párolgó felület hőmérsékletéből, hPa;
e - gőznyomás a környező levegőben, hPa;
R - Légköri nyomás, hPa;
A az arányossági együttható, amely a szél sebességétől függ.
A Dalton-törvényből világos, hogy minél nagyobb a különbség (E 1-e), annál nagyobb a párolgási sebesség. Ha az elpárologtató felület melegebb, mint a levegő, akkor E 1 nagyobb, mint a levegő hőmérsékletén mért E telítési rugalmasság. Ebben az esetben a párolgás akkor is folytatódik, ha a levegő vízgőzzel telített, vagyis ha e = E (de E Ellenkezőleg, ha a párolgó felület hidegebb, mint a levegő, akkor meglehetősen magas relatív páratartalom mellett kiderülhet, hogy az E 1 A párolgási sebesség függése a légköri nyomástól amiatt, hogy csendes levegőben a molekuláris diffúzió a külső nyomás csökkenésével növekszik: minél alacsonyabb, annál könnyebben válnak le a molekulák a párolgó felületről. A légköri nyomás azonban a Föld felszínén viszonylag kis határok között ingadozik. Ezért nem tudja jelentősen megváltoztatni a párolgási sebességet. De ezt figyelembe kell venni például a párolgási sebességek összehasonlításakor a hegyvidéki területeken a különböző magasságokban. A párolgás sebessége a szél sebességétől függ. A szélsebesség növekedésével a turbulens diffúzió növekszik, amitől nagyban függ a párolgás sebessége. Minél intenzívebb a turbulens keveredés, annál gyorsabban jut el a vízgőz a környezetbe. Ha a levegő a szárazföldről a víztestbe kerül, akkor megnő a párolgás sebessége a víztestből, mivel a viszonylag szárazabb felületre áramló levegő nedvességhiánya nagyobb, mint a víztest felett. Amikor a levegő a víz felszínéről a szárazföldre kerül, a párolgási sebesség fokozatosan csökken a víz feletti levegő nedvességhiányának csökkenése következtében. A tengerek és óceánok felszínéről történő párolgás sebességét befolyásolja azok sótartalma, mivel az oldat telítési rugalmassága kisebb, mint az édesvíz felett. A talajfelszínről történő párolgást jelentősen befolyásolja fizikai tulajdonságok, az aktív felület állapota, domborzatés egyéb tényezők. A sima felület kevésbé párolog el, mint egy érdes felület, mivel a turbulens keveredés kevésbé fejlődik ki rajta, mint egy érdes felületen. A könnyű talajok, ha minden más tényező egyenlő, kevésbé párolognak el, mint a sötét talajok, mivel kevésbé melegszenek fel. A laza, széles kapillárisokkal rendelkező talajok kevésbé párolognak el, mint a szűk kapillárisokkal rendelkező sűrű talajok. Ez azzal magyarázható, hogy a keskeny kapillárisokon keresztül a víz közelebb emelkedik a talajfelszínhez, mint a széleseken. A párolgás sebessége a talaj nedvességtartalmától függ: minél szárazabb a talaj, annál lassabban megy végbe a párolgás. A párolgás sebességét a terep befolyásolja. A magaslatokon, amelyek felett intenzív turbulens keveredés zajlik, a párolgás gyorsabban megy végbe, mint az alföldeken, vízmosásokban és völgyekben, ahol a levegő kevésbé mozgékony. A növénytakaró befolyásolja a párolgás sebességét. Jelentősen csökkenti a párolgást közvetlenül a talaj felszínéről. Maguk a növények azonban sok nedvességet párologtatnak el, amit a talajból vesznek fel. A nedvesség növények általi elpárolgása fizikai és biológiai folyamat, amelyet transzspirációnak neveznek. Egy adott felületről azonos növénytakarójú vízgőz teljes elvesztését evapotranszspirációnak nevezzük. Ez magában foglalja a föld felszínéről és a növényekről történő párolgást. A párolgás egy adott területen, az ott fennálló meteorológiai viszonyok között megfelelő mennyiségű nedvességgel rendelkező aktív felületről a lehető legnagyobb párolgás. A napenergia egy hihetetlenül erős hőmotort hajt meg, amely a gravitációt legyőzve könnyedén a levegőbe emel egy hatalmas kockát (mindegyik oldala körülbelül nyolcvan kilométeres). Így évente egy méter vastag vízréteg párolog el bolygónk felszínéről. A párolgás során a folyékony anyag fokozatosan gőz vagy gáz halmazállapotúvá válik, miután a legkisebb részecskék (molekulák vagy atomok) olyan sebességgel mozognak, amely elegendő ahhoz, hogy legyőzze a részecskék közötti kohéziós erőket, és elszakadjon a felülettől. Annak ellenére, hogy a párolgási folyamat ismertebb nevén a folyékony anyag gőzzé alakulása, száraz párolgásról van szó, amikor nulla alatti hőmérsékleten a jég szilárd halmazállapotból gőz állapotba kerül, megkerülve a folyékony fázist. Például, ha a nedves ruhaneműt hidegben száradni akasztja, az megfagy és nagyon kemény lesz, de egy idő után meglágyul és kiszárad. A folyadék molekulái szinte egymás mellett helyezkednek el, és annak ellenére, hogy vonzási erők kötik össze őket, nincsenek bizonyos pontokhoz kötve, ezért szabadon mozognak a folyadék teljes területén. anyag (folyamatosan ütköznek egymással és változtatják a sebességüket). A felszínre kerülő részecskék mozgásuk során lendületet kapnak, ami elegendő ahhoz, hogy elhagyják az anyagot. A csúcsra jutva nem hagyják abba mozgásukat, és az alsó részecskék vonzerejét leküzdve kiszállnak a vízből, gőzzé alakulva. Ilyenkor a molekulák egy része a kaotikus mozgás következtében visszakerül a folyadékba, míg a többi tovább jut a légkörbe. A párolgás ezzel nem ér véget, és további molekulák törnek ki a felszínre (ez addig történik, amíg a folyadék teljesen el nem párolog). Ha például a természetben zajló víz körforgásáról beszélünk, akkor megfigyelhetjük a páralecsapódás folyamatát, amikor a gőz koncentráltan bizonyos körülmények között visszatér. Így a párolgás és a kondenzáció a természetben szorosan összefügg egymással, mivel ezeknek köszönhetően állandó vízcsere zajlik a föld, a föld és a légkör között, aminek köszönhetően a környezetet hatalmas mennyiségű hasznos anyag látja el. Érdemes megjegyezni, hogy az egyes anyagok párolgási intenzitása eltérő, ezért a párolgási sebességet befolyásoló fő fizikai jellemzők a következők: A párolgás jelentőségét a növényzet életében nehéz túlbecsülni, különös tekintettel arra, hogy egy élő növény nyolcvan százalékban vízből áll. Ezért, ha egy növénynek nincs elég nedvessége, elpusztulhat, mivel az élethez szükséges tápanyagok és mikroelemek nem jutnak hozzá a vízzel együtt. A víz a növényi testen áthaladva szerves anyagokat szállít és képez benne, amelyek kialakulásához a növénynek napfényre van szüksége. De itt a párolgás fontos szerepet játszik, mivel a napsugarak rendkívül erősen képesek felmelegíteni a tárgyakat, és ezért a növény túlmelegedés miatti halálát okozhatják (különösen forró nyári napokon). Ennek elkerülése érdekében a levelekről elpárolog a víz, amelyen keresztül ilyenkor sok folyadék szabadul fel (például kukoricából naponta egy-négy pohár víz párolog el). Ez azt jelenti, hogy minél több víz kerül a növény testébe, annál intenzívebb lesz a víz elpárolgása a levelek által, a növény jobban lehűl és normálisan növekszik. Érezheti a növények vízpárolgását, ha egy forró napon sétálva megérinti a zöld leveleket: biztosan hűvösek lesznek. Nem kevésbé fontos a párolgás szerepe az emberi szervezet életében: verejtékezéssel küzd a hő ellen. A párolgás általában a bőrön, valamint a légutakon keresztül történik. Ez könnyen észrevehető betegség esetén, amikor a testhőmérséklet emelkedik, vagy edzés közben, amikor megnövekszik a párolgás sebessége. Ha kicsi a terhelés, óránként egy-két liter folyadék távozik a szervezetből, intenzívebb sportolásnál, főleg ha a külső hőmérséklet meghaladja a 25 fokot, megnő a párolgás intenzitása és három-hat liter folyadék tud kijönni. izzad. A bőrön és a légutakon keresztül a víz nemcsak elhagyja a szervezetet, hanem a környezeti párolgásokkal együtt be is jut (nem hiába írnak fel az orvosok gyakran tengerparti nyaralást pácienseiknek). Sajnos a hasznos elemek mellett gyakran tartalmaz káros részecskéket, köztük vegyszereket és káros gőzöket, amelyek helyrehozhatatlan egészségkárosodást okoznak. Egyesek mérgezőek, mások allergiát okoznak, mások rákkeltőek, mások rákot és más, hasonlóan veszélyes betegségeket okoznak, míg sokuk egyszerre több káros tulajdonsággal is rendelkezik. A káros gőzök főként a légzőrendszeren és a bőrön keresztül jutnak be a szervezetbe, majd bejutva azonnal a vérbe szívódnak és szétterjednek a szervezetben, mérgező hatásokat okozva, súlyos betegségeket okozva. BAN BEN ebben az esetben sok múlik azon a területen, ahol az ember él (gyár vagy üzem közelében), a helyiségtől, ahol él vagy dolgozik, valamint az egészségre veszélyes körülmények között eltöltött időtől. A háztartási tárgyakból, például linóleumból, bútorokból, ablakokból stb. káros gőzök kerülhetnek a szervezetbe. Az élet és egészség megőrzése érdekében célszerű elkerülni az ilyen helyzeteket, és a legjobb kiút az lenne, ha elhagyná a veszélyes területet, beleértve a lakás- vagy munkahelycserét, és otthonának rendezésekor ügyeljen a vásárolt termék minőségi tanúsítványaira. anyagokat. Párolgás Párolgás egy bögre tea felett Párolgás- egy anyag folyadékból gáz halmazállapotúvá történő átalakulásának folyamata, amely az anyag (gőz) felületén megy végbe. A párolgás folyamata a kondenzáció folyamatának fordítottja (gőz állapotból folyékony halmazállapotba való átmenet). Párolgás (párolgás), az anyag átalakulása kondenzált (szilárd vagy folyékony) fázisból gázhalmazállapotúvá (gőz); elsőrendű fázisátmenet. A magasabb fizikában van egy fejlettebb koncepció a párolgásnak. Párolgás- ez egy olyan folyamat, amelyben részecskék (molekulák, atomok) kirepülnek (leszakadnak) a folyadék vagy szilárd anyag felületéről, E k > E p értékkel. Párolgás szilárd szublimációnak (szublimációnak), a folyadéktérfogatban történő párologtatást pedig forrásnak nevezzük. Jellemzően a párolgás alatt a folyadék szabad felületén a molekuláinak hőmozgása következtében létrejövő gőz képződését értjük a meghatározott felület felett elhelyezkedő gáznemű közeg nyomásának megfelelő forráspont alatti hőmérsékleten. Ilyenkor a folyadék felszíni rétegéből kellően nagy mozgási energiájú molekulák távoznak a gáznemű környezetbe; némelyikük visszaverődik és megragadja a folyadékot, míg a többit helyrehozhatatlanul elveszti. A párolgás egy endoterm folyamat, amelyben a fázisátalakulási hő elnyelődik - a párolgási hő a folyékony fázisban a molekuláris kohéziós erők leküzdésére és a folyadék gőzzé alakításakor végzett tágulási munkára fordítódik. A fajlagos párolgáshő 1 mol folyadékra vonatkozik (moláris párolgáshő, J/mol) vagy tömegegységére (tömeg párolgáshő, J/kg). A párolgási sebességet a folyadék egységnyi felületéről a gázfázisba egységnyi idő alatt behatoló jp gőzáram felületi sűrűsége határozza meg [mol/(s.m 2) vagy kg/(s.m 2)]. A jp legmagasabb értéke vákuumban érhető el. Ha a folyadék felett viszonylag sűrű gáznemű közeg van, a párolgás lelassul, mivel a gőzmolekulák a folyadék felszínéről a gáznemű közegbe való eltávolításának sebessége kicsi lesz a folyadékból való kibocsátásuk sebességéhez képest. Ebben az esetben a fázis határfelületén gőz-gáz keverék réteg képződik, amely szinte gőzzel telített. A parciális nyomás és a gőzkoncentráció ebben a rétegben magasabb, mint a gőz-gáz keverék zömében. A párolgási folyamat a molekulák hőmozgásának intenzitásától függ: minél gyorsabban mozognak a molekulák, annál gyorsabban megy végbe a párolgás. Emellett a párolgási folyamatot befolyásoló fontos tényezők a külső (anyaghoz viszonyított) diffúzió sebessége, valamint magának az anyagnak a tulajdonságai. Egyszerűen fogalmazva, amikor fúj a szél, a párolgás sokkal gyorsabban megy végbe. Ami az anyag tulajdonságait illeti, például az alkohol sokkal gyorsabban elpárolog, mint a víz. Fontos tényező annak a folyadéknak a felülete is, amelyből a párolgás megtörténik: egy keskeny kancsóból lassabban történik, mint egy széles tányérból. Tekintsük ezt a folyamatot molekuláris szinten: azok a molekulák, amelyek elegendő energiával (sebességgel) rendelkeznek a szomszédos molekulák vonzásának leküzdéséhez, kitörnek az anyag (folyadék) határai közül. Ilyenkor a folyadék veszít energiájából (lehűl). Például egy nagyon forró folyadékot: a felületére fújjuk, hogy lehűtsük, miközben felgyorsítjuk a párolgási folyamatot. A gőz-gáz keverékben lévő folyadék és gőz közötti termodinamikai egyensúly megsértése a fázis határfelületén bekövetkező hőmérsékletugrással magyarázható. Ez az ugrás azonban általában figyelmen kívül hagyható, és feltételezhető, hogy a határfelületen a gőz parciális nyomása és koncentrációja megfelel a folyadék felületének hőmérsékletével rendelkező telített gőz értékeinek. Ha a folyadék és a gőz-gáz elegy mozdulatlan, és a bennük lévő szabad konvekció hatása elenyésző, akkor a párolgás során keletkező gőz eltávolítása a folyadék felszínéről a gáznemű közegbe elsősorban a molekuláris diffúzió és a megjelenés eredményeként következik be. az utóbbi által okozott tömegfázis határfelülete egy félig áteresztő (gázra áthatolhatatlan) felülettel (ún. Stefanovsky) gőz-gáz keverék áramlásával, amely a folyadék felszínéről egy gáznemű közegbe irányul (lásd diffúzió). Hőmérséklet-eloszlás a folyadék párolgásos hűtésének különböző módjai között. A hőáramok irányulnak: a - a folyékony fázisból a párolgási felület felé a gázfázisba; b - a folyékony fázisból csak a párolgási felületre; c - mindkét fázisból a párolgási felületre; d - a párolgási felületre csak a gázfázis oldaláról. A nyomás és a hődiffúzió hatásait általában nem veszik figyelembe a mérnöki számításokban, de a hődiffúzió hatása jelentős lehet, ha a gőz-gáz keverék erősen heterogén (nagy különbséggel) moláris tömegekösszetevői) és jelentős hőmérsékleti gradiensek. Ha az egyik vagy mindkét fázis a határfelületéhez képest elmozdul, megnő a gőz-gáz keverék és a folyadék konvektív anyag- és energiaátvitelének szerepe. A folyadék-gáz rendszer energiaellátásának hiányában kívülről. hőforrások A párologtatás az egyik vagy mindkét fázisból juttatható a folyadék felszíni rétegébe. Ellentétben a keletkező anyagárammal, amely mindig a folyadékból gáznemű közegbe történő párolgás során irányul, a hőáramoknak különböző irányúak lehetnek a folyadék tömegének tl hőmérsékleti viszonyaitól, a tgr fázishatártól és a gáznemű közegtől függően. tg. Ha bizonyos mennyiségű folyadék érintkezésbe kerül egy félig végtelen térfogatú vagy a felületét mosó gáznemű közeg áramlásával, és a folyadék hőmérséklete magasabb, mint a gáz hőmérséklete (tl > tg > tg), akkor a folyadékból hőáram lép fel a fázis határfelülete: (Qlg = Ql - Qi, ahol Qi a párolgáshő, Qlg a folyadékból a gáznemű közegbe átadott hőmennyiség. Ilyenkor a folyadékot lehűtik (ún. párolgási hűtés). Ha az ilyen hűtés eredményeként a tgr = tg egyenlőség megvalósul, a folyadék hőátadása a gáz felé leáll (Qlg = 0), és a folyadék oldaláról a határfelületre szállított összes hőt a párolgásra fordítják (Ql = Qi). Gőzzel nem telített gáz-halmazállapotú közeg esetén ez utóbbi parciális nyomása a fázis határfelületén és Ql = Qi-nél nagyobb marad, mint a gáz tömegében, aminek következtében a folyadék párolgása és párolgásos hűtése következik be. nem áll le, és a tgr alacsonyabb lesz, mint tl és tg. Ebben az esetben mindkét fázisból hő kerül a határfelületre addig, amíg a tl csökkenése következtében a tgr = tl egyenlőség el nem éri, és a folyadékoldali hőáramlás leáll, a gázközegből pedig Qgl egyenlő nem lesz. Qi. A folyadék további párolgása akkor következik be, amikor állandó hőmérséklet tm = tl = tgr, amelyet a párolgásos hűtés során folyadékhűtési határértéknek vagy a nedves hőmérő hőmérsékletének nevezünk (ahogy ezt a pszichrométer nedves hőmérője mutatja). A tm értéke a gőz-gáz közeg paramétereitől, valamint a folyadék- és gázfázis közötti hő- és tömegátadás körülményeitől függ. Ha egy folyékony és egy eltérő hőmérsékletű gázhalmazállapotú közeg olyan korlátozott térfogatban van, amely kívülről nem kap energiát, és nem engedi kifelé, akkor párolgás megy végbe, amíg a két fázis között termodinamikai egyensúly nem jön létre, amelyben a mindkét fázis kiegyenlítődik a rendszer állandó entalpiájával, és a gázfázis gőzzel telítődik a rendszer hőmérsékletén tad. Ez utóbbit, amelyet a gáz adiabatikus telítési hőmérsékletének neveznek, csak mindkét fázis kezdeti paraméterei határozzák meg, és nem függ a hő- és tömegátadás körülményeitől. Az izoterm párolgás sebessége [kg/(m 2 s)] a gőz egyirányú diffúziójával egy d, [m] vastagságú bináris gőz-gáz keverék álló rétegébe, amely a folyadék felszíne felett helyezkedik el, a Stefan képlet segítségével határozható meg: , ahol D a kölcsönös diffúziós együttható, [m 2 /With]; - gázállandó gőz, [J/(kg K)] vagy [m 2 /(s 2 K)]; T - keverék hőmérséklete, [K]; p - a gőz-gáz keverék nyomása, [Pa]; - parciális gőznyomások a keverékréteg határfelületén és külső határán, [Pa]. Általános esetben (mozgó folyadék és gáz, nem izoterm viszonyok) a határfelülettel szomszédos folyadék határrétegben az impulzusátadás hőátadással, a gáz határrétegében (gőz-gáz keverék) pedig összekapcsolt hővel jár. és tömegátadás történik. Ebben az esetben a párolgási sebesség kiszámításához kísérleti hő- és tömegátadási együtthatókat használnak, viszonylag egyszerűbb esetekben pedig a gáz- és folyadékfázisok konjugált határrétegeinek differenciálegyenlet-rendszerének numerikus megoldásainak közelítő módszereit. A párolgás során az anyagátadás intenzitása a határfelületen lévő gőz kémiai potenciáljainak különbségétől és a gőz-gáz elegy tömegétől függ. Ha azonban a baro- és termikus diffúzió elhanyagolható, a kémiai potenciálok különbségét a parciális nyomások vagy gőzkoncentrációk különbségével helyettesítjük, és a következőket veszik fel: jп = bp (рп, gr - рп, bázikus) = bpp(уп , гр - уп, bázikus) vagy jп = bc( cп, gr - sp, main), ahol bp, bc - tömegátadási együttható, p - keveréknyomás, rp - parciális gőznyomás, yп = pп/p - a moláris koncentráció gőzök, cп = rп/r - gőzök tömegkoncentrációja, rп, r - gőzök és keverékek helyi sűrűsége; az indexek jelentése: „gr” - a fázishatáron, „alap” - főben. a keverék tömege. A párolgás során a folyadék által leadott hőáram sűrűsége [J/(m2 s)-ben]: q = azh(tl - tg) = rjп + ag (tg - tg), ahol azh, ag - hőátadási tényező folyadékból ill. gáz , [W/(m 2 K)]; r - hő Párolgás, [J/kg]. A párolgási felület nagyon kis görbületi sugarainál (például kis folyadékcseppek elpárolgása során) figyelembe veszik a folyadék felületi feszültségének hatását, ami azt eredményezi, hogy a határfelület feletti egyensúlyi gőznyomás magasabb, mint ugyanazon folyadék telített gőznyomása sík felület felett. Ha tgr ~ tl, akkor a párolgás számításakor csak a gázfázisú hő- és tömegátadás vehető figyelembe. Viszonylag alacsony tömegátadási intenzitás mellett megközelítőleg érvényes a hő- és tömegátadási folyamatok közötti analógia, amiből az következik: Nu/Nu0 = Sh*/Sh0, ahol Nu = ag l/lg a Nusselt-szám, l a párolgási felület jellemző mérete, lg a hővezetési együttható gőz-gáz keverék, Sh* = bpyг, grl/Dp = bccг, grl/D - Sherwood szám a gőzáram diffúziós komponensére, Dp = D/ RпT - a gőz parciális nyomásgradienséhez kapcsolódó diffúziós együttható. A bp és bc értékeket a fenti összefüggésekből számítjuk ki, a Nu0 és Sh0 számok jп: 0-nak felelnek meg, és a külön-külön előforduló hő- és tömegátadási folyamatok adataiból határozhatók meg. A teljes (diffúziós és konvektív) gőzáram Sh0 értékét úgy kapjuk meg, hogy Sh*-t elosztjuk a határfelületen lévő gáz moláris (yg, g) vagy tömeges (cg, g) koncentrációjával, attól függően, hogy hajtóerő a tömegátadás a b együtthatóhoz van hozzárendelve. A párolgás során a Nu és Sh* hasonlósági egyenletei a szokásos kritériumok (Reynolds-számok Re, Archimedes Ar, Prandtl Pr vagy Schmidt Sc és geometriai paraméterek) mellett tartalmaznak olyan paramétereket is, amelyek figyelembe veszik a keresztirányú gőzáramlás hatását és a mértéket. a gőz-gáz keverék heterogenitása (móltömeg-arányok vagy összetevői gázállandók) a profilokra, sebességekre, hőmérsékletekre vagy koncentrációkra a határréteg keresztmetszetében. Kis jp-nél, amelyek nem sértik jelentősen a gőz-gáz keverék hidrodinamikai mozgási rendszerét (például a víz légköri levegőbe párolgása során), valamint a hőmérsékleti és koncentrációs mezők peremfeltételeinek hasonlóságát A hasonlósági egyenletek további érvei jelentéktelenek, és elhanyagolhatóak, feltételezve, hogy Nu = Sh. Amikor a többkomponensű keverékek elpárolognak, ezek a minták sokkal bonyolultabbá válnak. Ebben az esetben a keverék komponenseinek párolgáshője, valamint az egymással egyensúlyban lévő folyadék- és gőz-gáz fázis összetétele eltérő és hőmérsékletfüggő. Amikor egy bináris folyadékelegy elpárolog, a keletkező gőzelegy viszonylag gazdagabb az illékonyabb komponensben, kivéve azokat az azeotróp keverékeket, amelyek az állapotgörbék szélső pontjain (maximum vagy minimum) elpárolognak tiszta folyadékként. Az elpárolgó folyadék összmennyisége a folyadék- és gázfázis érintkezési felületének növekedésével növekszik, ezért a párolgást végző készülékek kialakítása a párolgási felület növelését biztosítja azáltal, hogy nagy tükör folyadékot, patakokra és cseppekre bontva, vagy vékony filmeket képezve, amelyek lefolynak a fúvókák felületén. A párolgás során a hő- és tömegátadás intenzitásának növelése a gáznemű közeg folyadék felületéhez viszonyított sebességének növelésével is elérhető. Ennek a sebességnek a növelése azonban nem vezethet a folyadék túlzott magával ragadásához a gáznemű környezet által és a berendezés hidraulikus ellenállásának jelentős növekedéséhez. A párologtatást az ipari gyakorlatban széles körben alkalmazzák anyagok tisztítására, szárításra, folyékony keverékek elválasztására és légkondicionálására. A párologtatós vízhűtést a vállalkozások cirkulációs vízellátó rendszereiben használják. Wikimédia Alapítvány. 2010. A vízben a folyékony vagy szilárd halmazállapotú halmazállapotból gázhalmazállapotba (gőz) történő átmenet. Jellemzően fluidizáció alatt a folyadék gőzzé való átalakulását értjük, amely a folyadék szabad felületén történik. I. szilárd testeket ún. szublimáció vagy szublimáció. Nyomásfüggőség...... Fizikai enciklopédia A folyadék szabad felületén fellépő párolgás. A szilárd test felületéről történő párolgást szublimációnak nevezzük... Nagy enciklopédikus szótár
A folyadék gáz halmazállapotúvá válásának két módja van: párolgás és forrás. Ez a két módszer abban különbözik, hogy a párolgás a folyadék felszínéről történik, és a forrás a teljes térfogatban történik. A forralás egy gyors folyamat, és forrásban lévő vízből rövid időszak nyoma sem marad, gőzzé válik. A párolgás bármely hőmérsékleten megtörténik, függetlenül a nyomástól, amely normál körülmények között mindig megközelíti a 760 Hgmm-t. Művészet. A párolgás a forralással ellentétben nagyon lassú folyamat. Egy üveg kölni, amit elfelejtettünk lezárni, néhány napon belül kiürül; A vízzel ellátott csészealj hosszabb ideig áll, de előbb-utóbb száraznak bizonyul. A párolgás sebessége több okból is függ: A) A párolgás sebessége a folyadék típusától függ. Az a folyadék, amelynek molekulái kisebb erővel vonzzák egymást, gyorsabban elpárolog. Valójában ebben az esetben képes legyőzni a gravitációt és kirepülni a folyadékból. nagyobb számban molekulák. B) Minél gyorsabban megy végbe a párolgás, minél magasabb a folyadék hőmérséklete. Minél magasabb egy folyadék hőmérséklete, annál több gyorsan mozgó molekula van benne, amely képes legyőzni a környező molekulák vonzó erőit, és elrepülni a folyadék felszínéről. C) Egy folyadék párolgási sebessége a felületétől függ. Ez az ok azzal magyarázható, hogy a folyadék elpárolog a felszínről, és miért nagyobb terület A folyadék felszínén minél több molekula repül egyszerre a levegőbe. D) A folyadék párolgása szél hatására gyorsabban megy végbe. A molekulák folyadékból gőzbe való átalakulásával egyidejűleg, fordított folyamat. Véletlenszerűen mozogva a folyadék felszínén, néhány molekula, amely elhagyta azt, ismét visszatér hozzá. Ezért a zárt tartályban lévő folyadék tömege nem változik, bár a folyadék tovább párolog. A tanulmányhoz szüksége lesz: A) különböző keresztmetszetű üvegedények, főzőpoharak B) iskolai mérleg C) különböző sűrűségű folyadékok (édesvíz, alkohol, napraforgóolaj) D) sárgarépa, burgonya, alma, fekete kenyér D) hőmérő A) A párolgási sebesség függésének vizsgálata az elpárologtatott folyadékok típusától. Ennek a függőségnek a tanulmányozására a tanulók elővesznek 3 egyforma edényt, megtöltik őket alkohollal, friss vízzel, napraforgóolajjal, és megfigyelik a párolgást. Jegyezze fel a kísérlet kezdetének dátumát és időpontját, és sorban rögzítse az egyes vizsgált folyadékok teljes elpárolgási idejét. A mérési eredmények alapján egy táblázatot készítenek, amelyben rögzítik a folyadék párolgási sebességét a redukció mértékének megfelelően. Folyadék típusa 24. 11. 25. 11. 27. 11. 1. 12. 10. 12. 15. 12. 20. 12. 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 Friss víz 10mg 8mg 5mg 2mg 1mg 0mg 0mg Alkohol 10mg 7mg 4mg 0mg 0mg 0mg 0mg Sós vaj 10 mg 9,5 mg 9 mg 8 mg 7 mg 6 mg 5 mg Mivel a párologtatási eljárást széles körben alkalmazzák gyümölcsök, bogyók, zöldségek és gombák szárításakor, ennek a feladatnak nagy gyakorlati jelentősége van. A tanulók kísérletileg meghatározzák az egyes típusú szárított termékek hozamának százalékos arányát, és táblázatot készítenek a szárított mezőgazdasági termékek hozamáról: Termék típusa Friss termék tömege Szárított termék tömege Szárított termék hozama a kezdeti tömeg %-ában Alma 207g 300mg 31g 15% Sárgarépa 34g 300mg 4g 900mg 14% Burgonya 80g 710mg 16g 9mg 21% Kenyér (fekete) 46g 100mg 25g 250mg 55% Az elmélet és a kísérlet eredményeinek gyakorlati alkalmazása. A kapott adatok alapján a tanulók úgy döntöttek, hogy egy vekni fekete kenyérből számítják ki a valódi hasznot a keksz elkészítéséhez. 1. kenyér (750g) – 10 rubel. 1. csomag keksz (50 g) – 6 rubel. Táblázatos adatok felhasználásával kiszámítottuk, hogy hány kekszet nyerünk egy kenyérből: 46,1 g – 25,25 g Összesen: 411 g Számítsuk ki, hány csomagot készíthetünk ezekből a kekszetekből: 411/50 = 8,2 (csomag) Aztán egy csomag ára: 8,2 * 6 = 49,2 (dörzsölje) 49,2 – 10 = 39,2 (dörzsölje) De figyelembe kell venni a termelési költségeket, bérek dolgozók és a csomagolás. Bár az összeg egy része kompenzálható azzal, hogy a kenyeret nem frissen vásárolták, és nem adták el időben. A kapott adatok szerint a folyadék párolgása a sűrűségüktől függ: mint nagyobb sűrűségű, annál lassabban párolog el a folyadék. Folyadék típusa Folyadék sűrűsége, kg/köb. m Párolgási idő, óra. Édesvíz 1000 580 Alkohol 800 145 Napraforgóolaj 1000 5800 Figyelemre méltó az a tény, hogy azonos sűrűségű édesvízzel és napraforgóolaj, ezeknek a folyadékoknak a párolgási sebessége eltérő (a tanulók maguk számolták ki az olaj sűrűségét főzőpohár és diákmérleg segítségével). A kémia tanfolyamon szerzett további szakirodalmak és ismeretek felhasználásával ez a tény azzal magyarázható, hogy a víz szervetlen anyag, és a molekulák között speciális kötés van - hidrogén. Ez a kapcsolat nagyon gyenge. Az olaj arra utal szerves anyag. Ezek a háromértékű alkohol glicerin észterei és karbonsavak. Összetett felépítésének köszönhetően ez a kapcsolat sokkal stabilabb lesz. B) A folyadék hőmérsékletéről történő párolgás vizsgálata. Tovább gáztűzhely Helyezzen egy edényt vízzel, és forralja fel. Ezután a tanulók leeresztik az edényeket folyadékkal: alkohollal és friss vízzel. Az anyagok forráspont-táblázata alapján azt találjuk, hogy a víz forráspontja 100, az alkoholé 78 fok. A folyadékok térfogata és a párolgási terület azonos. Anyag neve Párolgás szobahőmérsékleten, óra. Párolgás forrásponton, óra. Alkohol 30 0,07 Édesvíz 120 0,25 A tanulmány kimutatta, hogy magasabb hőmérsékleten a párolgás gyorsabban megy végbe, mint szobahőmérsékleten. Ez a jelenség azzal magyarázható, hogy a hőmérséklet emelkedésével a molekulák sebessége nő, és könnyen elhagyják a folyadék felszínét. C) A párolgási sebesség függésének vizsgálata az elpárolgott folyadékok felületétől. A kísérlethez szüksége lesz: A) 3 féle folyadék (édesvíz, alkohol, napraforgóolaj) B) 3 főzőpohárkészlet, amelyek mindegyike 3 különböző szabad felületű főzőpoharat tartalmaz. Kiszámítjuk az elpárolgott folyadékok felületét: Folyadék típusa A főzőpohár átmérője, cm Metszeti terület, cm Nagy 6,6 34,1946 Átlag 3,5 9,61625 Kicsi 3 7.065 Folyadék típusa Párolgási idő, óra, nagy Párolgási idő, óra, közepes Párolgási idő, óra, kicsi Édesvíz 120 420 580 Alkohol 30 105 145 Napraforgóolaj 1200 4100 5800 (A tanulók az olajjal végzett kísérletet az olaj elpárolgott részének és az elpárolgási idő arányával számították ki) A kísérlet befejezése után arra a következtetésre jutottunk, hogy a párolgási sebesség egyenesen arányos a szabad felülettel. A kísérlet során figyelembe kell venni a pontatlanságot és a mérési hibát. D) A párolgási sebesség széltől való függésének vizsgálata. A kísérlethez szüksége lesz: A) 2 féle folyadék (alkohol, édesvíz) B) 4 egyforma edény. Anyag neve Szél nélkül, óra Széllel, óra Édesvíz 120 19 A kísérlet azt mutatja, hogy ha van szél, a párolgás gyorsabban megy végbe, mint amikor nincs szél. Ez a tapasztalat magyarázza a ruhanemű és a tócsák eső utáni gyors száradását. Folyadék szabad felületéről keletkezik. Szublimáció, vagy szublimáció, azaz. Egy anyag szilárd halmazállapotból gáz halmazállapotúvá történő átalakulását párolgásnak is nevezik. A mindennapi megfigyelésekből ismert, hogy a nyitott edényben lévő bármely folyadék (benzin, éter, víz) mennyisége fokozatosan csökken. A folyadék nem tűnik el nyom nélkül - gőzzé alakul. A párolgás az egyik fajtája párologtatás. Egy másik típus a forralás. Hogyan történik a párolgás? Bármely folyadék molekulái folyamatos és véletlenszerű mozgásban vannak, és minél magasabb a folyadék hőmérséklete, annál több kinetikus energia molekulák. A kinetikus energia átlagos értékének van egy bizonyos értéke. De minden molekula kinetikus energiája lehet nagyobb vagy kisebb az átlagnál. Ha van egy molekula a felszín közelében, amelynek kinetikus energiája elegendő ahhoz, hogy legyőzze az intermolekuláris vonzás erőit, akkor az kirepül a folyadékból. Ugyanez megismétlődik egy másik gyors molekulával, a másodikkal, harmadikkal stb. Kirepülve ezek a molekulák gőzt képeznek a folyadék felett. Ennek a gőznek a képződése párolgás. Ahogy a párolgás során gyorsabb molekulák repülnek ki a folyadékból, a folyadékban maradó molekulák átlagos mozgási energiája egyre kisebb lesz. Ez azt jelenti, hogy a párolgó folyadék belső energiája csökken. Ezért, ha kívülről nincs energia beáramlás a folyadékba, a párolgó folyadék hőmérséklete csökken, a folyadék lehűl (ez az oka annak, hogy különösen a nedves ruhában lévő ember hidegebb, mint a szárazban, különösen a szél). Amikor azonban a pohárba öntött víz elpárolog, nem észleljük a hőmérséklet csökkenését. Hogyan magyarázhatjuk ezt? A helyzet az, hogy a párolgás ebben az esetben lassan megy végbe, és a víz hőmérséklete állandó marad a környező levegővel való hőcsere miatt, amelyből a folyadékba kerül. szükséges mennyiség melegség. Ez azt jelenti, hogy ahhoz, hogy egy folyadék elpárologjon a hőmérsékletének megváltoztatása nélkül, energiát kell adni a folyadéknak. Azt a hőmennyiséget, amelyet a folyadéknak át kell adni ahhoz, hogy állandó hőmérsékleten egységnyi gőztömeg alakuljon ki párolgási hő. nem úgy mint forró, a párolgás bármely hőmérsékleten megtörténik, azonban a folyadék hőmérsékletének növekedésével a párolgási sebesség nő. Minél magasabb a folyadék hőmérséklete, annál több gyorsan mozgó molekula rendelkezik elegendő mozgási energiával ahhoz, hogy legyőzze a szomszédos részecskék vonzó erejét és kirepüljön a folyadékból, és annál gyorsabb a párolgás. A párolgás sebessége a folyadék típusától függ. Azok az illékony folyadékok, amelyeknek intermolekuláris kölcsönhatási erői kicsik (például éter, alkohol, benzin), gyorsan elpárolognak. Ha ilyen folyadékot csepegtet a kezére, fázni fog. A kéz felületéről elpárologva az ilyen folyadék lehűl, és némi hőt vesz el belőle. A folyadék párolgási sebessége a szabad felületétől függ. Ez azzal magyarázható, hogy a folyadék elpárolog a felszínről, és minél nagyobb a folyadék szabad felülete, annál több molekula repül egyidejűleg a levegőbe. Nyitott edényben a folyadék tömege a párolgás következtében fokozatosan csökken. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a gőzmolekulák többsége szétszóródik a levegőben anélkül, hogy visszatérne a folyadékba (ellentétben azzal, ami egy zárt edényben történik). De egy kis részük visszatér a folyadékba, ezáltal lelassítja a párolgást. Ezért a gőzmolekulákat elszállító széllel gyorsabban megy végbe a folyadék párolgása. A párolgás játszik fontos szerep az energiában, hűtéstechnika, szárítási folyamatokban, párologtató hűtés. Például az űrtechnológiában a leszálló járműveket gyorsan párolgó anyagokkal vonják be. A bolygó légkörén való áthaladáskor a készülék teste a súrlódás hatására felmelegszik, és az azt borító anyag párologni kezd. Elpárologtatva lehűti az űrhajót, ezáltal megóvja a túlmelegedéstől. Kondenzáció(a lat. condensatio- tömörítés, kondenzáció) - az anyag átmenete gáz halmazállapotból (gőz) folyékony vagy szilárd halmazállapotba. Ismeretes, hogy szél jelenlétében a folyadék gyorsabban elpárolog. Miért? A helyzet az, hogy a folyadék felszínéről történő párolgással egyidejűleg kondenzáció lép fel. A kondenzáció annak a ténynek köszönhető, hogy a gőzmolekulák egy része, véletlenszerűen mozogva a folyadék felett, ismét visszatér hozzá. A szél elhordja a folyadékból kirepülő molekulákat, és nem engedi vissza őket. Kondenzáció akkor is előfordulhat, ha a gőz nem érintkezik a folyadékkal. A kondenzáció magyarázza például a felhők képződését: a föld fölé emelkedő vízgőz molekulái a légkör hidegebb rétegeiben apró vízcseppekké csoportosulnak, amelyek felhalmozódása felhők. A vízgőz lecsapódása a légkörben esőt és harmatot is eredményez. A párolgás során a folyadék lehűl, és a környezetnél hidegebbé válva elkezdi felvenni az energiáját. A kondenzáció során éppen ellenkezőleg, bizonyos mennyiségű hő szabadul fel környezet, és a hőmérséklete kissé emelkedik. Az egységnyi tömeg kondenzációja során felszabaduló hőmennyiség megegyezik a párolgáshővel.Hogyan párolog el a folyadék
Szerep a növények életében
Kapcsolat egy személlyel
Általános jellemzők
Molekuláris szint
Termodinamikai egyensúly
Baro-, termikus diffúzió
Párolgási sebesség
Egyenletek
Készülék kialakítások
Alkalmazás
Lásd még
Irodalom
Linkek
Nézze meg, mi az „Evaporation” más szótárakban:
Párolgási mechanizmus.
Energiaelnyelés párolgás közben.
Folyadék párolgási sebessége.
A párolgás alkalmazása a technológiában.
Kondenzáció.
