Hvad er fordampning? Hvad er de faktorer, der påvirker det? – Kvora

spørgsmål: Hvad er fordampning? Hvad er de faktorer, der påvirker det?

fordampning (bulk fordampning, alligevel) er tabet af materiale i en mængde flygtig væske udsat for en gasatmosfære i damptilstanden. At være flygtig betyder simpelthen, at væsken er tilbøjelig til fordampning under de omgivende forhold. Det kan også beskrives på molekylært niveau, hvilket jeg vil gøre nedenfor.

selvom det er teknisk korrekt at beskrive en damp som materiale i sin gasfase, har en damp en vigtig egenskab, som den ikke deler i vores verdens atmosfære med gasser som ilt og nitrogen; det er et materiale, der findes i gastilstanden, når temperatur og tryk ellers ville diktere, at det eksisterer i flydende tilstand. Vand er selvfølgelig et godt eksempel.

ved temperaturer under 100 liter C (212 liter F) og over 0 liter C (32 liter F) ved et tryk på 1 atm (14,7 psi) vand formodes klart at være en væske. Enhver gymnasieelever skal vide det. Men vi har klart vanddamp i vores luft. Vi føler virkningerne af fugtighed, vi ser, at vandet, vi spildte på linoleumet, er forsvundet efter en tid, og vi bemærker produkterne fra denne damp i dannelsen af skyer, tåge, regn og sne.

et materiales grad af volatilitet i et givet miljø udtrykkes af det, vi kalder dets ligevægtsdamptryk. Dette er den maksimale brøkdel af det samlede lufttryk, som vi tilskriver den luftbårne damp lige ved vandoverfladen, og repræsenterer den mest vanddamp, der kan være til stede, før den konstante cyklus af vand, der kondenserer tilbage til væske, opstår lige så hurtigt som flydende vand kan fordampe. Når partialtrykket (den faktiske brøkdel af det samlede lufttryk, vi tilskriver dampen) af vanddampen i luften er lig med ligevægtsdamptrykket, er luften mættet og får en fugtig Kvalitet (dette er dampkondenserende tilbage til væske og er meget mærkbar som tåge, tåge, dug eller frost) og siges at være ved 100% relativ fugtighed. Ligevægtsdamptrykket øges også, når vandets temperatur stiger, og ved 100 liter C er damptrykket 1 atm. Derfor koger det; ved denne temperatur og ved atmosfærisk tryk kan vanddamp nu helt fortrænge luften lige over overfladen. Dette betyder, at væsken er i en tilstand, der dikterer, at enhver tilsætning af energi vil gå mod at ændre fase til en gas og ikke hæve temperaturen.

Okay, så det er en oversigt over nogle af de forhold, der påvirker fordampning, men hvad er den egentlige mekanik?

billeddannelse af grænsefladen mellem luft og væske øverst i din beholder med vand for ikke at være mødet mellem to diskrete materialer, men i stedet for at være mere som de virkelig er, hvirvlende, hoppende molekyler af gas over og et bølgende plan af løst sammenkoblede vandmolekyler nedenfor. Forstå nu, at gasmolekylerne hovedsagelig består af N2 og O2, og disse molekyler er faktisk mere massive end et individuelt vandmolekyle. Vandmolekylerne har imidlertid en elektrisk tiltrækning til hinanden, fordi de har en negativ og to positivt ladede (delvist ladede, alligevel) områder, der giver dem deres samhørighed med hinanden. Det ville tage en overførsel af energi til et af disse glade vandmolekyler for at få det til at hoppe væk fra alle dets ladede ledsagere og komme ind i en gastilstand.

derefter svinger et af de store N2-molekyler lavt og smæk, har en “kinetisk molekylær interaktion” med et vandmolekyle. Okay, virkelig bliver det bare tæt nok til at påvirke det, så smæk er lidt dramatisk, men det visuelle er ret præcist. Et vandmolekyle får tilstrækkelig energi gennem en kinetisk begivenhed med et luftmolekyle og tager flyvning, frigjort til at være i damptilstand. Fortsatte interaktioner med luften tjener til at holde den i damptilstand (i nogen tid).

derfor er det interaktioner med luften, der driver fordampning, og det er derfor, det kan ske ved enhver temperatur. Is i din fryser fordamper (kaldet “sublimering”), sådan forbliver fryseren frostfri. Den samme mekaniker er i spil (selvom hastigheden er klart langsommere, da det kræver meget mere energi at ændre et fast vandmolekyle til en gas og således forekommer sjældnere i en kollision, hvilket betyder, at temperaturen også spiller en stor rolle i fordampningshastigheden). Den relative fugtighed i den omgivende luft er også en drivende eller begrænsende faktor. Jo mindre vanddamp der allerede er i luften, jo mere sandsynligt vil et molekyle, der fordamper, forblive damp længere. Når den relative fugtighed stiger, øges også den hastighed, hvormed disse dampmolekyler recondense til væske. Alt dette er grunden til, at en skål fuld af vand, der er sat udenfor i skyggen på en rolig, fugtig dag, kan synes at ikke fordampe overhovedet, mens den samme skål, der er sat i solen på en blæsende, tør dag, ser ud til at forsvinde som magi; solens varme sænker den tærskelenergi, der kræves til faseændring ved opvarmning af vandet, det blæsende miljø betyder, at kinetiske interaktioner med luftmolekyler sker oftere og er mere energiske, og manglen på vanddamp, der allerede er i luften, betyder, at fordampningshastigheden versus kondens er på sit højeste.

håber det hjælper.