Was ist Verdampfung? Was sind die Faktoren, die es beeinflussen? – Quora

F: Was ist Verdunstung? Was sind die Faktoren, die es beeinflussen?

Verdampfung (Massenverdampfung) ist der Verlust von Material in einer Menge flüchtiger Flüssigkeit, die einer Gasatmosphäre in den Dampfzustand ausgesetzt ist. Flüchtig zu sein bedeutet einfach, dass die Flüssigkeit unter den Umgebungsbedingungen zur Verdunstung neigt. Es kann auch auf molekularer Ebene beschrieben werden, was ich unten tun werde.

Obwohl es technisch korrekt ist, einen Dampf als Material in seiner Gasphase zu beschreiben, hat ein Dampf eine wichtige Eigenschaft, die er in der Atmosphäre unserer Welt nicht mit Gasen wie Sauerstoff und Stickstoff teilt; Es ist ein Material, das im Gaszustand existiert, wenn Temperatur und Druck sonst diktieren würden, dass es im flüssigen Zustand existiert. Wasser ist natürlich ein gutes Beispiel.

Bei Temperaturen unter 100 ° C (212 ° F) und über 0 ° C (32 ° F) bei einem Druck von 1 atm (14,7 psi) soll Wasser eindeutig eine Flüssigkeit sein. Jeder Mittelschüler sollte das wissen. Es ist jedoch klar, dass wir Wasserdampf in unserer Luft haben. Wir spüren die Auswirkungen von Feuchtigkeit, wir sehen, dass das Wasser, das wir auf das Linoleum verschüttet haben, nach einiger Zeit verschwunden ist, und wir bemerken die Produkte dieses Dampfes bei der Bildung von Wolken, Nebel, Regen und Schnee.

Der Flüchtigkeitsgrad eines Materials in einer bestimmten Umgebung wird durch den sogenannten Gleichgewichtsdampfdruck ausgedrückt. Dies ist der maximale Bruchteil des Gesamtluftdrucks, den wir dem Luftdampf direkt an der Wasseroberfläche zuschreiben, und stellt den meisten Wasserdampf dar, der vorhanden sein kann, bevor der konstante Kreislauf von Wasser, das wieder zu Flüssigkeit kondensiert, genauso schnell auftritt wie flüssiges Wasser verdampfen kann. Wenn der Partialdruck (der tatsächliche Anteil des Gesamtluftdrucks, den wir dem Dampf zuschreiben) des Wasserdampfs in der Luft gleich dem Gleichgewichtsdampfdruck ist, dann ist die Luft gesättigt und nimmt eine feuchte Qualität an (dies ist Dampf, der wieder in Flüssigkeit kondensiert und ist sehr auffällig als Nebel, Nebel, Tau oder Frost) und soll bei 100% relativer Luftfeuchtigkeit sein. Der Gleichgewichtsdampfdruck steigt auch mit zunehmender Temperatur des Wassers an, und bei 100 ° C beträgt der Dampfdruck 1 atm. Deshalb kocht es; bei dieser Temperatur und bei Atmosphärendruck kann Wasserdampf die Luft nun vollständig über die Oberfläche verdrängen. Dies bedeutet, dass sich die Flüssigkeit in einem Zustand befindet, der vorschreibt, dass jede Energiezugabe dazu führt, dass die Phase in ein Gas umgewandelt wird und nicht die Temperatur erhöht wird.

Okay, das ist ein Überblick über einige der Bedingungen, die die Verdunstung beeinflussen, aber was sind die tatsächlichen Mechanismen?

Stellen Sie sich die Grenzfläche zwischen Luft und Flüssigkeit an der Oberseite Ihres Wasserbehälters so vor, dass sie nicht das Zusammentreffen zweier diskreter Materialien ist, sondern eher so, wie sie wirklich sind, wirbelnde, springende Gasmoleküle darüber und eine wellenförmige Ebene lose miteinander verbundener Wassermoleküle darunter. Verstehen Sie nun, dass die Gasmoleküle hauptsächlich aus N2 und O2 bestehen und diese Moleküle tatsächlich massiver sind als ein einzelnes Wassermolekül. Die Wassermoleküle haben jedoch eine elektrische Anziehung zueinander, da sie einen negativen und zwei positiv geladene (teilweise geladene) Bereiche haben, die ihnen ihren Zusammenhalt miteinander verleihen. Es würde eine Übertragung von Energie in eines dieser glücklichen Wassermoleküle erfordern, damit es von all seinen geladenen Begleitern abprallt und in einen Gaszustand übergeht.

Dann schwingt eines dieser großen N2-Moleküle tief und WHACK, hat eine “kinetische molekulare Wechselwirkung” mit einem Wassermolekül. Okay, wirklich, es kommt nur nahe genug, um es zu beeinflussen, also ist WHACK ein bisschen dramatisch, aber das Bild ist ziemlich genau. Ein Wassermolekül erhält durch ein kinetisches Ereignis mit einem Luftmolekül genügend Energie und fliegt, befreit, um im Dampfzustand zu sein. Fortgesetzte Wechselwirkungen mit der Luft dienen dazu, sie (für einige Zeit) im Dampfzustand zu halten.

Daher sind es Wechselwirkungen mit der Luft, die die Verdunstung antreiben, und deshalb kann es bei jeder Temperatur passieren. Eis in Ihrem Gefrierschrank verdunstet (“Sublimation” genannt), so bleibt der Gefrierschrank frostfrei. Die gleiche Mechanik ist im Spiel (obwohl die Geschwindigkeit deutlich langsamer ist, da es viel mehr Energie benötigt, um ein festes Wassermolekül in ein Gas umzuwandeln, und daher bei einer Kollision seltener auftritt, was bedeutet, dass die Temperatur eine große Rolle spielt) Rolle bei der Verdampfungsrate auch). Die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft ist ebenfalls ein treibender oder begrenzender Faktor. Je weniger Wasserdampf sich bereits in der Luft befindet, desto wahrscheinlicher bleibt ein Molekül, das verdampft, länger Dampf. Mit zunehmender relativer Luftfeuchtigkeit nimmt auch die Geschwindigkeit zu, mit der diese Dampfmoleküle zu Flüssigkeit rekondensieren. All dies ist der Grund, warum eine Schüssel voller Wasser, die an einem ruhigen, feuchten Tag draußen im Schatten steht, anscheinend überhaupt nicht verdampft, während dieselbe Schüssel, die an einem windigen, trockenen Tag in der Sonne steht, wie von Zauberhand zu verschwinden scheint; Die Wärme der Sonne senkt die für den Phasenwechsel erforderliche Schwellenenergie durch Erhitzen des Wassers, die windige Umgebung bedeutet, dass kinetische Wechselwirkungen mit Luftmolekülen häufiger auftreten und energiereicher sind, und der Mangel an Wasserdampf, der sich bereits in der Luft befindet, bedeutet, dass die Verdampfungsrate im Vergleich zur Kondensationsrate ihren Höhepunkt erreicht.

Hoffe das hilft.