Cos’è l’evaporazione? Quali sono i fattori che lo influenzano? – Quora

D: Cos’è l’evaporazione? Quali sono i fattori che lo influenzano?

Evaporazione (evaporazione alla rinfusa, comunque) è la perdita di materiale in una quantità di liquido volatile esposto a un’atmosfera di gas nello stato di vapore. Essere volatile significa semplicemente che il liquido è soggetto ad evaporazione nelle condizioni ambientali. Può anche essere descritto a livello molecolare, che farò di seguito.

Mentre è tecnicamente accurato descrivere un vapore come materiale nella sua fase gassosa, un vapore ha una proprietà importante che non condivide nell’atmosfera del nostro mondo con gas come ossigeno e azoto; è un materiale esistente nello stato del gas quando la temperatura e la pressione altrimenti imporrebbero che esista nello stato liquido. L’acqua è ovviamente un grande esempio.

A temperature inferiori a 100 °C (212 °F) e superiori a 0 ° C (32 ° F) ad una pressione di 1 atm (14,7 psi), si suppone chiaramente che l’acqua sia un liquido. Qualsiasi studente di scienze della scuola media dovrebbe saperlo. Tuttavia, chiaramente abbiamo vapore acqueo nella nostra aria. Sentiamo gli effetti dell’umidità, vediamo che l’acqua che abbiamo versato sul linoleum è scomparsa dopo un po ‘ e notiamo i prodotti di questo vapore nella formazione di nuvole, nebbia, pioggia e neve.

Il grado di volatilità di un materiale in un dato ambiente è espresso da quella che chiamiamo la sua pressione di vapore di equilibrio. Questa è la frazione massima della pressione totale dell’aria che attribuiamo al vapore aereo proprio sulla superficie dell’acqua, e rappresenta la maggior parte del vapore acqueo che può essere presente prima che il ciclo costante di condensazione dell’acqua in liquido si verifichi altrettanto rapidamente come l’acqua liquida può evaporare. Quando la pressione parziale (la frazione effettiva della pressione totale dell’aria che attribuiamo al vapore) del vapore acqueo nell’aria è uguale alla pressione di vapore di equilibrio, allora l’aria è satura e assume una qualità umida (questo è il vapore che si condensa in liquido ed è molto evidente come nebbia, nebbia, rugiada o gelo) e si dice che sia al 100% di umidità relativa. La pressione di vapore di equilibrio aumenta anche all’aumentare della temperatura dell’acqua e a 100 °C la pressione di vapore è di 1 atm. Questo è il motivo per cui bolle; a questa temperatura e alla pressione atmosferica il vapore acqueo può ora spostare completamente l’aria sulla superficie. Ciò significa che il liquido è in una condizione che impone qualsiasi aggiunta di energia andrà verso cambiando fase in un gas e non aumentare la temperatura.

Va bene, quindi questa è una panoramica di alcune delle condizioni che influenzano l’evaporazione, ma quali sono le meccaniche effettive?

Imaging l’interfaccia tra aria e liquido nella parte superiore del vostro contenitore di acqua per essere non l’incontro di due materiali discreti, ma invece di essere più come sono realmente, vorticoso, rimbalzando molecole di gas sopra e un piano ondulato di molecole d’acqua liberamente interconnessi sotto. Ora, comprendi che le molecole di gas sono composte principalmente da N2 e O2, e queste molecole sono in realtà più massicce di una singola molecola d’acqua. Tuttavia, le molecole d’acqua hanno un’attrazione elettrica tra loro perché hanno un negativo e due aree caricate positivamente (parzialmente caricate, comunque) che danno loro la loro coesione l’una con l’altra. Ci vorrebbe un trasferimento di energia in una di queste molecole d’acqua felici per farla rimbalzare da tutti i suoi compagni carichi ed entrare in uno stato di gas.

Quindi, una di quelle grandi molecole di N2 oscilla in basso e COLPISCE, ha una “interazione cinetica molecolare” con una molecola d’acqua. Ok, in realtà si avvicina abbastanza da influenzarlo, quindi WHACK è un po ‘ drammatico, ma la visuale è piuttosto accurata. Una molecola d’acqua riceve abbastanza energia attraverso un evento cinetico con una molecola d’aria e prende il volo, liberato per essere nello stato di vapore. Le continue interazioni con l’aria servono a mantenerla nello stato di vapore (per un certo periodo di tempo).

Pertanto, sono le interazioni con l’aria che guidano l’evaporazione, ed è per questo che può accadere a qualsiasi temperatura. Il ghiaccio nel congelatore evapora (chiamato “sublimazione”), questo è il modo in cui il congelatore rimane privo di gelo. La stessa meccanica è in gioco (anche se la velocità è chiaramente più lenta in quanto richiede molta più energia per cambiare una molecola d’acqua solida in un gas e quindi si verifica meno frequentemente in una collisione, il che significa che anche la temperatura gioca un ruolo importante nella velocità di evaporazione). L’umidità relativa dell’aria ambiente è anche un fattore guida o limitante. Meno vapore acqueo già nell’aria, più è probabile che una molecola che evapora rimanga vapore più a lungo. All’aumentare dell’umidità relativa, aumenta anche la velocità con cui queste molecole di vapore si ritrasformano in liquido. Tutto questo è il motivo per cui un piatto pieno di acqua, all’ombra in una calma, giornata umida può sembrare di non evaporare a tutti, mentre quello stesso piatto insieme al sole su un ventoso, giorno asciutto sembra sparire come per magia; il calore del sole si abbassa la soglia di energia necessaria per il cambiamento di fase di riscaldamento dell’acqua, del vento ” ambiente, cinetica interazioni con le molecole di aria che si verificano più frequentemente e sono più energici, e la mancanza di vapor d’acqua nell’aria significa che il tasso di evaporazione rispetto a condensazione è al suo picco.

Spero che aiuti.