Wat is verdamping? Wat zijn de factoren die het beïnvloeden? – Quora

Q: Wat is verdamping? Wat zijn de factoren die het beïnvloeden?

verdamping (in ieder geval bulkverdamping) is het verlies van materiaal in een hoeveelheid vluchtige vloeistof blootgesteld aan een gasatmosfeer in de dampfase. Vluchtig zijn betekent gewoon dat de vloeistof gevoelig is voor verdamping in de omgevingsomstandigheden. Het kan ook op moleculair niveau worden beschreven, wat ik hieronder zal doen.Hoewel het technisch nauwkeurig is om een damp te beschrijven als materiaal in zijn gasfase, heeft een damp een belangrijke eigenschap die hij niet deelt in de atmosfeer van onze wereld met gassen zoals zuurstof en stikstof; het is een materiaal dat bestaat in de gastoestand wanneer temperatuur en druk anders zouden dicteren dat het bestaat in de vloeibare toestand. Water is natuurlijk een goed voorbeeld.

bij temperaturen onder 100 °C (212 °F) en boven 0 °C (32 °F) bij een druk van 1 atm (14,7 psi) wordt water duidelijk geacht een vloeistof te zijn. Elke middelbare school wetenschapsstudent zou dat moeten weten. Het is echter duidelijk dat we waterdamp in onze lucht hebben. We voelen de effecten van vochtigheid, we zien dat het water dat we gemorst op het linoleum is verdwenen na een tijd, en we merken de producten van deze damp in de vorming van wolken, mist, regen en sneeuw.

de mate van volatiliteit van een materiaal in een bepaalde omgeving wordt uitgedrukt door wat we de evenwichtsdampdruk noemen. Dit is de maximale fractie van de totale luchtdruk die we toeschrijven aan de luchtdamp direct aan het oppervlak van het water, en vertegenwoordigt de meeste waterdamp die aanwezig kan zijn voordat de constante cyclus van water condenseren terug in vloeistof plaatsvindt net zo snel als vloeibaar water kan verdampen. Wanneer de partiële druk (de werkelijke fractie van de totale luchtdruk die we toeschrijven aan de damp) van de waterdamp in de lucht gelijk is aan de evenwichtsdampdruk, dan is de lucht verzadigd en krijgt een vochtige kwaliteit (Dit is damp condenseren terug in vloeistof en is zeer merkbaar als mist, mist, dauw, of vorst) en wordt gezegd dat op 100% relatieve vochtigheid. De evenwichtsdampdruk neemt ook toe naarmate de temperatuur van het water toeneemt, en bij 100 °C is de dampdruk 1 atm. Dit is waarom het kookt; bij deze temperatuur en bij atmosferische druk kan waterdamp de lucht nu volledig over het oppervlak verplaatsen. Dit betekent dat de vloeistof in een toestand is die elke toevoeging van energie dicteert zal gaan naar het veranderen van fase in een gas en niet het verhogen van de temperatuur.

Oké, dus dat is een overzicht van enkele van de omstandigheden die de verdamping beïnvloeden, maar wat zijn de werkelijke mechanica?

beeldvorming van de interface tussen lucht en vloeistof aan de bovenkant van uw container met water niet de ontmoeting van twee discrete materialen, maar in plaats daarvan meer als ze werkelijk zijn, wervelende, stuiterende moleculen van gas boven en een golvend vlak van losjes met elkaar verbonden watermoleculen beneden. Begrijp nu dat de gasmoleculen voornamelijk bestaan uit N2 en O2, en deze moleculen zijn eigenlijk massiever dan een individueel watermolecuul. Echter, de watermoleculen hebben een elektrische aantrekkingskracht op elkaar omdat ze een negatieve en twee positief geladen (gedeeltelijk geladen, in ieder geval) gebieden die hen hun samenhang met elkaar geven. Het zou een overdracht van energie in een van deze gelukkige watermoleculen nodig hebben om het weg te laten stuiteren van al zijn geladen metgezellen en een gastoestand in te voeren.

een van die grote N2 moleculen schommelt laag en WHACK, heeft een “kinetische moleculaire interactie” met een watermolecuul. Het komt dichtbij genoeg om het te beïnvloeden, dus WHACK is een beetje dramatisch, maar het beeld is behoorlijk accuraat. Een watermolecuul krijgt genoeg energie door een kinetische gebeurtenis met een luchtmolecuul en neemt vlucht, bevrijd om in de damptoestand te zijn. Voortdurende interacties met de lucht dienen om deze gedurende enige tijd in de dampfase te houden.

daarom zijn het interacties met de lucht die verdamping veroorzaken, en daarom kan dit bij elke temperatuur gebeuren. Ijs in uw vriezer verdampt (“sublimatie” genoemd), zo blijft de vriezer vorstvrij. Dezelfde monteur is in het spel (hoewel de snelheid duidelijk langzamer is omdat het veel meer energie kost om een vast watermolecuul in een gas te veranderen en dus minder vaak voorkomt bij een botsing, waardoor de temperatuur ook een grote rol speelt in de verdampingssnelheid). De relatieve vochtigheid van de omgevingslucht is ook een drijvende of beperkende factor. Hoe minder waterdamp er al in de lucht zit, hoe waarschijnlijker het is dat een molecuul dat verdampt langer damp blijft. Naarmate de relatieve vochtigheid toeneemt, neemt ook de snelheid waarmee deze dampmoleculen opnieuw condenseren voor vloeistof toe. Dit alles is de reden waarom een schotel vol water, buiten in de schaduw op een rustige, vochtige dag kan lijken te verdampen, terwijl dat dezelfde schotel set in de zon op een winderige, droge dag lijkt te verdwijnen als bij toverslag; de warmte van de zon verlaagt de drempel energie die nodig is voor de fase te veranderen door verwarming van het water, de winderige omgeving betekent dat de kinetische interacties met luchtmoleculen gebeuren vaker en meer energieke, en het ontbreken van waterdamp in de lucht al betekent de verdampingssnelheid versus condensatie is op zijn hoogtepunt.

hoop dat helpt.