Vad är avdunstning? Vilka faktorer påverkar det? – Quora

F: Vad är avdunstning? Vilka faktorer påverkar det?

avdunstning (bulkindunstning, hur som helst) är förlusten av material i en mängd flyktig vätska utsatt för en gasatmosfär i ångtillståndet. Att vara flyktig betyder helt enkelt att vätskan är benägen att avdunsta under omgivningsförhållandena. Det kan också beskrivas på molekylär nivå, vilket jag ska göra nedan.

även om det är tekniskt korrekt att beskriva en ånga som material i sin gasfas, har en ånga en viktig egenskap som den inte delar i vår världs atmosfär med gaser som syre och kväve; det är ett material som finns i gastillståndet när temperatur och tryck annars skulle diktera att det finns i flytande tillstånd. Vatten är naturligtvis ett bra exempel.

vid temperaturer under 100 CCB (212 FCB) och över 0 CCB (32 FCB) vid ett tryck av 1 atm (14,7 psi) är vatten klart tänkt att vara en vätska. Alla gymnasieelever borde veta det. Men det är klart att vi har vattenånga i vår luft. Vi känner effekterna av fuktighet, vi ser att vattnet vi spillde på linoleum har försvunnit efter en tid, och vi märker produkterna av denna ånga i bildandet av moln, dimma, regn och snö.

ett materials grad av volatilitet i en given miljö uttrycks av vad vi kallar dess jämviktsångtryck. Detta är den maximala fraktionen av det totala lufttrycket som vi tillskriver den luftburna ångan precis vid vattenytan och representerar den mest vattenånga som kan vara närvarande innan den konstanta cykeln av vattenkondensering tillbaka till vätska sker lika snabbt som flytande vatten kan avdunsta. När partialtrycket (den faktiska fraktionen av det totala lufttrycket vi tillskriver ångan) av vattenångan i luften är lika med jämviktsångtrycket, är luften mättad och får en fuktig kvalitet (Detta är ångkondensering tillbaka till vätska och är mycket märkbar som dimma, dimma, dagg eller frost) och sägs vara vid 100% relativ fuktighet. Jämviktsångtrycket ökar också när vattnets temperatur ökar, och vid 100 kcal C är ångtrycket 1 atm. Det är därför det kokar; vid denna temperatur och vid atmosfärstryck kan vattenånga nu helt förskjuta luften över ytan. Detta innebär att vätskan är i ett tillstånd som dikterar varje tillsats av energi kommer att gå mot att ändra fas till en gas och inte höja temperaturen.

Okej, så det är en översikt över några av de förhållanden som påverkar avdunstning, men vad är den faktiska mekaniken?

avbilda gränssnittet mellan luft och vätska på toppen av din behållare med vatten för att inte vara mötet mellan två diskreta material utan istället att vara mer som de verkligen är, virvlande, studsande molekyler av gas ovanför och ett böljande plan av löst sammanlänkade vattenmolekyler nedan. Förstå nu att gasmolekylerna består mestadels av N2 och O2, och dessa molekyler är faktiskt mer massiva än en enskild vattenmolekyl. Vattenmolekylerna har emellertid en elektrisk attraktion mot varandra eftersom de har en negativ och två positivt laddade (delvis laddade, ändå) områden som ger dem deras sammanhållning med varandra. Det skulle ta en överföring av energi till en av dessa glada vattenmolekyler för att få den att studsa bort från alla sina laddade följeslagare och gå in i ett gastillstånd.

sedan svänger en av de stora N2-molekylerna lågt och smäller, har en “kinetisk molekylär interaktion” med en vattenmolekyl. Okej, det blir verkligen tillräckligt nära för att påverka det så WHACK är lite dramatiskt, men det visuella är ganska exakt. En vattenmolekyl ges tillräckligt med energi genom en kinetisk händelse med en luftmolekyl och tar flyg, befriad för att vara i ångtillstånd. Fortsatt interaktion med luften tjänar till att hålla den i ångtillståndet (under en viss tid).

därför är det interaktioner med luften som driver avdunstning, och det är därför det kan hända vid vilken temperatur som helst. IS i frysen avdunstar (kallad “sublimering”), så här förblir frysen frostfri. Samma mekaniker är på spel (även om hastigheten är klart långsammare eftersom det tar mycket mer energi att byta en fast vattenmolekyl till en gas och därmed förekommer mindre ofta i en kollision, vilket innebär att temperaturen spelar en stor roll i avdunstningshastigheten också). Den omgivande luftens relativa luftfuktighet är också en drivande eller begränsande faktor. Ju mindre vattenånga som redan finns i luften, desto mer sannolikt kommer en molekyl som avdunstar att förbli ånga längre. När den relativa fuktigheten ökar ökar också hastigheten vid vilken dessa ångmolekyler återkondenseras till vätska. Allt detta är anledningen till att en maträtt full av vatten som ligger ute i skuggan på en lugn, fuktig dag kan tyckas inte avdunsta alls, medan samma maträtt som ligger i solen på en blåsig, torr dag verkar försvinna som magi; solens värme sänker tröskelenergin som krävs för fasbyte genom att värma vattnet, den blåsiga miljön innebär att kinetiska interaktioner med luftmolekyler händer oftare och är mer energiska, och bristen på vattenånga som redan finns i luften betyder att förångningsgraden kontra kondens är på topp.

hoppas det hjälper.