تبخیر یک فرآیند طبیعی یا سنتز شده است که در آن مواد مایع با عمل گرما به حالت گاز تبدیل می‌شوند.

چرخه آب که شامل تبخیر و بارندگی آب می شود، یکی از مهمترین عوامل محرک آب و هوا و اقلیم جهانی و یکی از بهترین نمونه های تبخیر است.

تبخیر به طور کلی یک فرآیند خنک کننده است که کاربردهای صنعتی، تجاری و خانگی متعددی دارد. به عنوان مثال، در مقیاس بزرگ، برج های خنک کننده نیروگاه های هسته ای آب را تبخیر می کنند تا دمای راکتورها را در سطوح بهینه حفظ کنند و از ذوب شدن جلوگیری کنند.

در همین حال، در مقیاس کوچکتر، تبخیر در سیستم های تهویه مطبوع خانه ها و یخچال ها مهم است. به عنوان مثال، در سیستم های تهویه مطبوع، تبخیر یکی از حالت هایی است که تبادل گرما را بین فضای داخلی ساختمان و محیط بیرونی تسهیل می کند. در طی این فرآیند، گرما از طریق کویل های کندانسور و کویل های اواپراتور به خارج از ساختمان پمپ می شود.

تبخیر به چه معناست؟

تبخیر تغییر فیزیکی در حالت های ماده است: تغییر از حالت مایع به گاز، بدون جوشاندن مایع. بسته به مایع درگیر، معمولاً به دمای بالا نیاز ندارد. به عنوان مثال، برخی از مایعات، مانند الکل ها، در دمای اتاق تحت فشار معمولی اتمسفر بسیار فرار هستند.

فرآیند تبخیر، تراکم و بارش آب که به عنوان چرخه آب شناخته می شود، یکی از قوی ترین نیروهای محرکه است که آب و هوا و آب و هوا را در جهان ما تعیین می کند. این فرآیند همچنین با تأمین آب شیرین در سطح زمین، حیات را حفظ می کند. تبخیر همچنین کلید تنظیم دمای اقیانوس ها است که به نوبه خود فرکانس و الگوهای تشکل های طوفان یا طوفان را تعیین می کند.

در واقع تبخیر آب به اندازه جذب آب در گیاهان مهم است. به عنوان مثال، به دلیل تبخیر است که درختان قادر به رشد بسیار بلند هستند. همانطور که آب از طریق روزنه های برگ درختان بلند تبخیر می شود، آب از طریق آن به سمت بالا کشیده می شود. اعمال مویرگی و فشار منفی در بالا. این به درختان اجازه می دهد تا بسیار بلند رشد کنند زیرا آب غنی از مواد مغذی می تواند به بالای آن برسد.

به طوری که آب موجود در ریشه می تواند به برگ ها برسدنیروهای بین مولکولی جریان آب را از طریق آوندهای آوندی و آوندهای درختان تسهیل می کنند. مولکول های آب در داخل لوله های آوند چوبی باریک به زنجیره تبدیل می شوند. مولکول‌های آب در بالا، زنجیره‌های مولکولی را به داخل آوند چوبی می‌کشند و به آب اجازه می‌دهند تا به سمت بالا جریان یابد.

در طول تبخیر چه اتفاقی می افتد؟

در طول تبخیرمولکول های سطح مایع تبخیر می شوند و فاز آنها از مایع به گاز تغییر می کند. عوامل مختلفی می توانند بر سرعت تبخیر مایع تأثیر بگذارند، از جمله:

• سطح اشباع: فاز گاز یک ماده تبخیر شده به عنوان یک ماده حل شده در هوا یا گاز اطراف در نظر گرفته می شود. بنابراین، هوا یا گاز اطراف حلال است. اگر حلال از قبل با املاح اشباع شده باشد، سرعت تبخیر کاهش می یابد.

• فشار اتمسفر یا گاز: همه انواع مایعات در دمای اتاق و در یک اتمسفر فشار معمولی تبخیر می شوند. افزایش فشار باعث کاهش سرعت تبخیر می شود.

• درجه حرارت: انرژی گرمایی نیروی محرکه اصلی تبخیر است. با افزایش دما، مولکول های گاز سریعتر حرکت می کنند. این بدان معنی است که هر چه دما بالاتر باشد، سرعت تبخیر سریعتر است.

• ماهیت ماده: برخی مایعات مانند الکل، اتر، استون و بنزین بسیار فرار هستند زیرا فشار بخار بالایی دارند. این بدان معنی است که آنها راحت تر تبخیر می شوند. مایعات بسیار فرار نیز بسیار قابل اشتعال هستند.

• سطح ماده: مایعی که در یک ناحیه بزرگتر پراکنده شده است، سطح بیشتری در معرض دید قرار دارد، که فرار و تبخیر مولکول های سطح را آسان تر می کند. به عنوان مثال، الکل مالشی ریخته شده سریعتر از همان مقدار الکل باقی مانده در یک ظرف باز تبخیر می شود.

تفاوت بین تبخیر و جوش چیست؟

تبخیر در زیر نقطه جوش مایع اتفاق می افتد. اگرچه تبخیر یک مایع در نقطه جوش نیز اتفاق می افتد، دمای بخار در مقایسه با بخار معمولی یا معمولی گرمتر است.

از نظر فنی، تبخیر به عنوان “انتقال فاز” مایع به گاز در زمانی که مایع هنوز زیر نقطه جوش خود است، تعریف می شود. تا زمانی که این ماده کاملاً منجمد نشده باشد دمای کلوین صفر مطلق (منهای 273.15 درجه سانتیگراد)، تبخیر می تواند حتی کمتر از دمای معمولی اتاق رخ دهد.

از سوی دیگر، نقطه جوش مایع تعریف دقیق و بسیار خاصی دارد. این زمانی است که فشار بخار برابر با فشار استاندارد سطح آب بندی است. به همین دلیل است که با کاهش فشار، نقطه جوش کاهش می یابد.

نقطه جوش یک ماده معمولاً تحت یک اتمسفر فشار مشخص می شود که معادل 101.325 کیلو پاسکال یا 760 میلی متر جیوه در سطح دریا است.

به عنوان مثال، نقطه جوش اتانول، که ماده موثره شراب ها و مشروبات الکلی است، 78.37 درجه سانتیگراد است. دانستن نقطه جوش مواد مهم است تقطیر روند. به عنوان مثال، ارواح با غلظت های بالاتر را می توان از شراب ها و سایر ارواح به روشی دقیق تقطیر کرد.

آب در چه دمایی تبخیر می شود؟

از نظر تئوری، تا زمانی که مولکول‌های یک ماده برای حرکت انرژی داشته باشند، برخی از مولکول‌ها می‌توانند حتی زیر نقطه انجماد آن ماده فرار کنند. با این حال، تبخیر از نظر فنی به عنوان تغییر فاز از حالت مایع به گاز تعریف می شود. اگر یک فرم جامد باشد که با دور زدن حالت مایع به حالت گاز تبدیل شود، نامیده می شود تصعیدمانند گلوله های یخ خشک و پروانه (نفتالین). حتی آب به شکل یخ و برف نیز می تواند تصعید شود.

بنابراین، پاسخ علمی مطمئن به این سوال این است: دمای دقیقی وجود ندارد که آب در آن تبخیر شود، بلکه بیشتر محدوده ای از دماها وجود دارد.

زیر نقطه جوش آب که 100 درجه سانتیگراد است، اما بالاتر از دمای صفر مطلق است. تا زمانی که انرژی ورودی وجود داشته باشد، همیشه این احتمال وجود دارد که برخی از مولکول ها بتوانند فرار کنند و از جامد به مایع و سپس به گاز تبدیل شوند.

آیا همه مایعات با سرعت یکسانی تبخیر می شوند؟

انواع مختلف مایعات سرعت تبخیر متفاوتی دارند. در شرایط ایده آل، عامل اصلی که بر میزان تبخیر یک ماده تأثیر می گذارد، این است نیروهای بین مولکولی از مایع موادی که نیروهای بین مولکولی قوی تری دارند، نرخ تبخیر کمتری دارند. این ارتباط مستقیم با فشار بخار از ماده

فشار بخار فشار بخار حاصل از یک مایع در یک ظرف بسته در دماهای معین است. با دما نسبت مستقیم دارد. در زیر نمونه هایی از مایعات در فشار بخار مربوطه در دماهای مختلف آورده شده است:

میزان تبخیر یک اندازه گیری مقایسه ای است. صرفاً نسبت زمان لازم برای تبخیر کامل مقدار معینی از مایع در مقایسه با مایع مقایسه است. مایع آزمایش باید تحت شرایط مشابه مایع مقایسه/مرجع قرار گیرد.

دما چگونه بر سرعت تبخیر آزمایش تأثیر می گذارد؟

سرعت تبخیر با دمای مایع نسبت مستقیم دارد. هر چه دما بالاتر باشد، سرعت تبخیر سریعتر است. در دماهای بالاتر، مولکول ها سریعتر حرکت می کنند. این امر فرار برخی از مولکول ها را با تغییر فاز تسهیل می کند.

شما می توانید یک آزمایش ساده برای آزمایش رابطه بین دما و سرعت تبخیر طراحی کنید. فقط مطمئن شوید که همه پارامترها به جز دما یکسان هستند. به عنوان مثال، می توانید آزمایش نشان داده شده در ویدیوی زیر را امتحان کنید:

این آزمایش یک روش معکوس برای تعیین روابط بین سرعت تبخیر و دما است. دما در اینجا متغیر وابسته است، در حالی که نرخ تبخیر متغیر مستقل است. می دانیم که میزان تبخیر الکل بیشتر از آب است. بنابراین، می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که وقتی پنبه آغشته به الکل روی لامپ دماسنج قرار می‌گیرد، خوانش دما روی دماسنج به میزان قابل‌توجهی کمتر خواهد بود.