Испаравање и кондензовање
Познато је да течности (вода, бензин, алкохол …) ако се налазе у отвореним судовима постепено ишчезавају, односно испаравају. При томе се образује пара тих течности. Такав процес се назива испаравање.
Испаравање је процес у коме супстанца прелази из течног у гасовито агрегатно стање.
Могућ је и обратан процес, који се назива кондензовање.
Кондензовање је процес у коме супстанца прелази из гасовитог у течно агрегатно стање.
Процес испаравања се дешава на свакој температури (пример: вода у посуди на шпорету, вода у тањиру на столу) и то само са слободне површине течности. Што је температура виша то је испаравање интензивније. Али, на истој температури различите течности различито испаравају (пример: уље за јело, вода, бензин, етар)
Испаравање течности може да се једноставно објасни са становишта молекулско-кинетичке теорије. Молекули течности се крећу хаотично и различитим брзинама. Међу молекулима, који се налазе у површинском слоју, има и таквих који имају довољно велике брзине да могу да напусте течност и пређу у простор изнад течности. Том приликом врше рад против резултујуће молекулске силе која је усмерена ка унутрашњости течности. Течност могу да напусте само они молекули који имају довољно велику кинетичку енергију, која мора да буде већа од рада који се улаже на савладавање међумолекулских сила. Најбржи молекули могу лако да напусте течност и на собној температури.
Приликом испаравања се смањује број молекула који се брже крећу. То значи да опада средња брзина молекула односно унутрашња енергија течности, а повезано са тим и температура течности.
Ако се испаравање течности одвија само од себе (не доводи се топлота од спољашњег извора) течност се хлади.
пример:
– влажне руке су хладније од сувих (кад испарава вода енергију за испаравање узима од коже)
– ознојено лице и ветар
– осећај хладноће када се после купања изађе из воде
Пошто температура течности опада у току испаравања, да би се одржао процес испаравања потребно је да се доводи енергија.
Пошто се налазе изнад течности, молекули паре при свом хаотичном кретању могу поново да уђу у течност. То значи да се при испаравању течности истовремено дешава и процес кондензације. Што је већа густина молекула паре процес кондензације се одвија брже.
Брзина испаравања зависи од:
- врсте течности (вода, бензин, алкохол)
- величине слободне површине – што је већа слободна површина брзина испаравања је већа (иста количина течности у чаши и тањиру; мокар веш се брже суши кад се рашири него кад је згужван)
- температуре – виша температура брзина испаравања већа
- спољашњег притиска – виши притисак брзина испаравања је мања
- брзине струјања ваздуха који се налази изнад додирне површине (мокар веш се брже суши на ветру, лице нам испуца на ветру – због бржег сушења)
Најинтензивнији прелаз течности у гасовито стање, настаје при кључању. При кључању процес испаравања се јавља не само са слободне површине него и унутар саме течности. У унутрашњости течности испаравање је најбрже на зидовима суда, где се врши загревање. Ту се образују мехурићи паре, који се пењу ка слободној површини течности. У почетку загревања (док течност у горњим слојевима још не достигне температуру кључања) мехурићи се при кретању на горе хладе, што доводи до кондензовања паре у њима и они исчезавају. Када течност достигне температуру кључања, мехурићи доспевају до површине, распадају се и пара из њих прелази у простор изнад течности.
Кључање течности се дешава на тачно одређеној температури. (Температура течности се не мења у току кључања.)
А-В – представља загревање течности, температура се повећава док не достигне температуру кључања
B-C – температура остаје непромењена све док испари комплетна количина течности
C-D – када се процес испаравања заврши и комплетна течност пређе у гасовито агрегатно стање, температура почиње поново да расте
Засићена пара се лако претвара у течност и то на два начина – снижавањем температуре и повишавањем притиска.
E-F – представља хлађење супстанце која се налази у гасовитом агрегатном стању, температура се смањује док не достигне температуру кондензовања
F-G – температура остаје непромењена све док се комплетна количина паре не преведе у течно агрегатно стање
G-H – када се процес кондензовања заврши и комплетна супстанца пређе у течно агрегатно стање, наставља се равномерно снижавање температуре
Температура кондензовања једнака је температури кључања, под једнаким притиском.
Зависност температуре кључања од притиска
Повишавањем притиска повишава се и температура кључања, јер молекули течности треба да поседују већу кинетичку енергију да би савладали привлаче силе у течности и повишени спољашњи притисак. При снижавању спољашњег притиска молекули течности и при малим брзинама могу да изађу из течности, што значи да ће она кључати на нижој температури.
пример:
- на већим надморским висинама нижи притисак – температура кључања воде нижа (Монблан 4800 метара надморске висине – температура кључања 840Ц)
- Папенов лонац – температура кључања воде 1200Ц
Значи, када се наводи температура кључања течности, мора да се наведе и вредност притиска.
Засићена пара
Приликом испаравања молекули који излазе из течности разилазе се на све стране у простору изнад течности. Количина течности се смањује, све док комплетно не испари.
Ако се течност налази у затвореном суду, у њему се истовремено одвија процес испаравања течности и кондензовања њене паре. У почетку је број молекула који напуштају течност већи од броја молекула који се у њу враћају. Даљим испаравањем, број молекула изнад течности се повећава. У једном тренутку се успоставља стање динамичке равнотеже – број молекула који у јединици времена излази из течности, једнак је броју молекула који се враћа у течност. Тада је брзина испаравања течности једнака брзини кондензовања њене паре. У том случају је број молекула изнад течности сталан (константан). Та пара се назива засићена пара.
Незасићена пара – број молекула који напуштају течност је већи од броја молекула који се у њу враћају.
Засићена пара – број молекула који напуштају течност једнак је броју молекула који се у њу враћају.
Презасићења пара – број молекула који напушта течност је мањи од броја молекула који се у њу враћају.
| Капиларност | Топљење и очвршћавање |