Todos nós estamos bem cientes de um fato sério da vida desde a infância. Para resfriar o chá quente, é necessário despejá-lo em um pires frio e soprá-lo sobre sua superfície por um longo tempo. Quando você tem seis ou sete anos, você realmente não pensa sobre as leis da física, você apenas as toma como certas ou, em termos físicos, você as toma como um axioma. No entanto, à medida que aprendemos ciência ao longo do tempo, descobrimos semelhanças interessantes entre axiomas e provas consistentes, traduzindo suavemente nossas suposições de infância em teoremas adultos. O mesmo vale para o chá quente. Nenhum de nós poderia imaginar que essa forma de resfriamento está diretamente relacionada à evaporação do líquido.
Física do processo
Para responder à pergunta sobre o que determina a taxa de evaporação de um líquido, é necessário entender a própria física do processo. A evaporação é o processo de transição de fase de uma substância de um estado líquido de agregação para um estado gasoso. Qualquer substância líquida pode evaporar, inclusive muito viscosa. Na aparenciae você não pode dizer que uma certa pasta gelatinosa pode perder parte de sua massa devido à evaporação, mas sob certas condições é exatamente isso que acontece. Um sólido também pode evaporar, mas esse processo é chamado de sublimação.
Como acontece
Começando a descobrir de que depende a taxa de evaporação de um líquido, deve-se partir do fato de que este é um processo endotérmico, ou seja, um processo que ocorre com a absorção de calor. O calor de transição de fase (calor de evaporação) transfere energia para as moléculas de uma substância, aumentando sua velocidade e aumentando a probabilidade de sua separação, enquanto enfraquece as forças de coesão molecular. Afastando-se da massa da substância, as moléculas mais rápidas saem de seus limites e a substância perde sua massa. Ao mesmo tempo, as moléculas líquidas ejetadas fervem instantaneamente, realizando o processo de transição de fase na separação, e sua saída já está no estado gasoso.
Aplicativo
Compreendendo as razões das quais depende a taxa de evaporação de um líquido, é possível regular corretamente os processos tecnológicos que ocorrem a partir deles. Por exemplo, a operação de um ar condicionado, no trocador de calor-evaporador do qual o refrigerante ferve, retirando calor da sala refrigerada, ou a ebulição da água nos tubos de uma caldeira industrial, cujo calor é transferido para o necessidades de aquecimento e abastecimento de água quente. Compreender as condições das quais depende a taxa de evaporação de um líquido oferece a oportunidade de projetar e fabricar equipamentos modernos e tecnológicos de dimensões compactas e com um coeficiente aumentadotransferência de calor.
Temperatura
O estado líquido de agregação é extremamente instável. Com nosso n terrestre. sim (o conceito de "condições normais", ou seja, adequado para a vida humana), tende periodicamente a passar para uma fase sólida ou gasosa. Como isso acontece? O que determina a taxa de evaporação de um líquido?
O critério principal é, obviamente, a temperatura. Quanto mais aquecemos o líquido, mais energia trazemos para as moléculas da substância, mais ligações moleculares quebramos, mais rápido é o processo de transição de fase. A apoteose é alcançada com uma fervura nucleada constante. A água ferve a 100°C à pressão atmosférica. A superfície de uma panela ou, por exemplo, uma chaleira, onde ferve, é apenas à primeira vista perfeitamente lisa. Com um aumento múltiplo na imagem, veremos picos pontiagudos sem fim, como nas montanhas. O calor é fornecido pontualmente a cada um desses picos e, devido à pequena superfície de troca de calor, a água ferve instantaneamente, formando uma bolha de ar que sobe à superfície, onde colapsa. É por isso que essa fervura é chamada de borbulhante. A taxa de evaporação da água é máxima.
Pressão
O segundo parâmetro importante, do qual depende a taxa de evaporação de um líquido, é a pressão. Quando a pressão cai abaixo da atmosférica, a água começa a ferver em temperaturas mais baixas. O trabalho das famosas panelas de pressão é baseado neste princípio - panelas especiais, de onde o ar era bombeado e a água já fervia a 70-80 ºС. O aumento da pressão, por outro lado,aumenta o ponto de ebulição. Esta propriedade útil é usada no fornecimento de água superaquecida de uma usina termelétrica ao aquecimento central e ITP, onde, para manter o potencial de calor transferido, a água é aquecida a temperaturas de 150 a 180 graus, quando é necessário excluir a possibilidade de ferver em tubos.
Outros fatores
O sopro intensivo da superfície do líquido com temperatura superior à temperatura do jato de ar fornecido é outro fator que determina a taxa de evaporação do líquido. Exemplos disso podem ser tirados da vida cotidiana. Soprando a superfície do lago com o vento, ou o exemplo com o qual começamos a história: soprando chá quente derramado em um pires. Ele esfria devido ao fato de que, separando-se do grosso da substância, as moléculas levam consigo parte da energia, resfriando-a. Aqui você também pode ver o efeito da área de superfície. Um pires é mais largo que uma caneca, então mais massa de água pode escapar de seu quadrado.
O próprio tipo de líquido também afeta a taxa de evaporação: alguns líquidos evaporam mais rápido, outros, ao contrário, mais lentamente. O estado do ar circundante também tem uma influência importante no processo de evaporação. Se o teor de umidade absoluta for alto (ar muito úmido, como próximo ao mar), o processo de evaporação será mais lento.
