Как найти время за которое испарится вода - AutoPluse.ru

Содержание

Что это за параметр?
Формула и правила расчета
Условия процесса парообразования
Факторы, которые влияют
- Род жидкости
- Температура
- Площадь свободной поверхности
- Наличие ветра
- Атмосферное давление
От чего скорость увеличится или уменьшится?
Примеры, где применяют знания в быту
- Для сушки белья
- Для сбивания температуры
- В процессе приготовления пищи
- При уборке
Промышленное использование
Видео по теме статьи
Заключение

Что это за параметр?

Скорость испарения – это количество образующегося пара за 1 секунду. Параметр зависит от физических свойств жидкости и внешних факторов – температуры, площади испарения и др. В единой системе СИ скорость испарения измеряется в г/(м2·с).

Формула и правила расчета

Формула скорости испарения: u = m/St, где:

u – скорость перехода жидкости в газ;
m – количество испарившейся жидкости;
S – испаряющая площадь;
t – время.

Численно скорость определяется как отношение количества жидкости, превратившейся в пар, к площади испарения, умноженной на время, которое необходимо для завершения процесса.

Условия процесса парообразования

На скорость образования пара влияют:

Вид раствора – чем более тяжелая жидкость, тем медленнее происходит парообразование.
Температура – с увеличиением парообразование усиливается, с понижением — ослабевает.
Размер зеркала жидкости – чем площадь больше, тем интенсивнее испарение.
Движение воздуха (ветер).

Молекулы в растворах обладают разной энергией – есть более быстрые, которым хватит энергии выйти за пределы раствора, образуя пар. Количество таких молекул определяет скорость испарения.

При одинаковых условиях для различных типов жидкостей скорость улетучивания зависит от свойств вещества. Например, органические эфиры улетучиваются намного быстрее воды.

Факторы, которые влияют

Переход между фазами жидкость-газ происходит тем быстрее, чем больше в жидкости присутствует молекул с повышенной кинетической энергией.

Род жидкости

Скорость перехода из жидкости в пар зависит от свойств вещества: чем меньше плотность вещества, тем меньшая энергия требуется молекуле для выхода за границу жидкости и быстрее происходит процесс испарения.

Если в одну емкость налить воду, а в другую такую же – эфир, можно увидеть разницу в скорости испарения. Количество эфира в емкости будет уменьшаться на глазах, а чтобы заметить изменение объема воды потребуется время.

Жидкости со слабыми связями между молекулами называют летучими, настолько быстро они испаряются. К ним относят эфиры, кетоны, спирты, фенолы, растворители, бензин и др.

Имеющие в сравнении с водой больший удельный вес кислоты, щелочи, молоко, масла, мед улетучиваются значительно медленнее. Это связано с увлечением плотности, как результат – ближе расположенные друг к другу молекулы сильнее притягиваются и труднее отрываются.

Самой тяжелой жидкостью является ртуть – единственный металл, являющийся жидкостью при комнатной температуре. Скорость испарения ртути незначительна – чтобы небольшая горошина вещества, массой в 1 г, превратилась в пар, потребуется 3 года.

Температура

Наибольшая скорость испарения – перед кипением, наименьшая – перед замерзанием. Если воду комнатной температуры налить в одну емкость, а в другую такую же – очень горячую, то над горячей можно увидеть пар. Это быстрые молекулы жидкости улетучиваются в воздух.

С ростом температуры количество быстрых молекул жидкости увеличивается, и число переходов в воздух возрастает. Со снижением температуры скорость молекул снижается и уменьшается количество переходов.

По достижении точки замерзания жидкость переходит в твердое состояние, имеющее кристаллическую решетку. В нем испарения из-за прочных связей молекул не происходит.

Площадь свободной поверхности

Скорость испарения зависимость от площади – чем больше зеркало, тем быстрее она улетучивается. Если в широкий и узкий сосуд налить воду, то уровень жидкости в широком будет понижаться быстрее.

Испарение – это улетучивание молекул из жидкого состояния. С ростом площади перехода увеличивается число молекул, способных покинуть жидкость. Пример: из тарелки вода испаряется быстрее, чем из стакана – разная площадь поверхности.

Наличие ветра

Движение воздуха над жидкостью ускоряет переход молекул в воздух и не позволяет беспорядочно двигающимся частицам пара вернуться в жидкость.

Движение воздушных потоков помогает быстрым молекулам покинуть жидкость и не дает вернуться обратно. Так быстро освобождается доступ к поверхности для следующих молекул, способных перейти в воздух.

Если ветер имеет более высокую температуру, чем обдуваемая им жидкость, то процесс парообразования протекает еще быстрее.

Пример: мокрые волосы высушиваются горячим воздухом из фена в считанные минуты. Если обдувать холодным воздухом – будет медленнее. Без обдува сушка волос затянется на час.

Атмосферное давление

Воздух атмосферы давит на зеркало жидкости. Чем меньше такое давление, тем больше молекул отрываются от поверхности и выше скорость испарения. В сравнении с поверхностью земли, в высокогорной местности, где давление меньше, процесс идет быстрее

От чего скорость увеличится или уменьшится?

Жидкость будет испаряться быстрее:

с увеличением зеркала жидкости;
с повышением температуры воды;
с ростом температуры окружающего воздуха;
при обдувании ветром;
от обдувания горячим воздухом.

Действия, приводящие к уменьшению количества быстрых молекул, снижают интенсивность испарения.

Факторы, снижающие скорость испарения:

уменьшение площади жидкости;
охлаждение раствора (уменьшение температуры);
понижение температуры окружающей среды;
отсутствие ветра над водой.

При равных условиях, статическое испарение всегда меньше динамического.

Примеры, где применяют знания в быту

Человек сталкивается с жидкостями постоянно и использует процесс испарения в самых разных сферах.

Для сушки белья

Хозяйки стараются стирать белья в жаркие и ветреные дни — вывешенное на улицу, белье быстро высыхает.

Процесс испарения влаги с поверхности расправленного белья ускоряют воздействие температуры (солнце) и горячего ветра.

К тому же у расправленного белья больше площадь испарения.

Для сбивания температуры

Бабушкин метод сбивать температуру маленьким детям и взрослым, если нежелательно пить лекарства. Влажную холодную салфетку кладут на лоб, держат до ее согревания и меняют на холодную.

Так как процесс испарения идет с потреблением энергии, температура тела понижается. Можно обтирать больного водой с уксусом или водкой – у этих веществ скорость испарения выше, и охлаждающий эффект будет больше.

В процессе приготовления пищи

Чтобы остудить горячий суп его достаточно налить в тарелку – испаряясь, вода отбирает некоторое количество теплоты у основной массы и еда охлаждается.

Чтобы получить густой соус блюдо подогревают на слабом огне, что позволяет выпарить излишнюю воду. При приготовлении грибов и овощей – жарят на среднем огне, выпаривая избыток воды. При варке варенья – варят до загустения, выпаривая излишки влаги.

При уборке

Появившуюся лужу вытирают и увеличивают влажную площадь – так быстрее остатки жидкости улетучатся. В зимнее время года в помещениях воздух пересушен системами обогрева. Его увлажняют, поставив в удобном месте емкость с водой.

Если нужно медленное испарение – используют неширокую и глубокую емкость, для быстрого увлажнения следует поставить несколько широких плоских мисок, увеличив этим площадь испарения.

Промышленное использование

Процесс применяют:

В оборотных системах водоснабжения.
Для высушивания деталей и материалов.
Для очищения изделий.
При разделении сложных многокомпонентных жидких составов.
В процессе кондиционирования помещений.
Для создания системы охлаждения ядерных реакторов и др.

Видео по теме статьи

Факторы, влияющие на скорость испарения жидкости, рассмотрены в видео:

Заключение

На скорость испарения жидких соединений влияют природа вещества и воздействия внешних факторов.

Выводы:

Переход в воздух быстрых молекул жидкости осуществляется при любом температурном режиме. Энергию для перехода молекулы получают при столкновении друг с другом.
Чем больше площадь испарения, тем выше скорость образования пара.
С ростом температуры увеличивается скорость испарения.
Испарение под действием потока воздуха проходит быстрее.
При испарении жидкости из окружающей среды поглощается энергия.

Источник

2019-11-24

Найти скорость испарения с единицы поверхности воды вакуум при температуре $20^{ circ} С$. (Давление насыщенных паров при этой температуре равно 17,5 мм рт. ст.)

За какое время испарится в комнате вода, налитая доверху в обычное Чайное блюдце? Испарение небольшого количества воды практически не меняет в комнате влажность воздуха, равную 70%.

Решение:

Для того чтобы решить задачу, нужно найти количество молекул жидкости, покидающих $1 см^{2}$ ее поверхности за 1 сек. Умножив его на массу молекулы воды, мы сможем узнать скорость испарения, то есть массу воды, испаряющуюся с единицы поверхности воды за 1 сек.

Будем рассуждать так. Если бы над жидкостью был насыщенный пар, то число молекул жидкости, покидающих ее в 1 сек, было бы таким же, как и в отсутствие пара. При этом, однако, в жидкость попадало бы ровно столько же молекул, сколько вылетало из нее. Это позволяет нам подсчитать, сколько молекул вылетает из воды в 1 сек, так как найти число молекул, попадающих в жидкость, довольно просто.

Воспользуемся следующей моделью идеального газа: все молекулы газа имеют одинаковые скорости $v$, и каждая из молекул может двигаться только в одном из трех взаимно перпендикулярных направлений вдоль осей координат (рис.). Причем число молекул, движущихся в каждом из этих трех направлений, одинаково если одна из осей координат перпендикулярна жидкости, то зa время $tau$ в жидкость попадут те молекулы пара, которые находится от нее на расстоянии $l = v tau$. Пусть в единице объема находится $n$ молекул пара, тогда на участок поверхности с площадью $S$ попадает $N = frac{1}{6} n v tau S$ молекул пара: вдоль оси координат, перпендикулярной поверхности жидкости, движется часть молекул пара, находящихся в объеме $v tau S$, причем скорость половины из них направлена от жидкости. Если масса молекулы пара $m$, то за время $tau$ в жидкость попадает масса пара $M = frac{1}{6 } n v tau Sm$, $n cdot m$ — это плотность пара $rho$. Поэтому

$M = frac{1}{6} v tau S rho$. (*)

Скорость молекул пара можно выразить через его давление и плотность. Рассмотрим кубический сосуд с ребром $l$ и гранями, перпендикулярными осям координат (рис.). При упругом столкновении молекулы пара со стенкой ее количестве движения меняется на $2mv$ — до столкновение импульс молекулы равен — $mv$, а после столкновения — $mv$: молекула движется от стенки. Так как между двумя последовательными столкновениями молекулы с одной и той же стенкой проходит время $t = frac{2l}{v}$, то в соответствии

со вторым законом Ньютона можно считать, что на молекулу со стороны стенки действует средняя сила $f = frac{2mv}{ frac{2l}{v} } = frac{mv^{2} }{l}$. По третьему закону Ньютона сила такой же величины действует на стенку. Так как вдоль каждой из осей движется $N = frac{1}{3} nl^{3}$ молекул, каждая из которых вносит вклад в давление на стенку, то полная сила, действующая на стенку, разна

$F = frac{mv^{2} }{l} frac{1}{3} nl^{3} = frac{1}{3} nml^{2}v^{2}$,

а давление пара на стенку равно

$P = frac{F}{l^{2}} frac{1}{3} nmv^{2} = frac{1}{3} rho v^{2}$.

Поэтому $v = sqrt{ frac{3P}{ rho} }$.

Подставляя это выражение для $v$ в формулу (*), получим

$M = frac{1}{6} tau S rho sqrt{ frac{3P}{ rho} }$.

Выразим еще плотность пара через его давление. Они связаны уравнением Клапейрона:

$P = frac{ rho}{ mu} RT$,

где $mu$ — масса одной грамм молекулы пара, $T$ — его температура, a $R = 8,3 frac{дж}{град cdot моль}$ — газовая постоянная.

Из этой формулы найдем, что $rho = frac{P mu}{RT}$. Поэтому $M = frac{1}{6} tau S frac{P mu}{RT} sqrt{ frac{3RT}{ mu} }$. Таким образом, если над жидкостью находится насыщенный пар, то на единицу ее поверхности за 1 сек попадает масса пара, равная

$frac{M}{ tau S} = frac{1}{6} P sqrt{ frac{3 mu}{RT} }$.

Это означает, чго скорость испарения жидкости в вакуум равна

$frac{1}{6} P sqrt{ frac{3 mu}{RT} }$.

Подставив сюда численные значения $T = 293^{ circ} К, mu = 18 frac{кг}{кмоль}$ и $P = 2,3 cdot 10^{3} frac{н}{м^{2} }$ ($P$ — давление насыщенного пара при $T = 293^{ circ} К$), получим, что скорость испарения равна $14,8 cdot 10^{-8} frac{кг}{м^{2} cdot сек}$.

Мы могли бы решить задачу и более точно, учитывая, что молекулы движутся с разными скоростями и во всевозможных направлениях. Это, однако, не изменило бы качественный результат, который мы получили. Изменился бы лишь численный множитель в последней формуле.

Теперь нетрудно найти и время, за которое испарится в комнате вода, налитая в чайное блюдце. В этом случае с единицы поверхности жидкости за 1 сек вылетают молекулы с общей массой, равной $frac{1}{6} P_{0} sqrt{ frac{3 mu}{RT} }$ ($P_{0} = 10^{-5} frac{н}{м^{2} }$), а в жидкость попадает масса пара, равная $frac{1}{6}P sqrt{ frac{3 mu}{RT} }$, где $P = eta P_{0} = 0,7P_{0}$. Таким образом, скорость испарения жидкости равна

$frac{1}{6} (P_{0} — P) sqrt{ frac{3 mu}{RT} }$>

Если площадь поверхности воды $S$, а ее масса $M$, то вся вода испарится за время

$t = frac{M}{ frac{1}{6} S(P_{0} — P) sqrt{ frac{3 mu}{RT} } }$

Принимая, что в блюдце входит 100 г воды, ею диаметр равен 10 см, температура воздуха в комнате равна $17^{ circ} С = 290^{ circ} К$ (при этой температуре $P_{0} = 2,3 cdot 10^{3} frac{н}{м^{2} }$ и $P = 1,6 cdot 10^{3} frac{н}{м^{2} }$), найдем $t = 1 сек$.

Получился парадоксальный результат В чем же мы ошиблась? В величине давления пара вблизи поверхности воды. Здесь давление пара значительно больше, чем в комнате. В тонком слое у поверхности пар почти насыщен. Только благодаря этому вода испаряется достаточно медленно.

Пример, который мы рассмотрели, показывает, как важно при решении физической задачи разобраться в физике явления, то есть понять, чем можно и чем нельзя пренебречь.

Источник

Зависит от множества условий.

В кипящем чайнике, наверное, за полчаса, зависит от мощности.

С развешенного белья на солнце и ветру в сухой день — часа за два.

Лужа в литр и площадью со стол на разогретом солнцем асфальте часа за три, а если ее щеткой погонять по уже высохшему асфальту — минут за 20. Зимой литр воды может испаряться несколько суток.

Распыленный литр через разбрызгиватель, испарится летом за несколько минут.

Если влажность воздуха высока, испаряться будет медленнее. Если воздух сух — быстрее. Чем выше температура, тем быстрее испарение, чем меньше — медленнее.

При минимальной площади поверхности, испарение будет минимизировано. В закрытой бутылке оно будет длиться десятилетиями или веками, в открытой — неделями, в разлитой — часами.

Будут условия, будет, примерная, оценка.

Источник

Испарение воды

Испаре́ние — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий на поверхности вещества (пар). Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое). Испарение (парообразование), переход вещества из конденсированной (твёрдой или жидкой) фазы в газообразную (пар); фазовый переход первого рода.

Парообразование в объёме жидкости — это кипение. Обычно под испарением понимают парообразование на свободной поверхности жидкости в результате теплового движения её молекул при температуре ниже точки кипения, соответствующей давлению газовой среды, расположенной над указанной поверхностью. При этом молекулы, обладающие достаточно большой кинетической энергией, вырываются из поверхностного слоя жидкости в газовую среду; часть их отражается обратно и захватывается жидкостью, а остальные безвозвратно ею теряются.

Испарение — эндотермический процесс, при котором поглощается теплота фазового перехода — теплота испарения, затрачиваемая на преодоление сил молекулярного сцепления в жидкой фазе и на работу расширения при превращении жидкости в пар. Удельную теплоту испарения относят к 1 молю жидкости (молярная теплота испарения, Дж/моль) или к единице её массы (массовая теплота испарения, Дж/кг). Скорость испарения определяется поверхностной плотностью потока пара jп, проникающего за единицу времени в газовую фазу с единицы поверхности жидкости [в моль/(с•м2) или кг/(с•м2)]. Наибольшее значение jп достигается в вакууме. При наличии над жидкостью относительно плотной газовой среды испарение замедляется вследствие того, что скорость удаления молекул пара от поверхности жидкости в газовую среду становится малой по сравнению со скоростью испускания их жидкостью. При этом у поверхности раздела фаз образуется слой парогазовой смеси, практически насыщенный паром. Парциальное давление и концентрация пара в данном слое выше, чем в основной массе парогазовой смеси.

Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. Кроме того, немаловажными факторами, влияющими на процесс испарения, являются скорость внешней (по отношению к веществу) диффузии, а также свойства самого вещества. Проще говоря, при ветре испарение происходит гораздо быстрее. Что же касается свойств вещества, то, к примеру, спирт испаряется гораздо быстрее воды. Важным фактором является также площадь поверхности жидкости, с которой происходит испарение: из узкого стакана оно будет происходить медленнее, чем из широкой тарелки.

Практика

И вот теория вся изложена и сейчас стоит перейти к практике. Зачем? (подумают многие). Я отвечу из личного опыта крайне часто возникают подобные (описанному ниже ) случаи в практике прудостроителей. Мы заключаем контракт на строительство водоёма , строим его усердно,вообщем из всех сил (но кто-то может здесь проколоться в прямом и переносном смысле, но это уже другая история). Завершаем строительство, набираем воду, запускаем насосы, тестируем водоём и сдаём его в эксплуатацию Заказчику. Но вдруг происходит следующее через 2 недели звонок от Заказчика и куча упрёков, и непонимания, и неодобрения от того, что вода в водоёме упала на 10-15-20 см. (согласитесь, что это бывало почти с каждым). И вы чтобы не ударить в грязь лицом и не запачкать горячолюбимый лейбл не менее любимой компании мчитесь к Заказчику. По причине того ,что (по словам Заказчика): это немыслимо? чтобы столько воды куда-то делось, это, несомненно, брак и надо что-то с этим делать. Вот такая щекотливая ситуация. И что дальше? А дальше я в этом случае привожу следующий расчёт (ведь против точных математических расчётов никуда не попрёшь), где чётко посчитано то количество воды, которое испарилось только с поверхности воды.

Количество испаряющейся с поверхности воды в основном зависит от температуры наружного воздуха, его влажности, средней скорости ветра и определяется приближенно по формуле:

Н_исп — слой испарения в водной чаше за месяц в мм;

11,6 — коэффициент учитывающий удельную всасывающую атмосферы в мм/мбмес.;

E1 — максимальная упругость водяных паров при заданной температуре поверхности воды (определяется по табл.1) в мб;

e₀ — парциальное давление водяного пара в воздухе(определяется по форм.2) в мб;

В — коэффициент учитывающий силу ветра, В=1+0.134Vв;

V_в — средняя скорость ветра в м/с (за месяц);

t — расчетное время испарения , измеряется в месяцах.

Парциальное давление водяного пара в воздухе определяется по формуле:

где: μ — относительная влажность воздуха в %.

Если в системе оборотного водоснабжения предусматривается очистка воды на песчаном фильтре, то необходимо также учитывать расход воды на промывку зернистой загрузки фильтра, который может быть принят в пределах 2% от суточной производительности фильтра.

Пример расчета потерь воды на испарение

Средняя скорость ветра V_в =7 м/с, средняя относительная влажность воздуха в летний период составляет μ =75%, температура воды 18 и 22°С, при расчетах необходимо учитывать размерность (1мб=100Па). Таким образом, парциальное давление по формуле (2) равно:

Подставляем значение парциального давления e0 в формулу (1) и находим слой испарения воды за месяц:

Н_исп (18°С) =11,6∙ (20,654-15,491)∙ (1+0,134∙7)∙ 1= 116 мм.

Н_исп (22°С) =11,6∙ (26,460-19,845)∙ (1+0,134∙7)∙ 1= 149 мм.

Испарение

Процесс перехода из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. У этого процесса есть две разновидности: испарение и кипение.

Например, мы заварили себе горячий чай. Над чашкой мы точно увидим пар, так как вода только что поучаствовала в процессе кипения.

Подождите-ка, мы ведь только что сказали, что кипение и испарение — разные вещи. Это действительно так, при этом эти два процесса могут происходить параллельно.

Испарение — это превращение или переход жидкости в газ (пар) со свободной поверхности жидкости при температуре ниже температуры кипения. Если поверхность жидкости открыта и с нее начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное, это будет называться испарением.
Кипение — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости при определенной температуре.

Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно. Например, вода в озере испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Кипение по сути своей — это интенсивное испарение, которое вызвали внешними условиями — доведя вещество до температуры кипения.

Физика объясняет испарение тем, что жидкость обычно несколько холоднее окружающего воздуха — из-за разницы температур происходит испарение. Как будто бы это фазовый переход, о котором мы говорим в статье об агрегатных состояниях .

Если нет каких-то внешних воздействий, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость из-за явления диффузии.

Интересно то, что направление тепловых потоков при испарении может идти в разной последовательности и комбинациях:

из глубины жидкости к поверхности, а затем в воздух;
только из жидкости к поверхности;
к поверхности из воды и газовой среды одновременно;
к площади поверхности только от воздуха.

Подытожим, чтобы не запутаться: в чем главная разница между испарением и кипением:

Испарение	Кипение
При любой температуре, с поверхности жидкости	При определенной температуре, во всем объеме жидкости

Испарение на уровне молекул

Давайте вспомним об особенностях разных агрегатных состояний вещества.

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

сохраняет форму и объем

в кристаллической решетке

соотносится с размером молекул

колеблется около своего положения в кристаллической решетке

близко друг к другу

малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается

занимают предоставленный объем

много больше размеров молекул

хаотичное и непрерывное

Из этой таблицы видно, что молекулы в жидкостях находятся близко друг другу, но хаотично, то есть не имеют кристаллической решетки, как в твердых телах. Эти молекулы движутся (причем, чем выше температура, тем быстрее движутся) и в ходе движения сталкиваются. Столкновения меняют направление и скорость движения — из-за этого молекулы иногда быстро устремляются к поверхности жидкости и вылетают из нее. Это и есть испарение.

В предыдущем абзаце мы не случайно заметили, что молекулы движутся быстрее при увеличении температуры — ведь из-за этого испарение идет интенсивнее. В этом случае происходит охлаждение: нагретую жидкость уже покинули все самые быстрые молекулы и температура самой жидкости понижается.

Интенсивность испарения

Интенсивностью испарения называют количество воды, которое испаряется с поверхности площадью 1 см2 за одну секунду.

Интенсивность испарения зависит от следующих факторов:

Температура поверхности. Чем выше температура, тем больше испарение. После дождя в Санкт-Петербурге улицы долгое время остаются влажными, а вот в Таиланде даже в сезон дождей все высыхает быстро — из-за высокой температуры. Но это только если в сезон дождей дождь умудрился прекратиться 🙂
Ветер. Чем больше скорость ветра, тем больше испарение. Фен для волос работает на этом принципе — по сути, он создает портативный ветер, который помогает высушить ваши волосы.
Дефицит влажности. Интенсивность испарения будет выше там, где больше дефицит влажности. Вряд ли многие из нас были Сахаре, но что это такое представляют все. В любой пустыне колоссально низкая влажность — из-за этого испарение идет интенсивнее.
Давление. Чем больше давление, тем меньше испарение. Мы уже выяснили, что не смотря на разницу между кипением и испарением, эти два процесса между собой связаны. Таким образом, температура кипения воды на вершине Эвереста равна 69 градусам Цельсия. В то время, как в нашей повседневной жизни она равна 100. Это возвращает нас к первому фактору — температуре.

Скорость испарения — количество жидкости, которая испаряется со свободной поверхности в единицу времени.

Интенсивность испарения — количество жидкости, которая испаряется с единицы площади поверхности в единицу времени.

По сути, это два очень близких друг к другу понятия, поэтому разница будет лишь в величинах и единицах измерения, а суть процесса отражают обе формулировки.

Насыщенный пар

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Вода, испаряясь, превращается в водяной пар и поднимается вверх, где происходит конденсация пара, образуются облака, и вода возвращается на землю в виде осадков.

Вследствие конденсации водяного пара, который живет в воздухе, образуются облака и туман. По этой же причине холодное стекло запотевает, соприкасаясь с теплым воздухом.

На рисунке — процессы испарения и конденсации в плотно закрытом сосуде, когда жидкость и пар находятся в динамическом равновесии. Это значит, что одновременно конденсируется и испаряется одинаковое количество вещества.

Влажность воздуха говорит нам о том, сколько в воздухе содержится водяного пара. Но бесконечное количество пара в воздух не запихнешь. Поэтому, во-первых, его там очень мало, а во-вторых, происходит конденсация — это когда образуется роса.

Допустим, зимой при температуре -20 градусов в 1 литре воздуха содержится 1 миллиграмм пара. Относительная влажность в таком случае равна 100% — испарения не будет, больше пара в этот воздух уже не запихнешь.

Но если мы тот же воздух поместим в коробку объемом 1 м 3 с температурой +20 градусов, то в него может испариться уже до 17 миллиграмм пара. Значит его влажность будет равна 1/17 = 6%. Человеку комфортнее всего находиться при значении влажности 40-50%.

Попробуйте курсы подготовки к ЕГЭ по физике с опытным преподавателем в онлайн-школе Skysmart!

Испарение в жизни

И действительно: чего в этой жизни только не испаряется — мы встречаемся с этим каждый день. Давайте узнаем, зачем этот процесс вообще нужен, и как люди научились извлекать из него пользу.

Испарение в организме человека и животных

Выше мы разбирали вопрос, почему если облиться теплой водой, нам все равно станет холодно. По этому же принципу работает ощущение холода после того, как мы вспотели — в какой-то момент нам становится холодно.

Само потоотделение — важный процесс терморегуляции организма. Если мы достигаем высокой температуры (из-за внешних воздействий или же из-за болезни), то организм стремится себя охладить, чтобы не умереть из-за превращения белков в нашем организме в яичницу.

Пот выделяется через поры кожи, а затем испаряется — все это позволяет нашему организму быстро избавиться от лишней энергии, охладить тело и нормализовать температуру.

При высокой влажности холод и тепло воспринимаются более чувствительно. Это связано с потливостью человека при высокой температуре. Такой механизм помогает нам бороться с жарой и «скинуть» избыточное тепло, но при высокой влажности пот не может испариться.

При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно. А при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве.

У животных этот механизм работает схожим образом. Но, например, собакам испарения с кожи недостаточно, поэтому они часто открывают пасть, высовывают язык и дышат порой ну очень смешно

Именно гортань и язык собаки идеально подходят для испарения влаги и охлаждения тела животного.

Испарение у растений

Удивительно, но у растений механизм испарения тоже работает схожим образом. Растения очень любят воду, поэтому домашние растения мы поливаем, а в пустынях их просто нет.

Ту воду, которую цветы поглотили, они могут испарять, чтобы не перегреться под жарким солнцем. Да, вода нужна, чтобы растения питались, но в жаркие дни еще и для температурной саморегуляции. Поэтому не забывайте поливать цветы, а в очень жаркие дни делайте это еще интенсивнее.

Испарение в природе и окружающей среде

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Именно круговоротом воды в природе обеспечивается жизнь на Земле — так как влага разносится по всему миру, растения в дикой природе способны жить без наших попыток полить большую пальму из леечки.

Испарение воды с поверхности рек, озер, морей и океанов создает дождевые тучи, которые затем, проливаясь дождем, поливают растения и деревья. Многие дождь не любят, мол, он мокрый, мерзкий и затекает в ботинки, но он очень нужен засушливым регионам — Северной Африке или Центральной Индии, которые часто страдают от засухи.

Испарение в промышленности и быту

С бытом совсем все просто: мы сушим вещи, готовим еду, покупаем увлажнители воздуха или размазываем разлитую лужу по полу.

В случае с промышленностью для нас все не так очевидно. Промышленная техника, работающая на основе испарения, разрабатывается по схожей схеме: в ней всегда максимально увеличена площадь поверхности жидкости, чтобы испарение шло интенсивно.

Например, испаритель, изображенный на схеме, состоит из совокупности соединенных между собой испарителей. В основе его действия — пар, полученный в одной ступени, который используют в качестве источника тепла для следующей ступени. По мере того, как температура уменьшается от одной ступени к другой, вакуум увеличивается, так что температура кипения становится ниже и испарение поддерживается. Он предназначен для того, чтобы очистить воду от отходов.

За сколько испаряется стакан воды?

Налита вода из крана. В гранёный стакан до дужки. Никаких подогреваний и вообще воздействий.

Особо недогадливые — возьмите стакан как окружность, среднее между большой и меньшей диагоналями. То есть объём и площадь по такой формуле. Комнатную температуру — пусть +20. Поверьте мне будет незначительно.

К чему спрашиваю? Нам такой вопрос задали за год до физики, в четвёртом классе. Не знаю из скольки учеников я смог это доказать, но я два раза в жизни проверял. Скажу так, хвизики правы. :dont::idea::dont:

ЗЫ. А к чему спрашиваю? Да, племянница есть у меня. В сентябре пошла на подготовительные перед школой. Ей училка сказала, как испариццо стакан. (ДУРА)

Все зависит от влажности, давлении, температуры в помещении.

Почему пусть, если брать НУ (нормальные условия) там по-моему +25, при 10 в 5 степени кПа.

pauk:
Собственно, сабж.☝:D

Налита вода из крана. В гранёный стакан до дужки. Никаких подогреваний и вообще воздействий.

Я не физик точно, но в школе учил физику неплохо — испаряться будет не одну неделю даже в жару, что была этим летом (спецы поправят).

В свое время был вроде умным, но таких бестолковых вопросов нам не задавали и в конце школы — не то, что в садике.

Вывод правильный: училка — дура. Налейте ей стакан водки лучше и посмотрите, за сколько он испарится.

Источник

Скорость испарения

Количественно
испарение характеризуется массой воды,
которая испаряется в единицу времени
с единицы поверхности. Эта величина
называется скоростью испарения. В
системе СИ она выражается в кг/(м^2.с),
в СГС – в г/(см^2.с).

Скорость
испарения увеличивается с повышением
температуры испаряющей поверхности. В
процессе испарения молекулы воды,
которые переходят в пар, тратят часть
своей энергии на преодоление сил
сцепления и на работу расширения,
связанную с увеличением объема жидкости,
которая переходит в газообразное
состояние. В результате средняя энергия
молекул, которые остаются в жидкости,
уменьшается, и жидкость охлаждается.
Для продолжения процесса испарения
необходимо дополнительное тепло, которое
называется теплотой испарения. Теплота
испарения уменьшается с увеличением
температуры испаряющей поверхности.

Если испарение проходит с поверхности
воды, то эта зависимость выражается
формулой:

Q = Q₀— 0,65 ^.t,
(5.9)

где Q
— теплота испарения, Дж/г;

t
– температура поверхности, которая
испаряет, ⁰С;

Q₀
= 2500 Дж/кг.

Если
испарение проходит из поверхности льда
или снега, то:

Q = Q₀
— 0,36 ^.t,
(5.10)

Для
практических целей скорость испарения
выражается высотой (в мм) слоя воды,
которая испаряется за единицу времени.
Слой воды, высотой 1мм, который испарится
с площади 1 м²,
отвечает ее массе в 1 кг.

Согласно
закону Дальтона, скорость испарения W
в кг/(м^2.с)
прямо пропорциональная дефициту
влажности, вычисленному по температуре
испаряющей поверхности, и обратно
пропорциональная атмосферному давлению:

где
Е₁
— упругость насыщения, взятая по
температуре испаряющей поверхности,
гПа;

е — упругость пара в окружающем воздухе,
гПа;

Р – атмосферное давление, гПа;

А – коэффициент пропорциональности,
который зависит от скорости ветра.

Из
закона Дальтона видно, что чем больше
разность (Е_1-е),
тем больше скорость испарения. Если
поверхность, которая испаряет, теплее
воздуха, то Е₁
большее, чем упругость насыщения Е при
температуре воздуха. В таком случае
испарение продолжается даже тогда,
когда воздух насыщен водяным паром, то
есть если е=Е (но Е<E₁).

Наоборот,
если испаряющая поверхность холоднее
воздуха, то при довольно большой
относительной влажности может оказаться,
что Е₁<e.
В этом случае W<0, то есть испарение
сменится конденсацией пара на поверхности,
несмотря на то, что пар в воздухе еще не
достиг насыщения.

Зависимость
скорости испарения от атмосферного
давления обусловлена
тем, что в неподвижном воздухе молекулярная
диффузия усиливается с уменьшением
внешнего давления: чем оно меньшее, тем
легче молекулам оторваться от испаряющей
поверхности. Однако атмосферное давление
у поверхности земли колеблется в
сравнительно небольших пределах.
Поэтому, оно не может существенным
образом изменять скорость испарения.
Но его приходится учитывать, например,
при сравнении скоростей испарения на
разных высотах в горной местности.

Скорость испарения
зависит от скорости ветра.
С увеличением скорости ветра увеличивается
турбулентная диффузия, от которой в
значительной мере зависит скорость
испарения. Чем интенсивнее турбулентное
перемешивание, тем быстрее протекает
перенос водяного пара в окружающую
среду. Если воздух переносится с суши
на водоем, то скорость испарения с
водоема увеличивается, так как в воздухе,
который натекает на сравнительно более
сухую поверхность, дефицит влажности
больше, чем он над водоемом. При переносе
воздуха с водной поверхности на сушу
скорость испарения постепенно уменьшается
в результате уменьшения дефицита
влажности в воздухе, который находится
над водой. На скорость испарения с
поверхностей морей и океанов влияет их
соленость, так как упругость насыщения
над раствором меньше, чем над пресной
водой.

На
испарение из поверхности грунта
значительно влияют физические
свойства, состояние деятельной
поверхности, рельеф
и др. факторы. Гладкая поверхность
испаряет меньше, чем шероховатая, так
как над ней слабее развито турбулентное
перемешивание, чем над шероховатой
поверхностью. Светлые почвы при прочих
равных условиях испаряют меньше, чем
темные, так как они меньше нагреваются.
Рыхлые почвы с широкими капиллярами
испаряют меньше, чем плотные почвы с
узкими капиллярами. Объясняется это
тем, что по узким капиллярам вода
поднимается ближе к поверхности почвы,
чем по широкой. Скорость испарения
зависит от степени увлажнения почвы:
чем суше почва, тем медленнее происходит
испарение. На скорость испарения влияет
рельеф местности. На возвышенностях,
над которыми имеет место интенсивное
турбулентное перемешивание, испарение
происходит быстрее, чем в низинах, балках
и долинах, где воздух менее подвижен.

На
скорость испарения влияет растительный
покров. Он значительно уменьшает
испарение непосредственно с поверхности
почвы. Однако сами растения испаряют
много влаги, которые берут из почвы.
Испарение влаги растениями является
физико-биологическим процессом и
называется транспирацией.

Полная
отдача водяного пара с определенной
поверхности с одинаковым растительным
покровом называется эвапотранспирацией.
Она включает испарение из поверхности
земли и от растений.

Испаряемость
– это испарение, максимально возможное
в данной местности с определенной
деятельной поверхности при достаточном
количестве влаги при существующих здесь
метеорологических условиях.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Что это за параметр?

Формула и правила расчета

Условия процесса парообразования

Факторы, которые влияют

Род жидкости

Температура

Площадь свободной поверхности

Наличие ветра

Атмосферное давление

От чего скорость увеличится или уменьшится?

Примеры, где применяют знания в быту

Для сушки белья

Для сбивания температуры

В процессе приготовления пищи

При уборке

Промышленное использование

Видео по теме статьи

Заключение

Испарение воды

Практика

Пример расчета потерь воды на испарение

Испарение

Испарение на уровне молекул

Интенсивность испарения

Насыщенный пар

Испарение в жизни

Испарение в организме человека и животных

Испарение у растений

Испарение в природе и окружающей среде

Испарение в промышленности и быту

За сколько испаряется стакан воды?

Скорость испарения

Не пропустите также: