Dans le monde qui nous entoure, une grande variété de phénomènes et de processus physiques différents se produisent constamment et continuellement. L'un des plus importants est le processus d'évaporation. Il existe plusieurs conditions préalables à ce phénomène. Dans cet article, nous analyserons chacun d'eux plus en détail.
Qu'est-ce que l'évaporation ?
Il s'agit du processus de conversion des substances à l'état gazeux ou vaporeux. Il n'est typique que pour les substances de consistance liquide. Cependant, quelque chose de similaire est observé dans les solides, seul ce phénomène est appelé sublimation. Cela peut être vu par une observation attentive des corps. Par exemple, un pain de savon sèche avec le temps et commence à se fissurer, cela est dû au fait que les gouttelettes d'eau entrant dans sa composition s'évaporent et passent à l'état gazeux H2O.
Définition en physique
L'évaporation est un processus endothermique dans lequel la source d'énergie absorbée est la chaleur de transition de phase. Il comprend deux éléments:
- une certaine quantité de chaleur nécessaire pour surmonter les forces d'attraction moléculaires lorsqu'il y a une rupture entre les molécules connectées;
- chaleur nécessaire au travail d'expansion des molécules lors du processus de conversion de substances liquides en vapeur ou en gaz.
Comment ça se passe ?
La transition d'une substance d'un état liquide à un état gazeux peut se produire de deux manières:
- L'évaporation est un processus par lequel des molécules s'échappent de la surface d'une substance liquide.
- L'ébullition est le processus de vaporisation d'un liquide en amenant la température à la chaleur spécifique d'ébullition d'une substance.
Malgré le fait que ces deux phénomènes transforment une substance liquide en gaz, il existe des différences significatives entre eux. L'ébullition est un processus actif qui ne se produit qu'à une certaine température, tandis que l'évaporation se produit dans toutes les conditions. Une autre différence est que l'ébullition est caractéristique de toute l'épaisseur du liquide, tandis que le second phénomène ne se produit qu'à la surface des substances liquides.
Théorie cinétique moléculaire de l'évaporation
Si nous considérons ce processus au niveau moléculaire, alors cela se passe comme suit:
- Les molécules dans les substances liquides sont en mouvement chaotique constant, elles ont toutes des vitesses complètement différentes. Pendant ce temps, les particules sont attirées les unes vers les autres en raison des forces d'attraction. Chaque fois qu'ils se heurtent, leur vitesse change. À un moment donné, certains développent une vitesse très élevée, ce qui leur permet de vaincre les forces de gravité.
- Ces éléments, apparus à la surface du liquide, ont une énergie cinétique telle qu'ils sont capables de vaincreliaisons intermoléculaires et laisser le liquide.
- Ce sont ces molécules très rapides qui s'envolent de la surface d'une substance liquide, et ce processus se déroule constamment et continuellement.
- Une fois dans l'air, ils se transforment en vapeur - c'est ce qu'on appelle la vaporisation.
- En conséquence, l'énergie cinétique moyenne des particules restantes devient de plus en plus petite. Ceci explique le refroidissement du liquide. Rappelez-vous comment, dans notre enfance, on nous a appris à souffler sur un liquide chaud pour qu'il refroidisse plus rapidement. Il s'avère que nous avons accéléré le processus d'évaporation de l'eau et que la température a chuté beaucoup plus rapidement.
De quels facteurs dépend-il ?
De nombreuses conditions sont nécessaires pour que ce processus se produise. Elle vient de partout où des particules d'eau sont présentes: ce sont les lacs, les mers, les rivières, tous les objets humides, les couvertures des corps des animaux et des personnes, ainsi que les feuilles des plantes. On peut en conclure que l'évaporation est un processus très important et indispensable pour le monde environnant et tous les êtres vivants.
Voici les facteurs qui influencent ce phénomène:
- Le taux d'évaporation dépend directement de la composition du liquide lui-même. On sait que chacun d'eux a ses propres caractéristiques. Par exemple, les substances dans lesquelles la chaleur de vaporisation est plus faible seront converties plus rapidement. Comparons deux processus: l'évaporation de l'alcool et de l'eau ordinaire. Dans le premier cas, la conversion à l'état gazeux se produit plus rapidement, car la chaleur spécifique de vaporisation et de condensation pour l'alcool est de 837 kJ / kg et pour l'eau près de trois foisplus - 2260 kJ/kg.
- La vitesse dépend aussi de la température initiale du liquide: plus elle est élevée, plus la vapeur se forme rapidement. À titre d'exemple, prenons un verre d'eau, lorsqu'il y a de l'eau bouillante à l'intérieur du récipient, la vaporisation se produit à un rythme beaucoup plus élevé que lorsque la température de l'eau est plus basse.
- Un autre facteur qui détermine la vitesse de ce processus est la surface du liquide. Rappelez-vous que la soupe chaude refroidit plus rapidement dans un bol de grand diamètre que dans une petite soucoupe.
- Le taux de distribution des substances dans l'air détermine en grande partie le taux d'évaporation, c'est-à-dire que plus la diffusion est rapide, plus la vaporisation est rapide. Par exemple, avec des vents forts, les gouttelettes d'eau s'évaporent plus rapidement de la surface des lacs, des rivières et des réservoirs.
- La température de l'air dans la pièce joue également un rôle important. Nous en parlerons plus en détail ci-dessous.
Quel est le rôle de l'humidité de l'air ?
Du fait que le processus d'évaporation se produit de partout de manière continue et constante, il y a toujours des particules d'eau dans l'air. Sous forme moléculaire, ils ressemblent à un groupe d'éléments H2O. Les liquides peuvent s'évaporer en fonction du volume de vapeur d'eau dans l'atmosphère, ce coefficient est appelé humidité de l'air. Il existe en deux types:
- L'humidité relative est le rapport entre la quantité de vapeur d'eau dans l'air et la densité de vapeur saturée à la même température en pourcentage. Par exemple, un score de 100 % indiqueque l'atmosphère est complètement saturée de molécules de H2O.
- L'absolu caractérise la densité de la vapeur d'eau dans l'air, désignée par la lettre f et indique la quantité de molécules d'eau contenues dans 1m3 air.
Le lien entre le processus d'évaporation et l'humidité de l'air peut être déterminé comme suit. Plus l'humidité relative de l'air est faible, plus l'évaporation de la surface de la terre et des autres objets se produira rapidement.
Évaporation de diverses substances
Dans différentes substances, ce processus se déroule différemment. Par exemple, l'alcool s'évapore plus rapidement que de nombreux liquides en raison de sa faible chaleur spécifique de vaporisation. Souvent, ces substances liquides sont appelées volatiles, car la vapeur d'eau s'en évapore littéralement à presque n'importe quelle température.
L'alcool peut également s'évaporer même à température ambiante. Lors de la préparation du vin ou de la vodka, l'alcool est entraîné à travers le clair de lune, n'atteignant que le point d'ébullition, qui est approximativement égal à 78 degrés. Cependant, la température d'évaporation réelle de l'alcool sera légèrement plus élevée, car dans le produit d'origine (par exemple, la purée), il s'agit d'une combinaison avec diverses huiles aromatiques et de l'eau.
Condensation et sublimation
Le phénomène suivant peut être observé à chaque fois que l'eau bout dans la bouilloire. A noter que lorsque l'eau bout, elle passe d'un état liquide à un état gazeux. Cela se passe ainsi: un jet chaud de vapeur d'eau avecvole hors de la bouilloire par son bec à grande vitesse. Dans ce cas, la vapeur formée n'est pas visible directement à la sortie du bec, mais à une courte distance de celui-ci. Ce processus s'appelle la condensation, c'est-à-dire que la vapeur d'eau s'épaissit à un point tel qu'elle devient visible à nos yeux.
L'évaporation d'un solide s'appelle la sublimation. Dans le même temps, ils passent de l'état d'agrégation à l'état gazeux en contournant l'étape liquide. Le cas le plus célèbre de sublimation est associé aux cristaux de glace. Dans sa forme originale, la glace est un solide; à des températures supérieures à 0 °C, elle commence à fondre et prend un état liquide. Cependant, dans certains cas, à des températures négatives, la glace passe sous forme de vapeur, contournant la phase liquide.
Effet de l'évaporation sur le corps humain
Grâce à l'évaporation, la thermorégulation se produit dans notre corps. Ce processus se déroule grâce à un système d'auto-refroidissement. Par une journée chaude et étouffante, une personne qui est engagée dans un certain travail physique devient très chaude. Cela signifie qu'il augmente l'énergie interne. Et comme vous le savez, à des températures supérieures à 42 °, les protéines du sang humain commencent à coaguler, si ce processus n'est pas arrêté à temps, cela entraînera la mort.
Le système d'auto-refroidissement est conçu de manière à réguler la température pour une durée de vie normale. Lorsque la température atteint le maximum autorisé, la transpiration active commence à travers les pores de la peau. Et puis de la surface de la peau se produitévaporation, qui absorbe l'excès d'énergie corporelle. En d'autres termes, l'évaporation est un processus qui contribue au refroidissement du corps à un état normal.
