Είναι η εξάτμιση και το βράσιμο το ίδιο;

Αν και το τελικό αποτέλεσμα τόσο της εξάτμισης όσο και του βρασμού είναι το ίδιο, οι διαδικασίες εξάτμισης και βρασμού διαφέρουν πολύ μεταξύ τους. Η εξάτμιση είναι ένα επιφανειακό φαινόμενο που εμφανίζεται στην επιφάνεια του υγρού, ενώ ο βρασμός είναι ένα μαζικό φαινόμενο που συμβαίνει όταν το υγρό θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία.

Επιτρέψτε μου να σας πω μια ιστορία.

Μια φορά κι έναν καιρό, ήταν ένα παιδί που το έλεγαν Ντάνι. Ήταν ένα χαριτωμένο μικρό παιδί και παρόλο που δεν παραπονιόταν για το πού θα τον καθίσετε, το αγαπημένο του μέρος ήταν το πάτωμα – ειδικά το πάτωμα που μόλις είχε σκουπιστεί με μια βρεγμένη σφουγγαρίστρα. Χαλαρούσε μόνος του όταν ένιωθε την ευχάριστη δροσιά του υγρού δαπέδου στο δέρμα του. Ωστόσο, μετά από λίγο, το πάτωμα θα ήταν στεγνό, όπως πριν, σαν να μην είχε βρέξει ποτέ! Ο Ντάνι δεν άρεσε αυτή η αλλαγή – ούτε ένα κομμάτι!

Καθώς ο Ντάνι μεγάλωνε, παρατήρησε αυτό το παράξενο φαινόμενο σε πολλά διαφορετικά μέρη. Το νερό εξαφανιζόταν σταδιακά από την επιφάνεια του δαπέδου όταν ένα δωμάτιο ήταν δροσερό – ακόμα και όταν δεν υπήρχε πηγή θερμότητας ή ηλιακού φωτός. Δυστυχώς, η περιέργειά του παρέμεινε αναπάντητη για πολύ καιρό.

Σήμερα, ο Ντάνι ζει μια ειρηνική ζωή. Επιτέλους ανακάλυψε γιατί το νερό εξαφανίζεται, ακόμα και όταν δεν λάμπει ήλιος πάνω του ή μια προφανής πηγή θερμότητας.

Ξεκινήστε με τα βασικά

Η εξάτμιση είναι ξεκάθαρα αυτό για το οποίο μιλάμε και η πηγή της απογοήτευσης του Ντάνι.

Από τον ορισμό που μάθαμε στο σχολείο, γνωρίζουμε ότι όταν κάτι αλλάζει την κατάστασή του από υγρό σε αέριο, αυτό το υγρό λέγεται ότι «εξατμίζεται» και η όλη διαδικασία ονομάζεται εξάτμιση.

Αυτός ο ορισμός δεν είναι εσφαλμένος, αλλά όταν μιλάμε για συγκεκριμένα σενάρια, πρέπει να εμβαθύνουμε λίγο και να κατανοήσουμε το φαινόμενο της εξάτμισης από μέσα προς τα έξω.

Η εξάτμιση είναι ένας τύπος εξάτμισης ενός υγρού που εμφανίζεται από την επιφάνεια του υγρού και μετατρέπεται σε αέρια κατάσταση. Ωστόσο, δεν είναι το μόνο είδος εξάτμισης που προκαλεί τη μετατροπή του υγρού σε αέριο. Μπορείτε να μαντέψετε το άλλο;

Βράσιμο είναι ένα άλλο είδος εξάτμισης που συμβαίνει με μεγάλο ρυθμό και χαρακτηρίζεται από το σχηματισμό φυσαλίδων κορεσμένου ατμού που κινούνται έξω από την υγρή φάση. Επίσης, ο βρασμός συμβαίνει όταν το υγρό θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία, με αποτέλεσμα τελικά τη μετατροπή από υγρό σε αέριο.

Ωστόσο, ο βρασμός συμβαίνει στους 100oC (ή 212oF), αλλά η εξάτμιση δεν χρειάζεται τέτοιου είδους θερμοκρασία. Έχετε αναρωτηθεί ποτέ γιατί;

Λοιπόν… Η εξάτμιση και ο βρασμός είναι το ίδιο, σωστά;

Λάθος.

Στην πραγματικότητα είναι αρκετά διαφορετικά μεταξύ τους. Αν και το τελικό αποτέλεσμα και στις δύο διαδικασίες είναι το ίδιο, δηλαδή η μετατροπή του υγρού σε αέριο (που είναι πιθανώς ο λόγος που τόσοι πολλοί άνθρωποι τα μπερδεύουν μεταξύ τους), αλλά οι διαδικασίες εξάτμισης και βρασμού διαφέρουν πολύ μεταξύ τους.

Πρώτον, η εξάτμιση είναι ένα επιφανειακό φαινόμενο . Αυτό σημαίνει ότι η διαδικασία λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του υγρού. Τα μόρια που αποτελούν οποιοδήποτε υγρό, ας πούμε το νερό, κινούνται συνεχώς σε τυχαία κίνηση. Αυτός είναι ο λόγος που διαθέτουν κάποια ποσότητα ενέργειας, η οποία είναι γνωστή ως κινητική ενέργεια. Κάθε μόριο (κάθε ένα!) έχει κάποια αξία κινητικής ενέργειας. Μερικοί μπορεί να έχουν πολύ υψηλή κινητική ενέργεια, ενώ άλλοι θα έχουν πολύ χαμηλή ποσότητα. Ωστόσο, η εξάτμιση αφορά την ενέργεια των μεμονωμένων σωματιδίων, όχι τη μέση ενέργεια των σωματιδίων.

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ένα μπολ γεμάτο νερό που φυλάσσεται σε ένα δωμάτιο. Θα παρατηρήσετε ότι μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, η στάθμη του νερού στο μπολ θα μειωθεί. Πού πάει το νερό; Μετατρέπεται σε αέριο λόγω εξάτμισης.

Γιατί τα μόρια παραμένουν στην υγρή φάση υπό τυπικές συνθήκες;

Οι διαμοριακές δυνάμεις που συνδέουν τα μόρια μεταξύ τους τα κάνουν να παραμένουν στην υγρή φάση, αλλά από όλα τα μόρια του νερού, ταμόρια στην επιφάνεια (ή κοντά στο χείλος του μπολ) είναι λιγότερο ισχυρά συνδεδεμένα από τα μόρια στη μέση του μπολ. Επομένως, είναι συγκριτικά ευκολότερο για αυτά τα σωματίδια να απελευθερωθούν από τις δυνάμεις και να μετατραπούν σε αέριο.

Ένα άλλο πράγμα είναι ότι όταν το μπολ με νερό διατηρείται σε ένα δωμάτιο με κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας, τα μόρια στην επιφάνεια του μπολ κερδίζουν κάποια ενέργεια από τα μόρια του αέρα. Δεδομένου ότι τα μόρια του αέρα δεν είναι τόσο ισχυρά συνδεδεμένα μεταξύ τους όσο τα μόρια του υγρού, έχουν υψηλότερη ενέργεια . Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια μεταφορά ενέργειας μεταξύ μορίων υγρού και αερίου. Αυτό ενισχύει περαιτέρω την ενέργεια των σωματιδίων στην επιφάνεια του υγρού και Poof!

Αφήνουν την υγρή τους κατάσταση και μετατρέπονται σε αέριο!

Επίδραση της θερμοκρασίας και του αέρα (άνεμος)

Τα υγρά μπορούν να εξατμιστούν σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, υπό την προϋπόθεση ότι είναι πάνω από το μηδέν, δηλαδή 0 βαθμοί Κελσίου (32 βαθμοί Φαρενάιτ). Ωστόσο, εάν η θερμοκρασία είναι υψηλότερη, τα σωματίδια θα έχουν περισσότερη ενέργεια και η διαδικασία της εξάτμισης θα είναι ταχύτερη. Πιο συγκεκριμένα, εάν η θερμοκρασία είναι υψηλή, η ενέργεια των σωματιδίων είναι επίσης υψηλή, επομένως μπορούν να μεταδώσουν περισσότερη ενέργεια στα μόρια του νερού.

Ομοίως, για τον αέρα (άνεμο), εάν δεν υπάρχει άνεμος, τότε η διαδικασία της εξάτμισης θα πάρει τον συνηθισμένο χρόνο για να εκτελεστεί. Ωστόσο, αν είναι μια μέρα με αέρα, τότε ταυγρά μόρια αποκτούν ενέργεια από την κινητική ενέργεια των σωματιδίων του ανέμου , αυξάνοντας έτσι τον ρυθμό εξάτμισης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα σφουγγαρισμένο δωμάτιο τελικά στεγνώνει όταν ένας ανεμιστήρας φυσάει στην περιοχή.

Η περίπτωση του βρασμού

Σε αντίθεση με την εξάτμιση (που είναι ένα επιφανειακό φαινόμενο), ο βρασμός είναι ένα μαζικό φαινόμενο. Εδώ, η ενέργεια μεταδίδεται από τη διαδικασία της μεταφοράς. Όταν ένα υγρό, ας πούμε νερό, βράζεται από τον πυθμένα, η ενέργεια των σωματιδίων στον πυθμένα αυξάνεται σε μεγάλο βαθμό. Αφού αποκτήσουν ενέργεια από την πηγή θερμότητας, αυτά τα μόρια αρχίζουν να κινούνται προς τα πάνω και να μεταδίδουν την περίσσεια ενέργειά τους στα σωματίδια ακριβώς από πάνω τους. Αυτά τα σωματίδια στη συνέχεια μεταφέρουν τη νεοαποκτηθείσα ενέργεια τους στα γειτονικά τους σωματίδια και η διαδικασία εξαπλώνεται. Αυτή η διαδικασία ανταλλαγής ενέργειας πραγματοποιείται έως ότου τα σωματίδια στην επιφάνεια έχουν αρκετή ενέργεια για να χάσουν την κατάστασή τους ως υγρό και να μετατραπούν σε αέριο.

Δεδομένου ότι υπάρχουν τόσα πολλά μόρια νερού που πρέπει να υποστούν αυτή τη μεταφορά ενέργειας για να συμβεί βρασμό, το νερό φαίνεται να έχει αρκετά υψηλό σημείο βρασμού, δηλαδή 100 βαθμούς Κελσίου.

Τι συνέβη με τον Danny;

Αφού διαφωτίστηκε σταδιακά για τις μαγικές ιδιότητες της φύσης, ο Ντάνι υπέβαλε αίτηση για μια θέση διδασκαλίας στο πιο περιζήτητο (και πιο cool) εκπαιδευτικό ίδρυμα στον κόσμο.

Εν τω μεταξύ, ο καθηγητής Ντάμπλντορ δυσκολεύεται να αποφασίσει μεταξύ του καθηγητή Σνέιπ και του Ντάνι. Και οι δύο έχουν τα προσόντα….