ትነት

ኪኔቲክ ቲዎሪ

የትነት ሂደቱ በኪነቲክ ቲዎሪ ሊገለጽ ይችላል። ልክ እንደ ጋዝ ሞለኪውሎች፣ የውሃ ሞለኪውሎችም ይንቀሳቀሳሉ። ልዩነቱ የውሃ ሞለኪውሎች በመካከላቸው ያለው ማራኪ ኃይሎች አሁንም አንድ ላይ ሊይዙዋቸው ስለሚችሉ ሊለያዩ አይችሉም። በተቃራኒው፣ በጋዝ ሞለኪውሎች መካከል ያለው ማራኪ ኃይሎች በጣም ደካማ ናቸው፣ ስለዚህ የጋዝ ሞለኪውሎች አንድ ላይ ሊጣበቁ አይችሉም። በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ የውሃ ሞለኪውሎች ፍጥነት አላቸው። አንዳንድ የውሃ ሞለኪውሎች ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው ሲሆኑ ሌሎቹ ደግሞ ዝቅተኛ ፍጥነት አላቸው። የውሃ ሞለኪውሎች ፍጥነቶች ስርጭት ከማክስዌል ስርጭት ጋር ይመሳሰላል።

ትነት የሚከሰተው የውሃ ሞለኪውሎች ፍጥነት በቂ መጠን ሲኖረው፣ በውሃ ሞለኪውሎች መካከል ያለው ማራኪ ኃይል አንድ ላይ ሊይዛቸው በማይችልበት ጊዜ ነው። ልክ ወደ ጠፈር እንደሚንቀሳቀስ ሮኬት፣ የሮኬቱ ፍጥነት በቂ ትልቅ ስለሆነ የምድር የስበት ኃይል በምድር ላይ እንዳይቆይ ሊከለክለው አይችልም። በሞለኪውሎች መካከል ካሉት ማራኪ ኃይሎች ማምለጥ የሚችሉት ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው ሞለኪውሎች ብቻ መሆናቸውን ልብ ሊባል ይገባል። አነስተኛ ፍጥነት ያላቸው ሞለኪውሎች አሁንም ውሃ ለመፍጠር ይዋሃዳሉ።

የውሃ ሞለኪውሎች ብዛትና ፍጥነት ወይም ፍጥነት ስላላቸው የውሃ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል (EK = 1/2 mV) አላቸው።²) ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው የውሃ ሞለኪውሎች ዝቅተኛ ፍጥነት ካላቸው የውሃ ሞለኪውሎች የበለጠ የኪነቲክ ኃይል አላቸው። ስለዚህ፣ በሞለኪውሎች መካከል ያለውን ማራኪ ኃይል (ወደ ትነት የሚለወጡ የውሃ ሞለኪውሎች) ማምለጥ የሚችሉ የውሃ ሞለኪውሎች በጣም ትልቅ የኪነቲክ ኃይል አላቸው ማለት ይቻላል። ብዙውን ጊዜ የውሃ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል የውሃ ሙቀት ሲጨምር ይጨምራል። የውሃው ሙቀት በቂ ከሆነ የውሃ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል ይጨምራል። ስለዚህ፣ ብዙ ውሃ ወደ ትነት ይለወጣል። ይህ የሚሆነው በከፍተኛ ሙቀት የትነት መጠን ብዙውን ጊዜ ከፍ ያለ መሆኑን የሚያሳዩ የምርምር ውጤቶች ጋር የሚስማማ ነው።

እርጥብ ልብሶችን በፀሐይ ውስጥ ስናደርቅ፣ እርጥብ ልብሶች ከፀሐይ የሚወጣውን ሙቀት ይቀበላሉ። ከፀሐይ የሚመጣው ተጨማሪ ኃይል በልብስ ውስጥ ያሉት የውሃ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል እንዲጨምር ያደርጋል። የኪነቲክ ኃይል ስለሚጨምር፣ የውሃ ሞለኪውሎች በፍጥነት ይንቀሳቀሳሉ (የውሃ ሞለኪውሎች ፍጥነት ይጨምራል)። ፍጥነታቸው ወይም ኪነቲክ ኃይላቸው የተወሰነ እሴት ሲደርስ፣ የውሃ ሞለኪውሎች በውሃ ሞለኪውሎች መካከል ያለውን ማራኪ ኃይል ማምለጥ ይችላሉ፣ ከዚያም ወደ እንፋሎት ሊለወጡ ይችላሉ። እርጥብ ልብሶችን ማድረቅ ከፀሐይ የሚመጣው ተጨማሪ ሙቀት ብቻ ተጽዕኖ እንዳያሳድር ልብ ማለት ያስፈልጋል። እርጥብ ልብሶች በልብስ ዙሪያ ካለው ሞቃት አየር በሚወጣው ተጨማሪ ሙቀት ምክንያት ሊደርቁ ይችላሉ (ሙቀት ከአየር ወደ እርጥብ ልብሶች በሚተላለፍ ማስተላለፊያ)።

በሞቃት ቀን፣ መሬቱ ወይም ወለሉ በፍጥነት ይሞቃል። መሬቱ ልዩ ሙቀቱ በጣም ትልቅ ስለሆነ በፍጥነት ይሞቃል። መሬቱ ከላዩ ያለውን አየር ያሞቀዋል (በዚህ ሁኔታ የሙቀት ዝውውር የሚከሰተው በኮንዳክሽን ነው)። ሞቃት አየር ይስፋፋል (ጥግነቱ ይቀንሳል) እና ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል። እርጥብ ልብሶችን ሲያልፍ፣ የአየር ሞለኪውሎች በልብስ ውስጥ ካሉት የውሃ ሞለኪውሎች ጋር ይጋጫሉ። የውሃ ሞለኪውሎች በፍጥነት ይንቀሳቀሳሉ። በፍጥነት ስለሚንቀሳቀሱ የውሃ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል ይጨምራል። በፍጥነት የሚንቀሳቀሱ የውሃ ሞለኪውሎች ከሌሎች የውሃ ሞለኪውሎች ጋር ይጋጫሉ። በአየር ሞለኪውሎች ያለማቋረጥ ስለሚጋጩ፣ የውሃ ሞለኪውሎች በፍጥነት ይንቀሳቀሳሉ (የኪነቲክ ጉልበታቸው ይጨምራል)።

ፍጥነታቸው ወይም ኪነቲክ ኃይላቸው የተወሰነ እሴት ላይ እንደደረሰ፣ በፍጥነት የሚንቀሳቀሱት የውሃ ሞለኪውሎች በሞለኪውሎቹ መካከል ያለውን መስህብ በማምለጥ ወደ እንፋሎት ሊለወጡ ይችላሉ… የውሃ ሞለኪውሎች ወይም የአየር ሞለኪውሎች ኪነቲክ ኃይል ከሙቀት ጋር በቅርበት የተቆራኘ ነው። የውሃ ሞለኪውሎች ኪነቲክ ኃይል ትልቅ ከሆነ፣ በተመሳሳይ ጊዜ የውሃው ሙቀት ከፍተኛ ነው። ወይም በተቃራኒው፣ የውሃው ሙቀት ከፍተኛ ሲሆን፣ የውሃ ሞለኪውሎች ኪነቲክ ኃይል ትልቅ መሆን አለበት። ኪነቲክ ኃይልም ከፍጥነት ጋር የተያያዘ ነው። የሞለኪውሎቹ ኪነቲክ ኃይል በጨመረ ቁጥር የሞለኪውሎቹ ፍጥነት ይጨምራል። ወይም በተቃራኒው፣ የሞለኪውሎቹ ፍጥነት በጨመረ ቁጥር የሞለኪውሎቹ ኪነቲክ ኃይል ይጨምራል።

ስለ ሙቅ ውሃስ? ሙቅ ውሃ ከፍተኛ ሙቀት አለው። የውሃ ሙቀት ከፍተኛ ስለሆነ፣ በውሃ ውስጥ ያሉት የውሃ ሞለኪውሎች ከፍተኛ አማካይ የኪነቲክ ኃይል አላቸው። የውሃ ሞለኪውሎች አማካይ የኪነቲክ ኃይል ትልቅ ስለሆነ፣ ብዙ የውሃ ሞለኪውሎች ከፍተኛ ፍጥነት አላቸው (ብዙ የውሃ ሞለኪውሎች በፍጥነት ይንቀሳቀሳሉ)። ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው የውሃ ሞለኪውሎች በሞለኪውሎች መካከል ካሉት ማራኪ ኃይሎች ወጥተው ወደ እንፋሎት ሊለወጡ ይችላሉ። ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው የውሃ ሞለኪውሎች (ትልቅ የኪነቲክ ኃይል ያላቸው የውሃ ሞለኪውሎች) ብቻ ወደ እንፋሎት ይወጣሉ፣ ዝቅተኛ ፍጥነት ያላቸው የውሃ ሞለኪውሎች (አነስተኛ የኪነቲክ ኃይል ያላቸው የውሃ ሞለኪውሎች) ደግሞ ወደ እንፋሎት አይለወጡም። ስለዚህ፣ ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው የውሃ ሞለኪውሎች ወደ እንፋሎት ሲቀየሩ፣ አብረው የሚቀሩት የውሃ ሞለኪውሎች አማካይ የኪነቲክ ኃይል አነስተኛ ይሆናል። አማካይ የኪነቲክ ኃይል ባነሰ ቁጥር የውሃው ሙቀት ይቀንሳል (ውሃው ይቀዘቅዛል)። በዚህ አጭር መግለጫ መሠረት፣ ትነት የማቀዝቀዣ ሂደት ነው ሊባል ይችላል።

በትነት ምክንያት የሚፈጠረው የማቀዝቀዝ ሂደት በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ የተለመደ ክስተት ነው። አየሩ በጣም ሲሞቅ ሰውነት ብዙ ሙቀትን ይቀበላል። የማያቋርጥ የሰውነት ሙቀት ለመጠበቅ ሰውነት በተለምዶ በላብ አማካኝነት ሙቀትን ይለቃል። ላብ ከፀሐይ እና ከአካባቢው አየር ተጨማሪ ሙቀት ስለሚቀበል፣ የላብ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል ይጨምራል። የላብ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል ስለሚጨምር፣ የላብ ሞለኪውሎች ፍጥነት ይጨምራል። የላብ ሞለኪውሎች ወደ ትነት ይለወጣሉ። ላብ ሲተን፣ ሰውነት ቀዝቃዛ ሆኖ ይሰማዋል። ሌላ ምሳሌ ይኸውና... ብዙውን ጊዜ ገላችንን ከታጠብን በኋላ፣ ሰውነታችን ቀዝቃዛ ሆኖ ይሰማዋል። ይህ የሆነበት ምክንያት ከቆዳው ወለል ጋር የሚጣበቅ ውሃ ትነት ስለሚያገኝ ነው።

ከላይ የተገለጸው የትነት ሂደት በየቀኑ ይከሰታል። የባህር ውሃ፣ የሐይቅ ውሃ እና የወንዝ ውሃም ሊተን ይችላል…

የእንፋሎት ግፊት

እዚህ ላይ እንፋሎት ማለት የውሃ ትነት ማለት ነው። ስዕሉን ተመልከቱ። በውሃ የተሞላ የተዘጋ መያዣ (በመያዣው ውስጥ ያለው አየር እንደተወገደ አስቡ)። በኪነቲክ ቲዎሪ መሠረት የውሃ ሞለኪውሎች ሁልጊዜ እየተንቀሳቀሱ ናቸው። በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ የውሃ ሞለኪውሎች ፍጥነት እና የኪነቲክ ኃይል አላቸው። በቂ ፍጥነት እና የኪነቲክ ኃይል ያላቸው የውሃ ሞለኪውሎች በውሃ ሞለኪውሎች መካከል ካሉት ማራኪ ኃይሎች ወጥተው ወደ እንፋሎት ሊለወጡ ይችላሉ... ተመሳሳይ ሂደት ከጎኑ ባለው መያዣ ውስጥ ባሉ የውሃ ሞለኪውሎች ላይ ይከሰታል። ጊዜ እያለፈ ሲሄድ፣ የውሃ ሞለኪውሎች ቁጥር እየጨመረ ይሄዳል። መያዣው ስለተዘጋ፣ ወደ እንፋሎት የተቀየሩ የውሃ ሞለኪውሎች ወደ ከባቢ አየር መውጣት አይችሉም (ሞለኪውሎቹ በመያዣው ውስጥ ተይዘዋል)። ወደ እንፋሎት የሚቀየሩ የውሃ ሞለኪውሎች ብዛት በቂ መጠን ያለው በመሆኑ በሞለኪውሎቹ እና በመያዣው ግድግዳዎች መካከል የመጋጨት እድል አለ።

የእቃውን ግድግዳዎች የሚመቱ አንዳንድ ሞለኪውሎች ወደ ውሃው ወለል ተመልሰው ይንፀባረቃሉ እና ውሃ ይፈጥራሉ። ይህ ሂደት ያለማቋረጥ ይደገማል። ጊዜ እያለፈ ሲሄድ፣ የውሃ ሞለኪውሎች ወደ ትነት ይለወጣሉ (ከፈሳሽ ወደ ትነት ይለወጣሉ)። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የእቃውን ግድግዳዎች የሚመቱ አንዳንድ ሞለኪውሎች ወደ ውሃ ይመለሳሉ (ከትነት ወደ ፈሳሽ ይለወጣሉ)። ከፈሳሽ ወደ ትነት የሚለወጡት ሞለኪውሎች ብዛት ከትነት ወደ ፈሳሽ ከሚለዋወጡት ሞለኪውሎች ብዛት ጋር እኩል ከሆነ፣ ሚዛን ይከሰታል። ሚዛን ሲከሰት፣ ትነት የያዘው የእቃው የላይኛው ክፍል የተሟሉ ናቸው ይባላል… በተሟሉ አካባቢዎች ውስጥ ያለው የእንፋሎት ግፊት የሳቹሬትድ ትነት ግፊት በመባል ይታወቃል።

ከፈሳሽ ወደ ትነት የሚቀየር ለውጥ ትነት ይባላል። ከትነት ወደ ፈሳሽ የሚቀየር ለውጥ ጤዛ ይባላል። የተሟሟ የእንፋሎት ግፊት የሚወሰነው በሙቀት መጠን ላይ ብቻ እንጂ በድምፅ ላይ እንዳልሆነ ልብ ይበሉ። የውሃ ሙቀት እየጨመረ ሲሄድ የውሃ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል ይጨምራል።

የውሃ ሞለኪውሎች የኪነቲክ ኃይል ስለሚጨምር የውሃ ሞለኪውሎች ፍጥነት መጨመር አለበት። በዚህ መንገድ፣ ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው ሞለኪውሎች ወደ ትነት ይለወጣሉ (ሁኔታውን ከፈሳሽ ወደ ትነት ይለውጣሉ)። የመያዣው መጠን ቋሚ ስለሆነ፣ የእንፋሎት ግፊቱ የሚወሰነው በሞለኪውሎች ብዛት (N) እና ፍጥነት (v) ላይ ብቻ ነው።

ወደ ትነት የሚቀየሩት ሞለኪውሎች (ትልቁ N) እና የእነዚህ ሞለኪውሎች ፍጥነት (ትልቁ v) ከፍ ባለ ቁጥር የእንፋሎት ግፊቱ ይጨምራል። ስለዚህ፣ ሚዛን በከፍተኛ የእንፋሎት ግፊት ይከሰታል። ስለዚህ፣ የሳቹሬትድ የእንፋሎት ግፊቱም ይጨምራል። የሳቹሬትድ የእንፋሎት ግፊቱ ሚዛኑ ሲደረስ ብቻ ነው። የሚከተለው የውሃ የሳቹሬትድ የእንፋሎት ግፊቱ ከሙቀት ጋር ያለውን ለውጥ ያሳያል።

የእንፋሎት ግፊት በመጠን ላይ የተመሰረተ ነው፣ ነገር ግን የሳቹሬትድ ትነት ግፊት አይኖረውም። የአንድ ኮንቴይነር መጠን ቢጨምር ወይም ቢቀንስ፣ ሚዛኑ በመጨረሻ ላይ ይደርሳል። ከላይ ያለው ምሳሌ በከባቢ አየር ውስጥ የሚከሰተውን የሳቹሬትድ ትነት ግፊት እንዲረዱ ለመምራት ብቻ ነው። ልዩነቱ፣ በቀደመው ምሳሌ፣ በመያዣው ክፍል ውስጥ ውሃ ያልያዘ አየር እንደሌለ ገምተናል። ስለዚህ፣ ውሃ ያልያዘው የመያዣው ክፍል በውሃ ትነት ብቻ ተይዟል። በተቃራኒው፣ የምድር ገጽ ሁልጊዜ በአየር የተሞላ ነው። በእንፋሎት ሞለኪውሎች እና በሌሎች የጋዝ ሞለኪውሎች መካከል ያለው ግጭት ሚዛኑ እኩልነት እስኪደርስ ድረስ የሚፈጀውን ጊዜ ብቻ ያራዝመዋል። ሆኖም፣ ወደ ትነት የሚቀየሩ የውሃ ሞለኪውሎች ብዛት ወደ ውሃ ከሚቀየሩት የእንፋሎት ሞለኪውሎች ብዛት ጋር እኩል ሲሆን በመጨረሻ ሚዛኑ የሚደርሰው ወደ ትነት የሚቀየሩ የውሃ ሞለኪውሎች ብዛት ጋር እኩል ሲሆን ነው።