აორთქლების პროცესის ახსნა კინეტიკური თეორიის გამოყენებით შეიძლება. აირის მოლეკულების მსგავსად, წყლის მოლეკულებიც მოძრაობენ. განსხვავება ისაა, რომ წყლის მოლეკულები არ შეიძლება გაიფანტოს, რადგან მოლეკულებს შორის მიზიდულობა მაინც ახერხებს მათ ერთად შეკავებას. პირიქით, აირის მოლეკულებს შორის მიზიდულობა მყიფეა, ამიტომ აირის მოლეკულებს არ შეუძლიათ შერწყმა. მოძრაობისას წყლის მოლეკულებს აქვთ სიჩქარე. არსებობს წყლის მოლეკულები, რომლებსაც აქვთ მაღალი სიჩქარე; ასევე არსებობს წყლის მოლეკულები, რომლებსაც აქვთ მცირე სიჩქარე. წყლის მოლეკულის სიჩქარის განაწილება მაქსველის განაწილებას წააგავს.
აორთქლება ხდება მაშინ, როდესაც წყლის მოლეკულების სიჩქარე საკმარისად დიდია, რომ წყლის მოლეკულებს შორის მიზიდულობა ვერ ახერხებს მის ერთად შეკავებას. კოსმოსში მოძრავი რაკეტების მსგავსად, რაკეტის სიჩქარე საკმარისად დიდია, რომ დედამიწის გრავიტაციულ ძალას არ შეუძლია მისი დედამიწაზე დარჩენა. გაითვალისწინეთ, რომ მხოლოდ დიდი სიჩქარის მქონე მოლეკულებს შეუძლიათ მოლეკულებს შორის მიზიდულობისგან თავის დაღწევა. მცირე სიჩქარის მქონე მოლეკულები ერთად რჩებიან, როგორც წყალი.
წყლის მოლეკულებს აქვთ მასა და სიჩქარე, ამიტომ წყლის მოლეკულებს აქვთ კინეტიკური ენერგია (EK = 1/2 მ v2). მაღალსიჩქარიან წყლის მოლეკულებს უფრო მაღალი კინეტიკური ენერგია აქვთ, ვიდრე დაბალსიჩქარიან წყლის მოლეკულებს. ამრიგად, შეიძლება ითქვას, რომ წყლის მოლეკულებს, რომლებსაც შეუძლიათ მოლეკულებს შორის მიზიდულობისგან თავის დაღწევა (წყლის მოლეკულები, რომლებიც ორთქლად გარდაიქმნებიან), აქვთ მნიშვნელოვანი კინეტიკური ენერგია. ჩვეულებრივ, წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იზრდება წყლის ტემპერატურის მატებასთან ერთად. თუ წყლის ტემპერატურა საკმარისად მაღალია, წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იზრდება; ამრიგად, მეტი წყალი გადაიქცევა ორთქლად. ეს შეესაბამება კვლევის შედეგებს, რომლებიც აჩვენებს, რომ აორთქლების სიჩქარე, როგორც წესი, უფრო მაღალია მაღალ ტემპერატურაზე.
როდესაც სველ ტანსაცმელს მზეზე ვაშრობთ, სველი ტანსაცმელი შთანთქავს მზის მიერ გამოსხივებულ სითბოს. მზის ენერგიის დამატება იწვევს ტანსაცმელში წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის ზრდას. რადგან კინეტიკური ენერგია იზრდება, წყლის მოლეკულები უფრო სწრაფად მოძრაობენ (წყლის მოლეკულების სიჩქარე იზრდება). სიჩქარის ან კინეტიკური ენერგიის გარკვეულ მნიშვნელობას მიღწევის შემდეგ, წყლის მოლეკულებს შეუძლიათ თავი დააღწიონ წყლის მოლეკულებს შორის მიზიდულობას და შემდეგ ორთქლად გადაიქცნენ. გაითვალისწინეთ, რომ სველი ტანსაცმლის გაშრობაზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ მზის სითბოს დამატება. სველი ტანსაცმელი ასევე შეიძლება გაშრეს ტანსაცმლის გარშემო არსებული თბილი ჰაერის დამატებითი სითბოს გამო (სითბო ჰაერიდან სველ ტანსაცმელზე გამტარობით გადადის).
ცხელ დღეს, მიწა უფრო ცხელდება. ხმელეთი ათბობს მის ზემოთ არსებულ ჰაერს (ამ შემთხვევაში, სითბოს გადაცემა გამტარობით ხდება). ცხელი ჰაერი ფართოვდება (სიმკვრივე მცირდება) და მაღლა მოძრაობს. სველი ტანსაცმლის გატარებისას წყლის მოლეკულები ტანსაცმელში არსებულ წყლის მოლეკულებს ეჯახებიან. წყლის მოლეკულები უფრო სწრაფად მოძრაობენ, წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იზრდება. სწრაფად მოძრავი წყლის მოლეკულები სხვა წყლის მოლეკულებს ეჯახებიან. რადგან ჰაერის მოლეკულები მას განუწყვეტლივ ურტყამენ, წყლის მოლეკულები უფრო სწრაფად მოძრაობენ (კინეტიკური ენერგია იზრდება). როგორც კი სიჩქარე ან კინეტიკური ენერგია გარკვეულ მნიშვნელობას მიაღწევს, სწრაფად მოძრავი წყლის მოლეკულები შეიძლება დააღწიონ მოლეკულებს შორის მიზიდულობას და ორთქლად გადაიქცნენ. წყლის მოლეკულების ან წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია მჭიდრო კავშირშია ტემპერატურასთან. თუ წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია დიდია, მაშინ ამავდროულად წყლის ტემპერატურაც მაღალია. ან პირიქით, როდესაც წყლის ტემპერატურა მაღალია, წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგიაც დიდი უნდა იყოს. კინეტიკური ენერგია ასევე დაკავშირებულია სიჩქარესთან. რაც უფრო მაღალია მოლეკულის კინეტიკური ენერგია, მით უფრო მაღალია მოლეკულის სიჩქარე. ან პირიქით, რაც უფრო მაღალია მოლეკულის სიჩქარე, მით უფრო მაღალია მოლეკულის კინეტიკური ენერგია.
რაც შეეხება ცხელ წყალს? ცხელ წყალს მაღალი ტემპერატურა აქვს. წყლის მაღალი ტემპერატურის გამო, წყალში არსებულ მოლეკულებს საკმაოდ საშუალო კინეტიკური ენერგია აქვთ. წყლის მოლეკულების მნიშვნელოვანი საშუალო კინეტიკური ენერგიის გამო, წყლის ბევრ მოლეკულას მაღალი სიჩქარე აქვს. წყლის მოლეკულებს მაღალი სიჩქარე აქვთ და შეუძლიათ თავი დააღწიონ მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალას და ორთქლად გადაიქცნენ. დაბალი სიჩქარის მქონე წყლის მოლეკულები (მცირე კინეტიკური ენერგიის მქონე წყლის მოლეკულები) ორთქლად არ გადაიქცევიან. ამრიგად, როდესაც მაღალი სიჩქარით მოძრავი წყლის მოლეკულები ორთქლად გადაიქცევა, წყლის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია მცირდება. რაც უფრო დაბალია საშუალო კინეტიკური ენერგია, მით უფრო დაბალია წყლის ტემპერატურა. ამ მოკლე აღწერილობის საფუძველზე შეიძლება ითქვას, რომ აორთქლება გაგრილების პროცესია.
აორთქლებით გამოწვეული გაგრილების პროცესი ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყოველთვის ხდება. როდესაც ჰაერი საკმარისად ცხელია, სხეული დიდი რაოდენობით სითბოს შთანთქავს. სხეულის ტემპერატურის მუდმივი შესანარჩუნებლად, სხეული, როგორც წესი, სითბოს ოფლის მეშვეობით გამოყოფს. რადგან ოფლი დამატებით სითბოს იღებს მზისგან და გარემომცველი ჰაერიდან, ოფლის წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იზრდება. რადგან ოფლის წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის ზრდასთან ერთად, ოფლის წყლის მოლეკულების სიჩქარე იზრდება. ოფლის მოლეკულები ორთქლად გარდაიქმნება. როდესაც ოფლი აორთქლდება, სხეული თავს გრილი გრძნობს.
როგორც წესი, აბაზანის მიღების შემდეგ ჩვენი სხეული სიგრილეს გრძნობს. ეს იმიტომ ხდება, რომ კანის ზედაპირზე მიმაგრებული წყალი აორთქლების პროცესს გადის.
ზემოთ აღწერილი აორთქლების პროცესი ყოველთვის ყოველდღიურად ხდება. ზღვის წყალი, ტბის წყალი, მდინარის წყალიც შეიძლება აორთქლდეს.
ორთქლის წნევა
ორთქლი აქ წყლის ორთქლს ნიშნავს. დააკვირდით ფიგურას. წყლით სავსე დახურული კონტეინერი (ვთქვათ, კონტეინერში ჰაერი ამოღებულია). კინეტიკური თეორიის თანახმად, წყლის მოლეკულები ყოველთვის მოძრაობენ. მოძრაობისას წყლის მოლეკულებს აქვთ მოძრაობის სიჩქარე და ენერგია. წყლის მოლეკულებს, რომლებსაც აქვთ სიჩქარე და დიდი კინეტიკური ენერგია, შეუძლიათ თავი დააღწიონ წყლის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალას და ორთქლად გადაიქცნენ.
იგივე პროცესი ხდება წყლის მოლეკულებში კონტეინერში. დროთა განმავლობაში, სულ უფრო მეტი წყლის მოლეკულა გარდაიქმნება ორთქლად. რადგან კონტეინერი დახურულია, ორთქლად ქცეული წყლის მოლეკულები ვერ გამოდიან ატმოსფეროში (მოლეკულები კონტეინერშია ჩარჩენილი). ორთქლად გარდაქმნილი წყლის მოლეკულების რაოდენობა საკმაოდ დიდია, ამიტომ არსებობს მოლეკულების კონტეინერის კედლებთან შეჯახების შესაძლებლობა.
კონტეინერის კედლებზე დარტყმული ზოგიერთი მოლეკულა წყლის ზედაპირისკენ აირეკლება და წყალში შეერწყმება. ეს პროცესი განუწყვეტლივ მეორდება. დროთა განმავლობაში, წყლის სულ უფრო მეტი მოლეკულა ორთქლად გარდაიქმნება (თხევადიდან ორთქლად). ამავდროულად, კონტეინერის კედლებში შეჯახებული ზოგიერთი მოლეკულა კვლავ წყლად გარდაიქმნება (ორთქლიდან თხევადად). თუ თხევადიდან ორთქლად გადასული მოლეკულების რაოდენობა ტოლია ორთქლიდან თხევად გადასული მოლეკულების რაოდენობისა, მაშინ ბალანსი დამყარდება. როდესაც ბალანსი დამყარდება, აირის შემცველი კონტეინერის ზედა ნაწილი გაჯერებულია. გაჯერებულ რეგიონში ორთქლის წნევას გაჯერებული ორთქლის წნევა ეწოდება.
სითხის ორთქლად გარდაქმნას აორთქლება ეწოდება. თუმცა, ორთქლიდან სითხედ გარდაქმნას კონდენსაცია ეწოდება. გაითვალისწინეთ, რომ გაჯერებული ორთქლის წნევა დამოკიდებულია მხოლოდ ტემპერატურაზე და არა მოცულობაზე. თუ წყლის ტემპერატურა იზრდება, წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგიაც იზრდება.
წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იზრდება, ამიტომ წყლის მოლეკულების სიჩქარეც უნდა გაიზარდოს. ამრიგად, სულ უფრო მეტი მაღალსიჩქარიანი მოლეკულა გადაიქცევა ორთქლად (თხევადიდან ორთქლად). რადგან კონტეინერის მოცულობა ფიქსირებულია, ორთქლის წნევა დამოკიდებულია მხოლოდ მოლეკულების რაოდენობაზე (N) და სიჩქარეზე (v).
რაც უფრო მეტი მოლეკულა გარდაიქმნება ორთქლად და რაც უფრო მაღალია მოლეკულების სიჩქარე, მით უფრო იზრდება ორთქლის წნევა. ამრიგად, ბალანსი უფრო მაღალი ორთქლის წნევის დროს მიიღწევა. შესაბამისად, გაჯერებული ორთქლის წნევაც უფრო მაღალია. გაჯერებული ორთქლის წნევა მხოლოდ მაშინ არსებობს, როდესაც ბალანსი მიიღწევა.
ორთქლის წნევა დამოკიდებულია მოცულობაზე, მაგრამ გაჯერებული ორთქლის წნევა არ არის დამოკიდებული მოცულობაზე. თუ კონტეინერის მოცულობა იზრდება ან მცირდება, ბალანსი წარმოიქმნება. ზემოთ მოცემული ილუსტრაცია მხოლოდ ატმოსფეროში არსებული გაჯერებული ორთქლის წნევის გაგებას ისურვებს. განსხვავება ისაა, რომ წინა მაგალითში ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ კონტეინერის იმ ნაწილში, რომელიც წყალს არ შეიცავს, წყალი არ არის. ამიტომ, ავზის ის ნაწილი, რომელიც წყალს არ შეიცავს, მხოლოდ წყლის ორთქლით არის დაკავებული. მეორეს მხრივ, დედამიწის ზედაპირი ყოველთვის ჰაერით არის სავსე. ორთქლის მოლეკულებსა და სხვა აირის მოლეკულებს შორის შეჯახება მხოლოდ ახანგრძლივებს ბალანსს. თუმცა, გარკვეულ მომენტში ბალანსი იქნება, თუ ორთქლად გარდაქმნილი წყლის მოლეკულების რაოდენობა ტოლია წყლად გარდაქმნილი ორთქლის მოლეკულების რაოდენობისა.
