Кинетичка теорија
Процесот на испарување може да се објасни со помош на кинетичката теорија. Како и молекулите на гас, така и молекулите на водата се движат. Разликата е во тоа што молекулите на водата не можат да се одвојат бидејќи привлечните сили меѓу нив сè уште се способни да ги држат заедно. Спротивно на тоа, привлечните сили меѓу молекулите на гас се многу слаби, па затоа молекулите на гас не можат да се држат заедно. Кога се движат, молекулите на водата имаат брзина. Некои молекули на водата имаат големи брзини, додека други имаат мали брзини. Распределбата на брзините на молекулите на водата наликува на Максвеловата распределба.
Испарувањето се случува кога брзината на молекулите на водата е доволно голема, така што привлечната сила меѓу молекулите на водата не е во можност да ги држи заедно. Слично на ракета што се движи во вселената, брзината на ракетата е доволно голема така што гравитационата сила на Земјата не е во можност да ја спречи да остане на Земјата. Треба да се напомене дека само молекулите што имаат големи брзини се способни да избегаат од привлечните сили меѓу молекулите. Молекулите со мали брзини сепак се комбинираат за да формираат вода.
Молекулите на водата имаат маса и брзина или брзина, така што молекулите на водата имаат кинетичка енергија (EK = 1/2 mv 2 ). Молекулите на водата што имаат големи брзини имаат поголема кинетичка енергија од молекулите на водата што имаат мали брзини. Така, може да се каже дека молекулите на водата што можат да избегаат од привлечните сили меѓу молекулите (молекули на вода што се претвораат во пареа) имаат доста голема кинетичка енергија. Обично кинетичката енергија на молекулите на водата се зголемува со зголемувањето на температурата на водата. Ако температурата на водата е доволно висока, кинетичката енергија на молекулите на водата се зголемува. Така, повеќе вода ќе се претвори во пареа. Ова е во согласност со резултатите од истражувањата што покажуваат дека стапката на испарување е обично поголема на високи температури.
Кога сушиме влажна облека на сонце, влажната облека ја апсорбира топлината што ја емитува сонцето. Дополнителната енергија од сонцето предизвикува зголемување на кинетичката енергија на молекулите на водата во облеката. Бидејќи кинетичката енергија се зголемува, молекулите на водата се движат побрзо (брзината на молекулите на водата се зголемува). Откако нивната брзина или кинетичка енергија ќе достигне одредена вредност, молекулите на водата можат да избегаат од привлечните сили меѓу молекулите на водата, а потоа да се претворат во пареа. Важно е да се напомене дека сушењето на влажната облека не е под влијание само на дополнителната топлина од сонцето. Мократа облека може да се исуши и поради дополнителната топлина од топлиот воздух околу облеката (пренос на топлина преку спроводливост од воздухот до влажната облека).
Во топол ден, земјата или подот се загрева побрзо. Земјата се загрева брзо бидејќи нејзината специфична топлина е доста голема. Земјата го загрева воздухот над неа (во овој случај, преносот на топлина се случува преку спроводливост). Топлиот воздух се шири (неговата густина се намалува) и се движи нагоре. Кога поминува преку влажна облека, молекулите на воздухот се судираат со молекулите на водата во облеката. Молекулите на водата се движат побрзо. Бидејќи се движат побрзо, кинетичката енергија на молекулите на водата се зголемува. Брзо движечките молекули на водата се судираат со други молекули на водата. Бидејќи постојано се судираат со молекули на воздухот, молекулите на водата се движат побрзо (нивната кинетичка енергија се зголемува).
Откако нивната брзина или кинетичка енергија ќе достигнат одредена вредност, брзодвижечките молекули на водата можат да избегаат од привлечноста меѓу молекулите и да се претворат во пареа… Кинетичката енергија на молекулите на водата или молекулите на воздухот е тесно поврзана со температурата. Ако кинетичката енергија на молекулите на водата е голема, тогаш во исто време и температурата на водата е висока. Или обратно, кога температурата на водата е висока, кинетичката енергија на молекулите на водата мора да биде голема. Кинетичката енергија е исто така поврзана со брзината. Колку е поголема кинетичката енергија на молекулите, толку е поголема брзината на молекулите. Или обратно, колку е поголема брзината на молекулите, толку е поголема кинетичката енергија на молекулите.
Што е со топлата вода? Топлата вода има висока температура. Бидејќи температурата на водата е висока, молекулите на водата во водата имаат голема просечна кинетичка енергија. Бидејќи просечната кинетичка енергија на молекулите на водата е голема, многу молекули на водата имаат големи брзини (многу молекули на водата се движат брзо). Молекулите на водата што имаат голема брзина можат да избегаат од привлечните сили меѓу молекулите и да се претворат во пареа. Само молекулите на водата со голема брзина (молекули на водата со голема кинетичка енергија) избегаат во пареа, додека молекулите на водата со мала брзина (молекули на водата со мала кинетичка енергија) не се претвораат во пареа. Така, кога молекулите на водата со голема брзина се претвораат во пареа, просечната кинетичка енергија на молекулите на водата што остануваат заедно станува помала. Колку е помала просечната кинетичка енергија, толку е помала температурата на водата (водата станува постудена). Врз основа на овој краток опис, може да се каже дека испарувањето е процес на ладење.
Процесот на ладење предизвикан од испарување е честа појава во секојдневниот живот. Кога воздухот е доста топол, телото апсорбира многу топлина. За да се одржи константна телесна температура, телото обично ослободува топлина преку потење. Бидејќи потта прима дополнителна топлина од сонцето и околниот воздух, кинетичката енергија на молекулите на потта се зголемува. Бидејќи кинетичката енергија на молекулите на потта се зголемува, брзината на молекулите на потта се зголемува. Молекулите на потта се претвораат во пареа. Кога потта испарува, телото се чувствува ладно. Еве уште еден пример... Обично по туширање, нашето тело се чувствува ладно. Ова е затоа што водата што се лепи на површината на кожата испарува.
Процесот на испарување опишан погоре се случува секој ден. Морската вода, езерската вода и речната вода исто така можат да испарат…
Притисок на пареа
Под пареа овде се подразбира водена пареа. Набљудувајте ја сликата. Затворен сад исполнет со вода (претпоставете дека воздухот во садот е отстранет). Според кинетичката теорија, молекулите на водата секогаш се движат. Кога се движат, молекулите на водата имаат брзина и кинетичка енергија. Молекулите на водата кои имаат доволна брзина и кинетичка енергија можат да избегаат од привлечните сили меѓу молекулите на водата и да се претворат во пареа... Истиот процес се случува и со молекулите на водата во садот до него. Со текот на времето, сè повеќе молекули на вода се претвораат во пареа. Бидејќи садот е затворен, молекулите на водата кои се претвориле во пареа не можат да избегаат во атмосферата (молекулите се заробени во садот). Бројот на молекули на вода што се претвораат во пареа е доволно голем за да постои можност за судири меѓу молекулите и ѕидовите на садот.
Некои од молекулите што ќе ги погодат ѕидовите на садот ќе бидат рефлектирани назад кон површината на водата и ќе се спојат за да формираат вода. Овој процес се повторува континуирано. Со текот на времето, сè повеќе молекули на вода ќе се претворат во пареа (промена од течност во пареа). Во исто време, некои од молекулите што ќе ги погодат ѕидовите на садот ќе се вратат во вода (промена од пареа во течност). Ако бројот на молекули што се менуваат од течност во пареа е еднаков на бројот на молекули што се менуваат од пареа во течност, тогаш ќе се воспостави рамнотежа. Кога ќе се воспостави рамнотежа, горниот дел од садот што содржи пареа се вели дека е заситен… Притисокот на пареа во заситената област е познат како заситен притисок на пареа.
Промената од течност во пареа се нарекува испарување. Промената од пареа во течност се нарекува кондензација. Забележете дека притисокот на заситената пареа зависи само од температурата, а не од волуменот. Со зголемувањето на температурата на водата, се зголемува и кинетичката енергија на молекулите на водата.
Кинетичката енергија на молекулите на водата се зголемува, така што брзината на молекулите на водата мора да се зголеми. На овој начин, сè повеќе молекули со голема брзина ќе се претворат во пареа (ќе ја променат состојбата од течна во пареа). Бидејќи волуменот на садот е фиксен, притисокот на пареата зависи само од бројот на молекули (N) и брзината (v).
Колку повеќе молекули (толку е поголемо N) се претвораат во пареа и колку е поголема брзината на овие молекули (толку е поголемо v), толку повеќе се зголемува притисокот на пареата. Така, рамнотежата ќе се појави при повисок притисок на пареата. Затоа, и притисокот на заситената пареа исто така ќе се зголеми. Заситениот притисок на пареата постои само кога ќе се постигне рамнотежа. Следново ја покажува промената на притисокот на заситената пареа на водата со температурата.
Притисокот на пареата зависи од волуменот, но притисокот на заситената пареа не зависи. Ако волуменот на садот се зголеми или намали, на крајот ќе се постигне рамнотежа. Горенаведената илустрација е едноставно да ве води да го разберете притисокот на заситената пареа што се јавува во атмосферата. Разликата е во тоа што, во претходната илустрација, претпоставивме дека нема воздух во делот од садот што не содржеше вода. Затоа, делот од садот што не содржеше вода беше окупиран само од водена пареа. Спротивно на тоа, површината на Земјата е секогаш исполнета со воздух. Судирите помеѓу молекулите на пареа и другите молекули на гас само го продолжуваат времето потребно за рамнотежата да достигне рамнотежа. Сепак, рамнотежата на крајот ќе се постигне кога бројот на молекули на вода што се претвораат во пареа е еднаков на бројот на молекули на пареа што се претвораат во вода.
