Кинетик онол
Ууршилтын процессыг кинетик онол ашиглан тайлбарлаж болно. Хийн молекулуудын нэгэн адил усны молекулууд ч хөдөлдөг. Ялгаа нь усны молекулууд салж чадахгүй, учир нь тэдгээрийн хоорондох таталцлын хүч нь тэдгээрийг хооронд нь барьж чаддаг. Үүний эсрэгээр хийн молекулуудын хоорондох таталцлын хүч маш сул тул хийн молекулууд хоорондоо наалдаж чаддаггүй. Хөдөлж байх үед усны молекулууд хурдтай байдаг. Зарим усны молекулууд өндөр хурдтай байдаг бол зарим нь бага хурдтай байдаг. Усны молекулын хурдны тархалт нь Максвеллийн тархалттай төстэй.
Усны молекулуудын хурд хангалттай их байх үед ууршилт үүсдэг бөгөөд ингэснээр усны молекулуудын хоорондох таталцлын хүч тэдгээрийг хооронд нь барьж чадахгүй болдог. Сансарт хөдөлж буй пуужинтай адил пуужингийн хурд нь дэлхийн таталцлын хүч түүнийг дэлхий дээр үлдэхээс сэргийлж чадахгүй байхаар хангалттай том байдаг. Зөвхөн өндөр хурдтай молекулууд л молекулуудын хоорондох таталцлын хүчнээс зугтаж чаддаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Бага хурдтай молекулууд нэгдэж ус үүсгэдэг.
Усны молекулууд масс болон хурдтай буюу хурдтай байдаг тул усны молекулууд кинетик энергитэй байдаг (EK = 1/2 mv 2 ). Өндөр хурдтай усны молекулууд нь бага хурдтай усны молекулуудаас илүү их кинетик энергитэй байдаг. Тиймээс молекулуудын хоорондох таталцлын хүчнээс зугтаж чаддаг усны молекулууд (уур болж хувирдаг усны молекулууд) нэлээд их кинетик энергитэй гэж хэлж болно. Ихэвчлэн усны температур нэмэгдэхийн хэрээр усны молекулуудын кинетик энерги нэмэгддэг. Хэрэв усны температур хангалттай өндөр байвал усны молекулуудын кинетик энерги нэмэгддэг. Тиймээс илүү их ус уур болж хувирдаг. Энэ нь өндөр температурт ууршилтын хурд ихэвчлэн өндөр байдаг болохыг харуулсан судалгааны үр дүнтэй нийцэж байна.
Бид нойтон хувцсаа наранд хатаахад нойтон хувцас нь нарны ялгаруулдаг дулааныг шингээдэг. Нарны нэмэлт энерги нь хувцасны усны молекулуудын кинетик энергийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Кинетик энерги нэмэгдэхийн хэрээр усны молекулууд илүү хурдан хөдөлдөг (усны молекулуудын хурд нэмэгддэг). Тэдний хурд буюу кинетик энерги тодорхой утгад хүрмэгц усны молекулууд усны молекулуудын хоорондох таталцлын хүчнээс гарч, дараа нь уур болж хувирдаг. Нойтон хувцсыг хатаахад зөвхөн нарны нэмэлт дулаан нөлөөлдөггүй гэдгийг анхаарах нь чухал юм. Нойтон хувцас нь хувцасны эргэн тойрон дахь дулаан агаараас нэмэлт дулааны улмаас хатаж болно (дулаан нь агаараас нойтон хувцсанд дамжин дамждаг).
Халуун өдөр газар эсвэл шал илүү хурдан халдаг. Газрын хувийн дулаан нь нэлээд их байдаг тул газар хурдан халдаг. Газар нь дээрх агаарыг халаадаг (энэ тохиолдолд дулаан дамжуулалт нь дулаан дамжуулалтаар явагддаг). Халуун агаар тэлж (нягтрал нь буурч) дээшээ хөдөлдөг. Нойтон хувцас дээгүүр өнгөрөхөд агаарын молекулууд хувцасны усны молекулуудтай мөргөлддөг. Усны молекулууд илүү хурдан хөдөлдөг. Тэд илүү хурдан хөдөлдөг тул усны молекулуудын кинетик энерги нэмэгддэг. Хурдан хөдөлдөг усны молекулууд бусад усны молекулуудтай мөргөлддөг. Агаарын молекулууд тасралтгүй мөргөлддөг тул усны молекулууд илүү хурдан хөдөлдөг (тэдний кинетик энерги нэмэгддэг).
Хурд буюу кинетик энерги нь тодорхой утгад хүрмэгц хурдан хөдөлж буй усны молекулууд молекулуудын хоорондох таталцлаас гарч, уур болж хувирдаг... Усны молекулууд буюу агаарын молекулуудын кинетик энерги нь температуртай нягт холбоотой. Хэрэв усны молекулуудын кинетик энерги их байвал усны температур өндөр байна. Эсвэл эсрэгээрээ, усны температур өндөр байх үед усны молекулуудын кинетик энерги их байх ёстой. Кинетик энерги нь мөн хурдтай холбоотой. Молекулуудын кинетик энерги их байх тусам молекулуудын хурд их байна. Эсвэл эсрэгээрээ, молекулуудын хурд их байх тусам молекулуудын кинетик энерги их байна.
Халуун усны тухайд юу хэлэх вэ? Халуун ус өндөр температуртай байдаг. Усны температур өндөр тул усан дахь усны молекулууд дунджаар кинетик энерги ихтэй байдаг. Усны молекулуудын дундаж кинетик энерги их байдаг тул олон усны молекулууд өндөр хурдтай байдаг (олон усны молекулууд хурдан хөдөлдөг). Өндөр хурдтай усны молекулууд молекулуудын хоорондох таталцлын хүчнээс зугтаж, уур болж хувирдаг. Зөвхөн өндөр хурдтай усны молекулууд (том кинетик энергитэй усны молекулууд) уур руу зугтдаг бол бага хурдтай усны молекулууд (бага кинетик энергитэй усны молекулууд) уур болж хувирдаггүй. Тиймээс өндөр хурдтай усны молекулууд уур болж хувирахад хамтдаа үлдсэн усны молекулуудын дундаж кинетик энерги багасдаг. Дундаж кинетик энерги бага байх тусам усны температур бага байдаг (ус хүйтэн болдог). Энэхүү товч тайлбар дээр үндэслэн ууршилт нь хөргөлтийн үйл явц гэж хэлж болно.
Ууршилтаас үүдэлтэй хөргөлтийн процесс нь өдөр тутмын амьдралд түгээмэл тохиолддог үзэгдэл юм. Агаар нэлээд халуун байх үед бие их хэмжээний дулааныг шингээдэг. Биеийн температурыг тогтмол байлгахын тулд бие нь ихэвчлэн хөлсөөр дамжуулан дулааныг ялгаруулдаг. Хөлс нь нар болон хүрээлэн буй агаараас нэмэлт дулаан авдаг тул хөлсний молекулуудын кинетик энерги нэмэгддэг. Хөлсний молекулуудын кинетик энерги нэмэгддэг тул хөлсний молекулуудын хурд нэмэгддэг. Хөлсний молекулууд уур болж хувирдаг. Хөлс уурших үед бие сэрүүцдэг. Өөр нэг жишээ энд байна... Ихэвчлэн шүршүүрт орсны дараа бидний бие сэрүүцдэг. Учир нь арьсны гадаргуу дээр наалдсан ус ууршдаг.
Дээр дурдсан ууршилтын процесс өдөр бүр явагддаг. Далайн ус, нуурын ус, голын ус ч бас ууршиж болно...
Уурын даралт
Энд уур гэж юу вэ гэдгийг усны уур гэж ойлгож байна. Зургийг ажиглаарай. Усаар дүүргэсэн битүү сав (саванд байгаа агаарыг зайлуулсан гэж үзье). Кинетик онолын дагуу усны молекулууд үргэлж хөдөлдөг. Хөдөлж байх үед усны молекулууд хурд болон кинетик энергитэй байдаг. Хангалттай хурд болон кинетик энергитэй усны молекулууд усны молекулуудын хоорондох таталцлын хүчнээс зугтаж, уур болж хувирдаг... Үүнтэй ижил процесс хажууд байгаа саванд байгаа усны молекулуудад тохиолддог. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам улам олон усны молекулууд уур болж хувирдаг. Сав хаалттай тул уур болж хувирсан усны молекулууд агаар мандалд гарч чадахгүй (молекулууд саванд гацсан байдаг). Уур болж хувирдаг усны молекулуудын тоо хангалттай их тул молекулууд болон савны хана мөргөлдөх магадлалтай.
Савны хананд цохигдсон зарим молекулууд усны гадаргуу дээр буцаж ойж, нэгдэж ус үүсгэдэг. Энэ үйл явц тасралтгүй давтагддаг. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам улам олон усны молекулууд уур болж хувирдаг (шингэнээс уур болж хувирдаг). Үүний зэрэгцээ савны хананд цохигдсон зарим молекулууд буцаж ус болж хувирдаг (уураас шингэн болж хувирдаг). Хэрэв шингэнээс уур болж хувирдаг молекулуудын тоо уурнаас шингэн болж хувирдаг молекулуудын тоотой тэнцүү бол тэнцвэр тогтоно. Тэнцвэр тогтох үед уур агуулсан савны дээд хэсгийг ханасан гэж нэрлэдэг... Ханасан хэсгийн уурын даралтыг Ханасан уурын даралт гэж нэрлэдэг.
Шингэнээс уур руу шилжихийг ууршилт гэж нэрлэдэг. Уураас шингэн рүү шилжихийг конденсац гэж нэрлэдэг. Ханасан уурын даралт нь зөвхөн температураас хамаардаг бөгөөд эзэлхүүнээс хамаардаггүй гэдгийг анхаарна уу. Усны температур нэмэгдэхийн хэрээр усны молекулуудын кинетик энерги нэмэгддэг.
Усны молекулуудын кинетик энерги нэмэгдэж, усны молекулуудын хурд нэмэгдэх ёстой. Ингэснээр өндөр хурдтай улам олон молекул уур болж хувирна (шингэнээс уурын төлөв байдал өөрчлөгдөнө). Савны эзэлхүүн тогтмол тул уурын даралт нь зөвхөн молекулуудын тоо (N) болон хурднаас (v) хамаарна.
Уур болж хувирах молекулууд (N их байх тусам) их байх тусам эдгээр молекулуудын хурд өндөр байх тусам (v их байх тусам) уурын даралт ихсэх болно. Тиймээс уурын даралт өндөр байх үед тэнцвэрт байдал үүснэ. Тиймээс ханасан уурын даралт мөн нэмэгдэх болно. Ханасан уурын даралт нь зөвхөн тэнцвэрт байдалд хүрэх үед л оршино. Дараах зурагт усны ханасан уурын даралтын температурын өөрчлөлтийг харуулав.
Уурын даралт нь эзэлхүүнээс хамаардаг бол ханасан уурын даралт хамаардаггүй. Хэрэв савны эзэлхүүн нэмэгдэх эсвэл буурвал эцэстээ тэнцвэрт байдалд хүрнэ. Дээрх жишээ нь агаар мандалд үүсдэг ханасан уурын даралтыг ойлгоход тань туслах зорилготой юм. Ялгаа нь өмнөх жишээнд бид савны ус агуулаагүй хэсэгт агаар байхгүй гэж үзсэн явдал юм. Тиймээс савны ус агуулаагүй хэсэгт зөвхөн усны уур л байдаг. Үүний эсрэгээр дэлхийн гадаргуу үргэлж агаараар дүүрдэг. Уурын молекулууд болон бусад хийн молекулуудын хоорондох мөргөлдөөн нь тэнцвэрт байдалд хүрэх хугацааг уртасгадаг. Гэсэн хэдий ч уур болж хувирдаг усны молекулуудын тоо ус болж хувирдаг уурын молекулуудын тоотой тэнцүү байх үед тэнцвэрт байдал эцэстээ хүрнэ.
