Teoryang Kinetiko
Ang proseso ng pagsingaw ay maaaring ipaliwanag gamit ang teoryang kinetiko. Tulad ng mga molekula ng gas, ang mga molekula ng tubig ay gumagalaw din. Ang pagkakaiba ay ang mga molekula ng tubig ay hindi maaaring maghiwalay dahil ang mga puwersang pang-akit sa pagitan nila ay nagagawa pa ring panatilihin ang mga ito. Sa kabaligtaran, ang mga puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula ng gas ay napakahina, kaya ang mga molekula ng gas ay hindi maaaring magdikit. Kapag gumagalaw, ang mga molekula ng tubig ay may bilis. Ang ilang mga molekula ng tubig ay may matataas na bilis, habang ang iba ay may mababang bilis. Ang distribusyon ng mga bilis ng molekula ng tubig ay kahawig ng distribusyon ng Maxwell.
Nangyayari ang pagsingaw kapag ang bilis ng mga molekula ng tubig ay sapat na malaki, kaya't ang puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula ng tubig ay hindi kayang panatilihin ang mga ito. Katulad ng isang rocket na lumilipat sa kalawakan, ang bilis ng rocket ay sapat na malaki kaya't ang puwersa ng grabidad ng mundo ay hindi kayang pigilan ito sa pananatili sa mundo. Dapat tandaan na tanging ang mga molekula na may malalaking bilis ang nakakatakas mula sa mga puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula. Ang mga molekula na may maliliit na bilis ay nagsasama-sama pa rin upang bumuo ng tubig.
Ang mga molekula ng tubig ay may masa at bilis o velocity kaya ang mga molekula ng tubig ay may kinetic energy (EK = 1/2 mv² ) . Ang mga molekula ng tubig na may matataas na bilis ay may mas malaking kinetic energy kaysa sa mga molekula ng tubig na may mababang bilis. Kaya, masasabing ang mga molekula ng tubig na nakakatakas sa mga puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula (mga molekula ng tubig na nagiging singaw) ay may medyo malaking kinetic energy. Karaniwan, ang kinetic energy ng mga molekula ng tubig ay tumataas habang tumataas ang temperatura ng tubig. Kung sapat na mataas ang temperatura ng tubig, tumataas din ang kinetic energy ng mga molekula ng tubig. Kaya, mas maraming tubig ang magiging singaw. Ito ay naaayon sa mga resulta ng pananaliksik na nagpapakita na ang rate ng ebaporasyon ay karaniwang mas mataas sa mataas na temperatura.
Kapag pinatuyo natin ang basang damit sa araw, sinisipsip ng basang damit ang init na inilalabas ng araw. Ang karagdagang enerhiya mula sa araw ay nagiging sanhi ng pagtaas ng kinetic energy ng mga molekula ng tubig sa mga damit. Dahil tumataas ang kinetic energy, mas mabilis na gumagalaw ang mga molekula ng tubig (tumataas ang bilis ng mga molekula ng tubig). Kapag ang kanilang bilis o kinetic energy ay umabot sa isang tiyak na halaga, ang mga molekula ng tubig ay maaaring makatakas sa mga puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula ng tubig, pagkatapos ay maging singaw. Mahalagang tandaan na ang pagpapatuyo ng mga basang damit ay hindi lamang naiimpluwensyahan ng karagdagang init mula sa araw. Ang mga basang damit ay maaari ring matuyo dahil sa karagdagang init mula sa mainit na hangin sa paligid ng mga damit (paglilipat ng init sa pamamagitan ng conduction mula sa hangin patungo sa basang damit).
Sa isang mainit na araw, mas mabilis uminit ang lupa o sahig. Mabilis uminit ang lupa dahil medyo malaki ang tiyak na init nito. Pinapainit ng lupa ang hangin sa itaas nito (sa kasong ito, ang paglipat ng init ay nangyayari sa pamamagitan ng conduction). Lumalawak ang mainit na hangin (bumababa ang densidad nito) at gumagalaw pataas. Kapag dumaan ito sa basang damit, ang mga molekula ng hangin ay bumabangga sa mga molekula ng tubig sa mga damit. Mas mabilis gumalaw ang mga molekula ng tubig. Dahil mas mabilis silang gumalaw, tumataas ang kinetic energy ng mga molekula ng tubig. Ang mabilis gumalaw na mga molekula ng tubig ay bumabangga sa iba pang mga molekula ng tubig. Dahil patuloy silang binabangga ng mga molekula ng hangin, mas mabilis gumalaw ang mga molekula ng tubig (tumataas ang kanilang kinetic energy).
Kapag ang kanilang bilis o kinetikong enerhiya ay umabot sa isang tiyak na halaga, ang mabilis na gumagalaw na mga molekula ng tubig ay maaaring makatakas sa atraksyon sa pagitan ng mga molekula at maging singaw… Ang kinetikong enerhiya ng mga molekula ng tubig o mga molekula ng hangin ay malapit na nauugnay sa temperatura. Kung malaki ang kinetikong enerhiya ng mga molekula ng tubig, kasabay nito ay mataas ang temperatura ng tubig. O kabaliktaran, kapag mataas ang temperatura ng tubig, dapat ay malaki ang kinetikong enerhiya ng mga molekula ng tubig. Ang kinetikong enerhiya ay nauugnay din sa bilis. Kung mas malaki ang kinetikong enerhiya ng mga molekula, mas malaki ang bilis ng mga molekula. O sa kabaligtaran, kung mas malaki ang bilis ng mga molekula, mas malaki ang kinetikong enerhiya ng mga molekula.
Kumusta naman ang mainit na tubig? Mataas ang temperatura ng mainit na tubig. Dahil mataas ang temperatura ng tubig, malaki ang average na kinetic energy ng mga molekula ng tubig. Dahil malaki ang average na kinetic energy ng mga molekula ng tubig, maraming molekula ng tubig ang may matataas na bilis (mabilis na gumagalaw ang maraming molekula ng tubig). Ang mga molekula ng tubig na may mataas na bilis ay maaaring makatakas mula sa mga puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula at maging singaw. Tanging ang mga molekula ng tubig na may mataas na bilis (mga molekula ng tubig na may malaking kinetic energy) ang nakakatakas patungo sa singaw, habang ang mga molekula ng tubig na may mababang bilis (mga molekula ng tubig na may maliit na kinetic energy) ay hindi nagiging singaw. Kaya, kapag ang mga molekula ng tubig na may mataas na bilis ay nagiging singaw, ang average na kinetic energy ng mga molekula ng tubig na nananatili nang magkakasama ay nagiging mas maliit. Kung mas maliit ang average na kinetic energy, mas bumababa ang temperatura ng tubig (mas lumalamig ang tubig). Batay sa maikling paglalarawang ito, masasabing ang ebaporasyon ay isang proseso ng paglamig.
Ang proseso ng paglamig na dulot ng ebaporasyon ay isang karaniwang pangyayari sa pang-araw-araw na buhay. Kapag medyo mainit ang hangin, ang katawan ay sumisipsip ng maraming init. Upang mapanatili ang isang pare-parehong temperatura ng katawan, ang katawan ay karaniwang naglalabas ng init sa pamamagitan ng pawis. Dahil ang pawis ay tumatanggap ng karagdagang init mula sa araw at sa nakapalibot na hangin, ang kinetic energy ng mga molekula ng pawis ay tumataas. Dahil ang kinetic energy ng mga molekula ng pawis ay tumataas, ang bilis ng mga molekula ng pawis ay tumataas. Ang mga molekula ng pawis ay nagiging singaw. Kapag ang pawis ay sumingaw, ang katawan ay nakakaramdam ng malamig. Narito ang isa pang halimbawa... Karaniwan pagkatapos maligo, ang ating katawan ay nakakaramdam ng malamig. Ito ay dahil ang tubig na dumidikit sa ibabaw ng balat ay sumasailalim sa ebaporasyon.
Ang proseso ng pagsingaw na inilarawan sa itaas ay nangyayari araw-araw. Ang tubig-dagat, tubig-lawa, at tubig-ilog ay maaari ring magsingaw…
Presyon ng Singaw
Ang ibig sabihin ng singaw dito ay singaw ng tubig. Obserbahan ang larawan. Isang nakasarang lalagyan na puno ng tubig (ipagpalagay na ang hangin sa lalagyan ay naalis na). Ayon sa teoryang kinetiko, ang mga molekula ng tubig ay palaging gumagalaw. Kapag gumagalaw, ang mga molekula ng tubig ay may bilis at kinetikong enerhiya. Ang mga molekula ng tubig na may sapat na bilis at kinetikong enerhiya ay maaaring makatakas mula sa mga puwersang pang-akit sa pagitan ng mga molekula ng tubig at maging singaw... Ganito rin ang proseso sa mga molekula ng tubig sa lalagyan sa tabi nito. Habang tumatagal, parami nang parami ang mga molekula ng tubig na nagiging singaw. Dahil sarado ang lalagyan, ang mga molekula ng tubig na naging singaw ay hindi makatakas papunta sa atmospera (ang mga molekula ay nakulong sa lalagyan). Ang bilang ng mga molekula ng tubig na nagiging singaw ay sapat na malaki kaya may posibilidad na magbanggaan ang mga molekula at ang mga dingding ng lalagyan.
Ang ilan sa mga molekula na tumatama sa mga dingding ng lalagyan ay mare-reflect pabalik sa ibabaw ng tubig at magsasama-sama upang bumuo ng tubig. Ang prosesong ito ay patuloy na nauulit. Sa paglipas ng panahon, parami nang parami ang mga molekula ng tubig na magiging singaw (magbabago mula likido patungo sa singaw). Kasabay nito, ang ilan sa mga molekula na tumatama sa mga dingding ng lalagyan ay babalik sa tubig (magbabago mula singaw patungo sa likido). Kung ang bilang ng mga molekula na nagbabago mula likido patungo sa singaw ay katumbas ng bilang ng mga molekula na nagbabago mula singaw patungo sa likido, magaganap ang ekwilibriyo. Kapag nangyari ang ekwilibriyo, ang tuktok ng lalagyan na naglalaman ng singaw ay sinasabing saturated… Ang presyon ng singaw sa saturated na rehiyon ay kilala bilang Saturated vapor pressure.
Ang pagbabago mula sa likido patungo sa singaw ay tinatawag na ebaporasyon. Ang pagbabago mula sa singaw patungo sa likido ay tinatawag na kondensasyon. Tandaan na ang saturated vapor pressure ay nakasalalay lamang sa temperatura at hindi sa volume. Habang tumataas ang temperatura ng tubig, tumataas din ang kinetic energy ng mga molekula ng tubig.
Tumataas ang kinetic energy ng mga molekula ng tubig kaya naman tumataas din ang bilis ng mga molekula ng tubig. Sa ganitong paraan, parami nang parami ang mga molekula na may mataas na bilis na magiging singaw (magbabago ang estado mula likido patungo sa singaw). Dahil nakapirmi ang volume ng lalagyan, ang presyon ng singaw ay nakadepende lamang sa bilang ng mga molekula (N) at bilis (v).
Kung mas maraming molekula (mas malaking N) ang nagiging singaw at mas mataas ang bilis ng mga molekulang ito (mas malaking v), mas tumataas ang presyon ng singaw. Kaya, magaganap ang ekwilibriyo sa mas mataas na presyon ng singaw. Samakatuwid, tataas din ang presyon ng singaw na saturated. Ang presyon ng singaw na saturated ay umiiral lamang kapag naabot na ang ekwilibriyo. Ang sumusunod ay nagpapakita ng pagbabago sa presyon ng singaw na saturated ng tubig kasabay ng temperatura.
Ang presyon ng singaw ay nakadepende sa volume, ngunit ang saturated vapor pressure ay hindi. Kung ang volume ng isang lalagyan ay tataas o bababa, ang ekwilibriyo ay kalaunan ay maaabot. Ang ilustrasyon sa itaas ay para lamang gabayan ka upang maunawaan ang saturated vapor pressure na nangyayari sa atmospera. Ang pagkakaiba ay, sa nakaraang ilustrasyon, ipinapalagay natin na walang hangin sa bahagi ng lalagyan na walang tubig. Samakatuwid, ang bahagi ng lalagyan na walang tubig ay sinasakop lamang ng singaw ng tubig. Sa kabaligtaran, ang ibabaw ng Daigdig ay palaging puno ng hangin. Ang mga banggaan sa pagitan ng mga molekula ng singaw at iba pang mga molekula ng gas ay nagpapahaba lamang ng oras na kinakailangan para maabot ang ekwilibriyo. Gayunpaman, ang ekwilibriyo ay kalaunan ay maaabot kapag ang bilang ng mga molekula ng tubig na nagiging singaw ay katumbas ng bilang ng mga molekula ng singaw na nagiging tubig.
