Испарение

Все реки текут в море, но море не переполняется: к тому месту, откуда реки текут, они возвращаются, чтобы опять течь. (Библия)

испарение

 

Испарение – это одно из самых энергозатратных физических явлений в природе. Примерно 23% поступающей от Солнца энергии тратится на испарение воды, приводя в движение геологический или большой кругооборот [1].

На бытовом уровне всем известное явление природы – испарение воды. Даже «кухарке, управляющей государством», понятно, что испарение происходит под воздействием подводимой теплоты. Подбросил дров в печь или увеличил газ в горелке под кастрюлей с водой, испарение увеличилось, и наоборот, убавил газ, испарение уменьшилось.

Начнем с того, как трактует это явление классическая физика.

Испарение – это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар). «При хаотическом движении молекул жидкости некоторые молекулы оказываются настолько подвижными, что покидают жидкость. Их кинетическая энергия достаточна, чтобы преодолеть притяжение со стороны остальных частиц» [2]. «Испарение – эндотермический процесс, при котором поглощается теплота фазового перехода – теплота испарения, затрачиваемая на преодоление сил молекулярного сцепления в жидкой фазе и на работу расширения при превращении жидкости в пар» [3]. Такое объяснение дает молекулярно-кинетическая теория (МКТ).

В данном процессе происходит унос части жидкости (испарение кипение) или части твердого вещества (сублимация). Притом, молекулы и атомы не претерпевают никаких физических изменений, им безразлично где находиться, что в жидкой, что в газообразной среде.

Можно согласиться с МКТ, что при повышении температуры повышается кинетическая энергия молекул и они, за счет скорости, преодолевают сопротивление среды пребывания, покидают ее. Но испарение всегда наблюдается и без нагревания, а также при отрицательных температурах и даже испарение твердых веществ.

Иногда испарение, как причину, объясняют присутствием в жидкости броуновского движения; хаотическое движение молекул в некоторых случаях приводит к вылету их из жидкости. Должен заметить, что броуновское движение также питается теплотой от внешних источников [4][5].

Теплота вынуждает молекулы воды интенсивно вылетать с поверхности воды, понятно, что увеличивается скорость этих молекул. А как с точки зрения физики правильно объяснить, как теплота управляет этой скоростью?

Давайте посмотрим более внимательно на процесс испарения на примере одной молекулы 4, находящейся на границе вода-воздух, рис.1.

испарение

Рис.1

1 – сосуд, 2- крафон излучения сосуда, 3 – вода, 4 – молекулы, 5 – газовая горелка

Для более наглядного и интенсивного испарения возьмем бытовую кастрюлю 1 нальем в нее воду и поставим на плиту с зажженной горелкой 5. Скорость молекул 4 возрастает за счет подвода к ним внешней энергии. Как мы знаем, энергия теплоты передается на расстояние с помощью электромагнитных волн (ЭМВ) – фотонов (крафонов). При нагревании дно и стенка кастрюли излучают более энергонасыщенные ЭМВ, т.е. частота их излучения повышается. Молекула, получив квант энергии (крафон излучения) 2 от стенки, приобретает импульс притяжения (не показан), и тут же избавляется от «лишней» энергии за счет отстреливания собственного крафона в пространство с наименьшей плотностью. Такое пространство находится над поверхностью жидкости. При отстреле крафона молекула получает механический импульс придачи, направленный по вектору отлета данного крафона. Молекула не может достичь скорости света, с которой устремился крафон, но за счет действия этого импульса она приобретает достаточную скорость, чтобы покинуть водную среду и переместиться из точки А в точку А1. Чем больше энергии выделяет горелка, тем больше высокоэнергичных крафонов получает жидкость, тем интенсивнее идет испарение.

Должен заметить еще один момент, который вы не увидите визуально, испарение, как таковое идет не только в газообразную среду, но и в жидкую, т.е. в ту же самую воду, если речь идет о ней, или в другую среду, которая испаряется (находится в данной лаборатории). Относительно испарения, например воды в воду. Получается вроде парадокса, но если трактовать однозначно, то это так и есть. Бурлящая вода в кастрюле над зажженной горелкой указывает на то, что идет интенсивное испарение в саму воду еще в большей степени, чем в атмосферу.

Испарение жидких веществ идет постоянно как при комнатной температуре, так и при отрицательных температурах по шкале Цельсия. Это происходит за счет одновременного попадания двух и более крафонов (энергия Земли) в одну молекулу, после чего она отстреливает собственный крафон с более мощным импульсом придачи, с помощью которого осуществляется работа выхода.

Испарение вод Мирового океана идет с помощью энергии двух источников («горелок») Земли и Солнца. Этот процесс ни на минуту не прекращается, увеличиваясь днем и уменьшаясь после полуночи. При этом энергия воды становится меньше – планета излучает и за счет этого физического процесса – остывает. Водяные пары образуются не только над водными просторами, но и на суше; вода непрерывно испаряется с поверхности почвы, с листьев растений, с нашей кожи, при выдохе из легких и т. д.

А как происходит испарение твердых веществ? Мы, как пассивные наблюдатели, должны видеть данный процесс. К примеру, потерявшая цвет футболка, которую вы носили этим летом. Куда исчезли цвета, если краска была не водорастворимая при стирке? Мы говорим – выцвели. Это выцветание произошло по закону испарения, но мы не кипятили нашу одежду, а колер исчез. Частицы краски унесли крафоны. Атомы и молекулы краски под действием импульсов придачи крафонов отправились в путешествие в поисках нового пристанища. Это происходит со всеми телами и предметами, со временем они теряют часть своих атомов. Этот процесс люди называют старением (ветшанием). Стареют не только рукотворные изделия и окружающие нас предметы, но еще быстрее сами люди. Все стареет и ветшает, даже камни из которых сложены горы. Причиной тому испарение за счет энергии Солнца и теплоты инфракрасного излучения Земли. Безусловно, катализаторами в земных условиях выступают атмосфера, вода и время. «Ничто не вечно под Луной!» Да и сама Луна вместе с Землей также не вечны. Кстати, на Луне также идет непрерывное разрушение под действием солнечного излучения, которое называется – радиационным выветриванием. Характерным примером лунной породы, подверженной радиационному выветриванию, является реголит. Он там повсюду, что косвенно напоминает о весьма продолжительной жизни ночного светила.

Возможно ли остановить процесс старения или хотя бы затормозить? Ответ положительный, да можно! Кинетическая энергия броуновского движения не возникает ниоткуда, это вечное движение «питается» теплотой. Охладите вещество до абсолютного нуля и движение прекратится, а жизнь, очевидно, прекратится еще раньше.

 

Источники

 

  1. Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю., Современное естествознание, М., ЮКЭА, 2000
  2. Манько М., Физика полный курс 7-11 классы, «Питер», М., 2011.
  3. Вики, Испарение, https://ru.wikipedia.org/wiki
  4. Ершов Г.Д., Броуновское движение, http://gennady-ershov.ru/na-zemle/brounovskoe-dvizhenie.html
  5. Ершов Г.Д., Почему не падают облака? http://gennady-ershov.ru/na-zemle/pochemu-ne-padayut-oblaka.html

 

Назад  Вперед

4 комментария

  1. Владимир-51:

    Что-то Геннадий Ершов напутал с испарениями, так же жестко запутался в магнитном поле земли. Насчет испарений-почему испаряется снег зимой в ночное время?. А магнитное поле земли-это может объяснить физика за 8 класс Советского происхождения, но при этом нужно иметь некоторые необязательные знания. Желаю успеха.

  2. Gennady Ershov:

    Уважаемый, Владимир-51!
    Вы дали два комментария (1-й http://gennady-ershov.ru/zemlya/magnitnoe-pole-zemli.html#comment-1750). Несмотря на то, что темы абсолютно разные Вы ссылаетесь на один и тот же раздел физики за 8-й класс.
    Не могли бы Вы мне сирому «магнитное поле земли-это может объяснить физика за 8 класс Советского происхождения», как «почему испаряется снег зимой в ночное время?»
    Буду премного благодарен.

  3. александр:

    Образование ноль, теория спорная.

    1. Вода ( лед, снег ) испаряется всегда, при -, 0, + температуре, с разной интенсивностью при наличии тепла (вода — даже в мороз от теплого мокрого белья, иней — на солнце, снег — от земли), влажность — тормозит, низкое ( разряженное ) давление — ускоряет ( вода на Эвересте кипит при +60 град.).
    2. При отрыве от поверхности вода превращается в пар, Шары ( как мыльный пузырь, гелевый шарик ) с прочной оболочкой и высоким разряжением внутри — высокая температура, большие скорости молекул.
    3. При отрицательной температуре воздуха ( на высоте) водяные Шары замораживаются, увеличиваются в размерах ( лед рвет трубы, разрывает асфальт), внутренние малочисленные молекулы ,,примораживаются» к стенкам, образуя вакуум. Т.о шар становится ещё легче, поднимается на высоту, останавливает движение в момент равновесия сил: масса = гравитация + объём вытесненного воздуха.
    4. При определённом течении времени таких Шаров становится много ( как яблоки на воде в ванной), образуют сплошной покров, верхний слой под воздействием солнца становится текучим — шары превращаются в ледяные шарики ( леденцы) — уменьшается общий объем, масса опускается — появляются облака, перистые (11-13 км).
    5. При тепловом воздействии солнца процесс образования ледяшек продолжается, облака опускаются, превращаясь в кучевые (1,5 — 6 км), наполняются восходящей влагой при плюсовой температуре, как губка; при теплом ветре ускоренное таяние ледяшек — тучи проливаются дождем.
    6. Освободившиси от холодного баласта, сохранив внутри нетронутыми замороженные пустые ледяные Шарики, облака поднимаются вверх для повторного насыщения влагой и т.д.
    7. В зимнее время ,,излишки» ледяшек кристализуютс в снежинки и др., процесс истощения облаков ( слоисто-кучевых) продолжается.

    Представлена примерная схема круговорота воды, на скорость процесса дополнительно влияют другие факторы — изменяющая от высоты гравитация, ветер по высотам — разный по направлению, влажности, температуре и др., изменяющаяся интенсивность солнца и земли, деятельность предприятий и пр.
    В состоянии относительно покоя облака плавают, на разных ,,этажах», как абрикосы в закрытой банке с компотом. Потому и не падают. Ко всем мнениям — с уважением.

  4. Gennady Ershov:

    «1. Вода ( лед, снег ) испаряется всегда
    2. При отрыве от поверхности вода превращается в пар
    3. При отрицательной температуре воздуха ( на высоте) водяные Шары замораживаются
    4. При определённом течении времени таких Шаров становится много
    5. При тепловом воздействии солнца процесс образования ледяшек продолжается
    6. Освободившиси от холодного баласта, сохранив внутри нетронутыми замороженные пустые ледяные Шарики, облака поднимаются вверх для повторного насыщения влагой
    7. В зимнее время ,,излишки» ледяшек кристализуютс в снежинки и др., процесс истощения облаков ( слоисто-кучевых) продолжается.
    В состоянии относительно покоя облака плавают, на разных ,,этажах», как абрикосы в закрытой банке с компотом. Потому и не падают».
    ===================================================
    Уважаемый, ученый, Александр!
    Судя по тому, что Вы без ошибок не смогли переписать учебник физики для 6 класса, а свое имя пишите с маленькой буквы…
    Вы кому поставили диагноз: «Образование ноль»!?
    Что касается теории, Вы какую теорию имели в виду?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.


Ваш комментарий на модерации.