Evaporare

Vaporii de apă care se evaporă dintr-o ceașcă de ceai fierbinte devin vizibile ca urmare a condensării sale în picături mici. Vorbim de echilibru dinamic .

În fizică, evaporarea este trecerea stării de la lichid la gazos ( gaz sau vapori ) ^[1] care implică doar suprafața lichidului. La temperatura de fierbere , pe de altă parte, ^{are loc} procesul de fierbere ^[1], implicând întregul volum al lichidului. Ambele procese reprezintă schimbarea stării de la lichid la gazos și sunt identificate colectiv sub denumirea de vaporizare . ^[2]

Descriere

Evaporarea naturală

În natură, evaporarea este fundamentală în ciclul apei : râurile , lacurile , mările și oceanele eliberează o parte din apa care ajunge în atmosfera pământului sub formă de vapori , unde este o funcție a temperaturii aerului , a umidității relative și a vitezei vântului. . Vaporii de condens se transformă ulterior în ploaie , zăpadă sau grindină . Sursa externă de căldură este soarele . ^[3] . Evaporarea este o funcție directă a temperaturii și o funcție inversă a presiunii vaporilor ( umiditatea relativă ) a mediului: pe măsură ce temperatura crește, debitul de evaporare crește și atunci când mediul este saturat, se ajunge la echilibru , adică pentru fiecare moleculă care se evaporă într-un anumit interval de timp există în medie un altul care revine la faza lichidă în același interval de timp.

Circulația aerului sau vântul pot promova, de asemenea, evaporarea. În saline fenomenul de evaporare naturală este exploatat pentru producerea de sare .

Evaporarea industrială

Același subiect în detaliu: Evaporator .

Evaporator de film în cădere pentru tratamentul sifonului caustic .

Evaporarea în ingineria instalațiilor este numele a două operații unitare în care:

o componentă nevolatilă a unei soluții sau suspensii (care este adusă dincolo de punctul său de fierbere ) este îndepărtată prin administrarea de energie termică , obținându-se astfel o soluție sau suspensie mai concentrată în celelalte componente. ^[4] ^[5]
căldura este schimbată pentru a obține vaporizarea unui lichid . ^[5] Un exemplu este evaporatorul unui ciclu de refrigerare .

În primul caz, obiectivul operației este separarea , în timp ce în al doilea caz este schimbul de căldură .

În ambele cazuri, echipamentul potrivit pentru efectuarea procesului unitar se numește evaporator .

Descriere termodinamică

În procesul de evaporare, care este întotdeauna endotermic , ^[1] entalpia lichidului supus evaporării scade, prin scăderea energiei cinetice , printr-o cantitate specifică numită căldură latentă . În lichidele pure (adică nu în soluție ) acest transfer de energie are loc izoterm , adică fără variații de temperatură .

Spre deosebire de fenomenul fierberii , care are loc la temperaturi caracteristice pentru fiecare substanță (la o presiune fixă) și implică întreaga masă de lichid, evaporarea are loc la orice temperatură și implică doar suprafața liberă a unui lichid. ^[6] . În aceste condiții, o moleculă se evaporă din lichid dacă dobândește suficientă energie cinetică pentru a se îndepărta de suprafața liberă a lichidului, care apare într-o manieră complet aleatorie sau conform legilor statisticii .

Fenomenul de evaporare urmează legea lui Dalton a presiunilor parțiale :

G=-\left[D{\frac {\left(\rho _{s}-\rho _{r}\right)}{\delta }}\right]

{\ displaystyle G = - \ left [D {\ frac {\ left (\ rho _ {s} - \ rho _ {r} \ right)} {\ delta}} \ right]}

{\ displaystyle G = - \ left [D {\ frac {\ left (\ rho _ {s} - \ rho _ {r} \ right)} {\ delta}} \ right]}

sau în termeni energetici:

q=-\Delta h_{lg}\left[D{\frac {\left(\rho _{s}-\rho _{r}\right)}{\delta }}\right]

{\ displaystyle q = - \ Delta h_ {lg} \ left [D {\ frac {\ left (\ rho _ {s} - \ rho _ {r} \ right)} {\ delta}} \ right]}

{\ displaystyle q = - \ Delta h_ {lg} \ left [D {\ frac {\ left (\ rho _ {s} - \ rho _ {r} \ right)} {\ delta}} \ right]}

Pentru a transforma ecuația în termeni de presiune a vaporilor putem face ipoteza ca primă aproximare legea Boyle-Mariotte pentru gazele ideale, de exemplu pentru apă ^{[ care sunt unitățile de măsură de 2.14? ]} :

\rho =2,14{\frac {p}{T}}

{\ displaystyle \ rho = 2.14 {\ frac {p} {T}}}

{\ displaystyle \ rho = 2.14 {\ frac {p} {T}}}

prin urmare:

q=-\Delta h_{lg}\left[D{\frac {2,14\left(p_{s}-p_{r}\right)}{T\delta }}\right]

{\ displaystyle q = - \ Delta h_ {lg} \ left [D {\ frac {2,14 \ left (p_ {s} -p_ {r} \ right)} {T \ delta}} \ right]}

{\ displaystyle q = - \ Delta h_ {lg} \ left [D {\ frac {2,14 \ left (p_ {s} -p_ {r} \ right)} {T \ delta}} \ right]}

G = rata de evaporare specifică
q = fluxul de căldură prin evaporare
D = difuzivitatea vaporilor pentru fluidul de evaporare
δ = grosimea stratului limită
ρ _s = densitatea vaporilor pe suprafața de evaporare
ρ _r = densitatea vaporilor pe interfața strat-atmosferă limită
Δh _lg = căldură latentă de vaporizare
p _s = presiunea vaporilor pe suprafața de evaporare
p _r = presiunea vaporilor pe interfața stratului limită al atmosferei
δ / D = Ra (rezistență la difuzie)
R _t = rezistență suplimentară, dacă de exemplu fluidul de evaporare se găsește în interiorul țesuturilor plantei

prin urmare:

q=-\Delta h_{lg}{\frac {\left[2,14\left(\psi _{s}-\psi _{r}\right)\right]}{TR_{a}R_{t}}}

{\ displaystyle q = - \ Delta h_ {lg} {\ frac {\ left [2,14 \ left (\ psi _ {s} - \ psi _ {r} \ right) \ right]} {TR_ {a} R_ {t}}}}

{\ displaystyle q = - \ Delta h_ {lg} {\ frac {\ left [2,14 \ left (\ psi _ {s} - \ psi _ {r} \ right) \ right]} {TR_ {a} R_ {t}}}}

Notă

^ ^a ^b ^c ( EN ) IUPAC Gold Book, "evaporare"
^ Rolla , p. 98 .
^ Ciclul apei ( PDF ), pe itimajor.it . Adus la 6 iunie 2009 (arhivat din original la 13 iulie 2020) .
^ Concentrare prin evaporare
^ ^a ^b Trebuie remarcat faptul că, în ceea ce privește semnificația comună a termenului, există o discrepanță: de fapt, în timpul evaporării (din perspectiva plantei) există de fapt tranziția de fază care este indicată prin numele de fierbere (diferit de evaporare ).
^ Evaporare și fierbere

Bibliografie

Luigi Rolla, Chimie și mineralogie. Pentru licee , ediția a 29-a, Dante Alighieri, 1987.
Robert H. Perry, Don W. Green - Manualul inginerilor chimici, ediția a 8-a pp. 11-107 și urm. - McGraw Hill - ISBN 0-07-142294-3
DQ Kern - Transfer de căldură de proces (1950) - McGraw-Hill - ISBN 0-07-034190-7
Guarise G. Berto, "Lecții în plante chimice. Concentrare prin evaporare, cristalizare", editor CLEUP, 2006. ISBN 88-7178-795-1

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikibooks conține texte sau manuale de evaporare
Wikționarul conține dicționarul lema « evaporare »
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre evaporare

linkuri externe

(EN) Evaporation on Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
Calea educațională asupra evaporării ( PDF ), pe edscuola.it .
Evaporare din oglinzi lichide ( PDF ) ^{[ link rupt ]} , pe cig.ensmp.fr .

Controlul autorității	Tezaur BNCF 14030 · LCCN (EN) sh85045954 · GND (DE) 4187636-2 · BNF (FR) cb11977682t (data) · NDL (EN, JA) 00.575.001

Portalul chimiei	Portal de inginerie
Portal de meteorologie	Portalul Termodinamicii

[iupac-1] ( EN ) IUPAC Gold Book, "evaporare"

[2] Rolla , p. 98 .

[3] Ciclul apei ( PDF ), pe itimajor.it . Adus la 6 iunie 2009 (arhivat din original la 13 iulie 2020) .

[4] Concentrare prin evaporare

[evaporazione_discrepanza-5] Trebuie remarcat faptul că, în ceea ce privește semnificația comună a termenului, există o discrepanță: de fapt, în timpul evaporării (din perspectiva plantei) există de fapt tranziția de fază care este indicată prin numele de fierbere (diferit de evaporare ).

[6] Evaporare și fierbere

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

V · D · M Stări ale materiei
Principal	Solid · Lichid · Aeriform · Plasmă · Condensat Bose-Einstein
Schimbări de stare	Fuziune · Solidificare · Cristalizare · Punct de topire · Fierbere · Evaporare · Condensare · Sublimare · îngheț
Amestecuri	Suspensie · Dispersie · Soluție · Ligă · Coloid · Aerosol · Ceață · Spray lichid · Fum · Particule · Pulbere · Spumă · Emulsie · Sol · Aerogel · Gel · spumă solidă · Amestec gazos
Alții	Gaz · abur · Fluid · Ideal gazelor · gazelor reale · fluidul supercritic · superfluid · supersolid · Supervetro · Condensat fermionice · degenerată Matter · ciudat Materia · plasmă quarc-gluon · cristale lichide · Ideal de lichid · Rydberg materie · polaron Rydberg · quark Matter · spin cuantic Lichid · Eccitonio · Exciton legat de foton · lanț de fuziune fost
Concepte	Punct triplu · Punct critic · Ecuația de stare · Curba de răcire · Faza · Solidus · Liquidus