Մենք բոլորս քաջատեղյակ ենք մանկուց կյանքի մեկ լուրջ փաստի մասին։ Տաք թեյը սառեցնելու համար անհրաժեշտ է այն լցնել սառը ափսեի մեջ և երկար փչել մակերեսին։ Երբ դուք վեց կամ յոթ տարեկան եք, դուք իրականում չեք մտածում ֆիզիկայի օրենքների մասին, դուք պարզապես դրանք ընդունում եք որպես կանոն, կամ, ֆիզիկական առումով, դրանք ընդունում եք որպես աքսիոմա: Այնուամենայնիվ, ժամանակի ընթացքում գիտություն սովորելիս մենք բացահայտում ենք հետաքրքիր նմանություններ աքսիոմների և հետևողական ապացույցների միջև՝ սահուն կերպով թարգմանելով մեր մանկության ենթադրությունները մեծահասակների թեորեմների: Նույնը վերաբերում է տաք թեյին: Մեզանից ոչ ոք չէր կարող պատկերացնել, որ սառեցման այս եղանակն ուղղակիորեն կապված է հեղուկի գոլորշիացման հետ։
Գործընթացի ֆիզիկա
Հարցին պատասխանելու համար, թե ինչն է որոշում հեղուկի գոլորշիացման արագությունը, անհրաժեշտ է հասկանալ գործընթացի բուն ֆիզիկան: Գոլորշիացումը նյութի ագրեգացման հեղուկ վիճակից գազային վիճակի փուլային անցման գործընթացն է։ Ցանկացած հեղուկ նյութ կարող է գոլորշիանալ, ներառյալ շատ մածուցիկ: Արտաքին տեսքովև չի կարելի ասել, որ որոշակի դոնդողանման լուծույթ կարող է կորցնել իր զանգվածի մի մասը գոլորշիացման պատճառով, բայց որոշակի պայմաններում դա հենց այն է, ինչ տեղի է ունենում: Պինդը կարող է նաև գոլորշիանալ, միայն այս գործընթացը կոչվում է սուբլիմացիա։
Ինչպես է դա տեղի ունենում
Սկսելով պարզել, թե ինչից է կախված հեղուկի գոլորշիացման արագությունը, պետք է սկսել այն փաստից, որ սա էնդոթերմային գործընթաց է, այսինքն՝ գործընթաց, որը տեղի է ունենում ջերմության կլանմամբ։ Ֆազային անցման ջերմությունը (գոլորշիացման ջերմությունը) էներգիա է փոխանցում նյութի մոլեկուլներին՝ մեծացնելով դրանց արագությունը և մեծացնելով տարանջատման հավանականությունը՝ միաժամանակ թուլացնելով մոլեկուլային համախմբման ուժերը։ Պոկվելով նյութի մեծ մասից՝ ամենաարագ մոլեկուլները դուրս են գալիս դրա սահմաններից, և նյութը կորցնում է իր զանգվածը: Միևնույն ժամանակ արտանետվող հեղուկի մոլեկուլներն ակնթարթորեն եռում են՝ տարանջատվելիս իրականացնելով փուլային անցման գործընթացը, և դրանց ելքն արդեն գազային վիճակում է։
Դիմում
Հասկանալով այն պատճառները, որոնցից կախված է հեղուկի գոլորշիացման արագությունը՝ հնարավոր է ճիշտ կարգավորել դրանց հիման վրա տեղի ունեցող տեխնոլոգիական գործընթացները։ Օրինակ՝ օդորակիչի շահագործումը, որի ջերմափոխանակիչ-գոլորշիչում եռում է սառնագենտը, ջերմություն վերցնելով սառեցված սենյակից, կամ արդյունաբերական կաթսայի խողովակներում ջրի եռացումը, որի ջերմությունը փոխանցվում է ջեռուցման և տաք ջրամատակարարման կարիքները. Հասկանալով այն պայմանները, որոնցից կախված է հեղուկի գոլորշիացման արագությունը, հնարավորություն է տալիս նախագծել և արտադրել ժամանակակից և տեխնոլոգիական սարքավորումներ՝ կոմպակտ չափսերով և բարձրացված գործակցով։ջերմության փոխանցում։
Ջերմաստիճան
Ագրեգացիայի հեղուկ վիճակը չափազանց անկայուն է: Մեր երկրային ն. y. («նորմալ պայմաններ» հասկացությունը, այսինքն՝ հարմար է մարդու կյանքի համար), այն պարբերաբար հակված է տեղափոխվելու պինդ կամ գազային փուլ։ Ինչպե՞ս է դա տեղի ունենում: Ի՞նչն է որոշում հեղուկի գոլորշիացման արագությունը:
Առաջնային չափանիշը, իհարկե, ջերմաստիճանն է։ Որքան շատ ենք տաքացնում հեղուկը, այնքան ավելի շատ էներգիա ենք բերում նյութի մոլեկուլներին, այնքան շատ մոլեկուլային կապեր ենք կոտրում, այնքան արագ է ընթանում փուլային անցման գործընթացը: Ապոթեոզը ձեռք է բերվում կայուն միջուկային եռումով: Ջուրը եռում է 100°C մթնոլորտային ճնշման տակ։ Կաթսայի կամ, օրինակ, թեյնիկի մակերեսը, որտեղ այն եռում է, միայն առաջին հայացքից է կատարյալ հարթ։ Պատկերի բազմակի աճով մենք կտեսնենք անվերջ սուր գագաթներ, ինչպես լեռներում: Ջերմությունը մատակարարվում է այս գագաթներից յուրաքանչյուրին կետային ուղղությամբ, և ջերմափոխանակման փոքր մակերեսի պատճառով ջուրն ակնթարթորեն եռում է՝ ձևավորելով օդային պղպջակ, որը բարձրանում է մակերես, որտեղ այն փլվում է: Այդ իսկ պատճառով նման եռումը կոչվում է փրփրացող։ Ջրի գոլորշիացման արագությունը առավելագույնն է։
Ճնշում
Երկրորդ կարևոր պարամետրը, որից կախված է հեղուկի գոլորշիացման արագությունը, ճնշումն է։ Երբ ճնշումը իջնում է մթնոլորտայինից ցածր, ջուրը սկսում է եռալ ավելի ցածր ջերմաստիճանի դեպքում: Հանրահայտ ճնշման կաթսաների աշխատանքը հիմնված է այս սկզբունքի վրա՝ հատուկ կաթսաներ, որտեղից օդ էր դուրս մղվում, իսկ ջուրը եռում էր արդեն 70-80 ºС-ում։ Մյուս կողմից, ճնշման աճը.բարձրացնում է եռման կետը. Այս օգտակար հատկությունն օգտագործվում է ՋԷԿ-ից կենտրոնական ջեռուցում և ՏՏԳ-ին գերտաքացած ջուր մատակարարելիս, որտեղ փոխանցվող ջերմության ներուժը պահպանելու համար ջուրը տաքացվում է մինչև 150-180 աստիճան ջերմաստիճան, երբ անհրաժեշտ է բացառել. խողովակներում եռալու հնարավորություն։
Այլ գործոններ
Հեղուկի մակերեսի ինտենսիվ փչումը մատակարարվող օդի շիթից բարձր ջերմաստիճանով հեղուկի գոլորշիացման արագությունը որոշող ևս մեկ գործոն է: Դրա օրինակները կարելի է վերցնել առօրյա կյանքից։ Լճի մակերևույթը քամուց փչելը կամ օրինակը, որով սկսեցինք պատմությունը՝ փչելով տաք թեյ՝ լցված ափսեի մեջ։ Այն սառչում է այն պատճառով, որ, պոկվելով նյութի մեծ մասից, մոլեկուլները իրենց հետ վերցնում են էներգիայի մի մասը՝ սառեցնելով այն։ Այստեղ դուք կարող եք տեսնել նաև մակերեսի մակերեսի ազդեցությունը: Սափորն ավելի լայն է, քան բաժակը, ուստի ավելի շատ ջրի զանգված կարող է դուրս գալ դրա քառակուսուց:
Հեղուկի տեսակն ինքնին նույնպես ազդում է գոլորշիացման արագության վրա. որոշ հեղուկներ ավելի արագ են գոլորշիանում, մյուսները, ընդհակառակը, ավելի դանդաղ: Շրջապատող օդի վիճակը նույնպես կարևոր ազդեցություն ունի գոլորշիացման գործընթացի վրա։ Եթե բացարձակ խոնավության պարունակությունը բարձր է (շատ խոնավ օդը, օրինակ՝ ծովի մոտ), գոլորշիացման գործընթացն ավելի դանդաղ կլինի։
