Մեզ շրջապատող աշխարհում անընդհատ և շարունակաբար տեղի են ունենում տարբեր ֆիզիկական երևույթների և գործընթացների հսկայական բազմազանություն: Ամենակարևորներից մեկը գոլորշիացման գործընթացն է: Այս երեւույթի համար կան մի քանի նախադրյալներ. Այս հոդվածում մենք ավելի մանրամասն կվերլուծենք դրանցից յուրաքանչյուրը։
Ի՞նչ է գոլորշիացումը:
Սա նյութերը գազային կամ գոլորշիային վիճակի վերածելու գործընթաց է: Այն բնորոշ է միայն հեղուկ խտության նյութերին։ Սակայն նման մի բան նկատվում է պինդ մարմիններում, միայն այս երեւույթն է կոչվում սուբլիմացիա։ Դա կարելի է տեսնել մարմինների ուշադիր դիտարկմամբ: Օրինակ, օճառի կտորը ժամանակի ընթացքում չորանում է և սկսում ճաքել, դա պայմանավորված է նրանով, որ դրա բաղադրության մեջ պարունակվող ջրի կաթիլները գոլորշիանում են և անցնում գազային վիճակի H2O:
Սահմանում ֆիզիկայում
Գոլորշիացումը էնդոթերմիկ գործընթաց է, որի ժամանակ կլանված էներգիայի աղբյուրը փուլային անցման ջերմությունն է: Այն ներառում է երկու բաղադրիչ՝
- որոշակի քանակությամբ ջերմություն, որն անհրաժեշտ է ձգողականության մոլեկուլային ուժերը հաղթահարելու համար, երբ միացված մոլեկուլների միջև ընդմիջում է տեղի ունենում;
- ջերմություն, որն անհրաժեշտ է հեղուկ նյութերը գոլորշու կամ գազի վերածելու գործընթացում մոլեկուլների ընդարձակման համար:
Ինչպե՞ս է դա տեղի ունենում:
Նյութի անցումը հեղուկ վիճակից գազային վիճակի կարող է տեղի ունենալ երկու եղանակով.
- Գոլորշիացումը գործընթաց է, որի ընթացքում մոլեկուլները դուրս են գալիս հեղուկ նյութի մակերեսից:
- Եռացումը հեղուկից գոլորշիացման գործընթաց է՝ ջերմաստիճանը հասցնելով նյութի եռման հատուկ ջերմությանը:
Չնայած այն փաստին, որ այս երկու երևույթներն էլ հեղուկ նյութը վերածում են գազի, նրանց միջև կան էական տարբերություններ: Եռացումը ակտիվ գործընթաց է, որը տեղի է ունենում միայն որոշակի ջերմաստիճանում, մինչդեռ գոլորշիացումը տեղի է ունենում ցանկացած պայմաններում: Մեկ այլ տարբերություն այն է, որ եռալը բնորոշ է հեղուկի ամբողջ հաստությանը, մինչդեռ երկրորդ երևույթը տեղի է ունենում միայն հեղուկ նյութերի մակերեսի վրա։
Գոլորշիացման մոլեկուլային կինետիկ տեսություն
Եթե այս գործընթացը դիտարկենք մոլեկուլային մակարդակում, ապա այն տեղի է ունենում հետևյալ կերպ.
- Հեղուկ նյութերի մոլեկուլները մշտական քաոսային շարժման մեջ են, բոլորն էլ ունեն բոլորովին տարբեր արագություններ։ Մինչդեռ մասնիկները ձգվում են միմյանց ձգող ուժերի շնորհիվ։ Ամեն անգամ, երբ նրանք բախվում են միմյանց, նրանց արագությունները փոխվում են։ Ինչ-որ պահի ոմանք զարգացնում են շատ մեծ արագություն՝ թույլ տալով նրանց հաղթահարել ձգողականության ուժերը։
- Այս տարրերը, որոնք հայտնվել են հեղուկի մակերեսին, ունեն այնպիսի կինետիկ էներգիա, որ կարողանում են հաղթահարել.միջմոլեկուլային կապեր և թողնել հեղուկը։
- Հենց այս ամենաարագ մոլեկուլներն են դուրս թռչում հեղուկ նյութի մակերևույթից, և այդ գործընթացը տեղի է ունենում անընդհատ և անընդհատ։
- Օդում հայտնվելուց հետո դրանք վերածվում են գոլորշու, սա կոչվում է գոլորշիացում:
- Սրա հետևանքով մնացած մասնիկների միջին կինետիկ էներգիան գնալով փոքրանում է։ Սա բացատրում է հեղուկի սառեցումը: Հիշեք, թե ինչպես մանկության տարիներին մեզ սովորեցնում էին փչել տաք հեղուկի վրա, որպեսզի այն ավելի արագ սառչի։ Պարզվում է, որ մենք արագացրել ենք ջրի գոլորշիացման գործընթացը, և ջերմաստիճանը շատ ավելի արագ է իջել։
Ինչ գործոններից է դա կախված:
Այս գործընթացի իրականացման համար անհրաժեշտ շատ պայմաններ կան: Այն գալիս է ամենուր, որտեղ առկա են ջրի մասնիկներ. դրանք են լճերը, ծովերը, գետերը, բոլոր խոնավ առարկաները, կենդանիների և մարդկանց մարմնի ծածկոցները, ինչպես նաև բույսերի տերևները: Կարելի է եզրակացնել, որ գոլորշիացումը շատ կարևոր և անփոխարինելի գործընթաց է շրջապատող աշխարհի և բոլոր կենդանի էակների համար:
Ահա այս երևույթի վրա ազդող գործոնները՝
- Գոլորշիացման արագությունը ուղղակիորեն կախված է հենց հեղուկի բաղադրությունից: Հայտնի է, որ նրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատկությունները։ Օրինակ, այն նյութերը, որոնցում գոլորշիացման ջերմությունն ավելի ցածր է, ավելի արագ կվերափոխվեն։ Համեմատենք երկու գործընթաց՝ ալկոհոլի գոլորշիացում և սովորական ջուր։ Առաջին դեպքում գազային վիճակի վերածումը տեղի է ունենում ավելի արագ, քանի որ ալկոհոլի գոլորշիացման և խտացման հատուկ ջերմությունը կազմում է 837 կՋ / կգ, իսկ ջրի համար գրեթե երեք անգամ:ավելին - 2260 կՋ/կգ։
- Արագությունը կախված է նաև հեղուկի սկզբնական ջերմաստիճանից՝ որքան այն բարձր է, այնքան ավելի արագ է գոլորշի առաջանում։ Որպես օրինակ՝ վերցնենք մեկ բաժակ ջուր, երբ անոթի ներսում եռացող ջուր կա, ապա գոլորշիացումը տեղի է ունենում շատ ավելի մեծ արագությամբ, քան ջրի ջերմաստիճանն ավելի ցածր։
- Մեկ այլ գործոն, որը որոշում է այս գործընթացի արագությունը, հեղուկի մակերեսն է: Հիշեք, որ տաք ապուրն ավելի արագ է սառչում մեծ տրամագծով ամանի մեջ, քան փոքր բաժակապնակում։
- Օդում նյութերի բաշխման արագությունը մեծապես որոշում է գոլորշիացման արագությունը, այսինքն՝ որքան արագ է տեղի ունենում դիֆուզիոն, այնքան ավելի արագ է գոլորշիացումը։ Օրինակ՝ ուժեղ քամիների դեպքում ջրի կաթիլներն ավելի արագ են գոլորշիանում լճերի, գետերի և ջրամբարների մակերևույթից։
- Կարևոր դեր է խաղում նաև սենյակում օդի ջերմաստիճանը։ Այս մասին ավելին կխոսենք ստորև։
Ո՞րն է օդի խոնավության դերը:
Պայմանավորված է նրանով, որ գոլորշիացման գործընթացը տեղի է ունենում ամենուրեք անընդհատ և անընդհատ, օդում միշտ ջրի մասնիկներ են լինում։ Մոլեկուլային տեսքով նրանք նման են H2O տարրերի խմբին: Հեղուկները կարող են գոլորշիանալ՝ կախված մթնոլորտում ջրի գոլորշու ծավալից, այդ գործակիցը կոչվում է օդի խոնավություն։ Այն գալիս է երկու տեսակի՝
- Հարաբերական խոնավությունը օդում ջրի գոլորշիների քանակի հարաբերակցությունն է նույն ջերմաստիճանում միևնույն ջերմաստիճանի դեպքում՝ որպես տոկոս։ Օրինակ, 100% միավորը ցույց է տալիսոր մթնոլորտը լիովին հագեցած է H2O.
- Բացարձակը բնութագրում է օդում ջրի գոլորշիների խտությունը, որը նշվում է f տառով և ցույց է տալիս, թե որքան ջրի մոլեկուլ կա 1մ3 օդում:
մոլեկուլներով
Գոլորշիացման գործընթացի և օդի խոնավության միջև կապը կարող է որոշվել հետևյալ կերպ. Որքան ցածր լինի օդի հարաբերական խոնավությունը, այնքան ավելի արագ կկատարվի գոլորշիացում երկրի մակերևույթից և այլ առարկաներից։
Տարբեր նյութերի գոլորշիացում
Տարբեր նյութերում այս գործընթացը տարբեր կերպ է ընթանում։ Օրինակ, ալկոհոլը գոլորշիանում է ավելի արագ, քան շատ հեղուկներ, քանի որ դրա գոլորշիացման ցածր հատուկ ջերմությունը: Հաճախ նման հեղուկ նյութերը կոչվում են ցնդող, քանի որ ջրի գոլորշիները բառացիորեն գոլորշիանում են դրանցից գրեթե ցանկացած ջերմաստիճանում։
Ալկոհոլը կարող է նաև գոլորշիանալ նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում: Գինու կամ օղու պատրաստման գործընթացում ալկոհոլը քշվում է լուսնի լույսի միջով՝ հասնելով միայն եռման կետին, որը մոտավորապես հավասար է 78 աստիճանի։ Այնուամենայնիվ, ալկոհոլի իրական գոլորշիացման ջերմաստիճանը մի փոքր ավելի բարձր կլինի, քանի որ օրիգինալ արտադրանքում (օրինակ՝ տրորում) այն տարբեր անուշաբույր յուղերի և ջրի հետ համադրություն է։
Խտացում և սուբլիմացիա
Ամեն անգամ, երբ ջուրը կաթսայում եռում է, կարելի է նկատել հետևյալ երեւույթը. Նշենք, որ երբ ջուրը եռում է, այն հեղուկ վիճակից անցնում է գազային վիճակի։ Դա տեղի է ունենում այսպես՝ ջրի գոլորշու տաք շիթովբարձր արագությամբ թռչում է թեյնիկից նրա ժայթքման միջով: Այս դեպքում ձևավորված գոլորշին տեսանելի չէ անմիջապես ելքի մոտ, այլ նրանից փոքր հեռավորության վրա: Այս պրոցեսը կոչվում է խտացում, այսինքն՝ ջրի գոլորշին այնքան է խտանում, որ տեսանելի է դառնում մեր աչքերին։
Պինդ մարմնի գոլորշիացումը կոչվում է սուբլիմացիա: Միաժամանակ ագրեգացման վիճակից անցնում են գազային վիճակի՝ շրջանցելով հեղուկ փուլը։ Սուբլիմացիայի ամենահայտնի դեպքը կապված է սառցե բյուրեղների հետ։ Իր սկզբնական տեսքով սառույցը պինդ է, 0°C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում այն սկսում է հալվել՝ ստանալով հեղուկ վիճակ։ Այնուամենայնիվ, որոշ դեպքերում, բացասական ջերմաստիճանի դեպքում, սառույցը անցնում է գոլորշու ձևի` շրջանցելով հեղուկ փուլը:
Գոլորշիացման ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա
Գոլորշիացման շնորհիվ մեր օրգանիզմում տեղի է ունենում ջերմակարգավորում։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում ինքնասառեցման համակարգի միջոցով: Շոգ շոգ օրը ֆիզիկական որոշակի աշխատանքով զբաղվող մարդը շատ է տաքանում։ Սա նշանակում է, որ այն մեծացնում է ներքին էներգիան։ Եվ ինչպես գիտեք, 42°-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում մարդու արյան մեջ սպիտակուցը սկսում է մակարդվել, եթե այդ գործընթացը ժամանակին չդադարեցվի, այն կհանգեցնի մահվան։
Ինքնասառեցման համակարգը նախագծված է այնպես, որ կարգավորի ջերմաստիճանը նորմալ կյանքի համար: Երբ ջերմաստիճանը դառնում է առավելագույն թույլատրելի, ակտիվ քրտնարտադրություն է սկսվում մաշկի ծակոտիների միջով։ Եվ հետո մաշկի մակերեսից առաջանում էգոլորշիացում, որը կլանում է մարմնի ավելորդ էներգիան: Այլ կերպ ասած, գոլորշիացումը մի գործընթաց է, որը նպաստում է մարմնի սառեցմանը մինչև նորմալ վիճակ:
