जीओयू जिमनैजियम नंबर 000

"मॉस्को सिटी शैक्षणिक व्यायामशाला-प्रयोगशाला"

सार

जल वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाले कारक

ज़लाइव तैमूर

पर्यवेक्षक:

परिचय

वाष्पीकरण की परिभाषा। उद्देश्य। कार्य की प्रासंगिकता कार्य की संरचना का विवरण।

मुख्य हिस्सा

आणविक स्तर पर वाष्पीकरण का तंत्र। वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाले कारक।

2.1 पानी के तापमान के वाष्पीकरण की दर पर प्रभाव।

2.1.1 पानी का असमान ताप।

2.1.2 संवहन। लामिना और अशांत शासन। रेले संख्या। ऊर्जा हस्तांतरण की दर पर तरल मिश्रण व्यवस्था के प्रकार की निर्भरता।

2.1.3 वायु का तापमान और पानी के तापमान पर इसका प्रभाव। हवा में रेले की संख्या और वायु मिश्रण व्यवस्था का प्रकार।

2.2.1 "अनंत पर" हवा की नमी के साथ पानी की सतह पर हवा की नमी का कनेक्शन।

2.2.2 वाष्पीकरण की दर के साथ पानी की सतह पर हवा की नमी का संबंध।

2.2.3 सतह से जल वाष्प के बहिर्वाह की दर के साथ पानी की सतह पर हवा की नमी का संबंध।

2.2.4 सतह पर वायु आर्द्रता का सतह ज्यामिति के साथ संबंध।

निष्कर्ष।

ग्रंथ सूची।

परिचय।

वाष्पीकरण किसी पदार्थ के तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में संक्रमण की प्रक्रिया है, जो ऊष्मा के अवशोषण के साथ होता है।

इस कार्य का उद्देश्य: जल वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाले कारकों की पहचान करना।

प्रासंगिकता:

1. वाष्पीकरण खपत एक बड़ी संख्या कीगर्मी, इसलिए, इस प्रक्रिया को ठंडा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

2. वाष्पीकरण की तीव्रता हवा की आर्द्रता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है, जो कई प्रक्रियाओं में निर्णायक होती है।

3. वाष्पीकरण के तंत्र के अध्ययन से तापमान और आर्द्रता के वितरण के अधिक प्रशंसनीय मॉडल बनाना संभव हो जाएगा, अर्थात, यह विभिन्न जलवायु प्रक्रियाओं की अधिक सटीक भविष्यवाणी करना संभव बना देगा। ऐसे मॉडलों की गणना के लिए आधुनिक कंप्यूटिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है, लेकिन उनके सही संचालन के लिए, मौसम के गठन को प्रभावित करने वाली सभी प्रक्रियाओं की विस्तृत समझ आवश्यक है।

इस पत्र में, हम उन कारकों पर विचार करेंगे जो जल वाष्पीकरण की दर और उनके संबंधों को प्रभावित करते हैं।

वाष्पीकरण कई कारकों से प्रभावित होता है, लेकिन उनमें से सबसे महत्वपूर्ण पानी की सतह का तापमान और पानी की सतह के ऊपर हवा की नमी है। इनमें से प्रत्येक कारक कई अन्य कारकों से प्रभावित होता है:

1. पानी का तापमान। यह परिवेश के तापमान से प्रभावित होता है। हवा से पानी में हीट एक्सचेंज और इसके विपरीत गर्मी हस्तांतरण (मिश्रण के बिना प्रत्यक्ष गर्मी हस्तांतरण) और संवहन द्वारा किया जाता है। संवहन, बदले में, में हो सकता है विभिन्न तरीके: लामिना और अशांत। लैमिनार एक ऐसी व्यवस्था है जिसमें तरल बिना मिश्रण के स्थिर जेट में चलता है। टर्बुलेंट एक ऐसी विधा है जिसमें बड़े तापमान अंतर के कारण तरल को यादृच्छिक रूप से मिश्रित किया जाता है।

2. पानी की सतह के ऊपर हवा की नमी। यह पानी के वाष्पीकरण की दर से प्रभावित होता है (पानी से जितनी अधिक भाप निकलती है, उतनी ही हवा में होती है), सतह क्षेत्र (सतह क्षेत्र जितना बड़ा होता है, पानी से उतनी ही अधिक भाप निकलती है), हवा या अन्य हवा में संवहन के रूप (पानी की सतह से जल वाष्प कितनी जल्दी हटा दिया जाता है)।

मुख्य हिस्सा।

आणविक स्तर पर वाष्पीकरण का तंत्र।

पानी के अणु जिनमें पर्याप्त गतिज ऊर्जा होती है और सतह के करीब होते हैं, वे पानी के बाकी अणुओं से अलग हो जाते हैं, यानी वाष्पीकरण होता है। यदि तेज़ अणु पानी के स्तंभ में हों, न कि सतह पर, तो अन्य अणुओं से टकराकर वे उन पर काम करते हैं और अपनी ऊर्जा खो देते हैं। पानी की सतह से टूटने वाले तेज पानी के अणु अपने साथ ऊर्जा ले जाते हैं, इसलिए आंतरिक ऊर्जापानी नीचे चला जाता है और ठंडा हो जाता है।

कुछ जलवाष्प के अणु, बेतरतीब ढंग से चलते हुए, तरल में वापस आ जाते हैं। इस प्रक्रिया को संघनन कहा जाता है। संघनन की दर जल वाष्प के अणुओं की सांद्रता पर निर्भर करती है।

2. वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाले कारक।

2.1. पानी के तापमान के वाष्पीकरण की दर पर प्रभाव।

कई कारक वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करते हैं, लेकिन मुख्य एक पानी की सतह का तापमान है। तापमान जितना अधिक होगा, अणुओं की औसत गति उतनी ही अधिक होगी, और परिणामस्वरूप, उच्च गति वाले अधिक अणु जो सतह से बाहर निकलने में सक्षम होते हैं। पानी की पूरी मोटाई में एक समान तापमान नहीं होता है, वाष्पीकरण के अध्ययन के लिए सतह पर तापमान महत्वपूर्ण है। बदले में, यह तापमान कई कारकों से प्रभावित होता है:

1. पानी के स्तंभ में तापमान. पानी के स्तंभ से सतह तक गर्मी की मात्रा को दो तरीकों से स्थानांतरित किया जा सकता है: गर्मी हस्तांतरण या संवहन। संवहन तब शुरू होता है जब तरल में गहराई पर उच्च तापमान होता है, इस मामले में, उच्च तापमान पर विस्तार, यह बढ़ना शुरू हो जाता है। पानी में, वाष्पीकरण के दौरान, संवहन के लिए आवश्यक तापमान वितरण इस तथ्य के कारण होता है कि सतह पर, पानी, वाष्पीकरण, ठंडा हो जाता है।

2. हवा का तापमानआमतौर पर पानी की सतह पर तापमान से अधिक होता है, क्योंकि वाष्पीकरण सतह पर होता है और पानी ठंडा हो जाता है। इसलिए, एक नियम के रूप में, हवा से सतह पर गर्मी की आपूर्ति की जाती है। यदि हवा का तापमान कम है, तो गर्मी का प्रवाह विपरीत दिशा में जाता है, और गर्मी हटाने की दर पानी की सतह पर वायु संवहन पर निर्भर करती है।

3. भाप दरसतह के पानी के तापमान को प्रभावित करता है। वाष्पीकरण की तीव्रता जितनी अधिक होती है, अणु उतनी ही अधिक ऊर्जा ले जाते हैं, और सतह का तापमान कम होता है। तापमान जितना कम होगा, पानी में ऊर्जा उतनी ही कम होगी और वाष्पीकरण की तीव्रता उतनी ही कम होगी।

हम देखते हैं कि ये सभी कारक आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं: यदि वाष्पीकरण की दर बढ़ती है, तो तरल सतह का तापमान कम हो जाता है, इसलिए, सतह और पानी के स्तंभ के बीच गर्मी का आदान-प्रदान बढ़ जाता है, दूसरी ओर, पानी की सतह के बीच गर्मी का आदान-प्रदान होता है। और हवा बढ़ती है, साथ ही पानी के ऊपर संवहन प्रवाहित होता है।

बेशक, केवल एक कंप्यूटर मॉडल ही इन सभी कारकों को पूरी तरह से ध्यान में रख सकता है।

2.1.1 पानी का असमान ताप।

आइए पानी के स्तंभ में गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया पर अधिक विस्तार से विचार करें। लगभग हमेशा, गैर-आदर्श परिस्थितियों में, तरल के विभिन्न स्थानों में तापमान समान नहीं होता है: पानी केवल ऊपर से वाष्पित होता है, इसलिए यह केवल ऊपर से ठंडा होता है। जल तापन भी आमतौर पर असमान रूप से होता है। उदाहरण के लिए, सूरज की किरणेपानी के कॉलम में घुसना और पानी की पारदर्शिता के आधार पर उन्हें अलग तरह से गर्म करना। उच्च या निम्न तापमान का कोई अन्य स्रोत भी असमान रूप से ऊष्मा का स्थानान्तरण करता है, जैसे किसी बर्तन को पकड़े हुए व्यक्ति का हाथ।

यदि ऊपर से पानी का तापमान कम होता है, तो संवहन होने लगता है: ठंडा पानी गर्म पानी से भारी होता है, इसलिए ठंडा पानी डूब जाता है और गर्म पानी ऊपर आ जाता है। लेकिन चूंकि तरल पूरी तरह से मिश्रित नहीं होता है, लेकिन पूरी मात्रा में चलता है, तापमान असमान रूप से वितरित किया जाता है। संवहन की स्थिति में, तरल पूरे "टुकड़ों" में घूमना शुरू कर देता है। यदि इस मामले में थर्मामीटर को तरल में एक निश्चित बिंदु पर रखा जाता है, तो यह तापमान में उतार-चढ़ाव दिखाएगा, जो गर्म या ठंडे तरल के "टुकड़ों" के इस आंदोलन को प्रतिबिंबित करेगा।

2.1.2. संवहन। लामिना और अशांत शासन। रेले संख्या। ऊर्जा हस्तांतरण की दर पर तरल मिश्रण व्यवस्था के प्रकार की निर्भरता।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, संवहन एक घटना है जिसमें किसी पदार्थ के मिश्रण से गर्मी हस्तांतरण होता है। उसकी मदद से गर्म पानीगहराई से सतह की ओर गति करता है, और पानी जो वाष्पीकरण के कारण ठंडा हो गया है, बदले में, सतह से नीचे की ओर चला जाता है।

तरल, जब नीचे से गर्म किया जाता है या ऊपर से ठंडा किया जाता है, तो इसे दो तरीकों से मिलाया जा सकता है: लामिना और अशांत।

लामिना का प्रवाह वह प्रवाह है जिसमें द्रव बिना गति के स्थिर जेट में चलता है और वेग में अनियमित तेजी से परिवर्तन होता है। लामिना के प्रवाह के मामले में, द्रव गति को स्ट्रीमलाइन का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है: काल्पनिक रेखाएं जिसके साथ पानी के कण चलते हैं।

अशांत प्रवाह एक ऐसा प्रवाह है जिसमें तापमान में बड़े अंतर के कारण तरल बेतरतीब ढंग से मिश्रित होता है। इस मामले में, कण के एक निश्चित प्रक्षेपवक्र को निर्दिष्ट करना असंभव है।

अशांत प्रवाह के मामले में, पूरे तरल का अधिक समान मिश्रण होता है। यदि, लामिना मिश्रण के मामले में, एक निश्चित तापमान के पूरे "टुकड़े" चलते हैं, तो एक अशांत शासन के मामले में, तरल का पूरे आयतन में लगभग समान तापमान होता है।

शासन का प्रकार (लामिना या अशांत) रेले संख्या द्वारा निर्धारित किया जाता है। रेले संख्या एक आयामहीन मात्रा है, इसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है

, कहाँ पे

जी - मुक्त गिरावट त्वरण; m/s2 में मापा जाता है।

β तरल के थर्मल विस्तार का गुणांक है; सूत्र द्वारा गणना

जहां वी- शरीर की मात्रा में परिवर्तन, वीशरीर का प्रारंभिक आयतन है, टी- तापमान परिवर्तन; K-1 में मापा जाता है।

ΔT सतह और पानी के स्तंभ के बीच तापमान का अंतर है; K में मापा जाता है

एल - हीट एक्सचेंज सतह के रैखिक आकार का निर्धारण; मी में मापा जाता है। यह बर्तन की सतह पर अधिकतम लंबाई है, उदाहरण के लिए, एक गोल बर्तन के लिए, यह व्यास है, एक आयताकार बर्तन के लिए, विकर्ण, आदि।

ν तरल की गतिज श्यानता है; संख्यात्मक रूप से ν = 0.000183/(ρ(1 + 0.0337t + 0.000221t2)) के बराबर, जहां t तापमान है और तरल घनत्व है; 10-6 m2/s में मापा जाता है।

- तरल की तापीय विसरणशीलता; सूत्र द्वारा परिकलित https://pandia.ru/text/78/415/images/image006_104.gif" alt="(!LANG:\varkappa" width="14 height=10" height="10"> - теплопроводность, cp - удельная теплоемкость, ρ - плотность; измеряется в м2/с. !}

इस संख्या के एक निश्चित तथाकथित महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंचने के बाद, तरल में संवहनी प्रवाह दिखाई देते हैं। यह महत्वपूर्ण मान लगभग बराबर है। यदि रेले संख्या 7.4 रेक्रिट से कम है, तो कोई प्रवाह नहीं देखा जाता है। 7.4 रेक्रिट से 9.9 रैक्रिट तक के क्षेत्र में, एक मुख्य लामिना का प्रवाह होता है जिसमें एक दोलन आवृत्ति और कई छोटे होते हैं। 9.9 रैक्रिट से 10.97 रैक्रिट की सीमा में, एक अन्य मुख्य लामिना का प्रवाह एक अलग दोलन आवृत्ति के साथ होता है, लेकिन छोटे प्रवाह बने रहते हैं। 11.01 रेक्रिट से पहले, तीसरी आवृत्ति के साथ एक तीसरा लामिना का प्रवाह प्रकट होता है। 11.01 जाति के बाद, अशांत प्रवाह उत्पन्न होता है।

पानी और एक बेलनाकार बर्तन के लिए कमरे के तापमान पर 2.2 सेमी ऊंचा और 12.5 सेमी त्रिज्या (200 "शैली = "मार्जिन-बाएं: -5.3pt; सीमा-पतन: पतन">

= 998.2 किग्रा/एम3

β = 0.00015 के-1

=1.004*10-6 m2/s

0.6 डब्ल्यू / (एम * के)

सीएफ \u003d 4183 जे / (किलो * के)

\u003d / (cp * ) \u003d 1.437e-7 m2 / s

रा = (g*β*ΔT*L3)/(ν*χ) = 3669

0.2 डिग्री के तापमान अंतर की गणना एक प्रोग्राम द्वारा की गई थी जो पानी के वाष्पीकरण के मॉडल बनाता है।

यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि इन परिस्थितियों में संवहन व्यवस्था अशांत है

2.1.3. हवा का तापमान और पानी के तापमान पर इसका प्रभाव। हवा में रेले की संख्या और वायु मिश्रण व्यवस्था का प्रकार।

आसपास की हवा का तापमान भी पानी की सतह के तापमान को प्रभावित करता है।

यदि हवा का तापमान पानी के तापमान से भिन्न होता है, तो गर्मी हस्तांतरण और संवहन के कारण पानी और हवा के बीच गर्मी का आदान-प्रदान होता है।

वायु संवहन भी रेले संख्या द्वारा निर्धारित किया जाता है। वहां यह परिमाण के एक या दो आदेशों से कम होता है, क्योंकि पानी की तुलना में हवा के लिए चिपचिपाहट और तापीय प्रसार अधिक होता है।

रेले संख्या की गणना और हवा के लिए खुद की गणना के लिए डेटा नीचे दिया गया है:

= 1.205 किग्रा/एम3 β = 0.00343 के-1 =15.11*10-6 m2/s 0.0257 डब्ल्यू / (एम * के) सीएफ \u003d 1005 जे / (किलो * के)	\u003d / (cp * ) \u003d 2.122e-5 m2 / s रा = (g*β*ΔT*L3)/(ν*χ) = 40990.072

वायु संवहन

हवा की नमी से संवहन भी प्रभावित होता है। चूँकि जलवाष्प का घनत्व वायु के घनत्व से कम होता है, गीली हवासूखे से हल्का और ऊपर उठने लगता है। इस प्रकार, वाष्पीकरण दर जितनी अधिक होगी, हवा की आर्द्रता उतनी ही अधिक होगी, संवहन उतना ही तीव्र होगा।

2.2. हवा की नमी का प्रभाव।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, पानी की सतह के ऊपर हवा की नमी में वृद्धि के साथ, संघनन बढ़ता है, यानी वाष्पीकरण की तीव्रता कम हो जाती है। इसलिए, हम यह पता लगाने की कोशिश करेंगे कि कौन से कारक वायु आर्द्रता की मात्रा को प्रभावित करते हैं, इसके लिए हम पहले आर्द्रता की सटीक परिभाषा तैयार करते हैं।

निरपेक्ष और सापेक्ष आर्द्रता।

निरपेक्ष आर्द्रता एक घन मीटर हवा में निहित जल वाष्प का द्रव्यमान है। छोटे मान के कारण, इसे आमतौर पर g/m3 में मापा जाता है। सापेक्षिक आर्द्रताहवा किसी दिए गए तापमान पर वर्तमान पूर्ण आर्द्रता का अधिकतम संभव पूर्ण आर्द्रता का अनुपात है। तापमान जितना अधिक होगा, अधिकतम संभव निरपेक्ष आर्द्रता उतनी ही अधिक होगी।

2.2.1. "अनंत पर" हवा की नमी के साथ पानी की सतह पर हवा की नमी का संबंध।

हवा "अनंत पर" तरल की सतह से इतनी दूरी पर स्थित हवा कहलाती है कि इसकी नमी इस सतह की उपस्थिति पर निर्भर नहीं करती है। हवा की नमी "अनंत पर" निश्चित रूप से सतह पर हवा की नमी को प्रभावित करती है। पानी की सतह से भाप हवा में पहले से मौजूद भाप को विस्थापित कर देती है, जिससे "अनंत पर" आर्द्रता बढ़ जाती है। अनंत पर हवा की आर्द्रता जितनी अधिक होती है, बढ़ती वाष्प के लिए वाष्प को अनंत पर विस्थापित करना उतना ही कठिन होता है, और कम तीव्रता से वाष्पीकरण होता है।

2.2.2 वाष्पीकरण की दर के साथ पानी की सतह पर हवा की नमी का संबंध।

पर उच्च आर्द्रता, वास्तव में, वाष्पीकरण एक ही दर पर होता है, लेकिन संक्षेपण तेजी से होता है, और इसलिए यह माना जा सकता है कि वाष्पीकरण अधिक धीरे-धीरे होता है। संघनन वाष्पीकरण की विपरीत प्रक्रिया है, अर्थात गैसीय अवस्था से तरल अवस्था में संक्रमण।

2.2.3 सतह से जल वाष्प के बहिर्वाह की दर के साथ पानी की सतह पर हवा की नमी का संबंध।

जल वाष्प, यदि इसकी आर्द्रता अनंत पर आर्द्रता से भिन्न होती है, तो पानी की सतह से दो प्रक्रियाओं का उपयोग करती है: प्रसार और संवहन।

प्रसार- यह एक पदार्थ के अणुओं के दूसरे में प्रवेश करके एक निश्चित मात्रा में पदार्थों की सांद्रता को बराबर करने की प्रक्रिया है। यह अणुओं की गति की गति पर निर्भर करता है, अर्थात माध्यम के तापमान पर। गैसों में विसरण काफी तेज होता है।

कंवेक्शन- यह किसी पदार्थ के मिश्रण से ऊष्मा स्थानांतरण की परिघटना है। पदार्थ तापमान अंतर के कारण उत्तेजित होता है, जो वाष्पीकरण के कारण हो सकता है। प्रसार की तुलना में संवहन धीमा है।

यह भी ध्यान दिया जा सकता है कि सतह से वाष्प को दूर करने वाली हवा पिछले दो कारकों की तुलना में वाष्पीकरण दर को अधिक प्रभावित करती है।

2.2.4 सतह पर वायु आर्द्रता का सतह ज्यामिति के साथ संबंध।

यदि सतह क्षेत्र जिसमें से वाष्पीकरण होता है, वाष्प तुरंत आसपास के स्थान में फैल जाता है, यदि यह बड़ा है, तो तुरंत नहीं, क्योंकि वे अंतरिक्ष के एक महत्वपूर्ण क्षेत्र पर कब्जा कर लेते हैं। वाष्पीकरण दर के लिए जे। डाल्टन के सूत्र के अनुसार, जिसमें सतह क्षेत्र पर इसकी निर्भरता का संकेत दिया गया है: पी \u003d एएस (एफ-एफ) / एच जहां एस पोत की सतह है, एफ किसी दिए गए पर अंतिम लोच है तापमान, f वातावरण में वाष्प का दबाव है, H दबाव है, और A तरल की प्रकृति के आधार पर एक गुणांक है। बर्तन का आकार भी मायने रखता है। उदाहरण के लिए, यदि at समान क्षेत्रसतह एक पोत होगा लम्बी आकृति, और दूसरा गोल है, तो प्रसार एक लंबे बर्तन से वाष्प को तेजी से दूर ले जाएगा, इसलिए इससे वाष्पीकरण तेजी से होगा।

संक्षेप में, वाष्पीकरण की दर मुख्य रूप से दो कारकों से प्रभावित होती है: पानी की सतह का तापमान और सतह के ऊपर हवा की नमी, लेकिन ये दो कारक कई अन्य कारकों से प्रभावित होते हैं। आरेख इन कारकों के बीच सामान्य संबंध को दर्शाता है।

निष्कर्ष।

अपने काम में, हमने उन कारकों का अध्ययन किया जो पानी के वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करते हैं। नतीजतन, यह पाया गया कि वाष्पीकरण दर मुख्य रूप से पानी की सतह पर तापमान और पोत के ऊपर हवा की नमी से प्रभावित होती है, लेकिन सतह क्षेत्र, संवहन, प्रसार, आर्द्रता "अनंत पर" से भी प्रभावित होती है।

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ब्रोकहॉस और एफ्रॉन के विश्वकोश शब्दकोश में "वाष्पीकरण" शब्द का अर्थ। http://बी. /article045569.html डेटा 04/02/12 के अनुरूप है।

प्रकृति में, पदार्थ एकत्रीकरण के तीन राज्यों में से एक में हो सकते हैं: ठोस, तरल और गैसीय। पहले से दूसरे में संक्रमण और इसके विपरीत दैनिक रूप से देखा जा सकता है, खासकर सर्दियों में। हालांकि, तरल का वाष्प में परिवर्तन, जिसे वाष्पीकरण प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है, अक्सर आंखों को दिखाई नहीं देता है। यह अपने तुच्छ प्रतीत होने के बावजूद मानव जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। तो चलिए इसके बारे में और जानते हैं।

वाष्पीकरण - यह क्या है

हर बार जब आप चाय या कॉफी के लिए केतली उबालने का फैसला करते हैं, तो आप देख सकते हैं कि कैसे 100 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने पर पानी भाप में बदल जाता है। यही है व्यावहारिक उदाहरणवाष्पीकरण की प्रक्रिया (एक निश्चित पदार्थ का गैसीय अवस्था में संक्रमण)।

वाष्पीकरण दो प्रकार का होता है: उबलना और वाष्पीकरण। पहली नज़र में, वे समान हैं, लेकिन यह एक आम गलत धारणा है।

वाष्पीकरण किसी पदार्थ की सतह से वाष्पीकरण होता है, और उबलना उसके पूरे आयतन से होता है।

वाष्पीकरण बनाम उबलना: क्या अंतर है?

यद्यपि वाष्पीकरण प्रक्रिया और उबलना दोनों ही एक तरल के गैसीय अवस्था में संक्रमण में योगदान करते हैं, यह उनके बीच दो महत्वपूर्ण अंतरों को याद रखने योग्य है।

• उबालना एक सक्रिय प्रक्रिया है जो एक निश्चित तापमान पर होती है। प्रत्येक पदार्थ के लिए, यह अद्वितीय है और केवल वायुमंडलीय दबाव में कमी के साथ बदल सकता है। सामान्य परिस्थितियों में, पानी को 100 डिग्री सेल्सियस पर उबालना पड़ता है, परिष्कृत सूरजमुखी तेल के लिए - 227 डिग्री सेल्सियस, अपरिष्कृत के लिए - 107 डिग्री सेल्सियस। शराब, इसके विपरीत, उबालने के लिए कम तापमान - 78 डिग्री सेल्सियस की आवश्यकता होती है। वाष्पीकरण का तापमान कोई भी हो सकता है और उबलने के विपरीत, यह लगातार होता है।
• प्रक्रियाओं के बीच दूसरा महत्वपूर्ण अंतर यह है कि उबलने के दौरान, तरल की पूरी मोटाई में वाष्पीकरण होता है। जबकि पानी या अन्य पदार्थों का वाष्पीकरण केवल उनकी सतह से होता है। वैसे, उबलने की प्रक्रिया हमेशा एक ही समय में वाष्पीकरण के साथ होती है।

उच्च बनाने की क्रिया प्रक्रिया

ऐसा माना जाता है कि वाष्पीकरण एक तरल से गैसीय अवस्था में एकत्रीकरण का संक्रमण है। हालांकि, दुर्लभ मामलों में, तरल को दरकिनार करते हुए, ठोस से सीधे गैसीय अवस्था में वाष्पीकरण संभव है। इस प्रक्रिया को उच्च बनाने की क्रिया कहा जाता है।

यह शब्द उन सभी से परिचित है जिन्होंने कभी फोटो सैलून में अपनी पसंदीदा तस्वीर के साथ मग या टी-शर्ट का ऑर्डर दिया है। इस प्रकार के वाष्पीकरण का उपयोग किसी कपड़े या मिट्टी के पात्र पर स्थायी रूप से एक छवि को लागू करने के लिए किया जाता है; इसके सम्मान में, इस प्रकार की छपाई को उच्च बनाने की क्रिया मुद्रण कहा जाता है।

साथ ही, इस तरह के वाष्पीकरण का उपयोग अक्सर के लिए किया जाता है औद्योगिक सुखानेफल और सब्जियां, कॉफी बनाना।

हालांकि उच्च बनाने की क्रिया एक तरल के वाष्पीकरण की तुलना में बहुत कम आम है, इसे कभी-कभी रोजमर्रा की जिंदगी में देखा जा सकता है। तो, धुले हुए गीले लिनन को सर्दियों में सूखने के लिए लटका दिया जाता है, तुरंत जम जाता है और सख्त हो जाता है। हालांकि, धीरे-धीरे यह कठोरता दूर हो जाती है, और चीजें शुष्क हो जाती हैं। इस मामले में, बर्फ की स्थिति से पानी, तरल चरण को दरकिनार करते हुए, तुरंत भाप में चला जाता है।

वाष्पीकरण कैसे होता है

अधिकांश भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं की तरह, अणु वाष्पीकरण प्रक्रिया में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं।

तरल पदार्थों में, वे एक दूसरे के बहुत करीब स्थित होते हैं, लेकिन उनका कोई निश्चित स्थान नहीं होता है। इसके लिए धन्यवाद, वे तरल के पूरे क्षेत्र में और विभिन्न गति से "यात्रा" कर सकते हैं। यह इस तथ्य के कारण हासिल किया जाता है कि आंदोलन के दौरान वे एक दूसरे से टकराते हैं और इन टकरावों से उनकी गति बदल जाती है। पर्याप्त तेजी से बनने के बाद, सबसे सक्रिय अणुओं को पदार्थ की सतह पर उठने का अवसर मिलता है और, अन्य अणुओं के आकर्षण बल पर काबू पाने के बाद, तरल छोड़ देता है। इस तरह पानी या कोई अन्य पदार्थ वाष्पित हो जाता है और भाप बन जाती है। क्या यह अंतरिक्ष में रॉकेट की उड़ान जैसा नहीं है?

हालांकि सबसे सक्रिय अणु तरल से वाष्प में जाते हैं, उनके शेष "भाई" निरंतर गति में रहते हैं। धीरे-धीरे, वे आकर्षण को दूर करने और एकत्रीकरण की दूसरी अवस्था में जाने के लिए आवश्यक गति भी प्राप्त कर लेते हैं।

धीरे-धीरे और लगातार तरल छोड़ते हुए, अणु इसके लिए अपनी आंतरिक ऊर्जा का उपयोग करते हैं, और यह कम हो जाता है। और यह सीधे पदार्थ के तापमान को प्रभावित करता है - यह नीचे चला जाता है। इसलिए कप में ठंडी करने वाली चाय की मात्रा थोड़ी कम कर दी जाती है।

वाष्पीकरण की स्थिति

बारिश के बाद पोखरों को देखते हुए, आप देखेंगे कि उनमें से कुछ तेजी से सूखते हैं, और कुछ अधिक समय लेते हैं। चूंकि उनका सूखना एक वाष्पीकरण प्रक्रिया है, इसलिए यह संभव है कि यह उदाहरणइसके लिए आवश्यक शर्तों से निपटें।

• वाष्पीकरण की दर वाष्पित पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है, क्योंकि उनमें से प्रत्येक के पास है अद्वितीय विशेषताएं, उस समय को प्रभावित करता है जिसके दौरान इसके अणु पूरी तरह से गैसीय अवस्था में चले जाते हैं। यदि आप समान मात्रा में तरल (एक शराब में C2H5OH, दूसरे में - पानी H2O) से भरी 2 समान बोतलें खुली छोड़ देते हैं, तो पहला कंटेनर तेजी से खाली हो जाएगा। चूंकि, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अल्कोहल का वाष्पीकरण तापमान कम होता है, जिसका अर्थ है कि यह तेजी से वाष्पित हो जाएगा।
• वाष्पीकरण को प्रभावित करने वाली दूसरी चीज तापमान है। वातावरणऔर वाष्पीकृत पदार्थ का क्वथनांक। पहला जितना ऊंचा और दूसरा निचला, उतनी ही तेजी से तरल उस तक पहुंच सकता है और गैसीय अवस्था में जा सकता है। इसीलिए, वाष्पीकरण से जुड़ी कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, पदार्थ विशेष रूप से गर्म होते हैं।
• एक अन्य स्थिति जिस पर वाष्पीकरण निर्भर करता है वह उस पदार्थ का सतह क्षेत्र है जिससे यह होता है। यह जितना बड़ा होगा, प्रक्रिया उतनी ही तेज होगी। मानते हुए विभिन्न उदाहरणवाष्पीकरण, आप फिर से चाय के बारे में सोच सकते हैं। इसे अक्सर ठंडा करने के लिए तश्तरी में डाला जाता है। वहां, पेय तेजी से ठंडा हो गया, क्योंकि तरल का सतह क्षेत्र बढ़ गया (तश्तरी का व्यास बड़ा व्यासकप)।
• और फिर चाय के बारे में। इसे तेजी से ठंडा करने का एक और तरीका जाना जाता है - इस पर फूंक मारना। आप कैसे नोटिस कर सकते हैं कि हवा की उपस्थिति (हवा की गति) एक ऐसी चीज है जिस पर वाष्पीकरण भी निर्भर करता है। हवा की गति जितनी अधिक होगी, तरल अणु उतनी ही तेजी से भाप में बदलेंगे।
• वाष्पीकरण की दर को भी प्रभावित करता है वायुमंडलीय दबाव: यह जितना कम होता है, अणु उतनी ही तेजी से एक अवस्था से दूसरी अवस्था में जाते हैं।

संघनन और विलवणीकरण

एक बार वाष्प में बदल जाने के बाद, अणु गति करना बंद नहीं करते हैं। एकत्रीकरण की एक नई अवस्था में, वे हवा के अणुओं से टकराने लगते हैं। इस वजह से, कभी-कभी वे एक तरल (संघनन) या ठोस (अपघटन) अवस्था में लौट सकते हैं।

जब वाष्पीकरण और संघनन (डीसब्लीमेशन) की प्रक्रियाएं एक-दूसरे के बराबर होती हैं, तो इसे गतिशील संतुलन कहा जाता है। यदि कोई गैसीय पदार्थ अपने समान संघटन वाले द्रव के साथ गत्यात्मक साम्य में हो तो उसे संतृप्त वाष्प कहते हैं।

वाष्पीकरण और मनुष्य

वाष्पीकरण के विभिन्न उदाहरणों को ध्यान में रखते हुए, मानव शरीर पर इस प्रक्रिया के प्रभाव को याद करना मुश्किल है।

जैसा कि आप जानते हैं, 42.2 डिग्री सेल्सियस के शरीर के तापमान पर, मानव रक्त में प्रोटीन फोल्ड हो जाता है, जिससे मृत्यु हो जाती है। मानव शरीर न केवल संक्रमण के कारण, बल्कि प्रदर्शन करते समय भी गर्म हो सकता है शारीरिक श्रम, खेल खेलना या गर्म कमरे में रहना।

शरीर सामान्य जीवन के लिए स्वीकार्य तापमान बनाए रखने का प्रबंधन करता है, स्व-शीतलन प्रणाली के लिए धन्यवाद - पसीना। यदि शरीर का तापमान बढ़ता है, तो त्वचा के छिद्रों से पसीना निकलता है, और फिर यह वाष्पित हो जाता है। यह प्रक्रिया अतिरिक्त ऊर्जा को "बर्न" करने में मदद करती है और शरीर को ठंडा करने और उसके तापमान को सामान्य करने में मदद करती है।

वैसे, आपको पसीने को मुख्य आपदा के रूप में पेश करने वाले विज्ञापनों पर बिना शर्त विश्वास नहीं करना चाहिए। आधुनिक समाजऔर इससे छुटकारा पाने के लिए भोले-भाले खरीदारों को हर तरह के पदार्थ बेचने की कोशिश करें। शरीर के सामान्य कामकाज को बाधित किए बिना पसीना कम करना असंभव है, और एक अच्छा दुर्गन्ध केवल पसीने की अप्रिय गंध को मुखौटा कर सकता है। इसलिए, एंटीपर्सपिरेंट्स, विभिन्न पाउडर और पाउडर का उपयोग करके, आप शरीर को अपूरणीय क्षति पहुंचा सकते हैं। आखिरकार, ये पदार्थ पसीने की ग्रंथियों के छिद्रों को बंद कर देते हैं या उत्सर्जन नलिकाओं को संकीर्ण कर देते हैं, जिसका अर्थ है कि वे शरीर को इसके तापमान को नियंत्रित करने की क्षमता से वंचित करते हैं। ऐसे मामलों में जहां एंटीपर्सपिरेंट्स का उपयोग अभी भी आवश्यक है, आपको पहले अपने डॉक्टर से परामर्श करना चाहिए।

पौधे के जीवन में वाष्पीकरण की भूमिका

जैसा कि आप जानते हैं, एक व्यक्ति में न केवल 70% पानी होता है, बल्कि पौधे भी होते हैं, और कुछ, जैसे मूली, 90% पानी होते हैं। इसलिए उनके लिए वाष्पीकरण भी जरूरी है।

पानी पौधों के शरीर में प्रवेश करने वाले उपयोगी (और हानिकारक भी) पदार्थों के मुख्य स्रोतों में से एक है। हालांकि, इन पदार्थों को अवशोषित करने के लिए सूर्य के प्रकाश की आवश्यकता होती है। लेकिन गर्म दिनों में, सूरज न केवल पौधे को गर्म कर सकता है, बल्कि ज़्यादा गरम भी कर सकता है, जिससे यह नष्ट हो जाता है।

ऐसा होने से रोकने के लिए, वनस्पतियों के प्रतिनिधि स्वयं को ठंडा करने में सक्षम होते हैं (इसी तरह मानव प्रक्रियापसीना आना)। दूसरे शब्दों में, जब अधिक गरम किया जाता है, तो पौधे पानी को वाष्पित कर देते हैं और इस प्रकार ठंडा हो जाते हैं। इसलिए गर्मियों में बगीचों और बगीचों में पानी देने पर इतना ध्यान दिया जाता है।

उद्योग और घर में वाष्पीकरण का उपयोग कैसे किया जाता है

रासायनिक और खाद्य उद्योगों के लिए, वाष्पीकरण एक अनिवार्य प्रक्रिया है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यह न केवल कई उत्पादों को निर्जलित करने में मदद करता है (उनसे नमी को वाष्पित करता है), जो उनके शेल्फ जीवन को बढ़ाता है; लेकिन आदर्श आहार उत्पादों का उत्पादन करने में भी मदद करता है ( कम वजनऔर कैलोरी, पोषक तत्वों की उच्च सामग्री के साथ)।

इसके अलावा, विभिन्न पदार्थों को शुद्ध करने के लिए वाष्पीकरण (विशेषकर उच्च बनाने की क्रिया) का उपयोग किया जाता है।

आवेदन का एक अन्य क्षेत्र एयर कंडीशनिंग है।

दवा के बारे में मत भूलना। आखिरकार, साँस लेना की प्रक्रिया (भाप की साँस लेना संतृप्त) चिकित्सा तैयारी) भी वाष्पीकरण प्रक्रिया पर आधारित है।

खतरनाक धुएं

हालांकि, किसी भी प्रक्रिया की तरह, इसके भी नुकसान हैं। आखिरकार, भाप में बदलना और लोगों और जानवरों द्वारा साँस लेना न केवल हो सकता है उपयोगी सामग्रीलेकिन घातक भी। और सबसे दुखद बात यह है कि वे अदृश्य हैं, जिसका अर्थ है कि एक व्यक्ति को हमेशा यह नहीं पता होता है कि वह एक विष के संपर्क में है। यही कारण है कि खतरनाक पदार्थों के साथ काम करने वाले कारखानों और उद्यमों में सुरक्षात्मक मास्क और सूट के बिना रहने से बचने के लायक है।

दुर्भाग्य से, हानिकारक धुएं घर पर भी दुबक सकते हैं। आखिरकार, अगर फर्नीचर, वॉलपेपर, लिनोलियम या अन्य सामान प्रौद्योगिकी के उल्लंघन के साथ सस्ती सामग्री से बने होते हैं, तो वे हवा में विषाक्त पदार्थों को छोड़ने में सक्षम होते हैं, जो धीरे-धीरे उनके मालिकों को "जहर" देगा। इसलिए कोई भी चीज खरीदते समय उस सामग्री के गुणवत्ता प्रमाण पत्र पर ध्यान देना चाहिए जिससे वह बनाया जाता है।

द्रव से गैसीय अवस्था में संक्रमण दो प्रकार से संभव है। विभिन्न प्रक्रियाएं: वाष्पीकरण और उबलना।

वाष्पीकरण वाष्पीकरण है जो केवल गैसीय माध्यम या निर्वात की सीमा पर तरल की मुक्त सतह से होता है।

वाष्पीकरण एक तरल अवस्था से गैसीय या वाष्पशील अवस्था में किसी पदार्थ के संक्रमण की चरण प्रक्रिया है, जो एक तरल की सतह पर होती है।

वाष्पीकरण

तरल वाष्प

यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि वाष्पीकरण के दौरान शरीर का तापमान कम हो जाता है।

जब कोई पदार्थ वाष्पित होता है, तो ऊष्मा अवशोषित होती है। यह तरल के कणों (अणुओं या परमाणुओं) की एकजुट शक्तियों पर काबू पाने पर खर्च किया जाता है। उच्चतम गति वाले अणुओं की गतिज ऊर्जा तरल के अन्य अणुओं के साथ बातचीत की उनकी संभावित ऊर्जा से अधिक होती है। इसके कारण, वे पड़ोसी कणों के आकर्षण को दूर करते हैं और तरल की सतह से बाहर निकल जाते हैं। औसत ऊर्जाशेष कण छोटे हो जाते हैं, और तरल धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है यदि इसे बाहर से गर्म नहीं किया जाता है।

यदि आप शराब के साथ हाथ के हिस्से को चिकना करते हैं, तो यह ठंडा हो जाएगा, क्योंकि वाष्पित होने पर, तरल हाथ की आंतरिक ऊर्जा का हिस्सा लेता है, जिसके परिणामस्वरूप इसका तापमान गिर जाता है।

अब आइए जानें कि वाष्पीकरण दर किन कारकों पर निर्भर करती है

वाष्पीकरण की दर निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

:

तापमान

सतह क्षेत्र

पदार्थ का प्रकार

हवा की उपस्थिति

हवा की नमी से

वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक तापमान है। गर्मियों और शरद ऋतु में बारिश के बाद पोखरों के अवलोकन से साबित होता है कि वाष्पीकरण किसी भी तापमान पर होता है, क्योंकि कण किसी भी तापमान पर गति में होते हैं।

दो समान तौलिये को पानी से गीला करें। हम एक तौलिया धूप में लटकाते हैं, और दूसरे को छाया में रखते हैं। धूप में, तौलिया तेजी से सूख जाएगा, क्योंकि यह सूरज की किरणों से गर्म होता है और वाष्पीकरण तेजी से होता है।

परिवेश का तापमान जितना अधिक होता है, कणों की गति और उनकी ऊर्जा उतनी ही अधिक होती है, और उनकी संख्या जितनी अधिक होती है, प्रति यूनिट समय में तरल निकलता है।

वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाला अगला कारक सतह क्षेत्र है।

समान आयतन के साथ, एक विस्तृत प्लेट में तरल एक गिलास में डाले गए तरल की तुलना में बहुत तेजी से वाष्पित हो जाएगा। इसका मतलब है कि वाष्पीकरण की दर वाष्पीकरण सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है। यह क्षेत्र जितना बड़ा होगा, बड़ी मात्राअणु प्रति इकाई समय में तरल से बाहर निकलते हैं।

वाष्पीकरण की तीव्रता तरल के प्रकार पर निर्भर करती है: तरल के अणुओं के बीच जितना कम आकर्षण होगा, वाष्पीकरण उतना ही तीव्र होगा। यदि एक तश्तरी में डाला जाता है वनस्पति तेल, और दूसरे में - पानी। पानी बहुत तेजी से वाष्पित हो जाएगा। शराब के साथ एक कपास झाड़ू को गीला करते हुए, हम कुछ ही मिनटों में वाष्पीकरण का निरीक्षण करते हैं।

शराब तेजी से वाष्पित हो जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि अल्कोहल के अणु पानी के अणुओं की तुलना में एक दूसरे के साथ अधिक कमजोर रूप से बातचीत करते हैं।

वाष्पीकरण की दर और हवा की उपस्थिति को प्रभावित करता है। हम जानते हैं कि हेयर ड्रायर में गर्म हवा का झोंका हमारे बालों को जल्दी सुखा सकता है। और बारिश के बाद पेड़ों की पत्तियां हवा के मौसम में तेजी से सूख जाती हैं।

हवा उन अणुओं को दूर ले जाती है जो तरल से बाहर निकल गए हैं, और वे वापस नहीं लौटते हैं। उनका स्थान तरल छोड़ने वाले नए अणुओं द्वारा लिया जाता है। इसलिए वे द्रव में ही कम हो जाते हैं। इसलिए, यह तेजी से वाष्पित हो जाता है।

छठीक्षेत्रीय वैज्ञानिक और व्यावहारिक सम्मेलन

यशकिंस्की जिले के स्कूली बच्चे "युवा शोधकर्ताओं की खोज"

खंड: प्रौद्योगिकी

किसी द्रव के वाष्पन की दर को प्रभावित करने वाले कारक।

पांचवी कक्षा का छात्र

MBOU "यशकिंस्की का माध्यमिक विद्यालय नंबर 2"

नगरपालिका जिला"

05.02.2004 जन्म

पता: 652010, टाउन। यशकिनो, सेंट। सीमा, 18

वैज्ञानिक निदेशक:

लोके नताल्या विक्टोरोवना,

प्रौद्योगिकी शिक्षक

MBOU "यशकिंस्की का माध्यमिक विद्यालय नंबर 2"

नगरपालिका जिला"

पता: 652010, टाउन। यशकिनो, मिर्नया सेंट, 12

यशकिंस्की जिला 2015

विषयसूची

परिचय …………………………………………………………… 3

अध्यायमैं. वाष्पीकरण …………………………………………………… ... 3

1. वाष्पीकरण क्या है?……………………………………………………….. 3

   वाष्पीकरण प्रक्रिया का तंत्र ………………………………………..3

   किसी द्रव के वाष्पन की दर को प्रभावित करने वाले कारक ……………..4

1.4 प्रकृति और मानव जीवन में वाष्पीकरण की भूमिका ………………………..4

अध्यायद्वितीय. अध्ययन के परिणाम …………………… 5

2.1 सर्वेक्षण का विश्लेषण…………………………………..……………..5

2.2 प्रयोगों के परिणाम ……………………………………..6

अध्यायतृतीयनिष्कर्ष ………………………………………………10

साहित्य ………………………………………………………………….12

परिचय

वाष्पीकरण प्रक्रिया एक बहुत ही रोचक भौतिक और रासायनिक घटना है, इसे देखना दिलचस्प है और यह अक्सर हमारे जीवन में होता है। हर कोई जानता है कि यदि आप धोए गए कपड़े धोने को लटकाते हैं, तो यह सूख जाएगा। और यह भी तय है कि बारिश के बाद गीला फुटपाथ जरूर सूख जाएगा। हम अक्सर अपने बालों को ब्लो-ड्राई करते हैं और सूप उबालने पर यह बिना ब्लो-ड्राई, उबलते तरल की तुलना में बहुत तेजी से सूखते हैं? इस संबंध में सवाल उठते हैं। यह वास्तव में कैसे और क्यों होता है? यह किन कारकों पर निर्भर करता है?

लक्ष्य अनुसंधान:विभिन्न पर्यावरणीय कारकों पर जल वाष्पीकरण दर की निर्भरता का अध्ययन करना।

लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए निम्नलिखितकार्य:

इस मुद्दे पर साहित्य का अध्ययन करने के लिए, इंटरनेट साइटों की सामग्री;

इंस्टॉल अनुभववाष्पीकरण की दर को कौन से कारक प्रभावित करते हैं;

प्रकृति और मानव जीवन में वाष्पीकरण की क्या भूमिका है, इसका पता लगा सकेंगे;

हमारी कक्षा के छात्र वाष्पीकरण के बारे में क्या जानते हैं, इसका पता लगाना और विश्लेषण करना;

अध्ययन की वस्तु: एक तरल (पानी) का वाष्पीकरण

अध्ययन का विषय: तरल वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाले कारक

परिकल्पना: वाष्पीकरण की दर पदार्थ के प्रकार, तरल के सतह क्षेत्र और हवा के तापमान, तरल की मात्रा, इसकी सतह के ऊपर चलती हवा की धाराओं की उपस्थिति पर निर्भर करती है।

अनुसंधान की विधियां :

खोज आवश्यक जानकारीसाहित्यिक स्रोतों और इंटरनेट में।

सूचना का विश्लेषण और प्रसंस्करण।

पूछताछ, विश्लेषण और पूछताछ के परिणामों का सामान्यीकरण।

अनुभव।

अध्याय मैं . वाष्पीकरण

1.1 वाष्पीकरण क्या है?

वाष्पीकरण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोई पदार्थ द्रव अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तित होता है। वाष्पीकरण को आमतौर पर तरल की मुक्त सतह से होने वाले वाष्प में तरल के संक्रमण के रूप में समझा जाता है। पानी, मिट्टी, वनस्पति, बर्फ, बर्फ आदि की सतह से वाष्पीकरण होता है। पृथ्वी को सूर्य से प्राप्त ऊर्जा के कारण।

1.2 वाष्पीकरण प्रक्रिया का तंत्र

वाष्पीकरण एक तरल या ठोस अवस्था से पानी को भाप में बदलने की प्रक्रिया है। पानी के अणु, निरंतर गति में होने के कारण, आपसी आणविक आकर्षण के बल को दूर करते हैं और पानी की सतह के ऊपर हवा में उड़ जाते हैं।

पानी की सतह से निकलने वाले अणु इसके ऊपर भाप बनाते हैं। टकराव के दौरान शेष पानी के अणुओं के वेग बदल जाते हैं, जबकि कुछ अणु सतह के पास होने पर तरल से बाहर निकलने के लिए पर्याप्त गति प्राप्त करते हैं। यह प्रक्रिया लगातार चलती रहती है, इसलिए पानी लगातार वाष्पित होता रहता है। यह वाष्पीकरण का तंत्र है।

1.3 तरल वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाले कारक

ऐसे कई कारक हैं जो एक तरल के वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करते हैं।

1. बारिश के बाद बनने वाले पोखरों में से कौन तेजी से सूखेगा: बड़ा या छोटा? तरल के वाष्पीकरण की दर मात्रा पर निर्भर करती है, इसलिए एक छोटा पोखर तेजी से सूख जाएगा।

2. पानी कहाँ तेजी से वाष्पित होगा: गोल प्लेट में या लंबे जग में? एक तरल के वाष्पीकरण की दर उसके सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है: सतह क्षेत्र जितना बड़ा होगा, तरल छोड़ने वाले कणों की संख्या उतनी ही अधिक होगी, और वाष्पीकरण तेज होगा।

3. पोखर, तालाबों, झीलों, नदियों, समुद्रों का पानी, पौधों में निहित नमी किस दिन तेजी से वाष्पित हो जाती है: धूप या बादल? बढ़ते तापमान के साथ, वाष्पीकरण तेजी से होता है - एक गर्म तरल में, अणुओं की गति की गति अधिक होती है, अधिक अणुओं को तरल छोड़ने और उस स्थिति में जाने का मौका मिलता है जिसे हम "गैस" कहते हैं।

4. ध्रुवीय देशों के निवासी भयंकर पाले में अपने चेहरे पर तेल क्यों लगाते हैं? वाष्पीकरण दर तरल के प्रकार पर निर्भर करती है, वसा धीरे-धीरे वाष्पित हो जाती है, इसलिए चेहरे की त्वचा सुपरकूल नहीं होती है

5. तुम चाय पी रहे हो, बहुत गर्मी है। इसे तेजी से ठंडा करने के लिए आप क्या कर सकते हैं? क्या हवा या शांत मौसम में लॉन्ड्री तेजी से सूखती है? यदि तरल के ऊपर की हवा चलती है, तो यह उड़ जाती है, तरल से गैस में जाने वाले अणुओं को दूर ले जाती है, और साथ ही निम्नलिखित अणुओं के लिए जगह खाली कर देती है। इस मामले में, वाष्पीकरण प्रक्रिया तेज हो जाती है।

इस प्रकार, विषय पर साहित्य का विश्लेषण करने के बाद, हमने सीखा कि वाष्पीकरण दर कई कारकों पर निर्भर करती है।

1.4 प्रकृति और मानव जीवन में वाष्पीकरण की भूमिका

प्रकृति में जल चक्र में मुख्य भूमिका वाष्पीकरण द्वारा निभाई जाती है यह एक सतत प्रक्रिया है। वाष्पीकरण समुद्र की सतह, भूमि और उसके जल निकायों से होता है।

वाष्पीकरण पौधे, पशु और मानव जीवन में बहुत बड़ी भूमिका निभाता है। यह मनुष्यों, जानवरों और पौधों को अति ताप से बचाता है।

कोई भी पौधा पानी के बिना नहीं रह सकता। यह पौधे के गीले शरीर के वजन का 70 से 95% हिस्सा बनाता है। शरीर की सभी जीवन प्रक्रियाएं पानी के उपयोग से आगे बढ़ती हैं: बीज का अंकुरण, एक वयस्क पौधे का विकास और विकास, प्रकाश संश्लेषण, फलों और बीजों का निर्माण। यह महत्वपूर्ण है कि वाष्पीकरण के दौरान नीचे से ऊपर तक पौधे के माध्यम से पानी का निरंतर प्रवाह बना रहे। पत्ती कोशिकाएं जिन्होंने पानी छोड़ दिया है, वे इसे नसों के जहाजों से सक्रिय रूप से अवशोषित करना शुरू कर देती हैं। पानी के साथ घुले हुए पदार्थ कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं। इसलिए, कोशिका पोषण का वाष्पीकरण से सीधा संबंध है। वाष्पीकरण के दौरान, पौधे का शरीर ठंडा हो जाता है। यदि वाष्पीकरण प्रक्रिया में गड़बड़ी होती है, तो पौधे उज्ज्वल की धाराओं में सूरज की रोशनीजलने से पीड़ित हो सकते हैं।

शुष्क स्थानों में पौधे, जहाँ मिट्टी में बहुत कम पानी होता है, और हवा गर्म और शुष्क होती है, नमी के नुकसान को कम करने के लिए कई तरह के अनुकूलन होते हैं। कैक्टि में पत्तों की जगह काँटे होते हैं; चूंकि उनकी सतह छोटी है, वाष्पीकरण धीमा हो जाता है। मुसब्बर के पत्ते संकीर्ण होते हैं, एक मोम कोटिंग के साथ कवर किया जाता है जो तीव्र वाष्पीकरण से बचाता है।

वाष्पीकरण के कारण पानी के अपरिहार्य नुकसान को संतुलित करने के लिए, कई जानवर इसे तरल या गैसीय अवस्था (उभयचर, कीड़े, घुन) में शरीर के पूर्णांक के माध्यम से अवशोषित करते हैं। पक्षियों के थर्मोरेग्यूलेशन में बड़ी भूमिकाएयर बैग खेलते हैं। गर्म मौसम में हवा की थैली की सतह से नमी वाष्पित हो जाती है, जो शरीर को ठंडा करने में मदद करती है। इस संबंध में, गर्म मौसम में पक्षी अपनी चोंच खोलते हैं।

मानव शरीर वाष्पीकरण द्वारा ठंडा होता है। पसीना शरीर के थर्मोरेग्यूलेशन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह किसी व्यक्ति या जानवर के शरीर के तापमान की स्थिरता सुनिश्चित करता है। पसीने के वाष्पीकरण से आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है, जिससे शरीर ठंडा हो जाता है।

उत्पादन में, वाष्पीकरण का उपयोग भागों को सुखाने के लिए किया जाता है। प्रौद्योगिकी में, वाष्पीकरण का उपयोग पदार्थों को शुद्ध करने या आसवन (गैसोलीन, मिट्टी के तेल प्राप्त करने) द्वारा तरल मिश्रण को अलग करने के साधन के रूप में किया जाता है। वाष्पीकरण प्रक्रिया दहन इंजनों, प्रशीतन संयंत्रों और सभी भट्ठा सुखाने की प्रक्रियाओं के केंद्र में भी है।

अध्याय द्वितीय . अध्ययन के परिणाम

2.1 प्रश्नावली विश्लेषण

यह पता लगाने के लिए कि क्या सहपाठियों को वाष्पीकरण प्रक्रिया के बारे में कुछ पता है, मैंने लोगों के बीच एक सर्वेक्षण किया (परिशिष्ट 1, 2)। सर्वेक्षण में 20 सहपाठियों ने भाग लिया।सर्वेक्षण के परिणामस्वरूप, हमने पाया:

वे जानते हैं कि वाष्पीकरण प्रक्रिया क्या है - 80% (16 घंटे)।

सबसे अधिक देखी जाने वाली वाष्पीकरण प्रक्रिया:

रसोई में, जब केतली उबल रही हो - 85% (17 घंटे);

नदी के ऊपर - 15% (3 घंटे); बारिश के बाद सड़क पर -25% (5 घंटे);

ऐसा माना जाता है कि वाष्पीकरण प्रक्रिया मानव जीवन को प्रभावित करती है - 85% (17 छात्र);

2.2 प्रयोगों के परिणाम।

विभिन्न कारकों पर वाष्पीकरण दर की निर्भरता का अध्ययन करने के लिए कई प्रयोग किए गए।

अनुभव नंबर 1।

किसी द्रव के वाष्पन की दर की उसके आयतन पर निर्भरता की जाँच करना।

उपकरण: दो समान गिलास, पानी, बीकर।

दो समान गिलास लें और उनमें अलग-अलग मात्रा में पानी डालें। आइए हम चश्मे को उन्हीं स्थितियों में रखें और देखें

निष्कर्ष: वाष्पीकरण की दर तरल (द्रव्यमान) की मात्रा पर निर्भर करती है। एक ही पानी के तापमान पर और बाहरी स्थितियांदोनों गिलासों में पानी समान दर से वाष्पित हो गया। जिस गिलास में पानी का आयतन कम था, वह उस गिलास की तुलना में पहले वाष्पित हो गया जहाँ आयतन अधिक था;

अनुभव संख्या 2।

इसकी सतह के आकार पर एक तरल के वाष्पीकरण की दर की निर्भरता की जाँच करना।

उपकरण: कांच, थाली, पानी, बीकर।

प्रयोग के लिए एक गिलास और एक प्लेट लें। उनमें समान द्रव्यमान और तापमान का पानी डालें। आइए इसे समान परिस्थितियों वाले वातावरण में रखें। हम देखेंगे।

निष्कर्ष : प्रयोग के परिणामों के अनुसार, यह स्पष्ट है कि वाष्पीकरण दर इसकी सतह के आकार पर निर्भर करती है। यदि आप एक संकीर्ण और चौड़े बर्तन में समान मात्रा में पानी डालते हैं, तो आप देख सकते हैं कि एक चौड़े बर्तन में पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है। इसलिए, सतह क्षेत्र जितना बड़ा होगा, अधिकअणु हवा में उड़ते हैं। इसका मतलब है कि वाष्पीकरण की दर तरल के सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है।

अनुभव संख्या 3.

तापमान पर तरल वाष्पीकरण दर की निर्भरता की जाँच करना।

उपकरण: 2 समान गिलास, पानी, बीकर।

2 समान गिलास लें और उनमें समान द्रव्यमान और तापमान का पानी डालें। आइए 1 गिलास पानी को गर्म स्थान पर रखें, और दूसरे को ठंडे स्थान पर रखें और तब तक देखें जब तक कि एक गिलास में पानी वाष्पित न हो जाए।

ग्लास 1 (एमएल)

गर्म जगह

ग्लास 2 (एमएल)

अच्छा स्थान

01.02.2015

17.00-17.10

02.02.2015

17.00-17.10

03.02.2015

17.00-17.10

04.02.2015

17.00-17.10

05.02.2015

17.00-17.10

06.02.2015

17.00-17.10

07.02.2015

17.00-17.10

08.02.2015

17.00-17.10

09.02.2015

17.10-17.10

10.02.2015

17.00-17.10

11.02.2015

17.00-17.10

निष्कर्ष: प्रयोग के परिणामस्वरूप, मुझे पता चला कि अधिक वाले स्थान पर स्थित बर्तन में पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है उच्च तापमानक्योंकि गर्म होने पर अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है, अणु टकराते हैं और हवा में फेंक दिए जाते हैं।

अनुभव संख्या 4.

तरल के प्रकार पर तरल के वाष्पीकरण की दर की निर्भरता की जाँच करना।

उपकरण: तीन समान प्लेट, तीन नैपकिन, शराब, तेल, पानी, तीन पिपेट।

मैंने प्लेटों में रुमाल रखा और बारी-बारी से उन पर बराबर मात्रा में पानी, शराब और तेल गिरा दिया। मैंने इसे एक गर्म कमरे में रखा और देखा कि शराब 3 मिनट के बाद वाष्पित हो गई, पानी - 12 मिनट के बाद और तेल - 2 घंटे के बाद, एक निशान रह गया।

1 शीट - पानी

2 चादरों पर - तेल

तीसरी शीट पर - शराब

निष्कर्ष: प्रयोग के परिणामस्वरूप, मुझे पता चला कि विभिन्न तरल पदार्थ अलग-अलग वाष्पित होते हैं, जिसका अर्थ है कि तरल के वाष्पीकरण की दर तरल के प्रकार पर निर्भर करती है।

अनुभव संख्या 5.

हवा पर तरल के वाष्पीकरण की दर की निर्भरता की जाँच करना।

उपकरण: दो समान नैपकिन, पानी, हेयर ड्रायर।

दो समान नैपकिन को पानी से गीला करें। एक को हवा में सूखने के लिए छोड़ दें, और दूसरे को हेअर ड्रायर से हवा की गर्म धारा भेजें। 3 मिनट के बाद, यह रुमाल सूख गया, जबकि दूसरा 14 मिनट तक गीला रहा।

निष्कर्ष: यदि तरल के ऊपर की हवा चलती है, तो वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है क्योंकि वायु प्रवाह तरल के अणुओं को सतह से अलग होने और वाष्प अवस्था में जाने में मदद करता है। गर्म हवा इस प्रक्रिया को तेज कर देगी।

तृतीय . निष्कर्ष

प्रस्तुत कार्य में, मैंने और अधिक विस्तार से सीखा कि वाष्पीकरण क्या है, यह कैसे होता है, कि तरल पदार्थ के वाष्पीकरण की दर विभिन्न कारकों पर निर्भर करती है:

1. वाष्पीकरण की दर तरल (द्रव्यमान) की मात्रा पर निर्भर करती है। पानी के समान तापमान और दोनों गिलासों में बाहरी परिस्थितियों में, पानी एक ही दर से वाष्पित होता है। जिस गिलास में पानी का आयतन कम था, वह उस गिलास की तुलना में पहले वाष्पित हो गया जहाँ आयतन अधिक था;

2. वाष्पीकरण की दर इसकी सतह के आकार पर निर्भर करती है। यदि आप एक संकीर्ण और चौड़े बर्तन में समान मात्रा में पानी डालते हैं, तो आप देख सकते हैं कि एक चौड़े बर्तन में पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि तरल सतह से वाष्पित हो जाता है, और सतह क्षेत्र जितना बड़ा होता है, उतने ही अधिक अणु हवा में उड़ते हैं। इसका मतलब है कि वाष्पीकरण की दर तरल के सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है;

3. उच्च तापमान वाले स्थान पर एक बर्तन में पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, क्योंकि गर्म होने पर अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है, अणु टकराते हैं और हवा में फेंक दिए जाते हैं;

4. अलग-अलग तरल अलग-अलग वाष्पित होते हैं, जिसका अर्थ है कि तरल के वाष्पीकरण की दर तरल के प्रकार पर निर्भर करती है;

5. यदि तरल के ऊपर की हवा चलती है, तो वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है, क्योंकि वायु प्रवाह तरल के अणुओं को सतह से अलग होकर वाष्प अवस्था में जाने में मदद करता है। गर्म हवा इस प्रक्रिया को तेज कर देती है।

विभिन्न कारकों पर तरल वाष्पीकरण दर की निर्भरता के बारे में मेरी परिकल्पना की पुष्टि की गई थी।

इस कामप्रासंगिक, चूंकि लोग अपने जीवन में वाष्पीकरण प्रक्रिया का सक्रिय रूप से उपयोग करते हैं, इसका उपयोग विभिन्न तंत्रों और मशीनों के उत्पादन में करते हैं, इसे रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग करते हैं। प्रकृति में, यह प्रक्रिया मानव गतिविधि की परवाह किए बिना होती है, और लोगों का कार्य इस प्रक्रिया को बाधित नहीं करना है। ऐसा करने के लिए, आपको प्रकृति से प्यार करने और हमारी पृथ्वी से प्यार करने की ज़रूरत है!

साहित्य

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वाष्पीकरण [इलेक्ट्रॉनिक संसाधन]: शांत भौतिकीजिज्ञासु के लिए। - एक्सेस मोड: . – 15.12.2013

वाष्पीकरण

चाय के एक मग पर वाष्पीकरण

वाष्पीकरण- किसी पदार्थ के द्रव अवस्था से गैसीय अवस्था में संक्रमण की प्रक्रिया, जो किसी पदार्थ (वाष्प) की सतह पर होती है। वाष्पीकरण प्रक्रिया संक्षेपण प्रक्रिया (वाष्प से तरल में संक्रमण) के विपरीत है। वाष्पीकरण (वाष्पीकरण), एक संघनित (ठोस या तरल) चरण से गैसीय (भाप) में किसी पदार्थ का संक्रमण; पहली तरह का चरण संक्रमण।

उच्च भौतिकी में वाष्पीकरण की अधिक विस्तृत अवधारणा है।

वाष्पीकरण- यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कण (अणु, परमाणु) तरल या ठोस की सतह से बाहर (फाड़) जाते हैं, जबकि E k > E p.

सामान्य विशेषताएँ

वाष्पीकरण ठोस शरीरऊर्ध्वपातन (उच्च बनाने की क्रिया) कहा जाता है, और द्रव के आयतन में वाष्पीकरण को क्वथनांक कहा जाता है। आमतौर पर, वाष्पीकरण को एक तरल की मुक्त सतह पर वाष्पीकरण के रूप में समझा जाता है, जो उसके अणुओं के क्वथनांक से नीचे के तापमान पर निर्दिष्ट सतह के ऊपर स्थित गैसीय माध्यम के दबाव के अनुरूप होता है। एक ही समय में, अणु पर्याप्त रूप से बड़े गतिज ऊर्जातरल की सतह परत से गैसीय माध्यम में पलायन; उनमें से कुछ वापस परावर्तित हो जाते हैं और तरल द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जबकि बाकी इसके द्वारा अपरिवर्तनीय रूप से खो जाते हैं।

वाष्पीकरण एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है जिसमें चरण संक्रमण की गर्मी अवशोषित होती है - तरल चरण में आणविक एकजुटता की ताकतों पर काबू पाने और तरल वाष्प में बदल जाने पर विस्तार के काम पर खर्च होने वाली वाष्पीकरण की गर्मी। विशिष्ट ऊष्मावाष्पीकरण 1 मोल तरल (वाष्पीकरण की दाढ़ ऊष्मा, J/mol) या इसके द्रव्यमान की एक इकाई (वाष्पीकरण की द्रव्यमान ऊष्मा, J/kg) को संदर्भित करता है। वाष्पीकरण दर निर्धारित की जाती है सतह घनत्वभाप प्रवाह jp, तरल की एक इकाई सतह से गैस चरण में प्रति इकाई समय में प्रवेश करना [mol / (s.m 2) या kg / (s.m 2)] में। उच्चतम मूल्य jп निर्वात में पहुँच जाता है। तरल के ऊपर अपेक्षाकृत घने गैसीय माध्यम की उपस्थिति में, वाष्पीकरण धीमा हो जाता है क्योंकि तरल की सतह से गैसीय माध्यम में वाष्प के अणुओं को हटाने की दर तरल द्वारा उनके उत्सर्जन की दर की तुलना में कम हो जाती है। . इस मामले में, वाष्प-गैस मिश्रण की एक परत, व्यावहारिक रूप से भाप से संतृप्त होती है, इंटरफ़ेस के पास बनती है। इस परत में भाप का आंशिक दबाव और सांद्रता वाष्प-गैस मिश्रण के थोक की तुलना में अधिक है।

वाष्पीकरण प्रक्रिया अणुओं की तापीय गति की तीव्रता पर निर्भर करती है: जितनी तेजी से अणु चलते हैं, उतनी ही तेजी से वाष्पीकरण होता है। इसके अलावा, वाष्पीकरण प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक बाहरी (पदार्थ के संबंध में) प्रसार की दर, साथ ही साथ पदार्थ के गुण भी हैं। सीधे शब्दों में कहें तो हवा के साथ वाष्पीकरण बहुत तेजी से होता है। पदार्थ के गुणों के लिए, उदाहरण के लिए, शराब बहुत अधिक वाष्पित हो जाती है पानी से भी तेज. एक महत्वपूर्ण कारक तरल का सतह क्षेत्र भी है जिसमें से वाष्पीकरण होता है: एक संकीर्ण कंटर से, यह एक विस्तृत प्लेट की तुलना में अधिक धीरे-धीरे होगा।

सूक्ष्म स्तर

आणविक स्तर पर इस प्रक्रिया पर विचार करें: जिन अणुओं में पड़ोसी अणुओं के आकर्षण को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा (गति) होती है, वे पदार्थ (तरल) की सीमाओं से बाहर निकल जाते हैं। इस मामले में, तरल अपनी कुछ ऊर्जा खो देता है (ठंडा हो जाता है)। उदाहरण के लिए, एक बहुत गर्म तरल: हम इसे ठंडा करने के लिए इसकी सतह पर उड़ाते हैं, जबकि हम वाष्पीकरण प्रक्रिया को तेज करते हैं।

थर्मोडायनामिक संतुलन

गैस-वाष्प मिश्रण में निहित तरल और वाष्प के बीच थर्मोडायनामिक संतुलन का उल्लंघन चरण सीमा पर तापमान कूद द्वारा समझाया गया है। हालांकि, इस छलांग को आमतौर पर उपेक्षित किया जा सकता है और यह माना जा सकता है कि इंटरफ़ेस पर आंशिक दबाव और वाष्प एकाग्रता उनके मूल्यों के अनुरूप है संतृप्त भाप, जिसमें तरल की सतह का तापमान होता है। यदि तरल और गैस-वाष्प मिश्रण स्थिर हैं और उनमें मुक्त संवहन का प्रभाव नगण्य है, तो तरल की सतह से गैसीय माध्यम में वाष्पीकरण के दौरान बनने वाली वाष्प का निष्कासन मुख्य रूप से आणविक प्रसार के परिणामस्वरूप होता है और द्रव की सतह से गैसीय माध्यम में निर्देशित वाष्प-गैस मिश्रण के द्रव्यमान (तथाकथित स्टीफन) प्रवाह की उपस्थिति (डिफ्यूजन देखें)। बाष्पीकरणीय तरल शीतलन के विभिन्न तरीकों के तहत तापमान वितरण। उष्मा प्रवाह को निर्देशित किया जाता है: ए - तरल चरण से वाष्पीकरण सतह तक गैस चरण में; बी - तरल चरण से केवल वाष्पीकरण सतह तक; ग - दोनों चरणों की ओर से वाष्पीकरण की सतह तक; डी - केवल गैस चरण की ओर से वाष्पीकरण की सतह तक।

बारो-, थर्मल डिफ्यूजन

बारो- और थर्मल डिफ्यूजन के प्रभावों को आमतौर पर इंजीनियरिंग गणनाओं में ध्यान में नहीं रखा जाता है, लेकिन थर्मल डिफ्यूजन का प्रभाव गैस-वाष्प मिश्रण की उच्च असमानता (इसके घटकों के दाढ़ द्रव्यमान में बड़े अंतर के साथ) के साथ महत्वपूर्ण हो सकता है। और महत्वपूर्ण तापमान प्रवणता। जब एक या दोनों प्रावस्थाएँ अपने अंतरापृष्ठ के सापेक्ष गति करती हैं, तो वाष्प-गैस मिश्रण और द्रव के द्रव्य और ऊर्जा के संवहन स्थानान्तरण की भूमिका बढ़ जाती है।

तरल-गैस प्रणाली को अतिरिक्त से ऊर्जा आपूर्ति के अभाव में। ऊष्मा स्रोत वाष्पीकरण को एक या दोनों चरणों से तरल की सतह परत तक पहुँचाया जा सकता है। किसी पदार्थ के परिणामी प्रवाह के विपरीत, जो हमेशा एक तरल से गैसीय माध्यम में वाष्पीकरण के दौरान निर्देशित होता है, तरल के थोक के तापमान के अनुपात के आधार पर गर्मी प्रवाह में अलग-अलग दिशाएं हो सकती हैं, चरण सीमा tgr और गैसीय माध्यम tg. जब तरल की एक निश्चित मात्रा अर्ध-अनंत मात्रा या गैस माध्यम के प्रवाह के संपर्क में आती है जो इसकी सतह को धोती है और गैस तापमान (tl> tgr> tg) से अधिक तरल तापमान पर होती है, तो पक्ष से एक गर्मी प्रवाह होता है इंटरफ़ेस के लिए तरल का: (Qlg = Qzh - Qi, जहां क्यूई वाष्पीकरण की गर्मी है, Qzhg तरल से गैस माध्यम में स्थानांतरित गर्मी की मात्रा है। इस मामले में, तरल को ठंडा किया जाता है (तथाकथित बाष्पीकरणीय शीतलन)। यदि, इस तरह के शीतलन के परिणामस्वरूप, समानता tgr \u003d tg तक पहुँच जाती है, तो तरल से गैस में गर्मी हस्तांतरण बंद हो जाता है ( Qzhg = 0) और तरल की तरफ से इंटरफ़ेस तक आपूर्ति की जाने वाली सभी गर्मी वाष्पीकरण पर खर्च किया जाता है (Ql = Qi)।

एक गैसीय माध्यम के मामले में जो भाप से संतृप्त नहीं होता है, इंटरफ़ेस पर उत्तरार्द्ध का आंशिक दबाव और Ql = Qi गैस के थोक की तुलना में अधिक रहता है, जिसके परिणामस्वरूप वाष्पीकरण और बाष्पीकरणीय शीतलन द्रव रुकता नहीं है और tgr tl और tg से कम हो जाता है। इस मामले में, दोनों चरणों से इंटरफ़ेस को गर्मी की आपूर्ति की जाती है, tl में कमी के परिणामस्वरूप, समानता tgr = tl तक पहुंच जाती है और तरल पक्ष से गर्मी का प्रवाह बंद हो जाता है, और गैसीय माध्यम Qgl की ओर से क्यूई के बराबर हो जाता है। तरल का आगे वाष्पीकरण एक स्थिर तापमान tm = tl = tgr पर होता है, जिसे बाष्पीकरणीय शीतलन या गीले थर्मामीटर के तापमान के दौरान तरल शीतलन की सीमा कहा जाता है (क्योंकि यह साइकोमीटर के गीले थर्मामीटर द्वारा दिखाया गया है)। टीएम का मान गैस-वाष्प माध्यम के मापदंडों और तरल और गैस चरणों के बीच गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण की स्थितियों पर निर्भर करता है।

यदि एक तरल और एक गैसीय माध्यम, अलग-अलग तापमान वाले, एक सीमित मात्रा में होते हैं जो बाहर से ऊर्जा प्राप्त नहीं करते हैं और इसे बाहर नहीं देते हैं, वाष्पीकरण तब तक होता है जब तक दो चरणों के बीच थर्मोडायनामिक संतुलन नहीं होता है, जिस पर दोनों चरणों का तापमान होता है। सिस्टम की एक निरंतर थैलीपी पर बराबर किया जाता है, और गैस चरण सिस्टम तापमान टैड पर भाप से संतृप्त होता है। उत्तरार्द्ध, जिसे गैस का रुद्धोष्म संतृप्ति तापमान कहा जाता है, केवल दोनों चरणों के प्रारंभिक मापदंडों द्वारा निर्धारित किया जाता है और गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण की स्थितियों पर निर्भर नहीं करता है।

भाप दर

इज़ोटेर्मल वाष्पीकरण की दर [किलो / (एम 2 एस)] एक मोटाई डी के साथ तरल की सतह के ऊपर स्थित एक बाइनरी वाष्प-गैस मिश्रण की एक निश्चित परत में वाष्प के यूनिडायरेक्शनल प्रसार के साथ, [एम] द्वारा पाया जा सकता है स्टीफन सूत्र: , जहां डी पारस्परिक प्रसार का गुणांक है, [एम 2 /साथ]; - गैस स्थिर वाष्प, [जे / (किलो के)] या [एम 2 / (एस 2 के)]; टी मिश्रण का तापमान है, [के]; पी गैस-वाष्प मिश्रण का दबाव है, [पा]; - इंटरफेस पर और मिश्रण परत की बाहरी सीमा पर आंशिक वाष्प दबाव, [पा]।

सामान्य स्थिति में (चलती तरल और गैस, गैर-इज़ोटेर्मल स्थितियां), इंटरफ़ेस से सटे तरल की सीमा परत में, गति हस्तांतरण गर्मी हस्तांतरण के साथ होता है, और गैस की सीमा परत में (वाष्प-गैस मिश्रण) ), परस्पर ऊष्मा और द्रव्यमान स्थानान्तरण होता है। इस मामले में, वाष्पीकरण की दर की गणना करने के लिए, गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण के प्रयोगात्मक गुणांक का उपयोग किया जाता है, और अपेक्षाकृत सरल मामलों में, सिस्टम को संख्यात्मक रूप से हल करने के लिए अनुमानित तरीके विभेदक समीकरणगैस और तरल चरणों की संयुग्मित सीमा परतों के लिए।

वाष्पीकरण के दौरान बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की तीव्रता अंतरफलक पर वाष्प की रासायनिक क्षमता और वाष्प-गैस मिश्रण के थोक में अंतर पर निर्भर करती है। हालांकि, अगर बारो- और थर्मल डिफ्यूजन को नजरअंदाज किया जा सकता है, तो रासायनिक क्षमता में अंतर को आंशिक दबाव या वाष्प सांद्रता में अंतर से बदल दिया जाता है और लेता है: सीपी, जीआर - सीपी, ओएसएन), जहां बीपी, बीसी - मास ट्रांसफर गुणांक, पी - मिश्रण दबाव, पीपी - आंशिक वाष्प दबाव, वाईपी = पीपी / पी - दाढ़ वाष्प एकाग्रता, सीपी = आरपी / आर - द्रव्यमान वाष्प एकाग्रता, आरपी, आर - वाष्प और मिश्रण की स्थानीय घनत्व; सूचकांकों का अर्थ है: "जीआर" - चरण सीमा पर, "मुख्य" - मुख्य में। मिश्रण का द्रव्यमान। तरल द्वारा वाष्पीकरण के दौरान दिए गए ऊष्मा प्रवाह का घनत्व [J/(m2 s) में] है: q = azh(tl - tgr) = rjp + ag (tgr - tg), जहाँ azh, ag ऊष्मा अंतरण हैं तरल और गैस पक्षों से गुणांक , [डब्ल्यू / (एम 2 के)]; आर - गर्मी वाष्पीकरण, [जे / किग्रा]।

वाष्पीकरण सतह की वक्रता के बहुत छोटे त्रिज्या पर (उदाहरण के लिए, छोटी तरल बूंदों के वाष्पीकरण के दौरान), तरल के सतह तनाव के प्रभाव को ध्यान में रखा जाता है, जो इस तथ्य की ओर जाता है कि इंटरफ़ेस के ऊपर संतुलन वाष्प दबाव दबाव से अधिक है संतृप्त वाष्पएक सपाट सतह पर एक ही तरल। यदि टीजीआर ~ टीएल, तो वाष्पीकरण की गणना करते समय, गैस चरण में केवल गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण को ध्यान में रखा जा सकता है। बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की अपेक्षाकृत कम तीव्रता पर, गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण की प्रक्रियाओं के बीच समानता लगभग मान्य है, जिससे यह निम्नानुसार है: Nu/Nu0 = Sh*/Sh0, जहां Nu = ag l/lg नुसेल्ट संख्या है, l वाष्पीकरण सतह का विशिष्ट आकार है, lg तापीय चालकता भाप-गैस मिश्रण है, Sh* = bpyg, grl/Dp = bccg, grl/D भाप प्रवाह के प्रसार घटक के लिए शेरवुड संख्या है, Dp = D/ RpT वाष्प आंशिक दबाव प्रवणता से संबंधित प्रसार गुणांक है। बीपी और बीसी के मूल्यों की गणना उपरोक्त अनुपातों से की जाती है, संख्याएं Nu0 और Sh0 jp: 0 के अनुरूप होती हैं और अलग-अलग होने वाली गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाओं के लिए डेटा से निर्धारित की जा सकती हैं। कुल (प्रसार और संवहन) वाष्प प्रवाह के लिए संख्या Sh0, Sh * को दाढ़ (yg, gr) या द्रव्यमान (sg, gr) गैस सांद्रता द्वारा इंटरफ़ेस पर विभाजित करके पाया जाता है, जिसके आधार पर प्रेरक शक्तिमास ट्रांसफर गुणांक बी।

समीकरण

वाष्पीकरण के दौरान Nu और Sh* के लिए समानता समीकरणों में सामान्य मानदंड (रेनॉल्ड्स संख्या Re, आर्किमिडीज Ar, Prandtl Pr या Schmidt Sc और geom। पैरामीटर) के अलावा, पैरामीटर जो अनुप्रस्थ वाष्प प्रवाह के प्रभाव को ध्यान में रखते हैं और सीमा परत के क्रॉस सेक्शन में प्रोफाइल, वेग, तापमान या सांद्रता पर वाष्प-गैस मिश्रण (दाढ़ द्रव्यमान या गैस स्थिरांक का अनुपात) की असमानता की डिग्री।

छोटे jп पर, जो गैस-वाष्प मिश्रण की गति के हाइड्रोडायनामिक शासन का महत्वपूर्ण रूप से उल्लंघन नहीं करते हैं (उदाहरण के लिए, पानी के वाष्पीकरण के दौरान वायुमंडलीय हवा) और तापमान और एकाग्रता क्षेत्रों की सीमा स्थितियों की समानता, समानता समीकरणों में अतिरिक्त तर्कों का प्रभाव महत्वहीन है और इसे उपेक्षित किया जा सकता है, यह मानते हुए कि नु = श। जब बहु-घटक मिश्रण वाष्पित हो जाते हैं, तो ये नियमितताएँ बहुत अधिक जटिल हो जाती हैं। इसी समय, मिश्रण घटकों के वाष्पीकरण की गर्मी और तरल और वाष्प-गैस चरणों की रचनाएं, जो एक दूसरे के साथ संतुलन में होती हैं, भिन्न होती हैं और तापमान पर निर्भर करती हैं। जब एक द्विआधारी तरल मिश्रण वाष्पित हो जाता है, तो परिणामी वाष्प मिश्रण एक अधिक अस्थिर घटक में अपेक्षाकृत समृद्ध होता है, केवल एज़ोट्रोपिक मिश्रण को छोड़कर जो शुद्ध तरल के रूप में अवस्था के चरम (अधिकतम या न्यूनतम) बिंदुओं पर वाष्पित हो जाता है।

उपकरण डिजाइन

तरल और गैस चरणों की संपर्क सतह में वृद्धि के साथ वाष्पीकरण तरल की कुल मात्रा बढ़ जाती है, इसलिए, उपकरणों का डिज़ाइन जिसमें वाष्पीकरण होता है, वाष्पीकरण सतह में वृद्धि के लिए प्रदान करता है बड़ा दर्पणतरल, जेट और बूंदों में इसका विखंडन या नलिका की सतह से नीचे बहने वाली पतली फिल्मों का निर्माण। वाष्पीकरण के दौरान ऊष्मा की तीव्रता और द्रव्यमान स्थानांतरण में वृद्धि भी तरल सतह के सापेक्ष गैसीय माध्यम के वेग को बढ़ाकर प्राप्त की जाती है। हालांकि, इस गति में वृद्धि से गैसीय माध्यम से तरल के अत्यधिक प्रवेश और तंत्र के हाइड्रोलिक प्रतिरोध में उल्लेखनीय वृद्धि नहीं होनी चाहिए।

आवेदन पत्र

वाष्पीकरण का व्यापक रूप से औद्योगिक अभ्यास में पदार्थों की सफाई, सुखाने की सामग्री, तरल मिश्रण को अलग करने और एयर कंडीशनिंग के लिए उपयोग किया जाता है। पानी के बाष्पीकरणीय शीतलन का उपयोग उद्यमों की जल आपूर्ति प्रणालियों को परिचालित करने में किया जाता है।

यह सभी देखें

साहित्य

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लिंक

विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010.

समानार्थी शब्द:

देखें कि "वाष्पीकरण" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

एकत्रीकरण की तरल या ठोस अवस्था से गैसीय अवस्था (भाप) में va में संक्रमण। I. को आमतौर पर तरल के वाष्प में संक्रमण के रूप में समझा जाता है, जो तरल की मुक्त सतह पर होता है। I. ठोस पिंड कहलाते हैं। उच्च बनाने की क्रिया या उच्च बनाने की क्रिया। दबाव निर्भरता …… भौतिक विश्वकोश

द्रव की मुक्त सतह पर होने वाला वाष्पीकरण। किसी ठोस के पृष्ठ से वाष्पन को ऊर्ध्वपातन कहते हैं... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश