응축 및 증발의 원인은 무엇입니까?

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증발과 응축은 자연적인 물 순환의 일부입니다. 이 물질이 액체에서 기체로, 기체에서 액체로 상태가 변하는 물리적 과정입니다. 태양은 물을 가열하고 증발시켜 증기로 만듭니다. 기류는 온도가 낮은 대기로 증기를 운반합니다. 이로 인해 수증기가 응결되어 구름이 형성됩니다. 구름 입자는 비, 눈 또는 우박일 수 있는 강수로 접촉하여 떨어집니다.

나중에 강수량에 떨어지는 물은 지하수, 호수, 강의 일부가 되어 바다와 바다로 흐르고 여기서 다시 순환이 시작됩니다.

그러나 증발 및 응축 과정은 실험실과 산업에서 인위적으로 발생하기도 합니다. 이 두 과정은 물뿐만 아니라 다른 물질에서도 발생합니다.

증발이란 무엇인가

물 순환의 일부인 과정인 것 외에도 증발은 액체 상태의 물질이 기체 상태로 전환되는 전이를 의미합니다. 이것은 액체와 기체 사이의 표면에서만 수행됩니다. 증발은 응축의 반대 과정입니다.

증발은 위에서 언급한 바와 같이 액체 내에서가 아니라 표면에서 발생하는 과정이기 때문에 끓는 것과 다릅니다. 이것은 상 변화를 이루기 위해 열이 필요하기 때문에 흡열 과정입니다. 액체 상태를 특징짓는 분자 응집력을 극복하려면 열이 필요합니다. 액체가 증발하는 팽창 중에도 중요합니다.

증발은 또한 고체 또는 액체 혼합물의 성분을 분리하는 데 사용되는 방법입니다. 온도가 상승함에 따라 액체 물질의 분자는 기체 상태가 되어 공기 중으로 손실됩니다. 다른 구성 요소는 컨테이너에 남아 있습니다.

마찬가지로 증발도 “냉각 과정”으로 정의할 수 있습니다. 주변 공기의 열을 제거하기 때문입니다. 이것의 명확한 예는 체온을 유지하기 위해 증발 덕분에 몸을 “차갑게”하는 인간의 땀입니다.

증발은 어떻게 일어나는가

물 분자가 액체 상태에서 기체 상태로 변하려면 열 에너지를 얻어야 합니다. 그들은 다른 물 분자와 충돌하여 이를 수행합니다. 따라서 증발 과정은 분자의 이동 및 온도 상승과 밀접한 관련이 있습니다. 온도가 높으면 분자가 더 빨리 움직이고 증발이 더 빨리 일어납니다. 이것은 또한 물질의 확산 속도에 의해 영향을 받습니다. 예를 들어, 아세톤은 물보다 훨씬 빨리 증발합니다.

물 분자가 섭씨 100도에 도달하면 기체가 되기 위해 필요한 운동 에너지를 갖게 됩니다. 그러나 더 낮은 온도에서도 표면의 일부 입자는 액체 상태의 힘을 극복하고 증발하기에 충분한 에너지를 가질 수 있습니다.

물의 온도가 높을수록 증발하기에 충분한 운동 에너지를 가진 입자가 있을 확률이 높아집니다. 이러한 이유로 태양 복사는 입자에 에너지를 제공하기 때문에 이 과정을 촉진합니다. 사실, 증발하는 입자는 에너지가 가장 높은 입자입니다. 이로 인해 나머지 입자는 에너지를 잃어 온도가 낮아집니다. 이것이 보티조가 태양 아래서 냉각되는 이유입니다.

압력, 공기 습도, 바람 및 액체가 있는 표면과 같은 다른 중요한 요소도 증발 속도에 개입합니다. 증발은 넓은 영역보다 작은 영역에서 더 빨리 발생합니다.

또한 알코올이나 일반적인 식용유의 경우처럼 모든 액체가 같은 속도로 증발하는 것은 아닙니다. 증발 속도는 각 물질의 특성과 노출되는 조건에 따라 달라집니다.

증발의 예

증발의 수많은 예가 있습니다. 그들 중 일부는 다음과 같습니다.

  • 구름의 형성: 태양이 바닷물을 데우고 증발한 수증기가 뜨거운 공기의 흐름에 밀려 올라가 구름을 형성합니다.
  • 옷걸이에 걸어 건조하는 젖은 옷: 옷을 햇볕에 말거나 건조기를 사용하거나 히터에 가까이 가져갈 때 온도가 높을수록 옷에 스며든 물이 증발할 수 있습니다.
  • 요리할 때 냄비에서 나오는 수증기: 물이 끓기 시작할 때 발생합니다.
  • 상온에서 알코올 증발: 이 물질의 높은 확산 때문입니다.
  • 뜨거운 커피 한 잔에서 연기.
  • 말라붙는 젖은 흙.
  • 비에 의해 생긴 웅덩이가 사라진다.
  • 몸에서 땀이 난다.
  • 짠 바닷물의 증발 덕분에 바다 소금이 얻어집니다.
  • 물 순환: 증발은 자연의 물 순환에서 중요한 부분입니다. 물 입자가 충분한 열 에너지를 받으면 증발합니다. 그런 다음 강수로 떨어지고 결국 바다로 돌아갑니다.

응축이란 무엇인가

응축은 물이 기체 상태에서 액체 상태로 전이되기 때문에 증발과 반대되는 과정입니다. 이것은 수증기압이 포화 수증기압보다 클 때 발생합니다.

“가열 공정”이라고도 할 수 있습니다. 물이 증발할 때 응축되기 위해서는 냉각이 필요하지만 열은 주변 공기로 방출됩니다.

자연에서 응결의 가장 일반적인 예는 이슬인데, 이는 새벽에 온도가 떨어지면 응결되어 표면에 떨어지는 수증기입니다.

응축 과정은 공기의 압력, 온도 및 포화도에 따라 달라집니다. 온도가 “이슬점”까지 감소하면 분자의 운동 에너지가 감소하여 응축이 촉진됩니다.

응결이 발생하는 방법

응결이 발생하려면 물이 운동 에너지(운동 에너지)를 잃어야 합니다. 수증기 입자는 분자 사이에 큰 에너지를 가지고 있으며 이로 인해 분자 사이에 많은 움직임이 발생하여 거리를 둘 수 있습니다. 열 에너지 손실이나 압력 변화로 인해 이 에너지가 손실되면 물 분자는 속도가 느려지고 가까이 이동하여 액체가 됩니다.

공기 덩어리에 포함된 수증기의 양을 “절대 습도”라고 합니다. 대신 축적할 수 있는 총 수증기 양과 비교하여 기단에 포함된 수증기의 양을 “상대 습도”라고 합니다. 이슬점은 공기가 포화될 때, 즉 상대습도가 100%일 때 도달합니다. 물론 이것은 압력과 온도에 따라 다릅니다. 상대습도가 높을수록 기단 내 수증기의 응축률이 높아집니다.

응축의 예

응축의 몇 가지 일반적인 예는 다음과 같습니다.

  • 이슬: 이른 아침에 발생하는 온도 강하는 공기 중에 존재하는 수증기의 응결을 촉진하고 표면에 작은 물방울 형태로 퇴적됩니다. 일출과 함께 온도가 상승하면 이슬이 증발하고 증발과 결로의 순환이 다시 시작됩니다.
  • 안개: 안개 뱅크는 유리창과 같은 더 차가운 표면과 접촉할 때 응결되는 현탁된 물 입자입니다.
  • 비: 구름이 충돌할 때 응결된 물 입자의 강수가 발생하여 비를 형성합니다.
  • 차가운 음료에 나타나는 물방울: 차가운 캔의 표면은 주변 온도보다 온도가 낮아 주변 공기로부터 수분을 받아 응결되어 물방울을 형성합니다.
  • 공조 장치에서 방출되는 물: 외부보다 훨씬 낮은 온도의 공기에서 수분을 흡수하여 응축하기 때문입니다.
  • 김이 서리는 거울: 뜨거운 샤워를 할 때 수증기가 가장 차가운 표면에 달라붙어 응결되어 거울과 기타 물체에 김이 서립니다.
  • 다이빙 고글 김서림: 다이빙 고글 유리와 얼굴 사이의 공기에는 땀에서 나오는 수증기가 포함되어 있습니다. 공기보다 온도가 낮은 물 속에 있으면 수증기가 응결되어 유리잔에 김이 서립니다.
  • 호흡: 유리 조각 근처나 온도가 낮고 습도가 높은 곳에서 숨을 쉬면 수증기가 작은 방울 또는 희끄무레한 증기로 보입니다. 이것은 우리 폐의 공기가 표면이나 외부 환경보다 온도가 높기 때문에 발생합니다. 따라서 응축되어 가시화됩니다.
  • 물 순환: 증발과 마찬가지로 응결은 물 순환의 필수적인 부분입니다. 수증기는 찬 공기의 흐름이 있는 대기의 상층으로 올라갑니다. 그곳에서 비가 되어 액체 상태로 침전되는 구름 형태로 응결됩니다.

증발 및 응축의 용도 및 응용

증발과 응축은 특히 과학, 산업 및 엔지니어링 분야에서 다른 프로세스의 성능을 선호합니다.

증발 응용

증발 공정을 용이하게 하도록 설계된 증발기를 통해 수많은 산업 활동이 수행됩니다.

그 중 하나는 유제품 생산입니다. 여기에서 증발은 우유, 연유, 우유 단백질, 유청 및 기타 제품을 생산하는 데 사용됩니다.

또한 두유와 과일 주스를 생산하는 데 사용됩니다. 커피, 차, 맥아, 효모 추출물; 포도당 시럽 또는 가수분해 단백질과 같은 가수분해 제품.
냉장 산업에서는 육류, 뼈 및 혈장 추출물을 형성하는 데 사용됩니다. 가금류 산업에서 농축된 전란 또는 난백을 생산하려면 증발 공정이 필수적입니다.

응축 응용

응축은 실험실과 산업에서 매우 중요한 공정인 증류를 수행하는 데 필수적입니다.

결로에서 물을 얻을 수 있으며, 이러한 이유로 공기에서 수분을 모으는 이슬 수집 장치가 사용됩니다. 이런 식으로 지구의 습도는 사막이나 반 건조 지역에서 사용됩니다.

응축은 화학 물질을 얻는 데에도 유용합니다. 화학 반응에서 얻은 일부 기체를 액체로 변환시키는 방법으로 사용됩니다. 이러한 방식으로 대기 중 분산을 방지합니다.

응축기는 이를 통과하는 가스를 냉각하고 응축하기 위해 산업계에서 사용됩니다.

집에서 커패시터는 냉장고 또는 냉장고에 사용됩니다. 소화기 제조에도 사용됩니다. 이들은 고압에서 응축된 이산화탄소를 저장합니다.

서지

  • 다양한 저자. 물리학 및 화학. (2015). 스페인. 산티야나 교육.
  • 공동 작업 edebé. 물리 및 화학 . (2015). 스페인. 에데베.
  • 다양한 저자. 물리학 책. (2020). 스페인. 편집 아칼.

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Cecilia Martinez (B.S.)
Cecilia Martinez (Licenciada en Humanidades) - AUTORA. Redactora. Divulgadora cultural y científica.

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