อะไรทำให้เกิดการควบแน่นและการระเหย?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


การระเหยและการควบแน่นเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรของน้ำตามธรรมชาติ เป็นกระบวนการทางกายภาพเนื่องจากสารนี้เปลี่ยนสถานะ: จากของเหลวเป็นก๊าซและจากก๊าซเป็นของเหลว ดวงอาทิตย์ทำให้น้ำร้อนและระเหยกลายเป็นไอน้ำ กระแสอากาศพัดพาไอน้ำขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า สิ่งนี้ทำให้เกิดการควบแน่นของไอน้ำและการก่อตัวของเมฆ อนุภาคของเมฆสัมผัสกันและตกลงมาเป็นหยาดน้ำฟ้า ซึ่งอาจเป็นฝน หิมะ หรือลูกเห็บ

ต่อมา น้ำที่ตกลงมาจากหยาดน้ำฟ้ากลายเป็นส่วนหนึ่งของน้ำใต้ดิน ทะเลสาบ และแม่น้ำ ซึ่งไหลลงสู่ทะเลและมหาสมุทร ซึ่งเป็นวัฏจักรที่เริ่มต้นขึ้นอีกครั้ง

อย่างไรก็ตาม กระบวนการระเหยและการควบแน่นยังเกิดขึ้นเทียมในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม กระบวนการทั้งสองนี้ไม่เพียงแต่เกิดขึ้นกับน้ำเท่านั้น แต่ยังเกิดกับสารอื่นๆ

การระเหยคืออะไร

นอกจากจะเป็นกระบวนการที่เป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรของน้ำแล้ว การระเหยยังหมายถึงการเปลี่ยนแปลงซึ่งสารที่อยู่ในสถานะของเหลวจะผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ ทำเฉพาะที่พื้นผิวระหว่างของเหลวและก๊าซเท่านั้น การระเหยเป็นกระบวนการที่ตรงกันข้ามกับการควบแน่น

การระเหยแตกต่างจากการเดือดเนื่องจากดังกล่าวข้างต้นเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นที่พื้นผิวไม่ใช่ภายในของเหลว นี่เป็นกระบวนการดูดความร้อนเนื่องจากต้องใช้ความร้อนเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนเฟส ความร้อนเป็นสิ่งที่จำเป็นในการเอาชนะแรงจับตัวกันของโมเลกุลซึ่งเป็นลักษณะของสถานะของเหลว นอกจากนี้ยังมีความสำคัญในระหว่างการขยายตัวเมื่อของเหลวกลายเป็นไอ

การระเหยยังเป็นวิธีการที่ใช้ในการแยกส่วนประกอบของของผสมที่เป็นของแข็งหรือของเหลว เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โมเลกุลของสารที่เป็นของเหลวจะกลายเป็นก๊าซและหายไปในอากาศ ส่วนประกอบอื่นๆ ยังคงอยู่ในคอนเทนเนอร์

ในทำนองเดียวกัน การระเหยยังสามารถกำหนดเป็น “กระบวนการทำให้เย็น” เนื่องจากเป็นการขจัดความร้อนออกจากอากาศโดยรอบ ตัวอย่างที่ชัดเจนคือเหงื่อของมนุษย์ ซึ่ง “ทำให้ร่างกายเย็นลง” ด้วยการระเหยเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกาย

การระเหยเกิดขึ้นได้อย่างไร

เพื่อให้โมเลกุลของน้ำเปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นสถานะก๊าซ พวกมันจะต้องได้รับพลังงานความร้อน พวกมันทำเช่นนี้โดยการชนกับโมเลกุลของน้ำอื่นๆ ดังนั้นกระบวนการระเหยจึงสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ หากมีอุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นและการระเหยจะเกิดขึ้นเร็วขึ้น นอกจากนี้ยังได้รับอิทธิพลจากความเร็วของการแพร่กระจายของสาร ตัวอย่างเช่น อะซิโตนระเหยได้เร็วกว่าน้ำมาก

เมื่อโมเลกุลของน้ำมีอุณหภูมิสูงถึง 100 องศาเซลเซียส พวกมันจะมีพลังงานจลน์ที่จำเป็นในการกลายเป็นก๊าซ แต่แม้ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่า อนุภาคบางชนิดบนพื้นผิวอาจมีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะพลังของสถานะของเหลวและระเหยได้

อุณหภูมิของน้ำที่สูงขึ้น ความน่าจะเป็นที่จะมีอนุภาคที่มีพลังงานจลน์มากพอที่จะระเหยออกไป ด้วยเหตุนี้การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์จึงเอื้อต่อกระบวนการนี้ เนื่องจากเป็นการให้พลังงานแก่อนุภาค ในความเป็นจริงอนุภาคที่ระเหยเป็นอนุภาคที่มีพลังงานสูงสุด ด้วยเหตุนี้อนุภาคที่เหลือจึงสูญเสียพลังงานและทำให้อุณหภูมิลดลง นี่คือเหตุผลที่ทำให้ botijo ​​เย็นลงภายใต้ดวงอาทิตย์

ปัจจัยสำคัญอื่น ๆ ยังแทรกแซงความเร็วของการระเหย: ความดัน ความชื้นในอากาศ ลม และพื้นผิวที่ของเหลวตั้งอยู่ การระเหยจะเกิดขึ้นเร็วกว่าพื้นที่ขนาดเล็กกว่าพื้นที่ขนาดใหญ่

นอกจากนี้ ของเหลวบางชนิดไม่ระเหยในอัตราที่เท่ากัน เช่นเดียวกับแอลกอฮอล์หรือน้ำมันปรุงอาหารทั่วไป อัตราการระเหยจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารแต่ละชนิดและสภาวะที่สัมผัส

ตัวอย่างของการระเหย

มีตัวอย่างมากมายของการระเหย บางส่วนของพวกเขาคือ:

  • การก่อตัวของเมฆ: ดวงอาทิตย์ทำให้น้ำทะเลร้อนขึ้น และไอน้ำที่ระเหยขึ้นจะลอยขึ้นตามกระแสลมร้อนและก่อตัวเป็นเมฆ
  • เสื้อผ้าเปียกที่ตากหลังจากแขวน: อุณหภูมิที่สูงขึ้นเมื่อแขวนเสื้อผ้าไว้กลางแดด ใช้เครื่องอบผ้าหรือนำเข้าเครื่องทำความร้อน ช่วยให้น้ำที่ชุ่มเสื้อผ้าระเหยได้
  • ไอน้ำที่ออกมาจากกระทะขณะทำอาหาร: เกิดขึ้นเมื่อน้ำเริ่มเดือด
  • การระเหยของแอลกอฮอล์ที่อุณหภูมิห้อง: เนื่องจากสารนี้มีการแพร่กระจายสูง
  • ควันจากถ้วยกาแฟร้อน
  • ดินเปียกที่แห้ง
  • การหายไปของแอ่งน้ำที่เกิดจากสายฝน
  • ขับเหงื่อ
  • การระเหยของน้ำทะเลเค็มเนื่องจากได้รับเกลือทะเล
  • วัฏจักรของน้ำ: การระเหยเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรของน้ำในธรรมชาติ เมื่ออนุภาคของน้ำได้รับพลังงานความร้อนเพียงพอก็จะระเหย จากนั้นจะตกลงมาเป็นหยาดน้ำฟ้าและกลับสู่ทะเลในที่สุด

การควบแน่นคืออะไร

การควบแน่นเป็นกระบวนการที่ตรงกันข้ามกับการระเหย เนื่องจากทำให้น้ำเปลี่ยนสถานะจากสถานะก๊าซเป็นสถานะของเหลวได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อความดันไอน้ำมากกว่าความดันไออิ่มตัว

นอกจากนี้ยังสามารถเรียกว่า “กระบวนการให้ความร้อน” แม้ว่าเมื่อน้ำระเหย การระบายความร้อนจะต้องเกิดขึ้นเพื่อให้ไอน้ำควบแน่น แต่ความร้อนจะถูกปล่อยออกสู่อากาศโดยรอบ

ตัวอย่างทั่วไปของการควบแน่นในธรรมชาติคือน้ำค้าง ซึ่งเป็นไอน้ำที่เมื่ออุณหภูมิลดลงในตอนเช้า จะควบแน่นและตกลงบนพื้นผิว

กระบวนการควบแน่นขึ้นอยู่กับความดัน อุณหภูมิ และความอิ่มตัวของอากาศ เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง “จุดน้ำค้าง” พลังงานจลน์ของโมเลกุลจะลดลงและทำให้เกิดการควบแน่น

การควบแน่นเกิดขึ้นได้อย่างไร

เพื่อให้เกิดการควบแน่น น้ำจะต้องสูญเสียพลังงานจลน์ (พลังงานของการเคลื่อนที่) อนุภาคของไอน้ำมีพลังงานสูงระหว่างโมเลกุลของพวกมัน และทำให้เกิดการเคลื่อนไหวอย่างมากระหว่างพวกมัน ทำให้พวกมันสามารถแยกตัวออกห่างได้ เมื่อสูญเสียพลังงานนี้ไป ไม่ว่าจะเกิดจากการสูญเสียพลังงานความร้อนหรือจากการเปลี่ยนแปลงของความดัน โมเลกุลของน้ำจะเคลื่อนที่ช้าลงและเคลื่อนที่เข้ามาใกล้กลายเป็นของเหลว

ปริมาณไอน้ำในมวลอากาศเรียกว่า “ความชื้นสัมบูรณ์” ปริมาณไอน้ำที่มวลอากาศมีอยู่เมื่อเทียบกับจำนวนไอทั้งหมดที่สามารถสะสมได้คือ “ความชื้นสัมพัทธ์” จุดน้ำค้างจะถึงจุดเมื่ออากาศอิ่มตัว นั่นคือเมื่อมีความชื้นสัมพัทธ์ 100% แน่นอนว่าสิ่งนี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความดันและอุณหภูมิ ยิ่งความชื้นสัมพัทธ์สูงเท่าใด อัตราการควบแน่นของไอในมวลอากาศก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ตัวอย่างของการควบแน่น

ตัวอย่างทั่วไปของการควบแน่นคือ:

  • น้ำค้าง: อุณหภูมิที่ลดลงในช่วงเช้าตรู่ช่วยให้ไอน้ำในอากาศเกิดการควบแน่นและสะสมตัวในรูปของหยดน้ำบนพื้นผิว เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นพร้อมพระอาทิตย์ขึ้น น้ำค้างจะระเหยและวงจรของการระเหยและการควบแน่นจะเริ่มขึ้นอีกครั้ง
  • หมอก: ละอองน้ำเป็นอนุภาคแขวนลอยของน้ำที่ควบแน่นเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวที่เย็นกว่า เช่น บานหน้าต่าง
  • ฝน: เมื่อเมฆชนกัน การตกตะกอนของอนุภาคน้ำที่ควบแน่นจึงเกิดเป็นฝน
  • หยดน้ำที่ปรากฏในเครื่องดื่มเย็น: พื้นผิวของกระป๋องเย็นมีอุณหภูมิต่ำกว่าสิ่งแวดล้อม ดังนั้นมันจึงได้รับความชื้นจากอากาศโดยรอบ ซึ่งกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ
  • น้ำที่ปล่อยออกมาจากเครื่องปรับอากาศ: เพราะมันดูดซับความชื้นจากอากาศซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าภายนอกมาก และควบแน่น
  • กระจกที่เกิดฝ้า: เมื่ออาบน้ำอุ่น ไอน้ำจะจับตัวกับพื้นผิวที่เย็นที่สุดและควบแน่น ทำให้เกิดฝ้าที่กระจกและวัตถุอื่นๆ
  • แว่นตาดำน้ำพ่นหมอกควัน: อากาศระหว่างกระจกแว่นตาดำน้ำกับใบหน้าของเรามีไอน้ำซึ่งมาจากเหงื่อ เมื่ออยู่ในน้ำซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าอากาศ ไอน้ำจะควบแน่นและเกิดฝ้าที่แก้ว
  • การหายใจ: ถ้าเราหายใจเข้าไปใกล้เศษแก้วหรือในที่ที่มีอุณหภูมิต่ำและมีความชื้นมาก เราจะเห็นไอน้ำเป็นหยดเล็กๆ หรือไอขาวๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอากาศในปอดของเรามีอุณหภูมิสูงกว่าพื้นผิวหรือสภาพแวดล้อมภายนอก ดังนั้นจึงควบแน่นและมองเห็นได้
  • วัฏจักรของน้ำ: เช่นเดียวกับการระเหย การควบแน่นเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรของน้ำ ไอน้ำลอยขึ้นสู่ชั้นบนของบรรยากาศซึ่งมีกระแสอากาศเย็น ที่นั่นควบแน่นในรูปของเมฆที่ตกตะกอนในสถานะของเหลวเหมือนฝน

การใช้และการประยุกต์ใช้การระเหยและการควบแน่น

ทั้งการระเหยและการควบแน่นเอื้อต่อประสิทธิภาพของกระบวนการอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม และวิศวกรรม

การประยุกต์ใช้การระเหย

ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องระเหยที่ออกแบบมาเพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการระเหย กิจกรรมทางอุตสาหกรรมจำนวนมากจึงดำเนินไป

หนึ่งในนั้นคือการผลิตผลิตภัณฑ์นม ที่นี่ใช้การระเหยเพื่อผลิตนม นมข้น โปรตีนนม หางนม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ

นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตนมถั่วเหลืองและน้ำผลไม้ สารสกัดจากกาแฟ, ชา, มอลต์, ยีสต์; ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซ์ เช่น น้ำเชื่อมกลูโคส หรือโปรตีนไฮโดรไลซ์
ในอุตสาหกรรมการทำความเย็น มีการใช้เพื่อสร้างสารสกัดจากเนื้อสัตว์ กระดูก และพลาสมาในเลือด ในอุตสาหกรรมสัตว์ปีก กระบวนการระเหยมีความสำคัญต่อการสร้างความเข้มข้นของไข่ทั้งฟองหรือไข่ขาว

การใช้งานควบแน่น

การควบแน่นเป็นสิ่งจำเป็นในการกลั่น ซึ่งเป็นกระบวนการที่สำคัญมากในห้องปฏิบัติการและในอุตสาหกรรม

สามารถรับน้ำได้จากการควบแน่น และด้วยเหตุนี้จึงใช้อุปกรณ์เก็บน้ำค้างซึ่งเก็บความชื้นจากอากาศ ด้วยวิธีนี้ความชื้นของโลกจึงถูกนำมาใช้ในพื้นที่ทะเลทรายหรือพื้นที่กึ่งแห้งแล้ง

การควบแน่นยังมีประโยชน์สำหรับการได้รับสารเคมี ใช้เป็นวิธีการเปลี่ยนก๊าซบางส่วนที่ได้จากปฏิกิริยาเคมีให้เป็นของเหลว ด้วยวิธีนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงการแพร่กระจายในชั้นบรรยากาศ

คอนเดนเซอร์ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อทำให้เย็นและควบแน่นก๊าซที่ผ่านเข้าไป

ที่บ้านใช้คาปาซิเตอร์ในตู้เย็นหรือตู้เย็น นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตเครื่องดับเพลิง สิ่งเหล่านี้กักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ที่ความดันสูง

บรรณานุกรม

  • ผู้เขียนต่างๆ ฟิสิกส์และเคมี (2558). สเปน. ศานติลานาศึกษา.
  • รวมงานedebé ฟิสิกส์และเคมี . (2558). สเปน. เอเดเบ
  • ผู้เขียนต่างๆ หนังสือฟิสิกส์ (2563). สเปน. กองบรรณาธิการ อกาล.
-โฆษณา-

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

Artículos relacionados