Что может испаряться кроме воды
Вода испаряется
Испарение воды
Кажется, что стоит только задать вопрос о том, испаряется ли вода, как сразу же будет получен утвердительный ответ. Но на самом деле, даже если это и так (в чем мы абсолютно уверены), то утверждать наличие строгих условий, в которых вода переходит в пар, нельзя. И причин для этого очень много.
Существует очень много разнообразных природных явлений, которые обычно не заметны, но на самом деле именно они и показывают, что же происходит с водой при различных условиях. Кроме того, что происходит на Земле, есть еще и интересные процессы на других планетах, которые пока что можно лишь наблюдать, но доказать экспериментально нельзя. К сожалению, в ближайшие пять-десять лет такой возможности не появится. Тем не менее, даже имеющимися данными можно воспользоваться для того, чтобы определить ответы на самые сложные вопросы, которые интересуют человечество.
Испаряется ли вода?
Вода испаряется. И испаряется она практически всегда. Представим себе Землю ледникового периода. Если бы влага не испарялась, абсолютно сухой воздух не дал бы шансов ни одному живому существу продержаться дольше нескольких дней. Но ведь этот период был пройден, хотя и длился несколько тысяч лет. Что же это означает? Это означает, что вода испаряется при температуре в ноль и ниже градусов. Если вы думаете, что это невероятно, то вы ошибаетесь, потому что современными учеными уже точно доказано: испаряется даже лед.
Многие представляют себе процесс испарения не более как кипение жидкости, которая нагрета до соответствующей температуры. Но как же тогда быть с туманом? С тем, что происходит с реками поздней осенью? Испарение происходит при любой температуре, начиная с самых низких, которые только могут быть на нашей планете, и заканчивая непосредственной температурой кипения воды. Достаточно лишь, чтобы условия были подходящими.
Смотреть видео фильм: Испарение и конденсация
Влага превращается… в обыкновенный пар
Сколько же градусов должно быть в окружающем воздухе, например, чтобы жидкость спокойно могла переходить в пар? Для того чтобы этот процесс происходил сам по себе: сколько угодно. Вода в любом случае будет постепенно превращаться в набор разрозненных молекул, которые называются туманом или паром. В любом случае, влага все равно переходит в другое состояние.
Поэтому тот же самый пример мы можем использовать для того, чтобы доказать, что вода может испаряться и при температуре в ноль градусов. Можно ли добиться того, что влага вообще не будет переходить в пар? Да, можно. И это несложно сделать, потому что существует несколько вариантов, одним из которых является увеличение давления. Когда оно значительно превышает все нормы, вода не переходит в газообразное состояние, потому что именно давление не дает молекулам воды отрываться от ее поверхности.
Насколько можно увеличивать давление, чтобы получить воду, которая практически не может закипеть? Это очень большое значение, поэтому добиться его можно только лишь с использованием специальных камер. Увеличение давления в полтора раза заставит воду кипеть при температуре в 110 градусов. То есть, если говорить об увеличении силы взаимодействия молекул воды при увеличенной силе тяжести, то в нормальных условиях планета должна весить в разы больше и обладать намного большим диаметром.
Вода при высоком давлении
Что касается тех ситуаций, когда температура должна возрасти в значительной степени, например, в два или в три раза, то для этого надо увеличить атмосферное давление в сто раз. При таком давлении не может существовать никакая жизнь, но зато вода может находиться в жидком состоянии даже при температуре в 330 градусов.
Получается, что вода – это уникальная жидкость. Существуя даже на других планетах, она все равно оказывается в жидком состоянии, потому что рано или поздно общие условия позволяют ей это сделать. Но что касается Земли, то здесь благодаря человеку тоже могут возникнуть оригинальные условия. Поэтому нет никаких сомнений, что вода в различные эпохи могла превращаться в полноценный пар при различных температурах. Так что если через сто лет скажут, что нормальная температура кипения воды составляет 103 градуса, то нет никаких гарантий, что это будет ложью.
Почему вода испаряется при комнатной температуре?
В школе нас учили, что когда вода закипает, она меняет фазу с жидкости на пар. Чтобы вызвать это изменение, требуется высокая температура, называемая точкой кипения. Для воды эта точка составляет 100 °C. Однако вспомните, что во время дождя лужи испаряются после прояснения неба, особенно когда выходит солнце. При испарении фаза воды также переходит из жидкой в парообразную, и это происходит при температурах, далеко не равных 100 °C.
Ответ кроется в физических и химических свойствах молекул воды и связей, образующихся между этими молекулами (межмолекулярных связей).
Химические свойства молекул воды
Молекула воды состоит из двух атомов водорода, соединенных с одним атомом кислорода. Связи между атомами O и H образуются за счет обмена электронами. Эти связи называются ковалентными. Каждый элемент стремится достичь энергетически наименьшего состояния (т.е. наиболее стабильного состояния), теряя или приобретая электроны, чтобы достичь ближайшей конфигурации благородного газа.
Молекула воды имеет слегка изогнутую форму благодаря электронам на атоме кислорода. Это способствует образованию межмолекулярной водородной связи.
Кислород имеет высокую склонность притягивать к себе электроны. Это свойство называется электроотрицательностью. Из-за высокой электроотрицательности электроны проводят больше времени вблизи O, и на O образуется частичный отрицательный заряд. Аналогично, на H образуется частичный положительный заряд. Геометрия молекулы воды такова, что происходит разделение положительных (вблизи двух атомов H) и отрицательных зарядов (на O).
Когда две молекулы воды находятся рядом друг с другом, частично отрицательный O одной молекулы имеет тенденцию притягивать частично положительный атом H другой молекулы, что приводит к слабой связи, называемой водородной связью. Эта связь существует между двумя разными молекулами (межмолекулярная связь). Поскольку водородная связь слабая, для ее разрыва требуется меньше энергии, поэтому вода остается жидкостью при комнатной температуре.
Температура и молекулярная энергия
Влажность
Количество водяного пара, присутствующего в атмосфере, называется влажностью. При любой заданной температуре атмосфера может удерживать только фиксированное количество водяного пара. Чем выше температура, тем большее количество водяного пара присутствует в атмосфере. Концентрация водяного пара в атмосфере имеет верхний предел, за которым водяной пар не может удерживаться.
При испарении, в отличие от кипения, только некоторые молекулы на поверхности обладают достаточной энергией для перехода в парообразную фазу.
Испарение при комнатной температуре
Предположим, что вода налита на стол тонким слоем. Молекулы расположены слоями. Молекулы в самом верхнем слое испытывают межмолекулярные силы притяжения только снизу и с боков, тогда как молекулы в объеме жидкости испытывают межмолекулярное притяжение со всех сторон. Таким образом, молекулы наверху испытывают меньшие суммарные межмолекулярные силы, чем молекулы внутри объема. Поскольку эти межмолекулярные силы (водородные связи) слабы, когда верхний слой подвергается воздействию солнечного света, некоторые молекулы получают достаточно кинетической энергии, чтобы уйти в атмосферу при комнатной температуре.
Более того, чем ниже влажность, тем легче испаряется жидкость. По мере испарения концентрация водяного пара в атмосфере увеличивается. За критическим порогом атмосфера больше не может удерживать водяной пар. Это называется состоянием насыщения. Если состояние насыщения не достигнуто, испарение продолжается.
Таким образом, сочетание влажности и высокой молекулярной энергии делает возможным испарение некоторых молекул на поверхности даже при низких температурах!
ФИЗИКА
Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха.
Испарение – это процесс перехода жидкости в пар (газообразное состояние).
Испарение происходит при любой температуре жидкости.
Молекулы жидкости при тепловом движении движутся с разными скоростями. Самые быстрые молекулы способны преодолеть притяжение остальных молекул и выскочить из жидкости.
Эти молекулы образуют пары в воздухе.
Скорость испарения жидкости зависит от:
— температуры (чем выше температура жидкости, тем большей скоростью обладают ее молекулы)
— от площади поверхности испаряющейся жидкости (чем больше площадь поверхности, тем большее число быстрых молекул покидает жидкость)
— от наличия ветра над поверхностью жидкости
Так как при испарении жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, обладающие соответственно большей кинетической энергией, средняя кинетическая энергия молекул жидкости уменьшается, значит температура жидкости при испарении понижается.
Рассмотрим процесс образования насыщенного пара:
В сосуд наливаем жидкость и закрываем его. Жидкость в сосуде начинает испаряться, и плотность пара над жидкостью в сосуде увеличивается.
В результате теплового движения часть молекул водяного пара возвращается в жидкость. Чем больше плотность водяных паров в сосуде, тем большее число молекул пара возвращается в жидкость.
Через некоторое время в сосуде устанавливается динамическое равновесие между жидкостью и паром:
число молекул, покинувших жидкость за какой-то отрезок времени, становится равным числу молекул, возвращающихся в жидкость за такой же отрезок времени.
В сосуде образовался насыщенный пар.
Насыщенный пар – это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
Давление и концентрация молекул (плотность) насыщенного пара при постоянной температуре не зависят от занимаемого паром объема.
Давление насыщенного пара зависит только от его температуры.
Давление насыщенного пара растет как вследствие повышения температуры жидкости, так и вследствие увеличения концентрации молекул пара.
Пар называется ненасыщенным, если его давление меньше давления насыщенного пара при данной температуре.
При нагревании жидкости растворенный в жидкости газ начинает собираться в пузырьки по всему объему жидкости.
В дальнейшем испарение происходит не только с поверхности жидкости, но и внутрь пузырьков.
Внутри пузырьков образуется насыщенный пар.
С повышением температуры жидкости давление насыщенного пара в пузырьках растет, что ведет к увеличению объема пузырьков.
Под действием выталкивающей силы пузырьки всплывают к поверхности жидкости, лопаются и выбрасывают пар.
Кипение жидкости начинается при температуре, когда давление насыщенного пара в пузырьках становится равным давлению в жидкости.
Давление в жидкости = гидростатическому давлению (давлению высоты столба жидкости) + внешнему атмосферному давлению.
Температурой кипения называется температура жидкости, при которой давление ее насыщенного пара равно или больше внешнего давления.
Температура кипения жидкости повышается с ростом внешнего атмосферного давления и понижается при его уменьшении.
Например:
В автоклавах для стерилизации медицинских инструментов создается повышенное давление, и кипение воды происходит при температуре значительно выше 100С.
На высокогорье, где атмосферное давление ниже нормального, температура кипения воды меньше, чем 100С.
Для поддержания кипения к жидкости надо подводить теплоту, которая расходуется на парообразование, т.к. внутренняя энергия пара больше внутренней энергии жидкости такой же массы.
В процессе кипения температура жидкости остается постоянной.
Влажность воздуха – это содержание водяного пара в воздухе.
Атмосферный воздух состоит из смеси газов и водяных паров.
Влажность воздуха характеризуется следующими величинами:
1. Абсолютная влажность воздуха – это масса водяных паров, содержащихся в 1 куб. метре воздуха при данных условиях.
Абсолютная влажность воздуха может оцениваться:
Парциальное давление водяного пара – это давление, которое производил бы водяной пар, если бы остальные газы воздуха отсутствовали.
Y =P/P0*100%
В прогнозе погоды указывается величина относительной влажности воздуха в процентах!
Прибор для измерения относительной влажности воздуха называется психрометром.
Как увлажнить воздух в квартире: 10 лайфхаков
С наступлением отопительного сезона содержание влаги в воздухе опускается до 15–20%. Это напрямую влияет на наше здоровье. Сухой воздух раздражает глаза, портит волосы, способствует снижению иммунитета и ускоряет старение кожи. Больше всего от него страдают маленькие дети и люди с заболеваниями дыхательных путей. Кроме того, при недостаточном уровне влажности воздуха портятся книги, гибнут комнатные растения и рассыхается деревянная мебель.
Врачи рекомендуют поддерживать влажность в помещениях в диапазоне между 50% и 70%. Для этого можно использовать подручные средства — от гидрогеля до пульверизатора. Рассказываем, как создать дома комфортный микроклимат.
1. Откройте дверь в ванную
Простой и быстрый способ сделать жизнь зимой более комфортной. Поскольку ванная комната считается самым влажным помещением в квартире, достаточно оставлять ее дверь открытой, когда вы выходите из душа. Пар распространится по комнатам и тем самым увлажнит воздух. Этот эффект легко усилить: если вы предпочитаете горячие ванны, не сливайте воду сразу после использования. Сначала дайте ей остыть, тогда пара станет еще больше. Кроме того, повысить содержание влаги в воздухе можно, если разместить сушилку с мокрым бельем около батареи. Так ваши вещи высохнут быстрее, а дышать будет легче.
2. Заведите больше растений
Комнатные растения не только украшают интерьер, очищают воздух от вредных примесей и насыщают его кислородом. Они могут повысить влажность. Причем некоторые цветы справляются с этой задачей гораздо лучше других. Выбирайте влаголюбивые сорта, которым требуется регулярное опрыскивание и обильный полив. К таким относятся циперус, спатифиллум, традесканция. Эти цветы впитывают много жидкости, которая затем постепенно испаряется через листья. Сделать воздух более влажным также помогут неприхотливые гибискус и фикус. У них довольно крупные листья, а значит, больше площадь испарения.
3. Установите аквариум
Немного увлажнить воздух поможет любая емкость с водой. Просто оставьте ее в комнате, и вода постепенно начнет испаряться. Аквариум работает по такому же принципу. Главное, чтобы он был без крышки — закрытый аквариум не даст необходимого эффекта. Недостаток только один: такой «увлажнитель» требует регулярного ухода. Рыбок придется кормить, а емкость с водой — мыть. Более интересный вариант — акваферма. Это самоочищающийся аквариум, который позволяет получать урожай. Внизу селят рыбку, а сверху — высаживают зелень. Холодными зимними вечерами этот зеленый островок будет напоминать о лете.
4. Сделайте настольный фонтан
Если у вас нет времени следить за аквариумом и растениями, можно поставить в квартире небольшой настольный фонтан или водопад. Это красиво, а главное — практично. Он увлажнит воздух, поможет расслабиться и создаст атмосферу уюта. Многие модели оснащены встроенной подсветкой, системой фильтрации и разными декоративными элементами. Например, их дополняют стеклянными шарами и деревянными колесами, которые крутятся под напором воды. Кстати, такой мини-фонтан совсем необязательно покупать. При желании его можно сделать своими руками — в интернете есть множество пошаговых видеоуроков.
5. Распылите воду
Обычно пульверизатор используют для опрыскивания растений и мытья стекол. А еще с его помощью можно легко и быстро наполнить воздух влагой. Для этого наберите в чистую емкость дистиллированную воду и распылите ее в комнатах. Повторяйте такую процедуру не меньше двух раз в день — это поможет создать комфортный микроклимат. Главное, следите за тем, чтобы капли не оседали на текстиль — на нем могут остаться пятна и разводы. Кроме того, пульверизатор может заменить интерьерный диффузор. Чтобы наполнить квартиру ароматом, добавьте в воду пару капель эфирного масла и взболтайте перед распылением.
6. Проведите влажную уборку
Попробуйте чаще делать влажную уборку. Так вы не только избавитесь от грязи и болезнетворных микроорганизмов, но и повысите влажность. Вытрите пыль и помойте полы. Вода, оставшаяся на поверхностях, будет понемногу испаряться и насыщать воздух влагой. Чтобы пыль не оседала на уже вымытых участках — уборку лучше делать по принципу сверху-вниз. Начинайте с люстр и карнизов, затем спускайтесь к мебели и плинтусам. Также не забудьте протереть дверные ручки и выключатели, а в конце откройте окна и проветрите квартиру. Особенно полезно делать это летом, когда воздух на улице более влажный, чем в домах.
7. Разложите гидрогелевые шарики
Гидрогель — это полимер с высокими впитывающими свойствами. Он способен поглощать воду в 100–200 раз больше собственного веса. Под действием влаги гранулы сначала разбухают, а затем начинают медленно отдавать ее воздуху. С помощью разноцветных гидрогелевых шариков, которые можно купить в любом цветочном магазине, создают красивые интерьерные композиции в стеклянных сосудах. Или используйте их вместо грунта для выращивания некоторых сортов комнатных растений. Единственное правило: не забывайте вовремя подливать к гидрогелевым шарикам воду, чтобы процесс испарения не прекращался.
8. Пересмотрите рацион
Зимой старайтесь отдавать предпочтение вареной еде и горячим напиткам. Во время приготовления вода из кастрюль будет испаряться, тем самым повышая уровень влажности на кухне. Поэтому почаще варите супы и каши, тушите рагу, готовьте компоты. Если у вас есть чайник для плиты, временно используйте его вместо электрического. Причем чем медленнее будет огонь — тем лучше. А вот при приготовлении пищи в духовке воздух, наоборот, станет суше. Чтобы кухня наполнилась не только влагой, но и приятным ароматом, добавьте в воду пару капель любимого эфирного масла, вскипятите ее и оставьте остывать на плите.
9. Используйте батарею
В магазинах можно купить специальные керамические увлажнители воздуха на радиаторы. Они недорогие, бесшумные и безопасные. Это небольшие емкости, которые заполняются водой и крепятся на батарею. Под действием тепла влага будет испаряться и тем самым нормализовать водный баланс. К тому же такой увлажнитель может стать стильным украшением интерьера: сосуды отличаются разнообразием форм, цветов и размеров. Например, в виде фигурок животных или минималистичных однотонных колб. Прибор можно использовать только в сезон отопления. А летом из него получится отличная ваза.
10. Купите бытовой увлажнитель
По сравнению с альтернативными способами увлажнения воздуха, эти приборы намного эффективнее. Сегодня в продаже представлен огромный ассортимент увлажнителей. Все устройства делятся на три типа в зависимости от принципа действия: паровые, ультразвуковые и холодного испарения. Дороже всего стоят комбинированные приборы. Они увлажняют воздух, очищают его и ионизируют. Некоторые модели также имеют функцию ароматизации и могут автоматически регулировать интенсивность увлажнения. При покупке увлажнителя учитывайте площадь комнаты: если она не превышает 20 кв. м, достаточно емкости на 1 л.
Принцип холодного испарения
Что же такое – принцип холодного испарения?
Способы увлажнения воздуха
Существует всего три способа увлажнения воздуха Вашего помещения – паровой, ультразвуковой и принцип холодного испарения, среди которых принцип холодного испарения признан лучшей технологией увлажнения воздуха по сравнению с двумя другими способами увлажнения.
Паровой способ увлажнения воздуха – вода кипит как в чайнике, испаряется и увлажняет воздух при помощи горячего пара.
Схема работы парового увлажнителя воздуха
В паровых увлажнителях, наряду с несомненными плюсами, такими как безусловная гигиеничность и цена, есть несколько очень серьезных минусов. Например, опасность обжечься горячим паром. Большая вероятность переувлажнения воздуха. Кроме того – кальций. Да-да, этот вечный кальций, который оседает на всем, чего касается. Можно заливать дистиллированную воду. Можно менять чистить картриджи, бесконечно нервничать по поводу поиска новых фильтров или средств от накипи…. В результате, несчастный прибор забрасывается на шкаф, а имя фирмы производителя не упоминается иначе как в ругательных конструкциях. Да. Дешево – не всегда сердито.
Кстати, забыли упомянуть про расход электроэнергии. Не так уж и дешево выходит.
Ультразвуковой метод увлажнения воздуха – отличный метод, если Вам требуется увлажнить быстро, качественно и недорого. Например, если у Вас в зимнем саду находятся тропические растения, то лучшего способа и не придумать.
На данный момент подобные устройства считаются наиболее высокотехнологичными устройствами, потребляющими небольшое количество электроэнергии. В основе лежит метод расщепления воды на мельчайшие капли – вода из бачка, попадая на вибрирующую с высокой частотой пластину, расщепляется и выбрасывается в виде небольшого облака.
Схема работы ультразвукового увлажнителя воздуха
На выходе имеем загадочную и непонятную струю абсолютно холодного пара, идущую вразрез с нашими представлениями о паре вообще. Примерно неделю Вы будете зачарованно и восхищенно наблюдать за этим чудом техники, щупать его и предлагать всем Вашим знакомым потрогать этот волшебный холодный пар. Через две недели все потеряют интерес, а через три месяца – да, снова кальций. Ультразвуковые увлажнители воздуха имеют картриджи для сбора извести. Картриджи в приборе нужно менять, в противном случае скопившийся кальций начнет выходить наружу и белым налетом оседать на мебели, растениях и т.п. Ну, на всем, в общем. В целом, при наличии ответственной фирмы-производителя, которая на протяжении энного количества лет будет добросовестно производить и поставлять фильтры и картриджи к своим приборам – проблема решаемая. Нет – ну, будет у Вас на шкафу одним прибором больше, а в лексиконе – больше на одно ругательное слово. Жаль, конечно, но факт.
Метод холодного испарения все-таки не зря признан лучшим во всем мире. Кем признан? Нет, не нами, конечно, хотя мы полностью с этим согласны. Признание данный метод увлажнения получил среди тех миллионов пользователей, которые приобрели увлажнители воздуха работающие по принципу холодного испарения.
Системы, работающие по принципу холодного испарения – это системы, действующие без каких-либо сменных фильтров и картриджей. Принцип работы гениально прост, в резервуаре, наполненном водой, вращается пластинчатый барабан, который обдувается сухим воздухом из помещения, при этом с пластин барабана происходит естественное холодное испарение воды. Испаряется именно вода, все примеси находящиеся в воде остаются на дне резервуара, т.е. белый налет на мебели образовываться не будет.
Схема работы мойки воздуха
Безусловные плюсы данной системы
— Уровень влажности устанавливается всегда до оптимального, с медицинской точки зрения, уровня – 45-55%. Это происходит потому, что испарение, а, соответственно, и увлажнение воздуха происходит естественным путем – в воздух не поступает больше воды, чем он может забрать при данной температуре (Таблица зависимости влажности воздуха от его температуры). Для кого-то это – минус. Конечно же, это зависит от того, какие параметры необходимы лично Вам. Если нужна влажность более 55-60%, то холодное испарение категорически НЕ подойдет – лучше остановиться на ультразвуковом увлажнении.
— Увлажнитель воздуха, увлажняющий воздух по принципу холодного испарения, не нуждается в измерительных приборах, потому что уровень влажности устанавливается автоматически.
— Исключены образование конденсата, накипи и выход кальция. Воздух не может набрать воды больше необходимого уровня, прибор не нуждается в нагревательных элементах, а кальций не имеет склонности сам собой испаряться и тихо-мирно оседает в поддоне, куда заливается вода.
– Из безусловных плюсов – в таких системах воздух, проходя через воду, не только увлажняется, но еще и промывается. Увлажнение и очистка в одном. Такая себе «влажная уборка воздуха».
Собственно, все. Никакого пара, ни горячего, ни холодного, на выходе Вы не увидите. Расход электроэнергии – минимальный. Система проста и долговечна. Ничего не нужно менять, кроме обыкновенной воды из крана, которой у нас, к счастью, в данный момент достаточно.
Главный минус – дорого. Дорого по сравнению с другими системами по увлажнению.
Здесь решение каждый принимает сам для себя.
Многие говорят – вот, на Ваших Вентах нет гигрометра. А на моем ультразвуковом приборе есть, и я могу установить тот уровень влажности, который мне нужен.
Верно. Не спорим. Но проблема в том, что ни прибор, ни его пользователь, к сожалению, не могут знать, какая именно влажность нужна в данный момент при данной температуре Вашему помещению. Установите значение меньше – какой смысл? Установите больше – конденсат.
Кто знает, какой уровень влажности нужен? Знают это только воздух и вода, которые при методе холодного испарения взаимодействуют абсолютно естественным образом. Ну, еще физики, конечно, знают, но если у Вас в семье есть физики, то можно предложить им рассчитать необходимую влажность при данной температуре и каждый раз устанавливать новую влажность исходя из текущей температуры воздуха. Уверены – они останутся довольны.
Очень часто приходится сталкиваться с заявлениями «я не верю, что таким способом можно увлажнить воздух» или «да я не верю, что оно увлажняет!» или «простота конструкции пугает». Да, это так. Действительно – пока не увидишь – не поверишь. Но. Есть одно очень важное «НО», уважаемые скептики, которое говорит в пользу данного метода. Если Вы утром залили в поддон увлажнителя 7 литров воды, а вечером Вы их там не обнаружили, то, следовательно, вода куда-то делась? А делась она в воздух, поскольку деться ей было больше некуда. Незаметно? Да. Незаметно – значит комфортно. Ведь одним из основных плюсов подобной техники является то, что она тихо и незаметно делает свое дело, не привлекая к себе особого внимания, всегда с одинаковой прилежностью и эффективностью.