Evaporazione

L' evaporazione è una transizione graduale dallo stato liquido allo stato gassoso sulla superficie di un liquido. Questo fenomeno è una vaporizzazione graduale che ha l'effetto di assorbire energia termica e quindi di ridurre la temperatura dell'ambiente.

Storia della conoscenza

La conoscenza dell'esistenza dell'evaporazione è vecchia. La parola è presa in prestito dal latino imperiale evaporatio, -ionis .

Alcuni autori paragonano l'evaporazione al fenomeno inverso chiamato condensazione , noto sin da prima del 1830 per essere coinvolto nella formazione delle nuvole.

Nel XIX ° secolo, John Dalton ha studiato il volume del vapore acqueo è necessaria per saturare l'aria. Si accorge che questo volume dipende molto dalla temperatura.

Descrizione

L'evaporazione di un liquido avviene principalmente quando una delle sue superfici è libera , cioè non è racchiusa da un altro liquido o da un solido.

Sotto l'azione del calore - cioè l'energia termica sotto forma di agitazione molecolare o radiazione - contenuta nel liquido, alcune molecole superficiali vengono sospinte nell'aria, acquisendo così energia cinetica . L'interfaccia tra liquido e gas è chiamata strato di Knudsen . La quantità di liquido proiettata nell'aria dipende dalla temperatura del liquido, dalla quantità di liquido già presente nell'aria, o saturazione, e dalla pressione del vapore saturo .

Gli stessi effetti su un solido portano alla sua sublimazione .

Descrizione fisica

In un volume libero sopra un liquido formato da molecole di una data specie chimica , alcune molecole di questa specie si trovano in forma gassosa. Al equilibrio termodinamico , la pressione del gas definisce ottenuta la pressione di vapore saturo che dipende dalla temperatura . Se il liquido è costituito da una miscela di specie, queste si trovano nel gas con pressioni parziali pari alla tensione di vapore saturo di ciascuna di esse.

Lo stato stazionario di un singolo sistema di specie è descritto dalla formula di Rankine :

{\ displaystyle \ ln \ left ({\ frac {p_ {2}} {p_ {1}}} \ right) = - {\ frac {\ Delta H _ {\ text {vap}}} {R}} \ sinistra ({\ frac {1} {T_ {2}}} - {\ frac {1} {T_ {1}}} \ right)}

dove , sono le pressioni alle temperature e , l' energia di vaporizzazione (o entalpia di vaporizzazione ) e la costante universale dei gas ideali . $p_1$ $p_2$ $T_1$ $T_2$ ${\ displaystyle \ Delta H _ {\ text {vap}}}$ $R$

Quando la pressione parziale del vapore nel gas è inferiore alla pressione del vapore saturo, alcune delle molecole passano dalla fase liquida alla fase gassosa: è l'evaporazione, che richiede l'apporto del corrispondente calore latente. Per un sistema chiuso, questo ha l'effetto di raffreddare il liquido. Questo fenomeno è descritto dalla relazione Hertz-Knudsen che fornisce il flusso di massa per unità di area:

{\ displaystyle {\ dot {m}} = \ alpha \; {\ sqrt {\ frac {M} {2 \ pi RT}}} \, \ left (p_ {s} -p \ right)}

dove è la pressione del vapore saturo, la massa molare e un coefficiente di efficienza del fenomeno dipendente dalla specie e dalla temperatura. L'equilibrio, corrispondente al flusso zero, viene raggiunto quando . $p_ {s}$ $M$ $\ alpha <1$ ${\ displaystyle p = p_ {s}}$

Nel caso di una miscela formata da più specie debolmente legate, ad esempio una specie in un solvente, i legami riducono la tensione di vapore di equilibrio. Questo viene quindi indicato come una diminuzione dell'attività legata al solvente.

Caratteristiche

Differenze tra evaporazione ed ebollizione

L'evaporazione è un fenomeno superficiale in cui le molecole sulla superficie passano gradualmente da uno stato all'altro mentre l' ebollizione è un fenomeno di volume (le bolle nascono nel liquido).

L'evaporazione è un lento cambiamento di stato mentre l' ebollizione è un rapido cambiamento di stato.

Fattori che favoriscono l'evaporazione

I fattori che favoriscono l'evaporazione sono:

la superficie esposta (stendere la biancheria favorisce l'evaporazione),
il tipo di materiale impregnato (il nylon si asciuga più velocemente della lana o del cotone),
il vento, che favorisce l'evaporazione,
umidità dell'aria: l'evaporazione sarà maggiore nell'aria secca che nell'aria umida,
un apporto di calore come il sole favorisce l'essiccazione per evaporazione, perché questo è endotermico , cioè assorbe calore dall'ambiente.

Evaporazione dell'acqua

L'evaporazione è un fenomeno essenziale nel ciclo della vita sulla Terra. Il ciclo dell'acqua (l'acqua liquida diventa nuvola, quindi ricade sotto la pioggia o la neve) richiede questo passaggio.

L'evaporazione richiede generalmente una grande quantità di energia (il calore latente della vaporizzazione), che consente ad esempio la regolazione della temperatura negli omeotermi mediante traspirazione ed evaporazione del sudore , o il raffreddamento di una brocca di terracotta, o nebulizzatore d'aria ( aerosol di acqua ).

Ad esempio l'evaporazione di un grammo di acqua a 25 ° C richiede circa 2400 Joule ( 580 calorie ), la stessa energia per innalzare la temperatura di 580 grammi di acqua di 1 ° C .

Evaporazione da parte delle piante

Nelle piante l'evaporazione è essenziale per il trasporto dei nutrienti. Infatti, grazie ai legami idrogeno , le molecole d'acqua funzionano come una catena, "tirandosi" a vicenda. Così l'acqua che viene prelevata dalle radici della pianta viene trasportata alle foglie grazie alla proprietà della coesione dell'acqua e delle cellule conduttive della pianta.

Note e riferimenti

Definizioni lessicografiche ed etimologiche di "evaporazione" dal tesoro computerizzato in lingua francese , sul sito web del Centro nazionale per le risorse testuali e lessicali (accesso 30 giugno 2015).
Definizioni lessicografiche ed etimologiche di "evaporazione" dal tesoro computerizzato di lingua francese , sul sito web del Centro nazionale per le risorse testuali e lessicali .
(in) "Esperimenti sull'effetto dell'Aurora Boreale sull'ago magnetico" in Philosophical Transactions della Royal Society of London per l'anno MDCCCXXX , t. 1, Royal Society ,1830( leggi in linea ) , p. 108, sulla Gallica .