Как заставить жидкость не испаряется

Испарение и конденсация воды. Несколько практических советов

Вода – одно из самых распространенных и вместе с тем самое удивительное вещество на Земле. Вода находится повсюду: и вокруг нас, и внутри нас. Мировой океан, состоящий из воды, покрывает ¾ поверхности земного шара. Любой живой организм, будь то растение, животное или человек, содержит воду. Человек более чем на 70% состоит из воды. Именно вода – одна из главнейших причин возникновения жизни на Земле. Как и любое вещество, вода может находиться в различных состояниях или, как говорят физики, ‑ агрегатных состояниях вещества: твердом, жидком и газообразном. При этом постоянно происходят переходы из одного состояния в другое – так называемые фазовые переходы. Одним из таких переходов является испарение, обратный процесс называется конденсацией. Давайте попробуем разобраться, как можно использовать это физическое явление, и что нужно знать об этом.

В процессе испарения вода переходит из жидкого состояния в газообразное, при этом образуется водяной пар. Это происходит при любой температуре, когда вода находится в жидком состоянии (0 0 – 100 0 С). Однако скорость испарения не всегда одинаковая и зависит от ряда факторов: от температуры воды, от площади поверхности воды, от влажности воздуха и от наличия ветра. Чем выше температура воды, тем быстрее двигаются ее молекулы и тем интенсивнее происходит испарение. Чем больше площадь поверхности воды, а испарение происходит исключительно на поверхности, тем больше молекул воды смогут перейти из жидкого состояния в газообразное, что увеличит скорость испарения. Чем больше содержание водяных паров в воздухе, то есть чем выше влажность воздуха, тем менее интенсивно происходит испарение. Кроме того, чем больше скорость удаления молекул водяного пара от поверхности воды, то есть чем больше скорость ветра, тем больше скорость испарения воды. Также следует отметить, что в процессе испарения воду покидают самые быстрые молекулы, поэтому средняя скорость молекул, а, значит, и температура воды уменьшаются.

Учитывая описанные закономерности, важно обратить внимание на следующее. Очень горячий чай пить не безвредно. Однако чтобы его заварить, требуется вода с температурой, близкой к температуре кипения (100 0 С). При этом вода активно испаряется: над чашкой с чаем хорошо видны поднимающиеся струйки водяного пара. Чтобы быстро охладить чай и сделать чаепитие комфортным, нужно увеличить скорость испарения, и охлаждение чая произойдет существенно быстрее. Первый способ известен всем с детства: если подуть на чай и тем самым удалить молекулы водяного пара и нагретый воздух от поверхности, то скорость испарения и теплопередачи увеличится, и чай быстрее остынет. Второй способ часто использовали в старину: переливали чай из чашки в блюдце и тем самым увеличивали площадь поверхности в несколько раз, пропорционально увеличивая скорость испарения и теплопередачи, благодаря чему чай быстро остывал до комфортной температуры.

Охлаждение воды при испарении хорошо ощущается, когда летом выходишь из открытого водоема после купания. С влажной кожей находиться прохладнее. Поэтому чтобы не переохладиться и не заболеть, нужно обтереться полотенцем, тем самым остановить охлаждение, вызванное испарением воды. Однако это свойство воды – охлаждаться при испарении – иногда полезно использовать для того, чтобы немного понизить высокую температуру заболевшему человеку и тем самым облегчить его самочувствие при помощи компрессов или обтираний.

При конденсации вода из газообразного состояния переходит в жидкое с выделением тепловой энергии. Это важно помнить, находясь вблизи кипящего чайника. Струя водяного пара, выходящая из его носика, имеет высокую температуру (около 100 0 С). Кроме того, соприкасаясь с кожей человека, водяной пар конденсируется, тем самым увеличивая неблагоприятное термическое воздействие, что может привести к болезненным ожогам.

Также полезно знать, что в воздухе всегда содержится какое-то количество водяных паров. И чем выше температура воздуха, тем больше водяных паров может быть в атмосфере. Поэтому летом при заметном понижении температуры в ночное время часть водяных паров конденсируется и выпадает в виде росы. Если утром пройти босиком по траве, то она будет влажной и холодной на ощупь, так как уже активно испаряется благодаря утреннему солнцу. Похожая ситуация происходит, если зимой войти с улицы в теплое помещение в очках, ‑ очки будут запотевать, так как водяные пары, находящиеся в воздухе, будут конденсироваться на холодной поверхности стекол. Чтобы это предотвратить, можно воспользоваться обычным мылом и нанести на стеклах сетку с шагом около 1 см, а затем растереть мыло мягкой тканью, не спеша и не сильно нажимая. Стекла очков покроются тонкой невидимой пленкой и не будут запотевать.

Водяной пар, находящийся в воздухе, можно с большой точностью считать идеальным газом и рассчитывать параметры его состояния при помощи уравнения Менделеева-Клапейрона. Предположим, что температура воздуха днем при нормальном атмосферном давлении составляет 30 0 С, а влажность воздуха 50%. Найдем, до какой температуры должен охладиться воздух ночью, чтобы выпала роса. При этом будем считать, что содержание (плотность) водяных паров в воздухе не изменялось.

По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:

В закрытой банке объемом 2 л находится воздух, влажность которого составляет 80%, а температура 25 0 С. Банку поставили в холодильник, внутри которого температура 6 0 С. Какая масса воды выпадет в виде росы после наступления теплового равновесия.

Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы

Источник

Как заставить жидкость не испаряется

Поиск способов уменьшения потерь жидкости от испарения

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

В промышленности, в технике, в медицине, в быту человек постоянно использует различные жидкости. А как известно любая жидкость при любой температуре испаряется.

Но бывают ситуации, когда нужно, чтобы испарение жидкостей стало минимальным или прекратилось совсем. Так при хранении в засушливых районах пресной воды, используемой в дальнейшем на орошение, требуется уменьшить ее потери, большая часть которых происходит от испарения.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

Узнать физические основы процесса испарения.

Определить факторы, влияющие на интенсивность испарения.

Определить области хозяйственной деятельности, в которых нужно уменьшать интенсивность (скорость) испарения.

Предложить способы, при помощи которых возможно изменить интенсивность испарения. Экспериментально проверить их эффективность.

Оценить полученные результаты, сделать выводы о возможности применения предложенных способов в хозяйственной деятельности.

В работе были использованы следующие методы исследования:

— анализ литературных сведений о методах сокращения потерь от испарения;

-экспериментальная проверка предложенных методов сокращения испарения;

-анализ полученных результатов эксперимента.

Практическая значимость работы:

Предложены дополнительные способы воздействия на жидкость с целью изменения скорости ее испарения:

— изменение состава жидкости (добавление различных примесей),

— воздействие на жидкость магнитным полем.

Проведена экспериментальная проверка эффективности предложенных методов.

Предлагаемые методы возможно применять как дополнительное воздействие при хранении пресной воды, углеводородного топлива в резервуарах или при транспортировке.

Традиционные способы уменьшения потерь от испарения.

Для уменьшения интенсивности испарения, а вместе с этим и потерь, традиционно проводят следующие мероприятия:

— снижают температуру жидкости;

— уменьшают площадь свободной поверхности жидкости;

— увеличивают давление паров жидкости над ней.

Здесь подземные резервуары-хранилища более эффективны чем наземные, так как в них почти отсутствуют суточные изменения температуры.

Для уменьшения площади свободной поверхности жидкости резервуары для хранения и транспортировки должны быть более глубокими и узкими. Также частично проблему решают так называемые понтоны, — сооружения, которые идеально соответствуют размерам резервуара и плавают на поверхности жидкости. Проблема сокращения потерь бензина от испарения решается также путем постоянной герметизации резервуаров и хранением под повышенным давлением.

Эти мероприятия не всегда легко выполнить. Многие из них требуют значительных материальных и энергетических затрат, ведут к удорожанию хранилищ, к трудоемкости обслуживания.

Предлагаемые способы уменьшения испарения.

Было выдвинуто предположение влиять на скорость испарения, изменяя состав жидкости (добавлять различные примеси).

По концентрации растворенных солевых частиц вода из различных источников значительно отличается по своему составу (жесткая или мягкая, пресная, морская, минеральная природная, дистиллированная). Было принято решение – проверить экспериментально, влияет ли химический состав воды на скорость ее испарения.

Эффективность данного метода также было решено проверить экспериментально на воде, и на бензине.

Экспериментальные исследования эффективности предлагаемых способов уменьшения скорости испарения.

Эксперимент № 1. Сравнение интенсивности испарения воды из разных источников.

Постановка эксперимента № 1

Подготовлены пробы жидкости для опыта:

— прокипяченная водопроводная вода, остывшая до комнатной температуры:

— вода из естественного водоема (р. Протва Калужская обл.);

— водопроводная вода с добавлением морской соли (имитация морской воды).

В четыре стаканы равного диаметра и объема налиты вышеперечисленные пробы. Объем каждой пробы 15 мл, отмерен при помощи медицинского шприца.

Стаканы оставлены при одинаковых внешних условиях (в течение времени пока длится опыт внешние условия не остаются постоянными, но они остаются одинаковыми для всех образцов).

Несколько суток, через каждые 24 ч при помощи шприца определяется оставшееся количество пробы в каждом стакане. Определяется испарившийся объем каждой пробы.

Исследование интенсивности испарения проб воды проводились в домашних условиях. Пробы водопроводной воды были взяты из-под крана. Проба воды с меньшей жёсткости получена обычным кипячением водопроводной воды. Проба воды из отрытого водоема была взята в январе из реки Протва Калужской области. Для получения аналога морской воды в пробу водопроводной воды добавили морскую соль, приобретенную в аптеке.

Интенсивность испарения оценили по следующей формуле:

Где S — площадь поверхности испаряющейся жидкости; S=(πD 2 )/4, м 2

D – внутренний диаметр сосуда, м (см. Приложения)

t— время, длительность эксперимента, ч

Qобъем испарившейся жидкости (Q= Qн – Qк), мл;

Qн- первоначальный объем жидкости (15 мл), мл;

Qк- оставшийся объем жидкости в конце эксперимента, мл

Результаты представлены в таблице 1 и на рис.1.

Изменение объема проб воды из разных источников

Таблица 1 – Интенсивность испарения воды из различных источников

Исследуемые

пробы

длительность эксперимента, ч

Площадь поверхности испаряющейся жидкости, м 2

Объем испарившейся жидкости, мл

Q= Qн – Qк

Интенсивность

испарения, мл/(м 2 *ч)

Источник

Форум химиков

Беззольная жидкость

Беззольная жидкость

Сообщение RTR » Вт май 08, 2007 1:23 am

Сообщение Константин_Б » Вт май 08, 2007 8:28 am

Сообщение Iskander » Вт май 08, 2007 9:26 am

Re: Беззольная жидкость

Сообщение rombach » Вт май 08, 2007 11:19 am

Слово «беззольная» здесь тоже мало подходит. Как известно, органические растворители по большей части состоят из углерода, водорода и кислорода, и при сгорании золы дать не могут в принципе.
А чем вам вода не подходит? Все разбавляют водой и не жужжат.

Сообщение amik » Вт май 08, 2007 12:31 pm

Сообщение Flact » Вт май 08, 2007 5:00 pm

Сообщение avor » Вт май 08, 2007 9:03 pm

АА просто погуще сузпензию сделать и расслаиваться не будет.

А так воду в такой смеси можно попробовать загустить аэросилом, помня правда, о том, что он изменит состав глазури.

Кстати, силиконовое масло тоже при выгорании песок дает.

ИИИИ. маЧло вазелиновое спасет отца дулевских игрушек. Органика, состав близкий к полиэтилену, «не испраряется» на комнате, довольно вязкое.

Сообщение amik » Вт май 08, 2007 9:43 pm

Re: Беззольная жидкость

Сообщение RTR » Ср май 09, 2007 7:41 pm

Re: Беззольная жидкость

Сообщение avor » Чт май 10, 2007 8:54 pm

Да поняли, мы поняли на счет эмали.

А вот на счет жидкости?

Как, я уже сказал, можно заменить воду на масло(например вазелиновое). Но тут кроются подводные камни. Масло по другому будет смачивать, а может вообще не будет смачивать порошок. Как результат у вас изменятся вязкотекучие свойства шлинкера. Возможны натеки, разрывы тонкого слоя, скатывание шлинкера с наносимой поверхности, образование капелек, изменение адгезии.

Если всего этого не произойдет, то возможно вазелиновое масло вас спасет. Надо попробовать.

А вот найти водорастворимую жидкость, которая не испаряется на комнате и к тому же вязкая и не глицерин. В голову лезет не столько органика, сколько неорганика. Но это вилы в вашем случае.

И еще не совсем понятно, как идет обжиг, если в муфеле, то масло возможно будет желтить так же как глицерин. А вот если в пламени горелки да еще с поддувом воздуха, то возможно и глицерин будет давать меньше желтизны.

Re: Беззольная жидкость

Сообщение Гретхен » Сб май 12, 2007 9:46 pm

Сообщение aversun » Вс май 13, 2007 1:15 pm

Сообщение Гретхен » Вс май 13, 2007 6:21 pm

Сообщение RTR » Вс май 13, 2007 10:14 pm

Сообщение Механизатор » Пн май 14, 2007 2:12 am

Плохая идея!

Сообщение RTR » Пн май 14, 2007 8:03 pm

Re: Плохая идея!

Сообщение avor » Пн май 14, 2007 8:18 pm

Re: Плохая идея!

Сообщение RTR » Пн май 14, 2007 10:58 pm

Сообщение amik » Пн май 14, 2007 11:16 pm

Re: Плохая идея!

Сообщение avor » Вт май 15, 2007 10:25 am

Кстати, сама зола(древесная) состоит из смеси карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов, а эти карбонаты являются вторым компонентом стекла, а первым является кварцевый песок.
Так что несовсем понятно, что вы понимаете под золой, в данном случае и почему она вам может помешать. Боятся вам надо именно сажи. А не золы, как таковой.

Источник

Испарение

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Испарение: что это за процесс

Процесс перехода из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. У этого процесса есть две разновидности: испарение и кипение.

Например, мы заварили себе горячий чай. Над чашкой мы точно увидим пар, так как вода только что поучаствовала в процессе кипения.

Подождите-ка, мы ведь только что сказали, что кипение и испарение — разные вещи. Это действительно так, при этом эти два процесса могут происходить параллельно.

Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно. Например, вода в озере испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Кипение по сути своей — это интенсивное испарение, которое вызвали внешними условиями — доведя вещество до температуры кипения.

Если нет каких-то внешних воздействий, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость из-за явления диффузии.

Интересно то, что направление тепловых потоков при испарении может идти в разной последовательности и комбинациях:

Подытожим, чтобы не запутаться: в чем главная разница между испарением и кипением:

Испарение на уровне молекул

Давайте вспомним об особенностях разных агрегатных состояний вещества.

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

сохраняет форму и объем

в кристаллической решетке

соотносится с размером молекул

колеблется около своего положения в кристаллической решетке

близко друг к другу

малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается

занимают предоставленный объем

больше размеров молекул

хаотичное и непрерывное

Из этой таблицы видно, что молекулы в жидкостях находятся близко друг другу, но хаотично, то есть не имеют кристаллической решетки, как в твердых телах. Эти молекулы движутся (причем, чем выше температура, тем быстрее движутся) и в ходе движения сталкиваются. Столкновения меняют направление и скорость движения — из-за этого молекулы иногда быстро устремляются к поверхности жидкости и вылетают из нее. Это и есть испарение.

В предыдущем абзаце мы не случайно заметили, что молекулы движутся быстрее при увеличении температуры — ведь из-за этого испарение идет интенсивнее. В этом случае происходит охлаждение: нагретую жидкость уже покинули все самые быстрые молекулы и температура самой жидкости понижается.

Интенсивность испарения

Интенсивностью испарения называют количество воды, которое испаряется с поверхности площадью 1 см2 за одну секунду.

Интенсивность испарения зависит от следующих факторов:

Скорость испарения — количество жидкости, которая испаряется со свободной поверхности в единицу времени.

Интенсивность испарения — количество жидкости, которая испаряется с единицы площади поверхности в единицу времени.

По сути, это два очень близких друг к другу понятия, поэтому разница будет лишь в величинах и единицах измерения, а суть процесса отражают обе формулировки.

Насыщенный пар

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Вода, испаряясь, превращается в водяной пар и поднимается вверх, где происходит конденсация пара, образуются облака, и вода возвращается на землю в виде осадков.

Вследствие конденсации водяного пара, который живет в воздухе, образуются облака и туман. По этой же причине холодное стекло запотевает, соприкасаясь с теплым воздухом.

На рисунке — процессы испарения и конденсации в плотно закрытом сосуде, когда жидкость и пар находятся в динамическом равновесии. Это значит, что одновременно конденсируется и испаряется одинаковое количество вещества.

Влажность воздуха говорит нам о том, сколько в воздухе содержится водяного пара. Но бесконечное количество пара в воздух не запихнешь. Поэтому, во-первых, его там очень мало, а во-вторых, при избыточном количестве водяного пара происходит конденсация — это когда образуется роса.

Но если мы тот же воздух поместим в помещение с температурой +20 градусов, то в него может испариться уже до 17 миллиграмм пара. Значит его влажность будет равна 1/17 = 6%. Человеку комфортнее всего находиться при значении влажности 40-50%.

Попробуйте курсы подготовки к ЕГЭ по физике с опытным преподавателем в онлайн-школе Skysmart!

Испарение в жизни

И действительно: чего в этой жизни только не испаряется — мы встречаемся с этим каждый день. Давайте узнаем, зачем этот процесс вообще нужен, и как люди научились извлекать из него пользу.

Испарение в организме человека и животных

Выше мы разбирали вопрос, почему если облиться теплой водой, нам все равно станет холодно. По этому же принципу работает ощущение холода после того, как мы вспотели — в какой-то момент нам становится холодно.

Само потоотделение — важный процесс терморегуляции организма. Если мы достигаем высокой температуры (из-за внешних воздействий или же из-за болезни), то организм стремится себя охладить, чтобы не умереть из-за превращения белков в нашем организме в яичницу.

Пот выделяется через поры кожи, а затем испаряется — все это позволяет нашему организму быстро избавиться от лишней энергии, охладить тело и нормализовать температуру.

При высокой влажности холод и тепло воспринимаются более чувствительно. Это связано с потливостью человека при высокой температуре. Такой механизм помогает нам бороться с жарой и «скинуть» избыточное тепло, но при высокой влажности пот не может испариться.

При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно. А при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве.

У животных этот механизм работает схожим образом. Но, например, собакам испарения с кожи недостаточно, поэтому они часто открывают пасть, высовывают язык и дышат порой ну очень смешно 🐶

Именно гортань и язык собаки идеально подходят для испарения влаги и охлаждения тела животного.

Испарение у растений

Удивительно, но у растений механизм испарения тоже работает схожим образом. Растения очень любят воду, поэтому домашние растения мы поливаем, а в пустынях их просто нет.

Ту воду, которую цветы поглотили, они могут испарять, чтобы не перегреться под жарким солнцем. Да, вода нужна, чтобы растения питались, но в жаркие дни еще и для температурной саморегуляции. Поэтому не забывайте поливать цветы, а в очень жаркие дни делайте это еще интенсивнее.

Испарение в природе и окружающей среде

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Именно круговоротом воды в природе обеспечивается жизнь на Земле — так как влага разносится по всему миру, растения в дикой природе способны жить без наших попыток полить большую пальму из леечки.

Испарение воды с поверхности рек, озер, морей и океанов создает дождевые тучи, которые затем, проливаясь дождем, поливают растения и деревья. Многие дождь не любят, мол, он мокрый, мерзкий и затекает в ботинки, но он очень нужен засушливым регионам — Северной Африке или Центральной Индии, которые часто страдают от засухи.

Испарение в промышленности и быту

С бытом совсем все просто: мы сушим вещи, готовим еду, покупаем увлажнители воздуха или размазываем разлитую лужу по полу.

В случае с промышленностью для нас все не так очевидно. Промышленная техника, работающая на основе испарения, разрабатывается по схожей схеме: в ней всегда максимально увеличена площадь поверхности жидкости, чтобы испарение шло интенсивно.

Например, испаритель, изображенный на схеме, состоит из совокупности соединенных между собой испарителей. В основе его действия — пар, полученный в одной ступени, который используют в качестве источника тепла для следующей ступени. По мере того, как температура уменьшается от одной ступени к другой, вакуум увеличивается, так что температура кипения становится ниже и испарение поддерживается. Он предназначен для того, чтобы очистить воду от отходов.

Источник