Todos somos muy conscientes de un hecho serio de la vida desde la infancia. Para enfriar el té caliente, es necesario verterlo en un platillo frío y soplarlo sobre su superficie durante mucho tiempo. Cuando tienes seis o siete años, realmente no piensas en las leyes de la física, simplemente las das por sentadas o, en términos físicos, las tomas como un axioma. Sin embargo, a medida que aprendemos ciencia con el tiempo, descubrimos similitudes interesantes entre los axiomas y las pruebas consistentes, traduciendo sin problemas nuestras suposiciones de la infancia en teoremas de adultos. Lo mismo ocurre con el té caliente. Ninguno de nosotros podría haber imaginado que esta forma de enfriar está directamente relacionada con la evaporación del líquido.
Física del proceso
Para responder a la pregunta de qué determina la tasa de evaporación de un líquido, es necesario comprender la física misma del proceso. La evaporación es el proceso de transición de fase de una sustancia de un estado líquido de agregación a un estado gaseoso. Cualquier sustancia líquida puede evaporarse, incluso muy viscosa. En aparienciay no se puede decir que cierta suspensión gelatinosa pueda perder parte de su masa debido a la evaporación, pero bajo ciertas condiciones esto es exactamente lo que sucede. Un sólido también puede evaporarse, solo que este proceso se llama sublimación.
Cómo sucede
Para saber de qué depende la tasa de evaporación de un líquido, se debe partir del hecho de que se trata de un proceso endotérmico, es decir, un proceso que tiene lugar con la absorción de calor. El calor de transición de fase (calor de evaporación) transfiere energía a las moléculas de una sustancia, aumentando su velocidad y aumentando la probabilidad de su separación, mientras debilita las fuerzas de cohesión molecular. Al separarse de la mayor parte de la sustancia, las moléculas más rápidas salen de sus límites y la sustancia pierde su masa. Al mismo tiempo, las moléculas líquidas expulsadas hierven instantáneamente, realizando el proceso de transición de fase al separarse, y su salida ya se encuentra en estado gaseoso.
Solicitud
Al comprender las razones de las que depende la tasa de evaporación de un líquido, es posible regular correctamente los procesos tecnológicos que ocurren en base a ellos. Por ejemplo, el funcionamiento de un acondicionador de aire, en cuyo intercambiador-evaporador hierve el refrigerante, tomando calor de la sala refrigerada, o la ebullición del agua en las tuberías de una caldera industrial, cuyo calor se transfiere al necesidades de suministro de calefacción y agua caliente. Comprender las condiciones de las que depende la velocidad de evaporación de un líquido brinda la oportunidad de diseñar y fabricar equipos modernos y tecnológicos de dimensiones compactas y con un coeficiente aumentado.transferencia de calor.
Temperatura
El estado líquido de agregación es extremadamente inestable. Con nuestro n terrenal. y. (el concepto de "condiciones normales", es decir, adecuadas para la vida humana), periódicamente tiende a pasar a una fase sólida o gaseosa. ¿Como sucedió esto? ¿Qué determina la tasa de evaporación de un líquido?
El criterio principal es, por supuesto, la temperatura. Cuanto más calentamos el líquido, más energía aportamos a las moléculas de la sustancia, más enlaces moleculares rompemos, más rápido va el proceso de transición de fase. La apoteosis se logra con una ebullición nucleada constante. El agua hierve a 100°C a presión atmosférica. La superficie de una olla o, por ejemplo, una tetera, donde hierve, es perfectamente lisa solo a primera vista. Con un aumento múltiple en la imagen, veremos interminables picos afilados, como en las montañas. El calor se suministra puntualmente a cada uno de estos picos y, debido a la pequeña superficie de intercambio de calor, el agua hierve instantáneamente, formando una burbuja de aire que sube a la superficie, donde colapsa. Es por eso que tal ebullición se llama burbujeante. La tasa de evaporación del agua es máxima.
Presión
El segundo parámetro importante, del que depende la velocidad de evaporación de un líquido, es la presión. Cuando la presión cae por debajo de la atmosférica, el agua comienza a hervir a temperaturas más bajas. El trabajo de las famosas ollas a presión se basa en este principio: sartenes especiales, desde donde se bombeaba el aire y el agua ya hervía a 70-80 ºС. El aumento de presión, por el contrario,aumenta el punto de ebullición. Esta propiedad útil se utiliza cuando se suministra agua sobrecalentada desde una central térmica a la calefacción central e ITP, donde, para mantener el potencial de calor transferido, el agua se calienta a temperaturas de 150-180 grados, cuando es necesario excluir la posibilidad de hervir en cañerías.
Otros factores
El soplado intensivo de la superficie del líquido con una temperatura superior a la temperatura del chorro de aire suministrado es otro factor que determina la tasa de evaporación del líquido. Ejemplos de esto se pueden tomar de la vida cotidiana. Soplar la superficie del lago con el viento, o el ejemplo con el que comenzamos la historia: soplar té caliente vertido en un platillo. Se enfría debido a que, al desprenderse del grueso de la sustancia, las moléculas se llevan consigo parte de la energía, enfriándola. Aquí también puede ver el efecto del área de superficie. Un platillo es más ancho que una taza, por lo que potencialmente puede escapar más masa de agua de su cuadrado.
El tipo de líquido en sí mismo también afecta la tasa de evaporación: algunos líquidos se evaporan más rápido, otros, por el contrario, más lento. El estado del aire circundante también tiene una influencia importante en el proceso de evaporación. Si el contenido de humedad absoluta es alto (aire muy húmedo, como cerca del mar), el proceso de evaporación será más lento.
