Распространено мнение, что «процесс испарение — это охлаждающий процесс».
Мы замечаем, что наши потовые железы выделяют жидкость — воду, содержащую немного соли и мочевину.
Это происходит: когда нам жарко; при интенсивных физических нагрузках; когда мы волнуемся.
В действительности, важный процесс потоотделения идет постоянно, даже в холодную погоду.
Он-то и позволяет поддерживать постоянную температуру нашего тела.
В перечисленных выше ситуациях происходит усиленное выделение пота, и мы замечаем на коже выступающую влагу.
Собаки реже волнуются, и у них нет потовых желез (за исключением подушечек пальцев).
Поэтому они высовывают свои длинные языки и глубоко и часто дышат, что ускоряет испарение слюны, тем самым охлаждается проходящий в легкие воздух.
Все животные потеют по-разному.
Свиньи иногда, действительно, «потеют как свиньи», хотя всегда стараются охладить себя, валяясь в грязи, также поступают слоны и бегемоты.
В этом животные не сильно отличаются от нас, ведь мы тоже не упускаем случая окунуться в бассейн.
Но что такое испарение?
Это процесс, при котором определенная часть молекул у поверхности жидкости решила распрощаться со своими собратьями и улететь прочь.
По мере того, как молекулы покидают жидкость, количество ее уменьшается.
Вы наблюдали процесс испарения неоднократно — мокрый пол высыхает, то же самое происходит с бельем на веревке.
Если нам необходимо ускорить испарение, мы нагреваем жидкость или дуем на нее.
Нагрев придает молекулам гораздо больше энергии, чем им требуется для «побега».
Поэтому у нас появились сушки для волос, а в общественных туалетах эти жуткие сушки для рук.
Создаваемый ими поток воздуха разгоняет толпу только что испарившихся молекул воды и освобождает место для других.
Если дуть на горячий суп, чтобы его остудить, то можно определенно добиться результата, правда, выглядит это не очень эстетично.
Другой пример. Если в комнате сквозняк, вам сразу станет холодно, когда вы выйдете из ванны, даже если температура воздуха достаточно высокая.
Подуйте на руку и вы почувствуете прохладу, хотя ваше дыхание и теплое, а рука, как вам кажется, не потная.
Обдувание ускоряет испарение небольшого количества влаги, постоянно присутствующего на вашей коже. Нам кажется, что в ветреную погоду холоднее.
Зимой синоптики любят пугать нас «фактором ветреной погоды».
Однако ветер может сыграть в процессе охлаждения нашего тела существенную роль только тогда, когда мы раздеты.
Так почему все же бегство молекул воды понижает температуру остающейся жидкости, и как следствие этого, температуру того объекта, с которым эта жидкость находится в контакте?
Это может показаться странным, но процесс испарения в высшей степени избирательный.
Предпочтение отдается быстрым (горячим) молекулам, а более холодные (медленные) остаются без внимания.
Вот как это происходит.
Молекулы любой жидкости находятся в постоянном движении — скользя во всех направлениях, качаясь из стороны в сторону, сталкиваясь друг с другом, напоминая чем-то муравьев в коробке.
Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы (кстати, и муравьи тоже, если вас это интересует).
По сути дела, температура — это мера средней кинетической энергии (энергии движения) всех молекул вещества.
Важно подчеркнуть в этом определении слово средней, так как при любой заданной температуре молекулы не будут двигаться с одинаковой скоростью.
У некоторых движение очень быстрое, потому что перед этим их толкнули другие молекулы.
Они в свою очередь замедляют скорость, так как отдали часть энергии молекулам, которые сами же и толкнули.
Последите за игрой на бильярде.
Вы заметите, что бильярдный шар сильно замедляется, ударившись о другой шар, который покатится дальше с большей скоростью.
Но средняя энергия двух шаров — их «температура» — остается неизменной.
Теперь о том, что происходит на поверхности жидкости.
Какие, по-вашему мнению, молекулы выскользнут в воздух и испарятся?
Правильно. Те, у кого больше энергии.
И этот «побег» понизит среднюю энергию, температуру молекул, оставшихся в жидкости.
Следовательно, жидкость, испаряясь, охлаждается.
Но на этом история не заканчивается.
Охлаждение не может продолжаться бесконечно.
Вам когда-нибудь приходилось наблюдать, как лужа, из которой вода испаряется, вдруг замерзла? Нет.
А происходит следующее — как только жидкость начинает слегка остывать, из окружающей ее среды начинает поступать тепло, увеличивая численность молекул с большей энергией, что в конечном итоге, поддерживает постоянную температуру.
«Ага! — скажете вы, — у нас опять не все сходится.
Если испаряющаяся жидкость не имеет возможности остаться холодной, то почему мне становится прохладнее, когда испаряется пот?»
А откуда, как вы думаете, идет пополнение энергии?
От вашей кожи.
По мере испарения, слой пота никогда не охлаждается очень сильно, ведь он продолжает забирать тепло у кожи и выбрасывать его в воздух в виде горячих молекул.
Таким образом пот выполняет роль посредника, помогая коже освободиться от тепла.
Скорость испарения жидкости зависит от того, насколько тесно связаны молекулы в жидкости.
Там, где молекулы не сильно притягиваются друг к другу, они могут покинуть всю компанию без особого труда, и жидкость быстро испарится.
Некоторые жидкости такие летучие, что тепло не успевает поступать из окружающей среды, и температура действительно понижается.
К таким жидкостям относится, в частности, этиловый спирт, он испаряется в два раза быстрее, чем вода.
Нанесите на кожу немного спирта (подойдет любой спирт, можно для растирания), вы почувствуете больший охлаждающий эффект, чем от воды.
Это происходит потому, что «горячие» молекулы спирта уходят в воздух с такой скоростью, что опережают вашу способность нагревать участок, где нанесен спирт до температуры тела.
Этилхлорид является в высшей степени летучей жидкостью.
Его молекулы не хотят поддерживать отношения друг с другом, и только ждут случая, чтобы сбежать «из дома».
Процесс испарения этой жидкости происходит в сто раз быстрее, чем воды.
Нанесите на кожу немного этилхлорида, и от холода она занемеет.
Врачи используют его в качестве местной анестезии при небольших операциях.
26.06.2011 в 4:39
Все так живо, красочно описано, что сразу перед глазами вся жизнь молекул проходит