Процесс испарения и эффект охлаждения

process ispareniyРаспространено 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.

Поделиться в соц. сетях

Share to Google Buzz
Share to Google Plus
Share to LiveJournal
Share to MyWorld
Share to Odnoklassniki

Один комментарий

  1. Альфия:

    Все так живо, красочно описано, что сразу перед глазами вся жизнь молекул проходит :)

Комментировать