Випаровування як фізичне явище
Наукова теорія дозволяє не тільки зрозуміти, чому речовина може перебувати в газоподібному, рідкому, і твердому станах, але і пояснити процес переходу речовини з одного стану в інший.
Випаровування - це процес, при якому рідина поступово переходить в повітря в формі пари або газу.
Всі рідини випаровуються, але з різною швидкістю.
Молекули рідини рухаються безладно.
На поверхні рідини її молекули рухаються швидше тих, що знаходяться внизу, і вони можуть летіти в повітря, долаючи сили зчеплення. Це і є випаровування.
Коли рідина підігріта, випаровування відбувається швидше - в теплій воді швидкість руху молекул більше, більше молекул має шанс залишити рідину. Вилетіла молекула приймає участь в безладному тепловому русі газу. Безладно рухаючись, вона може назавжди піти від поверхні рідини, що знаходиться у відкритому посуді, але може і повернутися знову в рідину.
У закритій посудині випаровування відсутній, тому що пар швидко досягає точки насичення, коли кількість молекул, що залишають рідину, дорівнює кількості молекул повернулися в неї.
Якщо повітря над рідиною рухається, швидкість випаровування збільшується, так як потік повітря над посудиною забирає з собою утворилися пари рідини. Чим більше поверхня випаровується рідини, тим швидше відбувається випаровування. Вода в круглій сковорідці випаруватися швидше, ніж у високому глечику.
При випаровуванні рідина залишають більш швидкі молекули, тому середня кінетична енергія молекул рідини зменшується. Це означає, що відбувається зниження температури рідини. Змочивши руку який-небудь швидко випаровується рідиною (спирт, ацетон), можна відчути сильне охолодження змоченого місця. Охолодження посилитися якщо на руку подути.
Кругообіг води в природі
Випаровується вода швидше і там, де суші навколишнє повітря. У спекотні сухі дні людина пітніє, але піт мало його турбує: він миттєво висихає. А коли варто волога спека, то від поту намокає навіть одяг. Але якщо волога постійно випаровується з морів, річок, озер, якщо вона йде з рослин і зникає в атмосфері, то чому ж тоді Земля не висихає?
Це не трапляється тому, що вода робить постійний кругообіг. Випарувавшись, вона піднімається разом з нагрітим повітрям, приймаючи форму дрібних крапельок.
Більше 70% поверхні земної кулі покрито водами світового океану. Але був час, коли морів не було зовсім. Вчені вважають, що близько 3500 млн. Років назад наша Земля була дуже гарячою і її оточували величезні клуби пари. Поступово земля остигала, остигав і навколишній її пар. Остигаючи, пар перетворювався в воду в атмосфері Землі і наповнював западини в земної поверхні, утворюючи перші на землі моря.
Вода на Землі постійно переміщається з одного місця на інше:
1. З поверхні моря безперервно випаровуються крихітні частинки води, невидимі неозброєним оком. Вони стають частиною навколишнього нас повітря у вигляді водяної пари.
2. Це процес випаровування. Вода перетворюється на водяну пару з поверхні водойм практично в будь-яку погоду. Але влітку в спеку, цей процес йде значно швидше й інтенсивніше.
3. Повітря, піднімаючись до верху ставати холодніше. Опинившись на великій висоті, водяна пара згущується в крихітні крапельки води, які зависають у повітрі у вигляді хмар.
4. Вітер переносить хмари по небу.
5. Крихітні крапельки, що утворюють хмари, об'єднуються один з одним - як саме це відбувається, вченим поки невідомо - і випадають на землю у вигляді дощу.
6. Якщо повітря дуже холодний, крапельки в хмарах замерзають і випадають у вигляді сніжинок.
7. На вершинах гір сніг лежить цілий рік. Звідти по гірських схилах стікають маленькі струмочки, підживлює тане снігом.
8. Інші струмки підживлюються дощовою водою. Всі ці струмочки, струмки з часом впадають у великі річки.
9. Річки стікають з гір і в кінці кінців впадають в море. Таким чином, вода, що випарувалася з поверхні нашої планети, повертається на неї.
Процес випаровування - це дуже цікаве фізико-хімічне явище, його цікаво спостерігати і відзначати, як воно часто зустрічається в нашому житті.
Я думаю, що наука ще не раз використовує процес випаровування для користі людини і нашої планети.
Глава II «Практичні досліди»
ДОСВІД № 1 «Залежність швидкості випаровування від різних чинників»
1. Залежність випаровування від температури
▪ 2 склянки одного обсягу
▪ 2 блюдця різного діаметру
▪ градусник для рідин
Наллємо в два однакових склянки холодну і гарячу воду. Відзначимо рівень води в склянках. Через 12 хвилин вода в гарячому склянці випаруватися швидше.
Висновок: Це відбувається тому, що в підігрітою рідини молекули збільшують швидкість під впливом високої температури. Вони штовхають один одного так сильно, що деякі вириваються назовні і розсіюються між молекулами повітря у вигляді водяної пари.
2. Залежність випаровування від площі випаровується поверхні, якщо температура рідини однакова.
Наллємо гарячу воду (для прискорення процесу досвіду) в блюдця різного діаметру. Відзначимо рівень води. Через 10 хвилин вода в великому блюдце випарувалася швидше (обсяг рідини став менше).
Висновок: Чим більше поверхня випаровується рідини, тим швидше відбувається випаровування, так як кількість випаровуються молекул буде більше на більшій площі.
3. Залежність випаровування від вітру.
Намочимо два однакових аркуша паперу водою. Один залишимо висихати на повітрі, а на інший за допомогою фена направимо струмінь холодного повітря. Через 10 хвилин лист став сухим, інший же залишався вологим ще годин.
Висновок: Якщо повітря над рідиною рухається, швидкість випаровування збільшується, так як потік повітря допомагає молекулам рідини відірватися від поверхні і перейти в пароподібний стан. Гаряче повітря прискорить цей процес.
4. Залежність випаровування від роду речовини.
Намочимо два аркуші паперу різними рідинами: водою і спиртом. Через 3 хвилини спирт з листа повністю випарувався, лист, зволожений водою, залишався сирим 20 хвилин.
Висновок: Процес випаровування речовин не однаковий. Це залежить від сил утримують молекули цієї речовини.
Швидкість випаровування можна змінювати, знаючи фактори, що впливають на цей процес!
ДОСВІД № 2 «Виділення речовини з розчину. Кристалізація цукру ».
▪ Товста бавовняна нитка довжиною 10 см.
1. Налити в чашку гарячої води і, помішуючи ложечкою, додавати цукор до тих пір, поки він не перестане розчинятися. Робити треба швидко, щоб вода не встигла охолонути і розчинила більше цукру.
2. Вилити розчин в стакан.
3. Прив'язати один кінець до середини олівця, а інший до скріпці.
4. Покласти олівець на стакан так, щоб нитка занурилася в розчин, залишаючись натягнутою.
5. Поставити склянку в холодне місце і залишити його на день.
Результат: На нитки утворилися кристали цукру.
Висновок: Гаряча вода допомогла створити перенасичений розчин. Коли вода охолола, вона не змогла втримати таку кількість цукру, і його надлишки утворили кристали. Коли перенасичений розчин остигає, частина розчиненої речовини виділяється з розчинника (вода) у вигляді кристалів. Вода є чудовим розчинником, але є багато розчинів, в яких розчинником є спирт: парфуми, лаки, клеї. Переваги цих продуктів (аромат парфумів, непроникність лаків, єднальна здатність клеїв) пов'язані з тим, що спирт швидко випаровується, залишаючи на поверхні розчинені речовини.
Випаровування дозволяє виділити речовини з розчину!
Працюючи над темою випаровування, я знайшов відповіді на свої питання. Я дізнався, як відбувається випаровування, що швидкість випаровування речовин різна. Люди активно використовують процес випаровування в своєму житті, застосовують його у виробництві різних механізмів і машин, використовують в побуті. У природі цей процес відбувається незалежно від діяльності людини і завдання людей - не порушувати цей процес. Для цього необхідно любити природу і любити нашу Землю! Досліди, які я провів, були дуже цікавими, і я думаю, що можна провести ще багато інших дослідів по цій темі. Зараз, коли я дивлюся «Діскавері» або Новомосковськ книги, я завжди звертаю увагу на випаровування, що відбувається в природі або в житті людини, і я радий, що вже так багато знаю про нього!