Güneş enerjisi inanılmaz derecede güçlü bir ısıtma motoru yerçekiminin üstesinden gelen, büyük bir küpü havaya kolayca kaldıran (her iki taraf yaklaşık seksen kilometredir). Böylece bir yılda gezegenimizin yüzeyinden bir metre kalınlığındaki su tabakası buharlaşır.

Buharlaşma sırasında, sıvı bir madde, en küçük parçacıkların (moleküller veya atomlar) parçacıklar arasındaki kohezyon kuvvetlerini yenmek için yeterli bir hızda hareket ederek yüzeyden ayrılmasından sonra yavaş yavaş buhar veya gaz haline dönüşür.

Buharlaşma süreci daha çok geçiş olarak bilinse de sıvı madde buhara, sıfırın altındaki sıcaklıklarda buz geçtiğinde kuru buharlaşma vardır. katı hal sıvı fazdan geçmeden buhara dönüşür. Örneğin, yıkanmış nemli çamaşırlar soğukta kuruması için asılırsa dondurulduğunda çok sertleşir, ancak bir süre sonra yumuşayarak kurur.

Sıvı nasıl kaçar

Bir sıvının molekülleri birbirine yakın yerleştirilir ve çekim kuvvetleriyle birbirine bağlı olmalarına rağmen, belirli noktalara bağlı değildirler ve bu nedenle maddenin tüm alanı üzerinde serbestçe hareket ederler. (sürekli birbirleriyle çarpışırlar ve hızlarını değiştirirler).

Yüzeye çıkan parçacıklar, hareketleri sırasında maddeyi terk etmeye yetecek bir hız kazanırlar. Zirveye ulaştıklarında hareketlerini durdurmazlar ve alt parçacıkların çekiciliğinin üstesinden gelerek sudan uçarak buhara dönüşürler. Bu durumda, kaotik hareket nedeniyle moleküllerin bir kısmı sıvıya geri döner, geri kalanı atmosfere daha fazla gider. Buharlaşma burada bitmez ve aşağıdaki moleküller yüzeye çıkar (bu, sıvı tamamen buharlaşana kadar olur).

Örneğin, doğadaki su döngüsünden bahsediyorsak, yoğunlaşan buhar belirli koşullar altında geri döndüğünde yoğunlaşma sürecini gözlemleyebiliriz. Bu nedenle, doğadaki buharlaşma ve yoğuşma yakından ilişkilidir, çünkü onlar sayesinde dünya, toprak ve atmosfer arasında sürekli bir su değişimi vardır, bu nedenle çevreye çok miktarda faydalı madde sağlanır.

1. Yoğunluk. Madde ne kadar yoğunsa, moleküller birbirine ne kadar yakınsa, üst parçacıkların diğer atomların çekim kuvvetinin üstesinden gelmesi o kadar zor olur, bu nedenle sıvının buharlaşması daha yavaş olur. Örneğin, metil alkol sudan çok daha hızlı uçar (metil alkol - 0.79 g/cm3, su - 0.99 g/cm3).
2. Sıcaklık. Buharlaşma hızı, buharlaşma ısısından da etkilenir. Buharlaşma sürecinin sıfırın altındaki sıcaklıklarda bile gerçekleşmesine rağmen, daha fazla sıcaklık maddeler, buharlaşma ısısı ne kadar yüksekse, bu da parçacıkların o kadar hızlı hareket etmesi anlamına gelir, bu da buharlaşma yoğunluğunun artmasıyla sıvıyı kitlesel olarak terk eder (dolayısıyla kaynar su soğuk sudan daha hızlı buharlaşır).Hızlı moleküllerin kaybı nedeniyle, sıvının iç enerjisi azalır ve bu nedenle buharlaşma sırasında maddenin sıcaklığı düşer. Bu sırada sıvı bir ısı kaynağının yakınındaysa veya doğrudan ısıtılırsa, buharlaşma hızı düşmeyeceği gibi sıcaklığı da düşmeyecektir.
3. yüzey alanı. Bir sıvı ne kadar fazla yüzey alanı kaplarsa, ondan ne kadar çok molekül kaçarsa, buharlaşma hızı o kadar yüksek olur. Örneğin, dar boyunlu bir sürahiye su dökerseniz, buharlaşan parçacıklar incelen duvarlara yerleşip alçalmaya başlayacağından sıvı çok yavaş kaybolacaktır. Aynı zamanda, bir kaseye su dökerseniz, moleküller, suya geri dönmek için yoğunlaşacak hiçbir şeyleri olmayacağından, sıvının yüzeyini serbestçe terk edeceklerdir.
4. Rüzgâr. Suyun bulunduğu kabın üzerinde hava hareket ederse buharlaşma süreci çok daha hızlı olacaktır. Bunu ne kadar hızlı yaparsa, buharlaşma hızı o kadar hızlı olur. Rüzgarın buharlaşma ve yoğuşma ile etkileşimini hesaba katmamak imkansızdır.Okyanus yüzeyinden yükselen su molekülleri kısmen geri döner, ancak çoğu gökyüzünde yükseklerde yoğunlaşır ve rüzgarın karaya damıttığı bulutları oluşturur, damlalar yağmur şeklinde düşer ve toprağa nüfuz ederek bir süre sonra okyanusa dönerek toprakta büyüyen bitki örtüsüne nem ve çözünmüş mineraller sağlar.

Bitki yaşamındaki rolü

Özellikle canlı bir bitkinin yüzde sekseni su olduğu düşünülürse, bitki örtüsünün yaşamında buharlaşmanın önemi göz ardı edilemez. Bu nedenle, bitki nemden yoksunsa, su ile birlikte yaşam için gerekli besinleri ve mikro elementleri almayacağından ölebilir.

Bitki gövdesi boyunca hareket eden su, oluşumu için bitkinin güneş ışığına ihtiyaç duyduğu organik maddeleri içinde taşır ve oluşturur. Ve burada buharlaşma önemli bir rol oynar, çünkü güneş ışınları nesneleri son derece güçlü bir şekilde ısıtma yeteneğine sahiptir ve bu nedenle bitkinin aşırı ısınmadan ölmesine neden olabilir (özellikle sıcak yaz günlerinde). Bunu önlemek için, su, şu anda çok fazla sıvının salındığı yapraklar tarafından buharlaştırılır (örneğin, günde bir ila dört bardak su mısırdan buharlaşır).

Bu, bitkinin vücuduna ne kadar çok su girerse, yapraklardan suyun buharlaşması o kadar yoğun olursa, bitki daha fazla soğuyacak ve normal şekilde büyüyecektir. Sıcak bir günde yürürken yeşil yapraklara dokunursanız, bitkiler tarafından suyun buharlaştığı hissedilebilir: kesinlikle serin olacaklardır.

Bir kişiyle iletişim

İnsan vücudunun yaşamındaki buharlaşmanın rolü daha az önemli değildir: terleme yoluyla ısıyla savaşır. Buharlaşma genellikle deri yoluyla ve ayrıca solunum yolu yoluyla gerçekleşir. Bu, hastalık sırasında, vücut ısısı yükseldiğinde veya spor sırasında, buharlaşma yoğunluğunun arttığı durumlarda kolayca görülebilir.

Deri ve solunum yolu yoluyla, su sadece vücudu terk etmekle kalmaz, aynı zamanda dumanlarla birlikte girer. çevre(doktorların hastalarına genellikle deniz tatili yazmaları boşuna değildir). Ne yazık ki, yararlı elementlerin yanı sıra, zararlı parçacıklar da genellikle bunlara girer - kimyasal maddeler, sağlığa onarılamaz hasara neden olan zararlı dumanlar.

Bazıları toksiktir, diğerleri alerjiye neden olur, diğerleri kanserojendir, diğerleri kansere ve diğer eşit derecede tehlikeli hastalıklara neden olurken, birçoğunun aynı anda birkaç zararlı özelliği vardır. Zararlı dumanlar vücuda esas olarak solunum organları ve deri yoluyla girer, daha sonra içeri girdikten sonra anında kan dolaşımına emilir ve tüm vücuda yayılarak toksik etkilere ve ciddi hastalıklara neden olur.

Bu durumda, bir kişinin yaşadığı bölgeye (bir fabrika veya tesisin yakınında), yaşadığı veya çalıştığı binaya ve ayrıca sağlığa zararlı koşullarda geçirilen zamana bağlıdır.

Zararlı dumanlar, muşamba, mobilya, pencere vb. gibi ev eşyalarından vücuda girebilir. Hayatı ve sağlığı kurtarmak için, bu tür durumlardan kaçınmak tavsiye edilir ve en iyi çıkış yolu, bir daire veya iş değişimine kadar tehlikeli bölgeyi terk etmek ve bir ev düzenlerken kalite sertifikalarına dikkat etmek olacaktır. satın alınan malzemelerden.

9. sınıf öğrencisi Chernyshova Christina MBOU Stavropol 27 No'lu ortaokul.

Bunun konusu Araştırma çalışması- buharlaşma hızının çeşitli faktörlere bağımlılığının incelenmesi dış koşullar. Bu sorun, çeşitli teknolojik alanlarda ve çevremizdeki doğada geçerliliğini korumaktadır. Doğadaki su döngüsünün buharlaşma ve toplu yoğuşma aşamalarından geçtiğini söylemek yeterlidir. Su döngüsünden, sırayla, gezegen üzerindeki güneş etkisi veya genel olarak canlıların normal varlığı gibi önemli fenomenlere bağlıdır.

Hipotez: buharlaşma hızı, maddenin türüne, sıvının yüzey alanına ve hava sıcaklığına, yüzeyinin üzerinde hareketli hava akımlarının varlığına bağlıdır.

İndirmek:

Ön izleme:

BELEDİYE BÜTÇESİ GENEL EĞİTİM KURULUŞU

ORTAÖĞRETİM OKULU № 27

Araştırma çalışması:

"Buharlaşma ve bu süreci etkileyen faktörler"

Tamamlayan: 9. sınıf B öğrencisi

Chernyshova Christina.

Öğretmen: Vetrova L.I.

Stavropol

2013

I.Giriş………………………………………………………………....…….3

II Teorik kısım……………………………………………………………….4

1.Moleküler kinetik teorinin temel hükümleri…………………4

2. Sıcaklık……………………………………………………..………...6

3. Özellik sıvı hal maddeler……………………………..... 7

4. İç enerji ………………………………………………….……..8

5. Buharlaşma……………………………………………………………………..10

III.Araştırma bölümü………………………………..…………………..14

IV.Sonuç…………………………………………………………….…..21

V. Edebiyat…………………………………………………………………….22

giriiş

Bu araştırma çalışmasının konusu, buharlaşma hızının çeşitli dış koşullara bağımlılığının incelenmesidir. Bu sorun, çeşitli teknolojik alanlarda ve çevremizdeki doğada geçerliliğini korumaktadır. Doğadaki su döngüsünün buharlaşma ve toplu yoğuşma aşamalarından geçtiğini söylemek yeterlidir. Su döngüsünden, sırayla, gezegen üzerindeki güneş etkisi veya genel olarak canlıların normal varlığı gibi önemli fenomenlere bağlıdır.

Buharlaştırma, endüstriyel uygulamalarda temizlik maddeleri, kurutma malzemeleri, sıvı karışımların ayrılması ve iklimlendirme için yaygın olarak kullanılmaktadır. Evaporatif su soğutması işletmelerin sirkülasyonlu su temin sistemlerinde kullanılmaktadır.

Karbüratörlü ve dizel motorlarda, yakıt parçacıklarının boyut dağılımı, yanma hızlarını ve dolayısıyla motorun çalışma sürecini belirler. Yoğuşma sisleri sadece çeşitli yakıtların yanması sırasında oluşan su buharı değil, aynı zamanda diğer buharlar için yoğuşma merkezleri olarak hizmet edebilen birçok yoğuşma çekirdeği oluşur. Bu karmaşık süreçler katsayıyı belirler. faydalı eylem motorlar ve yakıt kaybı. Bu fenomenlerin incelenmesinde en iyi sonuçların elde edilmesi, ülkemizde teknik ilerlemenin hareketi için bilgi olarak hizmet edebilir.

Yani , bu çalışmanın amacı- buharlaşma hızının çeşitli çevresel faktörlere bağımlılığını araştırmak ve grafikler ve dikkatli gözlemler kullanarak kalıpları fark etmek.

Hipotez : buharlaşma hızı, maddenin türüne, sıvının yüzey alanına ve hava sıcaklığına, yüzeyinin üzerinde hareketli hava akımlarının varlığına bağlıdır.

Çalışma sırasında, termometre gibi çeşitli basit araçların yanı sıra İnternet kaynakları ve diğer literatürü kullandık.

II Teorik kısım.

1. Moleküler-kinetik teorinin ana hükümleri

Doğada ve teknolojide bulunan maddelerin özellikleri çeşitli ve çeşitlidir: cam saydam ve kırılgandır, çelik elastik ve opaktır, bakır ve gümüş ısı ve elektriği iyi iletir, porselen ve ipek kötüdür, vb.

Nedir iç yapı herhangi bir madde? Katı mı (sürekli) veya kum yığınına benzer granüler (ayrık) bir yapıya sahip mi?

Maddenin yapısı sorusu gündeme geldi. Antik Yunan Bununla birlikte, deneysel verilerin eksikliği onu çözmeyi imkansız hale getirdi ve uzun bir süre (iki bin yıldan fazla) eski Yunan düşünürleri Leucippus ve Democritus tarafından ifade edilen maddenin yapısı hakkında parlak tahminleri doğrulamak mümkün değildi ( 460-370), doğadaki her şeyin sürekli hareket halindeki atomlardan oluştuğunu öğreten kişidir. Öğretileri daha sonra unutuldu ve Orta Çağ'da madde zaten sürekli olarak kabul edildi ve değişim, bedenlerin durumu, her biri maddenin belirli bir özelliğini kişileştiren ve her ikisi de vücuda girebilen ağırlıksız sıvıların yardımıyla açıklandı. ve bırak. Örneğin, vücuda kalori eklenmesinin ısınmasına neden olduğuna inanılıyordu, aksine vücudun soğuması, kalori çıkışı vb.

AT on yedinci ortası içinde. Fransız bilim adamı P. Gassendi (1592-1655) Demokritos'un görüşlerine geri döndü. Doğada daha basit bileşenlere ayrıştırılamayan maddeler olduğuna inanıyordu. Bu tür maddeler artık denir kimyasal elementlerörneğin hidrojen, oksijen, bakır vb. Gassendi'ye göre her element belirli tipte atomlardan oluşur.

Doğada nispeten az sayıda farklı element vardır, ancak atomları gruplar halinde birleştiğinde (aralarında aynı atomlar olabilir), yeni bir madde türünün en küçük parçacığını verir - bir molekül. Moleküldeki atomların sayısına ve türüne bağlı olarak çeşitli özelliklere sahip maddeler elde edilir.

XVIII yüzyılda. Maddenin yapısının moleküler-kinetik teorisinin temellerini atan M. V. Lomonosov'un çalışmaları ortaya çıktı. Lomonosov, o zamanlar ilgili fenomenleri açıklamak için yaygın olarak kullanılan kalorik gibi ağırlıksız sıvıların yanı sıra soğuk, koku vb. Lomonosov, tüm fenomenlerin, maddenin moleküllerinin hareketi ve etkileşimi ile doğal olarak açıklandığını kanıtladı. - |İçinde erken XIX Yüzyıllarda İngiliz bilim adamı D. Dalton (1766-1844), sadece atom ve molekül kavramlarını kullanarak, deneylerden bilinen kimyasal yasaları türetmenin ve açıklamanın mümkün olduğunu gösterdi. Böylece maddenin moleküler yapısını bilimsel olarak doğruladı. Dalton'un çalışmasından sonra atomların ve moleküllerin varlığı bilim adamlarının büyük çoğunluğu tarafından kabul edildi.

XX yüzyılın başlarında. maddenin moleküllerinin boyutları, kütleleri ve hareket hızları ölçüldü, tek tek atomların moleküllerdeki düzeni açıklığa kavuşturuldu, tek kelimeyle, maddenin yapısının moleküler-kinetik teorisinin inşası nihayet tamamlandı, sonuçların sonuçları hangi birçok deney tarafından doğrulandı.

Bu teorinin ana hükümleri şunlardır:

1) herhangi bir madde, aralarında moleküller arası boşlukların bulunduğu moleküllerden oluşur;

2) moleküller her zaman sürekli rastgele (kaotik) hareket halindedir;

3) Moleküller arasında hem çekici hem de itici kuvvetler etki eder. Bu kuvvetler moleküller arasındaki mesafeye bağlıdır. Sadece çok küçük mesafelerde önemli bir değere sahiptirler ve moleküller birbirinden uzaklaştıkça hızla azalırlar. Bu kuvvetlerin doğası elektrikseldir.

2. Sıcaklık.

Tüm cisimler sürekli ve rastgele hareket eden moleküllerden oluşuyorsa, o zaman moleküllerin hareket hızlarındaki, yani kinetik enerjilerindeki değişiklik ne olacak ve bu değişiklikler bir kişide ne gibi duyumlara neden olacak? Ortalama kinetik enerjideki değişimin ileri hareket moleküller, ısıtma veya soğutma cisimleri ile ilişkilidir.

Genellikle bir kişi vücudun sıcaklığını dokunarak belirler, örneğin, bir ısıtma radyatörüne eliyle dokunarak, şöyle deriz: radyatör soğuk, ılık veya sıcaktır. Bununla birlikte, vücudun sıcaklığını dokunarak belirlemek çoğu zaman yanıltıcıdır. Kışın bir kişi eliyle ahşap ve metal bir gövdeye dokunduğunda, gerçekte ısıtmaları aynı olmasına rağmen, metal nesnenin ahşap olandan daha soğuk olduğu ona görünür. Bu nedenle, vücudun ısınmasını objektif olarak değerlendirecek bir değer oluşturmak ve bunu ölçmek için bir alet oluşturmak gerekir.

Vücudun ısınma derecesini karakterize eden değere sıcaklık denir. Sıcaklık ölçmeye yarayan alete termometre denir. En yaygın termometrelerin eylemi, ısıtıldığında cisimlerin genişlemesine ve soğutulduğunda büzülmesine dayanır. İki ceset temas ettiğinde farklı sıcaklıklar bedenler arasında enerji alışverişi olur. Bu durumda, daha ısıtılmış bir vücut (yüksek sıcaklıkta) enerji kaybeder ve daha az ısıtılmış bir vücut (düşük sıcaklıkta) onu kazanır. Cisimler arasındaki böyle bir enerji alışverişi, sıcaklıklarının eşitlenmesine yol açar ve cisimlerin sıcaklıkları eşitlendiğinde sona erer.

Bir kişide ısı hissi, çevredeki cisimlerden enerji aldığında, yani sıcaklıkları bir kişinin sıcaklığından daha yüksek olduğunda ortaya çıkar. Soğuk hissi, bir kişinin çevredeki bedenlere enerji salması ile ilişkilidir. Yukarıdaki örnekte, metal bir gövde bir kişiye tahtadan daha soğuk görünür, çünkü elden gelen enerji metal gövdelere ahşap olanlardan daha hızlı aktarılır ve ilk durumda elin sıcaklığı daha hızlı düşer.

3. Maddenin sıvı halinin özellikleri.

Bir sıvının molekülleri bir süre rastgele oluşan bir denge pozisyonu etrafında salınır ve sonra yeni bir pozisyona atlar. Molekülün denge pozisyonu etrafında salınım yaptığı süreye molekülün "yerleşik yaşam" süresi denir. Sıvının türüne ve sıcaklığına bağlıdır. Sıvı ısıtıldığında, "yerleşik yaşam" süresi azalır.

Bir sıvıda yeterince küçük bir hacim izole edilirse, "yerleşik yaşam" sırasında sıvı moleküllerin düzenli bir düzenini korur, yani bir kristal kafes görünümü vardır. katılar. Bununla birlikte, büyük bir sıvı hacminde sıvı moleküllerinin birbirine göre düzenlenmesini düşünürsek, kaotik olduğu ortaya çıkar.

Bu nedenle, bir sıvıda moleküllerin dizilişinde "kısa menzilli bir düzen" olduğunu söyleyebiliriz. Sıvı moleküllerin küçük hacimlerdeki düzenli düzenine yarı kristal (kristal benzeri) denir. Sıvı üzerindeki kısa süreli etkilerle, "hareketsiz yaşam" süresinden daha az, sıvının özelliklerinin katının özellikleriyle büyük bir benzerliği bulunur. Örneğin, düz bir yüzeye sahip küçük bir taşın su üzerinde keskin bir etkisi ile taş ondan seker, yani sıvı elastik özellikler gösterir. Kuleden atlayan bir yüzücü, tüm vücudu ile suyun yüzeyine çarparsa, bu koşullar altında sıvı katı bir cisim gibi davranacağından ciddi şekilde yaralanır.

Sıvıya maruz kalma süresi, moleküllerin "hareketsiz yaşam" süresinden daha uzunsa, sıvının akışkanlığı tespit edilir. Örneğin, bir kişi nehir kıyısından suya serbestçe girer, vb. Sıvı halin ana özellikleri, sıvının akışkanlığı ve hacmin korunmasıdır. Bir sıvının akışkanlığı, moleküllerinin "hareketsiz yaşam" süresi ile yakından ilişkilidir. Bu süre ne kadar kısa olursa, sıvı moleküllerinin hareketliliği o kadar fazla olur, yani sıvının akışkanlığı o kadar fazla olur ve özellikleri gazınkine daha yakındır.

Bir sıvının sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, özellikleri katının özelliklerinden o kadar farklı olur ve yoğun gazların özelliklerine daha yakın hale gelir. Böylece, bir maddenin sıvı hali, aynı maddenin katı ve gaz hali arasında bir ara maddedir.

4. İç enerji

Her vücut çok sayıda parçacıktan oluşan bir koleksiyondur. Maddenin yapısına bağlı olarak bu parçacıklar moleküller, atomlar veya iyonlardır. Bu parçacıkların her biri sırayla oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. Yani bir molekül iki veya daha fazla atomdan, atomlar bir çekirdekten ve elektron kabuğu; çekirdek, protonlardan ve nötronlardan vb. oluşur.

Bir cismi oluşturan parçacıklar sürekli hareket halindedir; dahası, birbirleriyle belirli bir şekilde etkileşime girerler.

Bir cismin iç enerjisi, onu oluşturan parçacıkların kinetik enerjilerinin ve birbirleriyle etkileşimlerinin enerjilerinin (potansiyel enerjilerin) toplamıdır.

Vücudun iç enerjisinin hangi süreçler altında değişebileceğini öğrenelim.

1. Her şeyden önce, bir cismin iç enerjisinin deforme olduğu zaman değiştiği açıktır. Gerçekten de, deformasyon sırasında parçacıklar arasındaki mesafe değişir; sonuç olarak, aralarındaki etkileşimin enerjisi de değişir. Sadece Ideal gaz parçacıklar arasındaki etkileşim kuvvetleri ihmal edildiğinde, iç enerji basınca bağlı değildir.

2. Isıl işlemler sırasında iç enerji değişimleri. Termal süreçlere hem vücudun sıcaklığındaki hem de toplanma durumundaki bir değişiklik - erime veya katılaşma, buharlaşma veya yoğunlaşma ile ilişkili süreçler denir. Sıcaklık değiştikçe, kinetik enerji parçacıklarının hareketi. Ancak şunu da vurgulamak gerekir ki, aynı zamanda

ve potansiyel enerji etkileşimleri (nadir gaz durumu hariç). Aslında, sıcaklıktaki bir artış veya azalmaya, cisimlerin termal genleşmesi olarak kaydettiğimiz, cismin kristal kafesinin düğümlerindeki denge konumları arasındaki mesafedeki bir değişiklik eşlik eder. Doğal olarak, bu durumda parçacıkların etkileşim enerjisi değişir. Bir kümelenme durumundan diğerine geçiş, vücudun moleküler yapısındaki, hem parçacıkların etkileşim enerjisinde hem de hareketlerinin doğasında bir değişikliğe neden olan bir değişikliğin sonucudur.

3. Kimyasal reaksiyonlar sırasında vücudun iç enerjisi değişir. Aslında, kimyasal reaksiyonlar moleküllerin yeniden düzenlenmesi, daha basit parçalara parçalanması veya tersine daha basit veya tek tek atomlardan daha karmaşık moleküllerin ortaya çıkması (analiz ve sentez reaksiyonları) süreçleridir. Bu durumda, atomlar arasındaki etkileşim kuvvetleri ve buna bağlı olarak etkileşimlerinin enerjileri önemli ölçüde değişir. Ayrıca hem moleküllerin hareketinin hem de aralarındaki etkileşimin doğası değişir, çünkü yeni oluşan maddenin molekülleri birbirleriyle orijinal maddelerin moleküllerinden farklı şekilde etkileşir.

4. Belirli koşullar altında, atom çekirdekleri, nükleer reaksiyonlar olarak adlandırılan dönüşümlere uğrar. Bu durumda meydana gelen süreçlerin mekanizmasından bağımsız olarak (ve çok farklı olabilirler), hepsi etkileşime giren parçacıkların enerjisinde önemli bir değişiklik ile ilişkilidir. Sonuç olarak, nükleer reaksiyonlar bir değişiklik eşliğinde içsel enerji Bu çekirdekleri içeren vücut

5. Buharlaşma

Bir maddenin sıvı halden gaz hale geçmesine buharlaşma, maddenin gaz haline geçmesine buharlaşma denir. gaz hali yoğunlaşma yoluyla sıvı hale

Buharlaşma türlerinden biri buharlaşmadır. Buharlaşma, yalnızca gaz halindeki bir ortama bitişik bir sıvının serbest yüzeyinden meydana gelen buharlaşma olarak adlandırılır. Buharlaşmanın moleküler-kinetik teori temelinde nasıl açıklandığını öğrenelim.

Bir sıvının molekülleri kaotik hareket yaptığından, yüzey tabakasının molekülleri arasında her zaman sıvıdan gazlı ortama doğru hareket eden moleküller olacaktır. Bununla birlikte, bu tür moleküllerin tümü sıvının dışına uçamaz, çünkü moleküler kuvvetler üzerlerine etki ederek onları sıvıya geri çeker. Bu nedenle, yalnızca yeterince büyük bir kinetik enerjiye sahip olan molekülleri, bir sıvının yüzey tabakasından kaçabilir.

Gerçekten de, bir molekül içinden geçtiğinde yüzey katmanı kinetik enerjisinden dolayı moleküler kuvvetlere karşı iş yapmalıdır. Kinetik enerjisi bu işten daha az olan moleküller sıvıya geri çekilir ve sıvıdan sadece kinetik enerjisi belirtilen işten daha büyük olan moleküller kaçar. Sıvıdan kaçan moleküller, yüzeyinin üzerinde buhar oluşturur. Bir sıvıdan kaçan moleküller sıvıdaki diğer moleküllerle çarpışmalar sonucunda kinetik enerji kazandığından, ortalama sürat buharlaşması sırasında sıvı içindeki moleküllerin rastgele hareketi azalmalıdır. Bu nedenle, bir maddenin sıvı fazının gaz haline dönüştürülmesi için belirli bir enerji harcanmalıdır. Sıvının yüzeyinin üzerinde bulunan buhar molekülleri, kaotik hareketleri sırasında sıvıya geri uçabilir ve buharlaşma sırasında taşıdıkları enerjiyi sıvıya geri verebilir. Sonuç olarak, buharlaşma sırasında, sıvının iç enerjisinde bir artışla birlikte buhar yoğuşması her zaman aynı anda gerçekleşir.

Bir sıvının buharlaşma hızını hangi faktörler etkiler?

1. Aynı tabaklara eşit miktarda su, alkol ve eter koyarsanız ve buharlaşmalarını gözlemlerseniz, önce eterin, sonra alkolün ve en son suyu buharlaştıracağı ortaya çıkıyor. Bu nedenle, hız

Buharlaşma sıvının türüne bağlıdır.

2. Aynı sıvı ne kadar hızlı buharlaşırsa serbest yüzeyi o kadar büyük olur. Örneğin, bir tabağa ve bir bardağa eşit hacimde su dökülürse, su tabaktan bardaktan daha hızlı buharlaşacaktır.

3. Bunu görmek kolaydır sıcak su soğuktan daha hızlı buharlaşır.

Bunun nedeni açıktır. Sıvının sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi o kadar büyük olur ve sonuç olarak daha fazla sıvı onları aynı anda bırakır.

4. Ek olarak, bir sıvının buharlaşma hızı ne kadar büyükse, sıvı üzerindeki dış basınç o kadar düşük ve bu sıvının yüzeyinin üzerindeki buhar yoğunluğu o kadar düşük olur.

Örneğin, rüzgar olduğunda çamaşırlar rüzgarlı olmadığı zamana göre daha hızlı kurur, çünkü rüzgar su buharını taşır ve böylece çamaşırların üzerindeki buhar yoğunlaşmasını azaltmaya yardımcı olur.

Moleküllerinin enerjisinden dolayı bir sıvının buharlaşmasında enerji harcandığından, buharlaşma sırasında sıvının sıcaklığı düşer. Bu nedenle eter veya alkolle nemlendirilmiş el belirgin şekilde soğutulur. Bu aynı zamanda sıcak rüzgarlı bir günde banyo yaptıktan sonra sudan çıkan bir insanda üşüme hissini de açıklar.

Sıvı yavaş yavaş buharlaşırsa, çevredeki cisimlerle ısı alışverişi nedeniyle, enerji kaybı çevreden gelen enerji akışıyla telafi edilir ve sıcaklığı gerçekte kalır. sıcaklığa eşitçevre. Ancak, ne zaman yüksek hız Bir sıvının buharlaşması durumunda, sıcaklığı ortam sıcaklığından önemli ölçüde düşük olabilir. Eter gibi "uçucu" sıvıların yardımıyla sıcaklıkta önemli bir düşüş elde edilebilir.

Ayrıca not ediyoruz ki birçok katılar, sıvı fazı atlayarak, doğrudan gaz fazına geçebilir. Bu fenomene süblimasyon veya süblimasyon denir. Katıların kokusu (örneğin kafur, naftalin) onların süblimleşmesi (ve difüzyonu) ile açıklanır. Süblimleşme buzun özelliğidir, örneğin çamaşırlar 0°G'nin altındaki sıcaklıklarda kurur.

6. Hidrosfer ve Dünya'nın atmosferi

1. Suyun buharlaşma ve yoğunlaşma süreçleri, gezegenimizdeki hava ve iklim koşullarının oluşumunda belirleyici bir rol oynamaktadır. Küresel ölçekte, bu süreçler hidrosfer ve Dünya atmosferinin etkileşimine indirgenir.

Hidrosfer, tüm toplanma durumlarında gezegenimizde mevcut olan tüm sudan oluşur; Hidrosferin %94'ü, hacminin 1,4 milyar m3 olduğu tahmin edilen Dünya Okyanusu'na düşüyor. Toplam alanın %71'ini kaplar. yeryüzü ve Dünya'nın katı yüzeyi pürüzsüz bir küre olsaydı, su onu 2,4 km derinliğinde sürekli bir katmanla kaplardı; Hidrosferin %5,4'ü yeraltı sularının yanı sıra buzullar, atmosferik ve toprak nemi tarafından işgal edilmiştir. Ve nehirlerin, göllerin ve yapay rezervuarların tatlı sularına sadece% 0,6 düşüyor. Bu, güvenliğin önemini açıkça ortaya koymaktadır. temiz su endüstriyel ve ulaşım atıklarından kaynaklanan kirlilikten

2. Dünya'nın atmosferi genellikle her biri kendine has özelliklere sahip birkaç katmana bölünmüştür. Havanın alt yüzey tabakasına troposfer denir. Ekvator enlemlerinde üst sınırı 16-18 km yükseklikte ve kutup enlemlerinde - 10 km yükseklikte uzanır. Troposfer, 4,8 1018 kg olan tüm atmosferin kütlesinin %90'ını içerir. Troposferdeki sıcaklık yükseklikle azalır. Önce her 100 m'de 1 °C, ardından 5 km yükseklikten başlayarak sıcaklık -70 °C'ye düşüyor.

Hava basıncı ve yoğunluğu sürekli azalmaktadır. Atmosferin yaklaşık 1000 km yükseklikteki en dış tabakası yavaş yavaş gezegenler arası uzaya geçer.

3. Çalışmalar göstermiştir ki her gün yaklaşık 7 10 3 km 3 su ve yaklaşık aynı miktar yağış olarak düşer.

Yükselen hava akımları tarafından taşınan su buharı yükselir ve troposferin soğuk katmanlarına düşer. Yükseldikçe, buhar doymuş hale gelir ve ardından yağmur damlaları ve bulutlar oluşturmak üzere yoğunlaşır.

Atmosferde buhar yoğuşması sürecinde ortalama olarak günde açığa çıkan ısı miktarı 1,6 10'dur. 22 Aynı zamanda Dünya gezegeninde üretilen enerjiden on binlerce kat daha büyük olan J. Bu enerji buharlaşırken su tarafından emilir. Böylece, hidrosfer ile Dünya'nın atmosferi arasında sadece madde (su döngüsü) değil, aynı zamanda enerjinin de sürekli bir değişimi vardır.

III. ARAŞTIRMA BÖLÜMÜ.

Buharlaşma süreçlerini incelemek ve buharlaşma hızının çeşitli koşullara bağımlılığını belirlemek için bir dizi deney yapıldı.

deney 1 Buharlaşma hızının hava sıcaklığına bağımlılığının araştırılması.

Malzemeler: Cam tabaklar, %3 hidrojen peroksit solüsyonu, bitkisel yağ, alkol, su, kronometre, termometre, buzdolabı.

Deneme ilerlemesi:Bir şırınga kullanarak maddeleri cam plakalara uygularız ve maddelerin buharlaşmasını gözlemleriz.

Alkol Hacmi 0,5 10 -6 m 3

Hava sıcaklığı: +24.

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 3 saat sürdü;

Su. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Hava sıcaklığı: +24.

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 5 saat sürdü;

Hidrojen peroksit çözeltisi. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Hava sıcaklığı: +24.

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 8 saat sürdü;

Sebze yağı. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Hava sıcaklığı: +24.

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 40 saat sürdü;

Hava sıcaklığını değiştiriyoruz. Bardakları buzdolabına koyuyoruz.

Alkol. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Hava sıcaklığı: +6.

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 8 saat sürdü;

Su. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Hava sıcaklığı: +6.

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 10 saat sürdü;

Hidrojen peroksit çözeltisi. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Hava sıcaklığı: +6.

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 15 saat sürdü;

Sebze yağı. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Hava sıcaklığı: +6

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 72 saat sürdü;

Çözüm: Araştırmanın sonuçlarına göre, açıkça görülüyor ki, farklı sıcaklık aynı maddelerin buharlaşması için gereken süre farklıdır. Aynı sıvı için, buharlaşma işlemi daha yüksek bir sıcaklıkta çok daha hızlı ilerler. Bu, incelenen sürecin bu fiziksel parametreye bağımlılığını kanıtlar. Sıcaklık azaldıkça, buharlaşma sürecinin süresi artar ve bunun tersi de geçerlidir.

deney 2 . Buharlaşma işleminin hızının sıvının yüzey alanına bağımlılığının araştırılması.

Hedef: Buharlaşma sürecinin sıvının yüzey alanına bağımlılığını araştırın.

Malzemeler: Su, alkol, saat, tıbbi şırınga, cam tabaklar, cetvel.

Deneme ilerlemesi:Yüzey alanını aşağıdaki formülü kullanarak ölçüyoruz: S=P·D 2 :4.

Bir şırınga kullanarak plakaya farklı sıvılar sürüyoruz, ona bir daire şekli veriyoruz ve sıvı tamamen buharlaşana kadar gözlemliyoruz. Odadaki hava sıcaklığı değişmeden kalır (+24)

Alkol. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Yüzey alanı:0.00422m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 1 saat sürdü;

Su. Hacim 0,5 10 -6 m 3

2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 2 saat sürdü;

Hidrojen peroksit çözeltisi. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Yüzey alanı: 0,00422 m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 4 saat sürdü;

Sebze yağı. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Yüzey alanı: 0,00422 m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 30 saat sürdü;

Koşulları değiştiriyoruz. Farklı yüzey alanına sahip aynı sıvıların buharlaşmasını gözlemliyoruz.

Alkol. Hacim 0,5 10 -6 m 3

2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 3 saat sürdü;

Su. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 4 saat sürdü;

Hidrojen peroksit çözeltisi. Hacim 0,5 10 -6 m 3

2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 6 saat sürdü;

Sebze yağı. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Yüzey alanı 0.00283 m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması 54 saat sürdü;

Çözüm: Çalışmanın sonuçlarından, farklı yüzey alanlarına sahip gemilerden buharlaşmanın farklı zamanlarda gerçekleştirildiği takip edilmektedir. Ölçümlerden görülebileceği gibi, bu sıvı daha geniş bir yüzey alanına sahip bir kaptan daha hızlı buharlaşır, bu da incelenen işlemin bu fiziksel parametreye bağımlılığını kanıtlar. Yüzey alanında bir azalma ile buharlaşma sürecinin süresi artar ve bunun tersi de geçerlidir.

deney 3 Buharlaşma sürecinin madde türüne bağımlılığının araştırılması.

Hedef: Buharlaşma sürecinin sıvının türüne bağımlılığını araştırın.

Cihazlar ve malzemeler:Su, alkol, bitkisel yağ, hidrojen peroksit çözeltisi, saat, tıbbi şırınga, cam tabaklar.

Deneyin ilerleyişi.Bir şırınga ile uygularız Farklı çeşit plakalara sıvı dökün ve tamamen buharlaşana kadar süreci gözlemleyin. Hava sıcaklığı değişmeden kalır. Sıvıların sıcaklıkları aynıdır.

Alkol, su, %3 hidrojen peroksit, bitkisel yağ buharlaşması arasındaki farkın çalışmalarının sonuçlarını, önceki çalışmaların verilerinden alıyoruz.

Çözüm: Farklı sıvıların tamamen buharlaşması için farklı süreler gerekir. Sonuçlardan, buharlaşma sürecinin alkol ve su için daha hızlı, bitkisel yağ için daha yavaş ilerlediği, yani buharlaşma sürecinin fiziksel parametreye - maddenin türüne - bağımlılığının kanıtı olarak hizmet ettiği görülebilir.

deney 4 Bir sıvının buharlaşma hızının hava kütlelerinin hızına bağımlılığının araştırılması.

Hedef: buharlaşma sürecinin hızının rüzgar hızına bağımlılığını incelemek.

Cihazlar ve malzemeler:Su, alkol, bitkisel yağ, hidrojen peroksit solüsyonu, saat, tıbbi şırınga, cam tabaklar, saç kurutma makinesi.

İlerlemek. Saç kurutma makinesi yardımıyla hava kütlelerinin yapay bir hareketini yaratıyoruz, süreci gözlemliyoruz, sıvı tamamen buharlaşana kadar bekliyoruz. Saç kurutma makinesinin iki modu vardır: basit mod, turbo modu.

Basit mod durumunda:

Alkol. Hacim: 0,5 10 -6 m3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2 Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması yaklaşık 2 dakika sürdü;

Su. Hacim 0,5 10 -6 m 3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması yaklaşık 4 dakika sürdü;

Hidrojen peroksit çözeltisi. Hacim: 0,5 10 -6 m3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması yaklaşık 7 dakika sürdü;

Sebze yağı. Hacim: 0,5 10 -6 m3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2 Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması yaklaşık 10 dakika sürdü;

Turbo modu durumunda:

Alkol. Hacim: 0,5 10 -6 m3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2 Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması yaklaşık 1 dakika sürdü;

Su. Hacim: 0,5 10 -6 m3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması yaklaşık 3 dakika sürdü;

Hidrojen peroksit çözeltisi. Hacim: 0,5 10 -6 m3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2 Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması yaklaşık 5 dakika sürdü;

Sebze yağı. Hacim: 0,5 10 -6 m3

Yüzey alanı: 0.00283 m 2

Deneyin sonucu: sıvının tamamen buharlaşması yaklaşık 8 dakika sürdü;

Çözüm: Buharlaşma süreci, sıvının yüzeyi üzerindeki hava kütlelerinin hareket hızına bağlıdır. Hız ne kadar yüksek olursa, süreç o kadar hızlı olur ve bunun tersi de geçerlidir.

Bu nedenle, çalışmalar, bir sıvının buharlaşma yoğunluğunun farklı sıvılar için farklı olduğunu ve sıvının sıcaklığındaki artış, serbest yüzey alanında bir artış ve yüzeyinde rüzgarın varlığı ile arttığını göstermiştir.

Çözüm.

Çalışmanın sonucunda, buharlaşma süreci ve oluşum koşulları hakkında çeşitli bilgi kaynakları incelenmiştir. Buharlaşma sürecinin hızını etkileyen fiziksel parametreler belirlenir. Buharlaşma sürecinin seyrinin fiziksel parametrelere bağımlılığı incelendi ve elde edilen sonuçların analizi yapıldı. Belirtilen hipotez doğru çıktı. Araştırma sırasında teorik varsayımlar doğrulandı - buharlaşma sürecinin hızının fiziksel parametrelere bağımlılığı aşağıdaki gibidir:

Sıvının sıcaklığındaki bir artışla, buharlaşma sürecinin hızı artar ve bunun tersi de geçerlidir;

Sıvının serbest yüzeyi alanında bir azalma ile buharlaşma işleminin hızı azalır ve bunun tersi de geçerlidir;

Buharlaşma işleminin hızı sıvının türüne bağlıdır.

Bu nedenle sıvıların buharlaşma süreci sıcaklık, serbest yüzey alanı ve maddenin türü gibi fiziksel parametrelere bağlıdır.

Bu çalışma, buharlaşma yoğunluğunun bağımlılığını araştırdığı için pratik öneme sahiptir. Gündelik Yaşam, fiziksel parametreler üzerinde. Bu bilgiyi kullanarak sürecin gidişatını kontrol edebilirsiniz.

Edebiyat

Pinsky A.A., Grakovsky G.Yu Fizik: Kurum öğrencileri için ders kitabı

Ortaöğretim mesleki eğitim / Toplamın altında. Ed. Yu.I. Dika, N.S. Purysheva.-M.: FORUM: INFRA_M, 2002.-560 s.

Milkovskaya L.B. Fizik tekrar edelim Üniversitelere başvuranlar için ders kitabı M., "Lise", 1985.608 s.

İnternet kaynakları:http://en.wikipedia.org/wiki/;

http://class-fizika.narod.ru/8_l 3.htm;

http://e-him.ru/?page=dynamic§ion=33&article=208 ;

Fizik ders kitabı G.Ya. Myakishev "Termodinamik"