ჩვენ ყველამ კარგად ვიცით ბავშვობიდან ცხოვრების ერთი სერიოზული ფაქტი. ცხელი ჩაის გასაციებლად აუცილებელია ცივ თეფშში ჩაასხათ და ზედაპირზე დიდხანს ააფეთქოთ. როდესაც ექვსი ან შვიდი წლის ხარ, ფიზიკის კანონებზე ნამდვილად არ ფიქრობ, უბრალოდ თვლი მათ თავისთავად ან, ფიზიკური თვალსაზრისით, მათ აქსიომად აღიქვამ. თუმცა, როგორც დროთა განმავლობაში ვსწავლობთ მეცნიერებას, ჩვენ აღმოვაჩენთ საინტერესო მსგავსებებს აქსიომებსა და თანმიმდევრულ მტკიცებულებებს შორის, რაც შეუფერხებლად თარგმნის ჩვენს ბავშვობის ვარაუდებს ზრდასრულთა თეორემებად. იგივე ეხება ცხელ ჩაის. ვერც ერთი ჩვენგანი ვერ წარმოიდგენდა, რომ მისი გაგრილების ეს გზა პირდაპირ კავშირშია სითხის აორთქლებასთან.
პროცესის ფიზიკა
იმისთვის, რომ ვუპასუხოთ კითხვას, თუ რა განსაზღვრავს სითხის აორთქლების სიჩქარეს, აუცილებელია პროცესის ფიზიკის გაგება. აორთქლება არის ნივთიერების ფაზური გადასვლის პროცესი აგრეგაციის თხევადი მდგომარეობიდან აირისებრ მდგომარეობაში. ნებისმიერი თხევადი ნივთიერება შეიძლება აორთქლდეს, მათ შორის ძალიან ბლანტი. გარეგნულადდა ვერ იტყვი, რომ ჟელესმაგვარმა ხსნარმა შეიძლება დაკარგოს მასის ნაწილი აორთქლების გამო, მაგრამ გარკვეულ პირობებში ეს არის ზუსტად ის, რაც ხდება. მყარი შეიძლება ასევე აორთქლდეს, მხოლოდ ამ პროცესს ეწოდება სუბლიმაცია.
როგორ ხდება
დაწყებული იმის გარკვევით, თუ რაზეა დამოკიდებული სითხის აორთქლების სიჩქარე, უნდა დავიწყოთ იქიდან, რომ ეს არის ენდოთერმული პროცესი, ანუ პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს სითბოს შთანთქმით. ფაზური გადასვლის სიცხე (აორთქლების სიცხე) ენერგიას გადასცემს ნივთიერების მოლეკულებს, ზრდის მათ სიჩქარეს და ზრდის მათი განცალკევების ალბათობას, ასუსტებს მოლეკულური შეკრულობის ძალებს. ნივთიერების დიდი ნაწილისგან მოშორებით, ყველაზე სწრაფი მოლეკულები გამოდიან მის საზღვრებს და ნივთიერება კარგავს თავის მასას. ამავდროულად, გამოდევნილი სითხის მოლეკულები მყისიერად დუღს, ახორციელებს გამოყოფის დროს ფაზის გადასვლის პროცესს და მათი გამოსვლა უკვე აირის მდგომარეობაშია.
აპლიკაცია
გააზრებული მიზეზების გამო, რომლებზეც დამოკიდებულია სითხის აორთქლების სიჩქარე, შესაძლებელია მათ საფუძველზე მიმდინარე ტექნოლოგიური პროცესების სწორად დარეგულირება. მაგალითად, კონდიციონერის მუშაობა, რომლის სითბოს გადამცვლელ-აორთქლებაში დუღს გამაგრილებელი, სითბოს აღება გაგრილებული ოთახიდან, ან წყლის ადუღება სამრეწველო ქვაბის მილებში, რომლის სითბო გადადის გათბობისა და ცხელი წყლით მომარაგების საჭიროებები. პირობების გაგება, რომლებზედაც დამოკიდებულია სითხის აორთქლების სიჩქარე, საშუალებას გაძლევთ შეიმუშავოთ და დამზადდეს თანამედროვე და ტექნოლოგიური აღჭურვილობა კომპაქტური ზომებით და გაზრდილი კოეფიციენტით.სითბოს გადაცემა.
ტემპერატურა
თხევადი აგრეგაციის მდგომარეობა უკიდურესად არასტაბილურია. ჩვენი მიწიერი ნ. წ. ("ნორმალური პირობების" კონცეფცია, ანუ შესაფერისია ადამიანის სიცოცხლისთვის), ის პერიოდულად მიდრეკილია გადავიდეს მყარ ან აირისებრ ფაზაში. როგორ ხდება ეს? რა განსაზღვრავს სითხის აორთქლების სიჩქარეს?
პირველადი კრიტერიუმი, რა თქმა უნდა, ტემპერატურაა. რაც უფრო მეტს ვაცხელებთ სითხეს, მით მეტ ენერგიას მივაქვთ ნივთიერების მოლეკულებს, რაც უფრო მეტ მოლეკულურ ბმას ვარღვევთ, მით უფრო სწრაფად მიდის ფაზური გადასვლის პროცესი. აპოთეოზი მიიღწევა სტაბილური ბირთვული დუღილით. წყალი ადუღდება 100°C ატმოსფერულ წნევაზე. ქოთნის ან, მაგალითად, ქვაბის ზედაპირი, სადაც ის დუღს, მხოლოდ ერთი შეხედვით არის იდეალურად გლუვი. სურათის მრავალჯერადი მატებით ჩვენ დავინახავთ გაუთავებელ მკვეთრ მწვერვალებს, როგორც მთებში. სითბო მიეწოდება თითოეულ ამ მწვერვალს წერტილის მიმართულებით და მცირე სითბოს გაცვლის ზედაპირის გამო წყალი მყისიერად ადუღდება და ქმნის ჰაერის ბუშტს, რომელიც ამოდის ზედაპირზე, სადაც ის იშლება. ამიტომ ასეთ დუღილს ბუშტუკს უწოდებენ. წყლის აორთქლების სიჩქარე მაქსიმალურია.
წნევა
მეორე მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელზეც დამოკიდებულია სითხის აორთქლების სიჩქარე, არის წნევა. როდესაც წნევა ეცემა ატმოსფერულზე დაბლა, წყალი იწყებს დუღილს დაბალ ტემპერატურაზე. ამ პრინციპზეა დაფუძნებული ცნობილი წნეხის გაზქურების მუშაობა - სპეციალური ტაფები, საიდანაც ჰაერი ამოიწურებოდა და წყალი დუღდა უკვე 70-80 ºС-ზე. მეორეს მხრივ, წნევის მატება.ზრდის დუღილის ტემპერატურას. ეს სასარგებლო თვისება გამოიყენება თბოელექტროსადგურიდან ზედმეტად გაცხელებული წყლის მიწოდებისას ცენტრალურ გათბობაზე და ITP-ზე, სადაც გადაცემული სითბოს პოტენციალის შესანარჩუნებლად წყალი თბება 150-180 გრადუსამდე ტემპერატურამდე, როცა საჭიროა გამორიცხვა. მილებში დუღილის შესაძლებლობა.
სხვა ფაქტორები
სითხის ზედაპირის ინტენსიური აფეთქება მიწოდებული ჰაერის ჭავლის ტემპერატურაზე მაღალი ტემპერატურით არის კიდევ ერთი ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს სითხის აორთქლების სიჩქარეს. ამის მაგალითები შეიძლება ავიღოთ ყოველდღიური ცხოვრებიდან. ტბის ზედაპირის ქარით აფეთქება, ან მაგალითი, რომლითაც დავიწყეთ ისტორია: თეფშში ჩასხმული ცხელი ჩაის აფეთქება. ის კლებულობს იმის გამო, რომ ნივთიერების დიდი ნაწილისგან მოშორებით, მოლეკულები თან იღებენ ენერგიის ნაწილს, აციებენ მას. აქ ასევე შეგიძლიათ იხილოთ ზედაპირის ფართობის ეფექტი. თეფში უფრო ფართოა ვიდრე ფინჯანი, ამიტომ წყლის უფრო მეტი მასა შეიძლება გამოვიდეს მისი კვადრატიდან.
თავად სითხის ტიპი ასევე მოქმედებს აორთქლების სიჩქარეზე: ზოგიერთი სითხე უფრო სწრაფად აორთქლდება, ზოგი კი პირიქით, ნელა. გარემომცველი ჰაერის მდგომარეობა ასევე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს აორთქლების პროცესზე. თუ აბსოლუტური ტენიანობა მაღალია (ძალიან ნოტიო ჰაერი, მაგალითად, ზღვასთან ახლოს), აორთქლების პროცესი უფრო ნელი იქნება.
