ჩვენს ირგვლივ სამყაროში, სხვადასხვა ფიზიკური ფენომენების და პროცესების უზარმაზარი მრავალფეროვნება მუდმივად და განუწყვეტლივ ხდება. ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი არის აორთქლების პროცესი. ამ ფენომენის რამდენიმე წინაპირობა არსებობს. ამ სტატიაში თითოეულ მათგანს უფრო დეტალურად გავაანალიზებთ.
რა არის აორთქლება?
ეს არის ნივთიერებების გადაქცევის პროცესი აირისებრ ან ორთქლ მდგომარეობაში. დამახასიათებელია მხოლოდ თხევადი კონსისტენციის ნივთიერებებისთვის. თუმცა, მსგავსი რამ შეინიშნება მყარ სხეულებში, მხოლოდ ამ მოვლენას ეწოდება სუბლიმაცია. ეს ჩანს სხეულებზე ფრთხილად დაკვირვებით. მაგალითად, საპნის ფილა დროთა განმავლობაში შრება და იწყებს ბზარს, ეს გამოწვეულია იმით, რომ მის შემადგენლობაში შემავალი წყლის წვეთები აორთქლდება და გადადის აირისებრ მდგომარეობაში H2O.
განმარტება ფიზიკაში
აორთქლება არის ენდოთერმული პროცესი, რომლის დროსაც აბსორბირებული ენერგიის წყაროა ფაზის გადასვლის სითბო. იგი მოიცავს ორ კომპონენტს:
- სითბოს გარკვეული რაოდენობა, რომელიც საჭიროა მიზიდულობის მოლეკულური ძალების დასაძლევად დაკავშირებულ მოლეკულებს შორის შესვენების დროს;
- სითბო საჭიროა მოლეკულების გაფართოების მუშაობისთვის თხევადი ნივთიერებების ორთქლად ან გაზად გადაქცევის პროცესში.
როგორ ხდება ეს?
ნივთიერების გადასვლა თხევადი მდგომარეობიდან აირისებრ მდგომარეობაში შეიძლება მოხდეს ორი გზით:
- აორთქლება არის პროცესი, რომლის დროსაც მოლეკულები იშლება თხევადი ნივთიერების ზედაპირიდან.
- ადუღება არის სითხიდან აორთქლების პროცესი ნივთიერების დუღილის სპეციფიკურ სიცხემდე ტემპერატურის მიყვანით.
მიუხედავად იმისა, რომ ორივე ეს ფენომენი გარდაქმნის თხევად ნივთიერებას გაზად, მათ შორის მნიშვნელოვანი განსხვავებებია. დუღილი არის აქტიური პროცესი, რომელიც ხდება მხოლოდ გარკვეულ ტემპერატურაზე, ხოლო აორთქლება ხდება ნებისმიერ პირობებში. კიდევ ერთი განსხვავება ისაა, რომ დუღილი დამახასიათებელია სითხის მთელი სისქისთვის, ხოლო მეორე ფენომენი ხდება მხოლოდ თხევადი ნივთიერებების ზედაპირზე.
აორთქლების მოლეკულური კინეტიკური თეორია
თუ განვიხილავთ ამ პროცესს მოლეკულურ დონეზე, მაშინ ეს ხდება შემდეგნაირად:
- თხევადი ნივთიერებების მოლეკულები მუდმივ ქაოტურ მოძრაობაშია, მათ ყველას აქვთ სრულიად განსხვავებული სიჩქარე. იმავდროულად, ნაწილაკები ერთმანეთისკენ მიზიდულობის ძალების გამო იზიდავენ. ყოველ ჯერზე, როდესაც ისინი ერთმანეთს ეჯახებიან, მათი სიჩქარე იცვლება. რაღაც მომენტში, ზოგი ავითარებს ძალიან მაღალ სიჩქარეს, რაც მათ საშუალებას აძლევს გადალახონ მიზიდულობის ძალები.
- ამ ელემენტებს, რომლებიც გაჩნდნენ სითხის ზედაპირზე, აქვთ ისეთი კინეტიკური ენერგია, რომ მათ შეუძლიათ გადალახონმოლეკულათაშორისი ბმები და დატოვეთ სითხე.
- ეს არის ყველაზე სწრაფი მოლეკულები, რომლებიც გამოფრინდებიან თხევადი ნივთიერების ზედაპირიდან და ეს პროცესი მუდმივად და განუწყვეტლივ მიმდინარეობს.
- ჰაერში ყოფნისას ისინი ორთქლად იქცევა - ამას აორთქლება ჰქვია.
- ამის შედეგად დარჩენილი ნაწილაკების საშუალო კინეტიკური ენერგია სულ უფრო და უფრო მცირე ხდება. ეს ხსნის სითხის გაგრილებას. გაიხსენეთ, ბავშვობაში როგორ გვასწავლიდნენ ცხელ სითხეზე აფეთქებას, რომ უფრო სწრაფად გაგრილებულიყო. თურმე დავაჩქარეთ წყლის აორთქლების პროცესი და ტემპერატურა გაცილებით სწრაფად დაეცა.
რა ფაქტორებზეა დამოკიდებული?
ამ პროცესის განსახორციელებლად მრავალი პირობაა საჭირო. ის მოდის ყველგან, სადაც წყლის ნაწილაკებია: ეს არის ტბები, ზღვები, მდინარეები, ყველა სველი ობიექტი, ცხოველებისა და ადამიანების სხეულების საფარი, ასევე მცენარეების ფოთლები. შეიძლება დავასკვნათ, რომ აორთქლება ძალიან მნიშვნელოვანი და შეუცვლელი პროცესია გარემომცველი სამყაროსთვის და ყველა ცოცხალი არსებისთვის.
აქ არის ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ამ ფენომენზე:
- აორთქლების სიჩქარე პირდაპირ დამოკიდებულია თავად სითხის შემადგენლობაზე. ცნობილია, რომ თითოეულ მათგანს აქვს საკუთარი მახასიათებლები. მაგალითად, ის ნივთიერებები, რომლებშიც აორთქლების სითბო უფრო დაბალია, უფრო სწრაფად გარდაიქმნება. შევადაროთ ორი პროცესი: ალკოჰოლის აორთქლება და ჩვეულებრივი წყალი. პირველ შემთხვევაში, აირის მდგომარეობაში გადაქცევა უფრო სწრაფად ხდება, რადგან აორთქლების და კონდენსაციის სპეციფიკური სითბო ალკოჰოლისთვის არის 837 კჯ / კგ, ხოლო წყლისთვის თითქმის სამჯერ.მეტი - 2260 კჯ/კგ.
- სიჩქარე ასევე დამოკიდებულია სითხის საწყის ტემპერატურაზე: რაც უფრო მაღალია, მით უფრო სწრაფად წარმოიქმნება ორთქლი. მაგალითად, ავიღოთ ერთი ჭიქა წყალი, როდესაც ჭურჭლის შიგნით მდუღარე წყალია, მაშინ აორთქლება ხდება ბევრად უფრო მაღალი სიჩქარით, ვიდრე წყლის დაბალი ტემპერატურისას.
- კიდევ ერთი ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს ამ პროცესის სიჩქარეს, არის სითხის ზედაპირის ფართობი. გახსოვდეთ, რომ ცხელი წვნიანი უფრო სწრაფად გაცივდება დიდი დიამეტრის თასში, ვიდრე პატარა თეფშში.
- ჰაერში ნივთიერებების განაწილების სიჩქარე დიდწილად განსაზღვრავს აორთქლების სიჩქარეს, ანუ რაც უფრო სწრაფად ხდება დიფუზია, მით უფრო სწრაფად ხდება აორთქლება. მაგალითად, ძლიერი ქარის დროს წყლის წვეთები უფრო სწრაფად აორთქლდება ტბების, მდინარეების და წყალსაცავების ზედაპირიდან.
- ოთახში ჰაერის ტემპერატურა ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. ამაზე დაწვრილებით ქვემოთ ვისაუბრებთ.
რა როლი აქვს ჰაერის ტენიანობას?
იმის გამო, რომ აორთქლების პროცესი ყველგან უწყვეტად და მუდმივად მიმდინარეობს, ჰაერში ყოველთვის არის წყლის ნაწილაკები. მოლეკულური ფორმით, ისინი ჰგავს ელემენტების ჯგუფს H2O. სითხეებს შეუძლიათ აორთქლება ატმოსფეროში წყლის ორთქლის მოცულობის მიხედვით, ამ კოეფიციენტს ჰაერის ტენიანობა ეწოდება. ის მოდის ორ ტიპად:
- ფარდობითი ტენიანობა არის ჰაერში წყლის ორთქლის რაოდენობის თანაფარდობა გაჯერებული ორთქლის სიმკვრივეს იმავე ტემპერატურაზე პროცენტულად. მაგალითად, ქულა 100% მიუთითებსრომ ატმოსფერო მთლიანად გაჯერებულია H2O.
- აბსოლუტი ახასიათებს ჰაერში წყლის ორთქლის სიმკვრივეს, რომელიც აღინიშნება ასო f-ით და აჩვენებს რამდენ წყლის მოლეკულას შეიცავს 1მ3 ჰაერი.
მოლეკულებით
კავშირი აორთქლების პროცესსა და ჰაერის ტენიანობას შორის შეიძლება განისაზღვროს შემდეგნაირად. რაც უფრო დაბალია ჰაერის ფარდობითი ტენიანობა, მით უფრო სწრაფად მოხდება აორთქლება დედამიწის ზედაპირიდან და სხვა ობიექტებიდან.
სხვადასხვა ნივთიერების აორთქლება
სხვადასხვა ნივთიერებებში ეს პროცესი განსხვავებულად მიმდინარეობს. მაგალითად, ალკოჰოლი აორთქლდება უფრო სწრაფად, ვიდრე ბევრი სითხე, მისი აორთქლების დაბალი სპეციფიკური სითბოს გამო. ხშირად ასეთ თხევად ნივთიერებებს აქროლადს უწოდებენ, რადგან წყლის ორთქლი ფაქტიურად აორთქლდება მათგან თითქმის ნებისმიერ ტემპერატურაზე.
ალკოჰოლი ასევე შეიძლება აორთქლდეს ოთახის ტემპერატურაზეც კი. ღვინის ან არყის მომზადების პროცესში ალკოჰოლი მთვარის შუქზე გადადის, მხოლოდ დუღილის წერტილს აღწევს, რომელიც დაახლოებით 78 გრადუსია. თუმცა, ალკოჰოლის ფაქტობრივი აორთქლების ტემპერატურა ოდნავ მაღალი იქნება, რადგან ორიგინალურ პროდუქტში (მაგალითად, ბადაგი) ეს არის კომბინაცია სხვადასხვა არომატულ ზეთებთან და წყალთან.
კონდენსაცია და სუბლიმაცია
შემდეგი ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს ყოველ ჯერზე, როცა წყალი ადუღდება ქვაბში. გაითვალისწინეთ, რომ როდესაც წყალი ადუღდება, ის თხევადი მდგომარეობიდან აირისებურ მდგომარეობაში გადადის. ეს ასე ხდება: წყლის ორთქლის ცხელი ჭავლითგამოფრინდება ქვაბიდან მისი ამოფრქვევის გავლით დიდი სიჩქარით. ამ შემთხვევაში, წარმოქმნილი ორთქლი არ ჩანს პირდაპირ ამონაყრიდან გასასვლელში, მაგრამ მისგან მცირე მანძილზე. ამ პროცესს კონდენსაცია ჰქვია, ანუ წყლის ორთქლი იმდენად სქელდება, რომ ჩვენი თვალით ხილული ხდება.
მყარი ნივთიერების აორთქლებას სუბლიმაცია ეწოდება. ამავდროულად, ისინი გადადიან აგრეგაციის მდგომარეობიდან აირისებურ მდგომარეობაში, გვერდის ავლით თხევადი ეტაპის გვერდის ავლით. სუბლიმაციის ყველაზე ცნობილი შემთხვევა ყინულის კრისტალებს უკავშირდება. თავდაპირველი სახით ყინული არის მყარი, 0°C-ზე მაღლა ტემპერატურაზე ის იწყებს დნობას და იღებს თხევად მდგომარეობას. თუმცა, ზოგიერთ შემთხვევაში, უარყოფით ტემპერატურაზე, ყინული გადადის ორთქლის ფორმაში, გვერდის ავლით თხევადი ფაზას.
აორთქლების ეფექტი ადამიანის სხეულზე
აორთქლების წყალობით ჩვენს ორგანიზმში ხდება თერმორეგულაცია. ეს პროცესი ხდება თვითგაგრილების სისტემის მეშვეობით. ცხელ ცხელ დღეს ადამიანი, რომელიც გარკვეული ფიზიკური შრომით არის დაკავებული, ძალიან ცხელდება. ეს ნიშნავს, რომ ის ზრდის შინაგან ენერგიას. და მოგეხსენებათ, 42°-ზე მაღლა ტემპერატურაზე ადამიანის სისხლში პროტეინი იწყებს კოაგულაციას, თუ ეს პროცესი დროულად არ შეჩერდება, ეს გამოიწვევს სიკვდილს.
თვითგაგრილების სისტემა შექმნილია ზუსტად ისე, რომ დაარეგულიროს ტემპერატურა ნორმალური ცხოვრებისთვის. როდესაც ტემპერატურა მაქსიმალურ დასაშვებად ხდება, აქტიური ოფლიანობა იწყება კანზე არსებული ფორებით. შემდეგ კი კანის ზედაპირიდან ჩნდებააორთქლება, რომელიც შთანთქავს სხეულის ზედმეტ ენერგიას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აორთქლება არის პროცესი, რომელიც ხელს უწყობს სხეულის გაციებას ნორმალურ მდგომარეობაში.
