Περιεχόμενο
- Εντάσεις και μεταβολές φάσης
- Πού οι ατμοί νερού αποθηκεύουν την ενέργειά τους;
- Πόση ενέργεια χάνει ο υδρατμός;
- Πυρήνωση
Μια εξωθερμική αντίδραση εκπέμπει θερμική ενέργεια. Η συμπύκνωση είναι η διαδικασία με την οποία οι υδρατμοί μετατρέπονται σε υγρό νερό. Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν τα μόρια υδρατμών έρχονται σε επαφή με τα ψυχρότερα μόρια. Αυτό αναγκάζει τα μόρια υδρατμών να χάσουν κάποια ενέργεια ως θερμότητα. Μόλις χαθεί αρκετή ενέργεια, οι υδρατμοί αλλάζουν κατάσταση σε υγρό.
Εντάσεις και μεταβολές φάσης
Η ενθαλπία περιγράφει την αλλαγή της ενέργειας ενός συστήματος. Στην περίπτωση του νερού, το "σύστημα" είναι το ίδιο το νερό. Σε σταθερή πίεση, η ενθαλπία αναφέρεται σε αλλαγές στη θερμότητα. Μια εξωθερμική διεργασία συνεπάγεται αρνητική αλλαγή στην ενθαλπία ή απώλεια θερμότητας. Καθώς ο υδρατμός συμπυκνώνεται σε υγρό, χάνει ενέργεια με τη μορφή θερμότητας. Επομένως, αυτή η διαδικασία είναι εξωθερμική.
Πού οι ατμοί νερού αποθηκεύουν την ενέργειά τους;
Η ενέργεια υπάρχει μέσα σε μια ένωση με διάφορους τρόπους. Τα μόρια μπορούν να έχουν διαφορετικές ποσότητες και τύπους κινητικής ενέργειας. Η δόνηση και η περιστροφική κινητική ενέργεια εκδηλώνονται όταν τα μόρια κάμπτονται και περιστρέφονται. Η μεταγραφική κινητική ενέργεια είναι η δύναμη που κινεί ένα ολόκληρο μόριο. Σε υγρά και στερεά, τα μόρια μπορούν επίσης να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ενδομοριακούς δεσμούς. Σε ένα αέριο, η δύναμη αυτών των ενδομοριακών δεσμών θεωρείται μηδενική. Η ενέργεια στον υδρατμό είναι μεταφραστική κινητική ενέργεια και εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Καθώς μειώνεται η θερμοκρασία, η κινητική ενέργεια διασκορπίζεται σε θερμότητα. Τελικά, οι ενδομοριακοί δεσμοί είναι αρκετά ισχυροί ώστε να αλλάξουν την κατάσταση του υδρατμού σε υγρό.
Πόση ενέργεια χάνει ο υδρατμός;
Όταν μια ουσία μετασχηματίζεται από υγρό σε αέριο, απαιτεί ενέργεια ίση με την ενθαλπία της εξάτμισης. Προκειμένου να αντιστραφεί αυτή η διαδικασία, το σύστημα θα αποδώσει τόσο πολύ ενέργεια. Η ενθαλπία ύδατος της εξάτμισης είναι περίπου 44 kilojoules ανά mole στα 25 βαθμούς Κελσίου. Αυτό σημαίνει ότι κάθε γραμμομόριο νερού απαιτεί 44 kj ζελέ για να μετατραπεί σε ατμό στους 25 βαθμούς Κελσίου. Αυτή είναι και η ποσότητα ενέργειας που θα δώσει το νερό όταν συμπυκνώνεται σε αυτή τη θερμοκρασία.
Πυρήνωση
Ο υδρατμός χρειάζεται ένα φυσικό σημείο για συμπύκνωση. Τα μεμονωμένα μόρια υδρατμών δεν θα συμπυκνώνονται χωρίς αρκετά μεγάλα σωματίδια στα οποία μπορούν να προσκολληθούν. Για να δημιουργηθεί μια θέση συμπύκνωσης, ο αέρας πρέπει να είναι κορεσμένος με υδρατμούς και πρέπει να έχει μεγαλύτερα σωματίδια μέσα σε αυτό. Αυτά τα μεγαλύτερα σωματίδια μπορεί να είναι ορυκτά ή επαρκώς μεγάλα σταγονίδια. Μόλις ένα μόριο υδρατμών έρχεται σε επαφή με ένα μεγαλύτερο μόριο που χρησιμεύει ως σημείο πυρήνωσης, μπορεί να απελευθερώσει θερμότητα και να συμπυκνωθεί σε υγρό νερό.