Vanduo, verdantis puode ar garuojantis saulėje, yra kasdieniai reiškiniai, tačiau fizikiniai procesai, slypintys už šių transformacijų, yra gana skirtingi. Virimas ir garavimas yra du skirtingi procesai, susiję su skysčių virsmu garais. Nors abu procesai apima skysčio pavertimą garais, jie vyksta skirtingomis sąlygomis ir pasižymi skirtingomis savybėmis. Šiame straipsnyje panagrinėsime esminius skirtumus tarp virimo ir garavimo, apžvelgsime fizikinius principus ir pateiksime pavyzdžių. Garai - dujinė medžiagų būsena, jie yra nematomi.
Kas yra Virimas?
Virimas - tai procesas, kai skystis virsta garais visame savo tūryje, pasiekęs tam tikrą temperatūrą, vadinamą virimo tašku. Kiekvienas skystis turi specifinį virimo tašką, kuris priklauso nuo aplinkos slėgio.
Virimo charakteristikos
- Temperatūra: Virimas vyksta, kai skystis pasiekia savo virimo tašką. Kiekvienas skystis turi specifinį virimo tašką, kuris priklauso nuo aplinkos slėgio. Pavyzdžiui, vandens virimo taškas normaliomis sąlygomis yra 100 °C.
- Slėgis: Virimo temperatūra priklauso nuo aplinkos slėgio. Esant didesniam slėgiui, virimo temperatūra pakyla, o esant mažesniam - sumažėja. Kalnuose gyvenantys žmonės sunkiau išsiverda maistą, nes vanduo užverda prie 60-70 °C, nes kalnuose yra mažesnis slėgis.
- Visuotinis procesas: Virimas vyksta visame skysčio tūryje, ne tik paviršiuje. Garai gali susidaryti ir jo viduje bei išsiveržti iš skysčio. Susidaro garų burbuliukai, kurie kyla į paviršių.
- Energijos sąnaudos: Virimui reikalingas nuolatinis šilumos tiekimas, kad palaikytų skysčio virimo temperatūrą ir užtikrintų, jog skystis virstų garais visame tūryje.
Virimo pavyzdžiai
- Vandens virimas arbatinuke.
- Maisto gaminimas verdant vandenyje.
- Žvaigždžių "virimas": Saulės paviršius nuolat kunkuliuoja plazmos burbulais.
Kas yra Garavimas?
Garavimas - tai procesas, kai skystis virsta garais tik jo paviršiuje, net nesiekdamas virimo taško. Garavimu vadinamas skysčio virsmas garais skysčio paviršiuje.
Garavimo charakteristikos
- Temperatūra: Garavimas vyksta bet kurioje temperatūroje, žemesnėje už skysčio virimo tašką. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo greičiau vyksta garavimas.
- Paviršinis procesas: Garavimas vyksta tik skysčio paviršiuje. Molekulės, esančios skysčio paviršiuje, turi pakankamai energijos nugalėti tarpmolekulinę trauką ir ištrūkti į dujinę fazę.
- Energijos sąnaudos: Garavimas yra lėtas procesas, kuris nereikalauja nuolatinio šilumos tiekimo kaip virimas. Energija, reikalinga garavimui, gaunama iš aplinkos.
- Intensyvumas: Garavimo intensyvumas priklauso nuo temperatūros, drėgmės, skysčio paviršiaus ploto ir oro judėjimo.
Nuo ko priklauso garavimo sparta?
Skysčio garavimo sparta priklauso nuo skysčio rūšies, nuo skysčio paviršiaus ploto ir nuo jo temperatūros.
- Vėjuotą dieną nupjauta žolė džiūsta greičiau negu esant ramiam orui, nes vėjas paspartina garavimą.
- Į dvi lėkštes įpilta po lygiai riebios ir liesos sriubos. Liesesnė sriuba atvėsta greičiau negu riebi, nes riebalai lėčiau garuoja nei vanduo, o garavimas priklauso nuo skysčio rūšies.
- Šlapios malkos dega blogiau negu sausos, nes šlapiosiose malkose dar būna vandens ir dega lėčiau, o sausose malkose nėra vandens ir dega greičiau, nes nebėra vandens.
Rytais garuoja žemė.
Esminiai Skirtumai tarp Virimo ir Garavimo
Virimas ir garavimas yra du skirtingi procesai, kuriais skystis virsta garais. Virimas vyksta pasiekus specifinį skysčio virimo tašką ir apima visą skysčio tūrį, reikalaujant nuolatinio šilumos tiekimo. Garavimas, kita vertus, vyksta bet kurioje temperatūroje, žemesnėje už virimo tašką, ir apima tik skysčio paviršių, todėl nereikia nuolatinio šilumos tiekimo.
| Savybė | Virimas | Garavimas |
|---|---|---|
| Temperatūra | Vyksta virimo taške | Vyksta bet kurioje temperatūroje, žemesnėje už virimo tašką |
| Vieta | Vyksta visame skysčio tūryje | Vyksta tik skysčio paviršiuje |
| Šilumos šaltinis | Reikalingas nuolatinis šilumos tiekimas | Energija gaunama iš aplinkos |
| Greitis | Greitas procesas | Lėtas procesas |
| Intensyvumas | Intensyvumas priklauso nuo šilumos tiekimo | Intensyvumas priklauso nuo temperatūros, drėgmės, ploto ir oro judėjimo |
Nors verdantį ir garuojantį vandenį esame matę visi, šie reiškiniai vyksta toli gražu ne tik vandenyje. Pavyzdžiui, protoplanetiniai diskai irgi išgaruoja. Stiprėjanti žvaigždės spinduliuotė jų daleles išmeta tolyn į tarpžvaigždinę erdvę, o dabar pirmą kartą šis procesas užfiksuotas realybėje, ne tik modeliuose. Virti gali ir žvaigždės; net ir Saulės paviršius nuolat kunkuliuoja plazmos burbulais.
Kiti svarbūs terminai
Kondensacija
Vyksta ir atvirkščias garavimui procesas. Kai kurios molekulės, esančios virš skysčio, grįžta į jį, ir garai virsta skysčiu. Kondensacija - tai garų virsmas skysčiu.
Kai objektų paviršiai vėsdami į aplinką išskiria šilumą, aplinkoje drėgmės kondensacija vyksta greičiau nei garavimas, dėl to susidaro lašeliai.
- Rasa: Tai lašeliai susidarę ant lango ar žolės, kai ore kondensuojasi vandens garai.
- Rūkas: Rūkas, kaip ir debesys, atsiranda, kai ore kondensuojasi vandens garai. Laukai skendi migloje.
- Debesys: Besikondensuodami vandens garai formuoja smulkius lašelius (paprastai 0,01 mm) arba ledo kristalus, o susikaupus milijardams tokių lašelių ar kristalų, jie tampa matomi debesų pavidalu. Pavyzdžiui, kamuoliniai debesys.
Savitoji garavimo šiluma
Šilumos kiekis, kuris turi būti suteiktas vienam kilogramui skysčio, kad paverstų jį tos pačios pastovios temperatūros garais. L - savitoji garavimo šiluma. Q= Lm, kur Q - šilumos kiekis.
Sotieji garai
Garai, kurie yra dinaminėje pusiausvyroje su savo skysčiu. Sočiųjų garų slėgis, esant pastoviai temperatūrai, nepriklauso nuo tūrio.
Drėgmė
Oro drėgmė apibūdina vandens garų kiekį ore.
Rasos taškas
Temperatūra, iki kurios atvėsus orui, vandens garai pradeda kondensuotis.
Fizikiniai procesai
Fizikiniai ir cheminiai procesai yra dvi pagrindinės medžiagų pokyčių kategorijos. Fizikiniai procesai apima pokyčius, kurie keičia medžiagos fizikinę būseną (pvz., virimas, garavimas, tirpimas), tačiau nekeičia jos cheminės sudėties.
Virimo ir garavimo praktinis pritaikymas
Virimas ir garavimas yra plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose:
- Maisto pramonė: Virimas naudojamas maisto produktų gamybai, sterilizacijai ir konservavimui. Garavimas naudojamas koncentratų gamybai, džiovinimui ir kitoms technologinėms operacijoms.
- Chemijos pramonė: Chemijos pramonėje virimas ir garavimas naudojami medžiagų atskyrimui, valymui ir koncentravimui. Šie procesai yra svarbūs įvairių cheminių reakcijų vykdymui ir produktų gamybai.
- Energetika: Energetikos sektoriuje virimas ir garavimas naudojami šilumos perdavimui ir energijos gamybai.
- Žemės ūkis: Žemės ūkyje virimas ir garavimas gali būti naudojami pašarų ruošimui, trąšų gamybai ir kitoms reikmėms.