СКОРОСТЬ ИСПАРЕНИЯ. Количество воды (толщина слоя воды), испаряющейся за единицу времени с единицы поверхности. С. И. с открытой водной поверхности пропорциональна величине дефицита влажности при температуре испаряющей поверхности Е3- е (где Е - упругость насыщения при температуре испаряющей поверхности), обратно пропорциональна атмосферному давлению и зависит также от скорости ветра. Кроме того, она зависит от размеров и формы испаряющей поверхности. См. закон Дальтона.[ ...]

Скорость испарения воды растениями определяется в основном теми же факторами, что и скорость испарения с поверхности почвы, но благодаря своим регулирующим системам растения могут экономить воду, уменьшая транспирацию. Однако общий расход воды на транспирацию очень велик. На образование 1 кг сухого вещества растения тратят от 300 до 800 кг воды.[ ...]

Скорость испарения в факеле сильно зависит от степени распыливания топлива, которая влияет на величину поверхности испарения и количество испаряющегося топлива. С уменьшением размеров капли сокращается время ее прогрева и повышается скорость испарения.[ ...]

Скорость сушки тем больше, чем меньше етенох клеток проходит частица воды па пути изнутри куска древесины к его поверхности. Длинные оси клеток параллельны оси ствола или ветви, из которых взят кусок древесины. Поэтому на пути, параллельном оси куска, встречается всего меньше стенок клеток, преграждающих путь, н скорость испарения влаги с поперечного разреза гораздо больше, чем с продольного радиального или тапгентального раскола. Больше всего препятствует сушке кора.[ ...]

Обычно подразумевается испарение воды: поступление водяного пара в атмосферу вследствие отрыва наиболее быстродвижу-щихся молекул с поверхности воды, снега, льда, влажной почвы, капелек и кристаллов в атмосфере. Отрываются те молекулы, скорость которых выше средней скорости движения молекул при данной температуре и достаточна для преодоления сил молекулярного притяжения (сцепления). С возрастанием температуры число отрывающихся молекул, стало быть и И., растет. Одновременно молекулы водяного пара, находящегося над испаряющей поверхностью, частично возвращаются в жидкую или твердую фазу. Фактически наблюдаемое И. есть разность двух потоков молекул - отрывающихся от испаряющей поверхности и возвращающихся к ней. Чистая потеря воды путем испарения зависит от близости упругости пара над испаряющей поверхностью к насыщению. При насыщении И. прекращается, т. е. оба потока молекул уравновешиваются. При И. затрачивается при температуре 0° для воды 597 кал тепла и для льда 677 кал на 1 г. Если тепло не подводится извне, то испаряющее тело охлаждается и процесс замедляется. Ср. испаряемость, насыщение, скорость испарения, закон Дальтона.[ ...]

Скорость испарения с водной поверхности возрастает с увеличением ее температуры, дефицита упругости пара над ней и скорости ветра. Влияние ветра вызвано тем, что он относит в сторону пар, поступающий в приводный слой атмосферы, и усиливает турбулентное перемешивание, уносящее пар вверх и заменяющее увлажнившийся воздух более сухим. Скорость испарения несколько увеличивается и с уменьшением атмосферного давления. Наконец на скорость испарения с водной поверхности влияет также прямая солнечная радиация, прогревающая слой воды на глубину, зависящую от прозрачности воды.[ ...]

Скорость испарения с поверхности почвы в первую очередь зависит от ее температуры, а также от влажности воздуха, скорости ветра, содержания воды в почве, ее физических свойств, состояния поверхности и наличия растительности. С увеличением влажности почвы при прочих равных условиях испарение возрастает. Темные почвы сильнее нагреваются солнцем и поэтому испаряют больше воды, чем светлые. Растительность, затеняя почву от солнечных лучей и ослабляя перемешивание воздуха, значительно уменьшает скорость испарения с поверхности почвы.[ ...]

Несколько более летуч, чем октаметил.[ ...]

Скорость (слой) испарения обычно прямо пропорциональна величине Е [Панин, 1987], поэтому среднегодовая скорость испарения оказывается сильновозрастающей функцией амплитуды температурных колебаний поверхности моря.[ ...]

Скорость испарения определяется количеством жидкости, испаряющейся в единицу времени, и зависит от ряда факторов, главные из которых упругость паров, фракционный состав и температурные изменения. Большое значение имеют также площадь испарения, толщина слоя жидкости, коэффициент диффузии паров в воздухе.[ ...]

Скорость испарения УВ зависит от ряда факторов - от упругости паров, фракционного состава температур. Различают потери от больших дыханий, от обратного выдоха и от вентиляции. Для ДНС эти потери составляют около 80 т/год. Учитывая возможные погрешности расчетного метода, весьма актуальными представляются данные “ТатНИПИнефти”, полученные непосредственными замерами на РВС-2000 с температурой нефти 29-25 °С . Дыхательная арматура резервуара была оснащена двумя дыхательными и двумя предохранительными клапанами НКМД-350 и КПР 1-350. Количество выделяемого из нефти газа составляло от 0,01 до 0,28 м3/м3. Состав газа характеризовался следующими данными (объем, %): Н28 - 0,30; С02 - 13,27; СН4 - 40,31; С2Н6 - 10,03; С3Н8 - 20,49; г-СН2 - 4,47; и-С4Н10 - 7,78; г-С5Н12 - 1,53; и-С5Н12 - 1,22; £С6+ высшие - 0,6.[ ...]

Скорость испарения во всех трех направлениях неодинакова: наименьшая - в радиальном направлении и наибольшая - по длине волокон.[ ...]

Скорость испарения жидкого хлора в стальной таре при температуре помещения 18° С примерно составляет: из одного баллона 0,5-0,7 кг/ч, с 1 м2 поверхности бочки 2,5-3,0 кг/ч; увеличение газоподачи из баллона до 10 кг/ч достигается путем обогрева водой с температурой выше 30-40° С; еще больший съем хлора - 40 кг/ч - получают в специальных испарителях .[ ...]

Кинетическое испарение является лимитирующим при оценке суммарной скорости испарения, когда его скорость обусловлена только скоростью «отрыва» молекул от поверхности (например, при испарении в вакуум или при сильном обдуве мелких капель). Иначе, лимитирующим является диффузионное испарение (характерно для поршневых ДВС), скорость которого определяется особенностью процессов тепломассопереноса между поверхностью испарения и окружающей средой.[ ...]

Переход от периода испарения свободной влаги из полос)и клеток к периоду испарения связанной влаги, т. е. к периоду внутренней диффузии, не всегда можно заметить, особенно если куски высушиваемой древесины имеют разные размеры. В этом случае скорость испарения свободной влаги из крупных кусков, находящихся в центре вагонетки, начинает уменьшаться значительно ранее, еще до достижения первой критической точки. Уменьшение скорости сушки, при удалении свободной влаги из полости клеток, наблюдается при понижении содержания в древесине влаги от 30 до 23%. Таким образом, этот период можно назвать промежуточным или переходным. В начале его, когда значительная часть поверхности древесины еще остается влажной, основным условием, определяющим скорость сушки, является диффузия пара через газовую пленку; в конце этого периода, когда почти вся поверхность древесины становится сухой, скорость сушки определяется внутренней диффузей.[ ...]

Напротив, потери на испарение, игравшие решающую роль в умеренных и жарких поясах, отходят на второй план в полярных морях, где упругость насыщенного пара весьма мала, состояние воздуха близко к насыщению, а потому влажный дефицит не может достичь сколько-нибудь значительной величины. Ввиду малого значения этой составляющей мы не внесем заметных погрешностей в вычисление теплового баланса, если допустим, что скорость испарения с поверхности льда при прочих равных условиях приблизительно такова, как с поверхности воды.[ ...]

В связи с этим измерения скорости испарения на корабле стали производиться только после того, как были найдены невесовые способы определения количества испарившейся воды в приборах на палубе.[ ...]

Из-за наличия зависимости скорости испарения от толщины прогреваемого слоя воды возможно генерирование тепловой неустойчивости. Действительно, пусть площадь зеркала испарения очень слабо зависит от глубины водоема. Тогда малое падение уровня, увеличив амплитуду температурных колебаний, вызовет рост испарения, который будет способствовать еще большему падению уровня и увеличению температурных колебаний и т.д. Таким образом, тепловые процессы в море создают механизм положительной обратной связи, конкурирующий с механизмом отрицательной обратной связи (изменением площади зеркала испарения). Вследствие их взаимодействия возникает новый физический механизм поведения уровня моря. Отметим, что на рост амплитуды колебаний температуры воды при уменьшении размеров моря указывали такие известные исследователи теплофизики Арала и Каспия, как B.C. Самойленко, Е.Г. Архипова, М.С. Потайчук [Каспийское море, 1986].[ ...]

Обычно во время наблюдений скорость ветра непрерывно меняется и точки кривой Ф - яр (/) не могут быть приведены к одной какой-нибудь скорости ветра, так как зависимость между нею и скоростью испарения только лишь подлежит определению. Чтобы обойти такое серьезное, на первый взгляд, затруднение, достаточно при построении кривых охлаждения брать в каче стве независимой переменной не время, а путь Ь, пролетаемый за время опыта частицами воздуха, обтекающего испаритель. Отсчитывать его можно непосредственно по анемометру.[ ...]

[ ...]

Среди показателей, определяющих скорость испарения, основным является давление насыщенных паров, которое зависит от температуры и соотношения паровоздушной и жидкостной фаз нефтепродуктов. С увеличением доли легких фракций повышается давление насыщенных паров нефтепродуктов и растут потери от испарения. В связи с возросшими требованиями к чистоте воздушного бассейна точность определения потерь от испарения приобретает важное значение.[ ...]

Если пролитый продукт имеет достаточно высокую скорость испарения, можно удержать его на изолированном участке и дать ему безвредно испариться. Если пролитый продукт является огнеопасным, его нельзя выпаривать или диспергировать, разбавляя водой, его можно удержать нанесением на поверхность пленкообразующей пены. Пена уменьшает испарение продукта до минимума, поэтому сами жидкости должны быть удалены механическим способом.[ ...]

Для оценки возможности пакетной передачи заряда при испарении воды было исследовано оценка влияние давления на процесс разделения электрического заряда (давление в данном случае выступает в качестве фактора усиления скорости испарения жидкости).[ ...]

В зависимости от вида растворителя, концентрации раствора и скорости испарения величина и форма кристаллов 4,4 -ДДТ могут несколько изменяться.[ ...]

Этот вывод Стефана совсем неосновательно переносится иногда на случай испарения, происходящего под действием ветра, чем и объясняется ошибочное мнение, укоренившееся у некоторых метеорологов,- будто размеры испарителя влияют на результаты наблюдения скорости испарения с единицы поверхности.[ ...]

Так как коэффициент диффузии В весьма мал, то весьма малой оказывается и скорость испарения Е, управляемого диффузией. Она практически равна нулю по сравнению со скоростью испарения при самом слабом ветре.[ ...]

В двигателях с непосредственным впрыском бензина время, отводимое на процесс испарения, значительно меньше. Оно определяется моментом от начала впрыска до воспламенения и составляет 0,02-0,03 с. В такте впуска факел распыленного бензина омывается потоком поступающего воздуха. Значительная скорость вихревого движения воздуха, повышенная температура остаточных газов и низкое давление в камере сгорания являются благоприятными факторами, обеспечивающими высокую скорость испарения бензина, перемешивания его паров с воздухом. Экспериментально установлено, что в такте впуска испаряется около 80% бензина.[ ...]

Наиболее высокие концентрации 50 и 5 80, по-видимому, обусловлены прежде всего повышенной скоростью испарения снега, которая может происходить над подземными коммуникациями, выделяющими тепло, вблизи проезжей части улиц или на открытых площадках, где солнечная инсоляция проявляется сильнее. Так, самые высокие концентрации 50 и 5180 установлены в сквере у Павелецкого вокзала вблизи перехода между станциями метрополитена.[ ...]

В качестве источника тяжелого газа в основной серии экспериментов рассматривалось стационарное испарение паров жидкого азота с поверхности их разлива. Скорость испарения принималась равной 0,05 м/с, поверхность испарения 31,5 мг, температура паров азота в источнике принималась равновесной 77 К.[ ...]

Испаряемость нефтепродуктов - их способность переходить из жидкой фазы (масляной фракции) в паровую; скорость испарения зависит от состава, площади испарения, типа емкости, в которой они находятся, скорости движения воздуха, давления насыщенных паров нефти или нефтепродукта. Давление насыщенных паров наиболее распространенных нефтепродуктов составляет у автобензинов - до 700, у авиабензинов - до 360, керосина тракторного - до 10 мм рт. ст.[ ...]

В этом процессе основное внимание уделялось управлению ростом кристаллов льда. При тщательном контроле скорости испарения бутана удалось создать условия, при которых в переохлажденном рассоле предотвращалось образование большого числа центров кристаллизации.[ ...]

Используя приведенные выше соотношения и зависимость (тв) , можно получить приближенное значение массовой скорости испарения тд с внешней поверхности газоконденсата в зависимости от скорости движения и температуры воздушной среды, величины лучистых потоков д£ , д и начальной температуры газоконденсата Т0.[ ...]

Передвижение воды и питательных веществ вверх по ксилеме у высших растений частично связано с транспирацией, т. е. испарением влаги листьями через многочисленные устьица. По мере потери воды клетками недостаток диффузионного давления притягивает воду из элементов ксилемы, которые образуют крупные многочисленные сплошные трубки (сосуды) от корней до листьев. Таким образом, натяжение передается через весь столб к клеткам корня и приводит к усилению поглощения воды. Скорость транспирации зависит от степени раскрытия устьиц и от таких окружающих факторов, как температура и влажность воздуха, которые влияют на физическую скорость испарения воды. Замыкание и размыкание устьиц является механическим процессом, регулируемым тургором замыкающих клеток (см. рис. 27).[ ...]

Заугольников С. Д., Кочанов М. М., Лойт А. О., Ставчинский И. И. Новые расчетные методы определения давления насыщенных паров и скорости испарения вредных веществ в гигиенических исследованиях. - Гиг. труда, 1976, № 2, с. 27.[ ...]

Как следует из приведенных данных, потери при наливе открытой струей в два раза выше потерь при нижнем наливе и наливе под уровень продукта. Скорость испарения нефтепродуктов при наливе зависит от ряда факторов, включающих давление насыщенных паров жидкого продукта, количества и концентрации паров в цистерне до налива, метода налива.[ ...]

Подчеркнем, что нелинейные зависимости теплофизических свойств суши от ее влажности - наиболее существенные факторы теплопередачи в почве. Поэтому скорость испарения, пропорциональная разности Е-Ех (Е - упругость насыщения на некоторой высоте над поверхностью суши), оказывается зависящей от влагозапасов суши причем с ростом ¥ уменьшаются А и, соответственно, Е. Таким образом, возникает механизм положительной обратной связи: уменьшение испарения ведет к увеличению влагозапасов, что уменьшает амплитуду температурных колебаний и испарение и т.д.[ ...]

Суточный ход относительной влажности зависит от упругости пара и упругости насыщения. С повышением температуры испаряющей поверхности увеличивается скорость испарения и, следовательно, увеличивается е. Но Е растет значительно быстрее, чем е, поэтому с повышением температуры поверхности, а с ней и температуры воздуха относительная влажность уменьшается [см. формулу (5.1)]. Дневное ее понижение особенно резко выражено над континентами в летнее время, когда в результате турбулентной диффузии пара вверх е у поверхности уменьшается, а вследствие роста температуры воздуха Е увеличивается. Поэтому амплитуда суточных колебаний относительной влажности на материках значительно больше, чем над водными поверхностями.[ ...]

Несмотря на то, что ХОП имеют низкое давление насыщенных паров, они испаряются с поверхности почвы и воды в воздух. При концентрации ДДГ в почве 10 мкг/г и температуре 30 °С средняя скорость испарения составляет 6,3 106 - 9 10 5 мг/(см2 ч).

Хотя летучесть диоксинов сравнительно незначительна, они могут переноситься воздушными массами в виде аэрозольных частиц в “сверхвысоких” концентрациях 87] Более интенсивно испаряются с поверхности воды ПХБ. Значения скорости испарения при 100 °С колеблются в пределах 0,05-0,9 мгУ(см2 ч).[ ...]

Общий поток энергии, характеризующий экосистему, состоит из солнечного излучения и длинноволнового теплового излучения, получаемого от близлежащих тел. Оба вида излучения определяют климатические условия среды (температуру, скорость испарения воды, движения воздуха и т. д.), но в фотосинтезе, обеспечивающем энергией живые компоненты экосистемы, используется лишь малая часть энергии солнечного излучения. За счет этой энергии создается основная, или первичная, продукция экосистемы. Следовательно, первичная продуктивность экосистемы определяется как скорость, с которой лучистая энергия используется продуцентами в процессе фотосинтеза, накапливаясь в форме химических связей органических веществ. Первичную продуктивность Р выражают в единицах массы, энергии или эквивалентных единицах в единицу времени.[ ...]

Первый период сушки начинается тогда, когда образовавшийся из влаги пар проникает через всю толщу бумажного полотна и уходит наружу. Этот период (участок ВС) характеризуется удалением свободной влаги из бумажного полотна. Он идет с постоянной скоростью испарения со всей поверхности бумажного полотна при практически постоянной температуре, равной температуре испарения воды при данных барометрических условиях (/м не более 100°С), независимо от температуры поверхности сушильных цилиндров. Продолжительность первого периода сушки длится 50-65 % от общей продолжительности сушки бумаги.[ ...]

Важнейшей характеристикой климата Земли является среднегодовая температура приземного слоя атмосферы, складывающаяся как следствие энергетического баланса Земли. Температура земной поверхности при заданном, потоке солнечного излучения определяется скоростью испарения воды с поверхности Земли, концентрациями атмосферных газов, в основном парами воды и диоксида углерода, создающих парниковый эффект, и величиной альбедо-коэффициентом отражения солнечного излучения атмосферой и земной поверхностью.[ ...]

Внутригодовой ход температуры поверхности моря можно представить в виде суммы среднегодовой температуры поверхности и отклонения от этой величины, которое характеризуется амплитудой. Ввиду нелинейной зависимости влагосодержания от температуры среднегодовая величина слоя испарения оказывается не только функцией среднегодовой температуры поверхности, но и амплитуды температурных колебаний. Расчеты показали, что скорость испарения - сильно возрастающая нелинейная функция этой амплитуды.[ ...]

Смеси сероуглерода с четыреххлористым углеродом значительно более безопасны в пожарном отношении, чем чистый сероуглерод. Применяют их для борьбы с вредителями запасов изредка и притом в небольших количествах, в порядке производственных опытов. Причиной этого является неодинаковая скорость испарения компонентов смеси в воздухе, вследствие чего в отдельных местах могут создаваться огнеопасные концентрации паров сероуглерода. Поэтому даже при газации смесями необходимо принимать те же меры предосторожности от пожара или взрыва, как и при пользовании чистым сероуглеродом. Кроме того, при применении смеси стоимость обработки намного возрастает, и приходится работать со значительно большими количествами фумиганта, что усложняет и удорожает газовое обеззараживание.[ ...]

Суспензии указанных концентраций действуют токсически на яйца клещей и вызывают гибель некоторой части взрослых личинок и половозрелых клещей, а также гибель всех молодых личинок.[ ...]

Величина зазора между поршнем и цилиндром, поршнем и поршневыми кольцами зависит от температуры деталей. Температура, в свою очередь, зависит от частоты вращения, нагрузки, температуры масла и охлаждающей жидкости и других факторов. Частота вращения коленчатого вала, величина зазоров в его подшипниках и давление масла в главной магистрали влияют на количество масла, разбрызгиваемого на стенки цилиндра при вращении вала. Средняя температура масляной пленки влияет на вязкость и скорость испарения масла, находящегося в пленке, и ее толщину. Это лишь главные параметры режима работы двигателя, оказывающие влияние на угар масла.[ ...]

Основными минералами являются кварц, более или менее измененные полевые шпаты и слюды, и песчаники - от кварцитовых до лититовых аренитов, вследствие их низкой до умеренной химической зрелости. Наиболее общие цементы - кремнистый или известковый. В твердом стоке русел может встречаться глинистая галька, которая поступает в результате оползней намывных валов. Глауконит отсутствует. Торф и уголь присутствуют в виде пластов (на пойме) и мелких обломков (в руслах). Карбонатные и железистые конкреции могут формироваться на участках с высокой скоростью испарения (на пойме). Глины в основном каолинитовые, но могут присутствовать и другие их типы, в зависимости от климатических условий и расстояния от источника сноса. В процессе диагенеза, флюиды, циркулирующие в разрезе, могут вступать в реакцию с обломочными нестабильными минералами, результатом чего является глинистая цементация. Кальцитовый цемент также может осаждаться.

VI районная научно-практическая конференция

школьников Яшкинского района «Открытия юных исследователей»

Секция: технология

Факторы, влияющие на скорость испарения жидкости.

ученица 5 класс

МБОУ «СОШ №2Яшкинского

муниципального района»

05.02.2004г. рождения

адрес:652010, пгт. Яшкино, ул. Пограничная,18

научный руководитель:

Локк Наталья Викторовна,

учитель технологии

МБОУ «СОШ №2Яшкинского

муниципального района»

адрес: 652010, пгт. Яшкино, ул.Мирная,12

Яшкинский район 2015

Оглавление

Введение …………………………………………………………………… 3

Глава I . Испарение ……………………………………………………..… ... 3

1. Что такое испарение?...……………………………………………….. 3

   Механизм процесса испарения ………………………………………..3

   Факторы, влияющие на скорость испарения жидкости….…………..4

1.4Роль испарения в природе и в жизни человека ……………..………..4

Глава II . Результаты проведенного исследования ………………....… 5

2.1 Анализ анкетирования………………………………….. ……………..5

2.2 Результаты проведенных опытов ……………………………………..6

Глава III .Заключение ……………………………………………………...10

Литература ………………………………………………………………….12

Введение

Процесс испарения – это очень интересное физико-химическое явление, его интересно наблюдать и оно часто встречается в нашей жизни.Все знают, что если развесить выстиранное белье, то оно высохнет. И так же очевидно, что мокрый тротуар после дождя обязательно станет сухим. Мы часто сушим волосы феном и при этом они высыхают намного быстрее, чем без применения фена, кипение жидкости когда мы варим суп? В связи с этим возникают вопросы. Как именно и почему это происходит? От каких факторов зависит?

Цель исследования: исследовать зависимость скорости испарения воды от различных факторов среды.

Для достижения цели поставили следующие задачи:

изучить литературу по данному вопросу, материалы Интернет-сайтов;

установить опытным путем, какие факторы влияют на скорость испарения;

выяснить, какова роль испарения в природе и в жизни человека;

исследовать и проанализировать, что знают об испарении ученики нашего класса;

Объект исследования: испарение жидкости (воды)

Предмет исследования: факторы, влияющие на скорость испарения жидкости.

Гипотеза: скорость испарения зависит от рода вещества, площади поверхности жидкости и температуры воздуха, объема жидкости, наличие перемещающихся воздушных потоков над ее поверхностью.

Методы исследования :

Поиск необходимой информации в литературных источниках и сети Интернет.

Анализ и обработка информации.

Анкетирование, анализ и обобщение результатов анкетирования.

Опыты.

Глава I . Испарение

1.1 Что такое испарение?

Испарение – это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Обычно под испарением понимают переход жидкости в пар, происходящий со свободной поверхности жидкости. Испарение происходит с поверхности воды, почвы, растительности, льда, снега и т.д. за счет энергии, получаемой Землей от Солнца.

1.2Механизмпроцесса испарения

Процесс испарения состоит в том, что вода из жидкого или твердого состояния превращается в пар. Молекулы воды, находясь в непрерывном движении, преодолевают силу взаимного молекулярного притяжения и вылетают в воздух, находящийся над поверхностью воды.

Вылетевшие с поверхности воды молекулы образуют над ней пар. У оставшихся молекул воды при соударениях изменяются скорости, некоторые из молекул приобретают при этом скорость, достаточную для того, чтобы, оказавшись у поверхности, вылететь из жидкости. Этот процесс продолжается непрерывно, поэтому вода испаряется непрерывно. Таков механизм испарения.

1.3 Факторы, влияющие на скорость испарения жидкости

Существует несколько факторов, влияющих на скорость испарения жидкости.

1.Какая из луж, образовавшихся после дождя, высохнет быстрее: большая или маленькая? Скорость испарения жидкости зависит от объёма, поэтому меньшая лужа высохнет быстрее.

2. Где вода испарится быстрее: в круглой тарелке или в высоком кувшине? Скорость испарения жидкости зависит от площади ее поверхности: чем больше площадь поверхности, тем больше будет количество частиц, покидающих жидкость, и испарение будет происходить быстрее.

3.В какой день вода луж, прудов, озер, рек, морей, влага, содержащаяся в растениях, испаряется быстрее: солнечный или пасмурный? С увеличением температуры испарение происходит быстрее – в теплой жидкости скорость движения молекул больше, больше молекул имеет шанс покинуть жидкость и перейти в состояние, которое мы называем «газ».

4.Зачем жители полярных стран смазывают жиром лицо в сильный мороз? Скорость испарения зависит от рода жидкости, жир испаряется медленно, поэтому кожа лица не переохлаждается

5.Вы пьете чай, он очень горячий. Что вы сделаете, чтобы он остыл быстрее? Белье высыхает быстрее в какую погоду – в ветреную или тихую? Если воздух над жидкостью движется, то он сдувает, уносит молекулы, которые перешли из жидкости в газ, и вместе с тем освобождает пространство для следующих молекул. В этом случае процесс испарения ускоряется.

Таким образом, проанализировав литературу по теме, мы узнали, что скорость испарения зависит от ряда факторов.

1.4 Роль испарения в природе и в жизни человека

Главную роль в круговороте воды в природе играет испарение.Это непрерывный процесс. Испарение происходит с поверхности океана, суши и ее водоемов.

Испарение играет огромную роль в растительном, животном мире и в жизни человека. Оно предохраняет человека, животных и растения от перегрева.

Ни одно растение не может жить без воды. Она составляет от 70 до 95% сырой массы тела растения. Все процессы жизнедеятельности организма протекают с использованием воды: прорастание семян, рост и развитие взрослого растения, фотосинтез, образование плодов и семян. Важно, что при испарении поддерживается непрерывный ток воды по растению снизу вверх. Клетки листа, отдавшие воду, начинают активно её поглощать из сосудов жилок. Вместе с водой к клеткам поступают растворённые вещества. Следовательно, питание клетки прямо связано с испарением. При испарении организм растения охлаждается. Если процесс испарения нарушен, растение в потоках яркого солнечного света может пострадать от ожогов.

У растений засушливых мест, где воды в почве очень мало, а воздух горячий и сухой, имеются разнообразные приспособления, позволяющие уменьшить потерю влаги. У кактусов вместо листьев колючки; так как их поверхность небольшая, то испарение замедлено. У алоэ листья узкие, покрытые восковым налетом, предохраняющим от интенсивного испарения.

Для уравновешивания неизбежной потери воды за счет испарения многие животные всасывают ее через покровы тела в жидком или газообразном состоянии (амфибии, насекомые, клещи). В теплорегуляции птиц большую роль играют воздушные мешки. В жаркое время с поверхности воздушных мешков испаряется влага, что способствует охлаждению организма. В связи с этим в жаркую погоду птицы открывают клюв.

Организм человека, с помощью испарения охлаждается. Для терморегуляции организма важную роль играет потоотделение. Оно обеспечивает постоянство температуры тела человека или животного. За счет испарения пота уменьшается внутренняя энергия, благодаря этому организм охлаждается.

На производстве испарение применяется для сушки деталей. В технике испарение применяется как средство для очистки веществ или разделения жидких смесей перегонкой (получение бензина, керосина). Процесс испарения также лежит в основе двигателей внутреннего сгорания, холодильных установок, а также в основе всех процессов сушки в сушильных камерах.

Глава II . Результаты проведенного исследования

2.1 Анализ анкет

Чтобы выяснить, знают ли одноклассники что-нибудь о процессе испарения, я провела анкетирование среди ребят (Приложение 1, 2). В анкетировании приняло участие 20 одноклассников. В результате анкетирования выяснили:

Знают, что такое процесс испарения - 80% (16уч-ся).

Чаще всего наблюдали процесс испарения:

на кухне, когда кипит чайник - 85 % (17уч-ся);

над рекой - 15 % (3уч-ся);на улице после дождя -25% (5уч-ся);

Считают, что процесс испарения влияет на жизнь человека -85% (17уч-ся);

2.2Результаты проведенных опытов.

Для исследования зависимости скорости испарения от различных факторов был проведен ряд опытов.

Опыт №1.

Проверка зависимости скорости испарения жидкости от её объема.

Оборудование: два одинаковых стакана, вода, мензурка.

Возьмем два одинаковых стакана и нальем в них воду в разных объемах. Поместим стаканы в одинаковые условия и будем наблюдать

Вывод: скорость испарения зависит от объёма жидкости (массы). При одинаковой температуре воды и внешних условиях в обоих стаканах вода испарилась с одинаковой скоростью. В том стакане, где объём воды был меньше, она испарилась раньше, чем в том, где объём был больше;

Опыт №2.

Проверка зависимости скорости испарения жидкости от величины её поверхности.

Оборудование: стакан, тарелка, вода, мензурка.

Для проведения опыта возьмём стакан и тарелку. Нальём в них воду одинаковой массы и температуры. Поместим в среду с одинаковыми условиями. Будем наблюдать.

Вывод : по результатам опыта видно, что скорость испарения зависит от величины её поверхности. Если в узкий и широкий сосуд налить одинаковый объём воды, то можно увидеть, что в широком сосуде вода испаряется быстрее. Следовательно, чем больше площадь поверхности, тем большее число молекул вылетает в воздух. Значит, скорость испарения зависит от площади поверхности жидкости.

Опыт № 3.

Проверка зависимости скорости испарения жидкости от температуры.

Оборудование: 2 одинаковых стакана, вода, мензурка.

Возьмем 2 одинаковых стакана и нальем в них воду одинаковой массы и температуры. Поставим 1 стакан с водой в теплое место, а другой в более прохладное место и будем наблюдать до тех пор, пока вода в одном из стаканов не испарится.

Теплое место

Стакан №2 (мл)

Прохладное место

01.02.2015

17.00-17.10

02.02.2015

17.00-17.10

03.02.2015

17.00-17.10

04.02.2015

17.00-17.10

05.02.2015

17.00-17.10

06.02.2015

17.00-17.10

07.02.2015

17.00-17.10

08.02.2015

17.00-17.10

09.02.2015

17.10-17.10

10.02.2015

17.00-17.10

11.02.2015

17.00-17.10

Вывод: в результате проделанного опыта я выяснила, что вода испаряется быстрее в том сосуде, который находится в месте с более высокой температурой, потому что при нагревании скорость движения молекул увеличивается, молекулы сталкиваются и выбрасываются в воздух.

Опыт №4.

Проверка зависимости скорости испарения жидкости от рода жидкости.

Оборудование: три одинаковые тарелки, три салфетки, спирт, масло, вода, три пипетки.

В тарелки положила салфетки и на них капнула поочерёдно одинаковое количество воды, спирта и масла. Поставила в тёплом помещении и заметила, что спирт испарился через 3 минут, вода –через 12 минут и масло – через 2часа, остался след.

На 1 листе - вода

на 2 листе – масло

на 3 листе – спирт

Вывод: в результате проделанного опыта я выяснила, что разные жидкости испаряются по-разному, значит, скорость испарения жидкости зависит от рода жидкости.

Опыт №5.

Проверка зависимости скорости испарения жидкости от ветра.

Оборудование: две одинаковые салфетки, вода, фен.

Намочим две одинаковые салфетки водой. Одну оставим высыхать на воздухе, а на другую направим горячую струю воздуха с помощью фена. Через 3 минуты эта салфетка стала сухой, другая же оставалась влажной ещё14 минут.

Вывод: если воздух над жидкостью движется, скорость испарения увеличивается, так как поток воздуха помогает молекулам жидкости оторваться от поверхности и перейти в парообразное состояние. Горячий воздух ускорит этот процесс.

III . Заключение

В представленной работе я более подробно узнала, что такое испарение, как оно происходит, что скорость испарения жидкостей зависит от разных факторов:

1. Скорость испарения зависит от объёма жидкости (массы). При одинаковой температуре воды и внешних условиях в обоих стаканах вода испарилась с одинаковой скоростью. В том стакане, где объём воды был меньше, она испарилась раньше, чем в том, где объём был больше;

2. Скорость испарения зависит от величины её поверхности. Если в узкий и широкий сосуд налить по одинаковому объему воды, то можно увидеть, что в широком сосуде вода испаряется быстрее. Это объясняется тем, что жидкость испаряется с поверхности, и чем больше площадь поверхности, тем большее число молекул вылетает в воздух. Значит, скорость испарения зависит от площади поверхности жидкости;

3. Вода испаряется быстрее в том сосуде, который находится в месте с более высокой температурой, потому что при нагревании скорость движения молекул увеличивается, молекулы сталкиваются и выбрасываются в воздух;

4. Разные жидкости испаряются по-разному, значит, скорость испарения жидкости зависит от рода жидкости;

5. Если воздух над жидкостью движется, скорость испарения увеличивается, так как поток воздуха помогает молекулам жидкости оторваться от поверхности и перейти в парообразное состояние. Горячий воздух ускоряет этот процесс.

Моя гипотеза о зависимости скорости испарения жидкости от разных факторов подтвердилась.

Данная работа актуальна, так как люди активно используют процесс испарения в своей жизни, применяют его в производстве различных механизмов и машин, используют в быту. В природе этот процесс происходит вне зависимости от деятельности человека и задача людей – не нарушать этот процесс. Для этого необходимо любить природу и любить нашу Землю!

Литература

Горев Л.А. Занимательные опыты и викторины по физике [Текст] /Л.А. Горев.- М.: ЭКСМО,2009

Исаева О.Г. Я познаю мир [Текст] / О.Г. Исаева.- АСТ, Астрель, 2004

МейяниА. Большая книга экспериментов для школьников [Текст] / А. Мейяни. - М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2006.

Испарение [Электронный ресурс]:Викепидия.– Режим доступа: .- 10.12.2013

Парообразование [Электронный ресурс]: Классная физика для любознательных.– Режим доступа: . – 15.12.2013

Нам всем с детства хорошо известен один серьёзный жизненный факт. Для того чтобы остудить горячий чай, необходимо налить его в холодное блюдце и продолжительно дуть над его поверхностью. Когда тебе шесть-семь лет, особо не задумываешься над законами физики, просто принимаешь их как данное или, выражаясь физически, принимаешь их за аксиому. Однако, постигая со временем науки, мы обнаруживаем интересные сходства аксиом и последовательных доказательств, плавно переводя наши детские предположения во взрослые теоремы. То же самое и с горячим чаем. Никто из нас и подумать не мог, что такой способ его охлаждения напрямую связан с испарением жидкости.

Физика процесса

Для того чтобы ответить на вопрос, от чего зависит скорость испарения жидкости, надо разобраться в самой физике процесса. Испарение - это процесс фазового перехода вещества из жидкого агрегатного состояния в газообразное. Испаряться может любое в том числе очень вязкое. С виду и не скажешь, что некая желеобразная жижа может терять часть своей массы за счет испарения, но при определённых условиях именно это и происходит. Твердое тело также может испаряться, только такой процесс называется сублимацией.

Как происходит

Начав разбираться, от чего зависит скорость испарения жидкости, следует отталкиваться от того, что это эндотермический процесс, то есть процесс, проходящий с поглощением теплоты. Теплота (теплота испарения) передаёт энергию молекулам вещества, увеличивая их скорость и повышая вероятность их отрыва, ослабляя при этом силы молекулярного сцепления. Отрываясь от основной массы вещества, самые быстрые молекулы вырываются за его границы, и вещество теряет свою массу. При этом вылетевшие молекулы жидкости мгновенно вскипают, осуществляя при отрыве процесс фазового перехода, и их выход идёт уже в газообразном состоянии.

Применение

Понимая, от каких причин зависит скорость испарения жидкости, можно грамотно регулировать технологические процессы, происходящие на их основе. Например, работу кондиционера, в теплообменнике-испарителе которого кипит хладагент, забирая теплоту из охлаждаемого помещения, или вскипание воды в трубах промышленного котла, теплота которой передается на нужды отопления и ГВС. Осознание того, от каких условий зависит скорость испарения жидкости, предоставляет возможность конструировать и производить современное и технологичное оборудование компактных размеров и с повышенным коэффициентом теплопередачи.

Температура

Жидкое агрегатное состояние крайне неустойчиво. При наших земных н. у. (понятие "нормальных условий", т.е. пригодных для жизни людей) оно периодически стремится перейти в твердую или газообразную фазу. Как это происходит? От чего зависит скорость испарения жидкости?

Первичный критерий - это, естественно, температура. Чем сильнее мы нагреваем жидкость, тем больше энергии мы подводим к молекулам вещества, тем больше молекулярных связей мы разрываем, тем быстрее идёт процесс фазового перехода. Апофеоз достигается при устойчивом пузырьковом кипении. Вода кипит при 100 ºС при атмосферном давлении. Поверхность кастрюли или, например, чайника, где она кипит, только на первый взгляд идеально гладкая. При многократном увеличении картинки мы увидим бесконечные острые пики, как в горах. Теплота точечно подводится к каждому из этих пиков, и из-за малой поверхности теплообмена вода моментально вскипает, образуя пузырёк воздуха, который поднимается к поверхности, где и схлопывается. Именно поэтому такое кипение называют пузырьковым. Скорость при этом максимальная.

Давление

Второй важный параметр, от чего зависит скорость испарения жидкости, - это давление. При снижении давления ниже атмосферного вода начинает закипать при меньших температурах. На этом принципе основана работа знаменитых скороварок - специальных кастрюль, откуда откачивался воздух, и вода кипела уже при 70-80 ºС. Повышение давления, наоборот, увеличивает температуру закипания. Это полезное свойство используется при подаче перегретой воды от ТЭЦ в ЦТП и ИТП, где для сохранения потенциала переносимой теплоты воду подогревают до температур 150-180 градусов, когда надо исключить возможность её вскипания в трубах.

Другие факторы

Интенсивный обдув поверхности жидкости с температурой выше, чем температура подаваемой воздушной струи, - это ещё один фактор, от чего зависит скорость испарения жидкости. Примеры этого можно взять из повседневной жизни. Обдув ветром глади озера или тот пример, с которого мы начали повествование: обдув горячего чая, налитого в блюдце. Он остывает за счет того, что, отрываясь от основной массы вещества, молекулы забирают часть энергии с собой, охлаждая его. Здесь можно увидеть еще и влияние площади поверхности. Блюдце шире, чем кружка, поэтому с её квадратуры потенциально может уйти большее количество массы воды.

На скорость испарения также влияет тип самой жидкости: какие-то жидкости испаряются быстрее, другие, наоборот, медленнее. Важное влияние на процесс испарения оказывает и состояние окружающего воздуха. При высоком абсолютном влагосодержании (сильно влажном воздухе, например, рядом с морем) процесс испарения пойдёт медленнее.

Количественно испарение характеризуется массой воды, которая испаряется в единицу времени с единицы поверхности. Эта величина называется скоростью испарения. В системе СИ она выражается в кг/(м 2. с), в СГС – в г/(см 2. с).

Скорость испарения увеличивается с повышением температуры испаряющей поверхности. В процессе испарения молекулы воды, которые переходят в пар, тратят часть своей энергии на преодоление сил сцепления и на работу расширения, связанную с увеличением объема жидкости, которая переходит в газообразное состояние. В результате средняя энергия молекул, которые остаются в жидкости, уменьшается, и жидкость охлаждается. Для продолжения процесса испарения необходимо дополнительное тепло, которое называется теплотой испарения. Теплота испарения уменьшается с увеличением температуры испаряющей поверхности.

Если испарение проходит с поверхности воды, то эта зависимость выражается формулой:

Q = Q 0 - 0,65 . t, (5.9)

где Q - теплота испарения, Дж/г;

t – температура поверхности, которая испаряет, 0 С;

Q 0 = 2500 Дж/кг.

Если испарение проходит из поверхности льда или снега, то:

Q = Q 0 - 0,36 . t, (5.10)

Для практических целей скорость испарения выражается высотой (в мм) слоя воды, которая испаряется за единицу времени. Слой воды, высотой 1мм, который испарится с площади 1 м 2 , отвечает ее массе в 1 кг.

Согласно закону Дальтона, скорость испарения W в кг/(м 2. с) прямо пропорциональная дефициту влажности, вычисленному по температуре испаряющей поверхности, и обратно пропорциональная атмосферному давлению:

где Е 1 - упругость насыщения, взятая по температуре испаряющей поверхности, гПа;

е - упругость пара в окружающем воздухе, гПа;

Р – атмосферное давление, гПа;

А – коэффициент пропорциональности, который зависит от скорости ветра.

Из закона Дальтона видно, что чем больше разность (Е 1- е), тем больше скорость испарения. Если поверхность, которая испаряет, теплее воздуха, то Е 1 большее, чем упругость насыщения Е при температуре воздуха. В таком случае испарение продолжается даже тогда, когда воздух насыщен водяным паром, то есть если е=Е (но Е

Наоборот, если испаряющая поверхность холоднее воздуха, то при довольно большой относительной влажности может оказаться, что Е 1

Зависимость скорости испарения от атмосферного давления обусловлена тем, что в неподвижном воздухе молекулярная диффузия усиливается с уменьшением внешнего давления: чем оно меньшее, тем легче молекулам оторваться от испаряющей поверхности. Однако атмосферное давление у поверхности земли колеблется в сравнительно небольших пределах. Поэтому, оно не может существенным образом изменять скорость испарения. Но его приходится учитывать, например, при сравнении скоростей испарения на разных высотах в горной местности.

Скорость испарения зависит от скорости ветра . С увеличением скорости ветра увеличивается турбулентная диффузия, от которой в значительной мере зависит скорость испарения. Чем интенсивнее турбулентное перемешивание, тем быстрее протекает перенос водяного пара в окружающую среду. Если воздух переносится с суши на водоем, то скорость испарения с водоема увеличивается, так как в воздухе, который натекает на сравнительно более сухую поверхность, дефицит влажности больше, чем он над водоемом. При переносе воздуха с водной поверхности на сушу скорость испарения постепенно уменьшается в результате уменьшения дефицита влажности в воздухе, который находится над водой. На скорость испарения с поверхностей морей и океанов влияет их соленость, так как упругость насыщения над раствором меньше, чем над пресной водой.

На испарение из поверхности грунта значительно влияют физические свойства, состояние деятельной поверхности, рельеф и др. факторы. Гладкая поверхность испаряет меньше, чем шероховатая, так как над ней слабее развито турбулентное перемешивание, чем над шероховатой поверхностью. Светлые почвы при прочих равных условиях испаряют меньше, чем темные, так как они меньше нагреваются. Рыхлые почвы с широкими капиллярами испаряют меньше, чем плотные почвы с узкими капиллярами. Объясняется это тем, что по узким капиллярам вода поднимается ближе к поверхности почвы, чем по широкой. Скорость испарения зависит от степени увлажнения почвы: чем суше почва, тем медленнее происходит испарение. На скорость испарения влияет рельеф местности. На возвышенностях, над которыми имеет место интенсивное турбулентное перемешивание, испарение происходит быстрее, чем в низинах, балках и долинах, где воздух менее подвижен.

На скорость испарения влияет растительный покров. Он значительно уменьшает испарение непосредственно с поверхности почвы. Однако сами растения испаряют много влаги, которые берут из почвы. Испарение влаги растениями является физико-биологическим процессом и называется транспирацией.

Полная отдача водяного пара с определенной поверхности с одинаковым растительным покровом называется эвапотранспирацией. Она включает испарение из поверхности земли и от растений.

Испаряемость – это испарение, максимально возможное в данной местности с определенной деятельной поверхности при достаточном количестве влаги при существующих здесь метеорологических условиях.

ГОУ Гимназия № 000

«Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория»

Реферат

Факторы, влияющие на скорость испарения воды

Жалеев Тимур

Руководитель:

Введение

Определение испарения. Цель работы. Актуальность работы Описание структуры работы.

Основная часть

Механизм испарения на молекулярном уровне. Факторы, влияющие на скорость испарения.

2.1 Влияние на скорость испарения температуры воды.

2.1.1 Неравномерность прогрева воды.

2.1.2 Конвекция. Ламинарный и турбулентный режим. Число Рэлея. Зависимость типа режима перемешивания жидкости со скоростью передачи энергии.

2.1.3 Температура воздуха и ее влияние на температуру воды. Числа Рэлея в воздухе и тип режима перемешивания воздуха.

2.2.1 Связь влажности воздуха у поверхности воды с влажностью воздуха «на бесконечности».

2.2.2 Связь влажности воздуха у поверхности воды со скоростью испарения.

2.2.3 Связь влажности воздуха у поверхности воды со скоростью оттока водяных паров от поверхности.

2.2.4 Связь влажности воздуха у поверхности с геометрией поверхности.

Заключение.

Список литературы.

Введение.

Испарение – процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий с поглощением тепла.

Цель данной работы: выявить факторы, влияющие на скорость испарения воды.

Актуальность:

1. При испарении расходуется большое количество теплоты, следовательно, этот процесс можно использовать для охлаждения.

2. Интенсивность испарения существенно влияет на влажность воздуха, которая является определяющей во многих процессах.

3. Изучение механизмов испарения позволит построить более правдоподобные модели распределения температуры и влажности, т. е. позволит более точно предсказывать различные климатические процессы. Для расчета таких моделей используются современные вычислительные системы, но для их правильной работы необходимо детальное понимание всех процессов, влияющих на формирование погоды.

В данной работе мы рассмотрим факторы, влияющие на скорость испарения воды и их взаимосвязь.

На испарение влияет много факторов, но наиболее значимые из них температура поверхности воды и влажность воздуха над поверхностью воды. На каждый из этих факторов влияет ряд других:

1. Температура воды. На нее влияет температура окружающего воздуха. Теплообмен от воздуха к воде и обратно осуществляется теплопередачей (непосредственной передачей тепла без перемешивания) и конвекцией. Конвекция в свою очередь может проходить в разных режимах: ламинарном и турбулентном. Ламинарный – это режим, при котором жидкость перемещается стационарными струями без перемешивания. Турбулентный – это режим, при котором жидкость беспорядочно перемешивается из-за большой разности температур.

2. Влажность воздуха над поверхностью воды. На нее влияет интенсивность испарения воды (чем больше пара вышло из воды, тем больше его в воздухе), площадь поверхности (чем больше площадь поверхности, тем больше пара выходит из воды), ветер или другие формы конвекции в воздухе (насколько быстро удаляются водяные пары от поверхности воды).

Основная часть.

Молекулы воды, которые имеют достаточную кинетическую энергию и находятся близко к поверхности, способны оторваться от остальных молекул воды, т. е. происходит испарение. Если быстрые молекулы находятся в толще воды, а не на поверхности, то, ударяясь о другие молекулы, совершают над ними работу и теряют свою энергию. Быстрые молекулы воды, которые оторвались от поверхности воды, уносят энергию с собой, поэтому внутренняя энергия воды понижается, и она охлаждается.

Некоторые молекулы водяного пара, двигаясь хаотически, возвращаются в жидкость. Этот процесс называется конденсацией. Скорость конденсации зависит от концентрации молекул водяного пара.

2. Факторы, влияющие на скорость испарения.

2.1. Влияние на скорость испарения температуры воды.

На скорость испарения влияют многие факторы, но главный из них – температура поверхности воды. Чем больше температура, тем больше средняя скорость молекул, и, следовательно, больше молекул с большими скоростями, которые способны вылететь с поверхности. Вода не имеет одинаковую температуру во всей толще, для изучения испарения важна температура именно на поверхности. В свою очередь на эту температуру влияет целый ряд факторов:

1. Температура в толще воды . Количество теплоты из толщи воды к поверхности может переноситься двумя способами: теплопередачей или конвекцией. Конвекция начинается тогда, когда жидкость имеет большую температуру на глубине, в этом случае расширяясь при большей температуре, она начинает подниматься вверх. В воде при испарении необходимое для конвекции распределение температур происходит из-за того, что на поверхности вода, испаряясь, становится холоднее.

2. Температура воздуха обычно больше, чем температура на поверхности воды, потому что на поверхности происходит испарение и вода охлаждается. Поэтому, как правило, происходит подвод тепла из воздуха к поверхности. В случае если температура воздуха меньше, то тепловой поток идет в обратную сторону, причем скорость теплоотвода зависит от конвекции воздуха над поверхностью воды.

3. Интенсивность испарения влияет на температуру воды на поверхности. Чем больше интенсивность испарения, тем больше энергии унесли молекулы, и тем меньше температура поверхности. Чем меньше температура, тем меньше энергии в воде, и тем меньше интенсивность испарения.

Мы видим, что все указанные факторы тесно взаимосвязаны между собой: если увеличивается скорость испарения, температура поверхности жидкости уменьшается, следовательно, увеличивается теплообмен между поверхностью и толщей воды, с другой стороны, увеличивается теплообмен между поверхностью воды и воздухом, а также конвекционный поток над водой.

Безусловно, полностью учесть все эти факторы может только компьютерная модель.

2.1.1 Неравномерность прогрева воды.

Рассмотрим более детально процесс передачи тепла в толще воды. Практически всегда в не идеализированных условиях температура в разных местах жидкости неодинакова: вода испаряется только сверху, следовательно, охлаждается только сверху. Нагрев воды также происходит обычно неравномерно. Например, солнечные лучи проникают в толщу воды и по-разному нагревают их в зависимости от прозрачности воды. Любой другой источник более высокой или низкой температуры также передает тепло неравномерно, например рука держащего сосуд человека.

Если температура воды сверху меньше, то начинает происходить конвекция: холодная вода тяжелее горячей, поэтому холодная вода опускается, а горячая – поднимается. Но так как жидкость не перемешивается полностью, а перемещается целыми объемами, температура распределяется неравномерно. В случае возникновения конвекции жидкость начинает двигаться целыми «кусками». Если в этом случае поместить термометр в некоторую точку жидкости, он покажет колебание температуры, которое и будет отражать это движение «кусков» горячей или холодной жидкости.

2.1.2. Конвекция. Ламинарный и турбулентный режим. Число Рэлея. Зависимость типа режима перемешивания жидкости со скоростью передачи энергии.

Как уже говорилось выше, конвекция – это явление, при котором теплообмен происходит путем перемешивания вещества. С ее помощью горячая вода перемещается из толщи к поверхности, а остывшая из-за испарения вода, в свою очередь, перемещается от поверхности ко дну.

Жидкость, при нагревании снизу или охлаждении сверху может перемешиваться в двух режимах: ламинарном и турбулентном.

Ламинарный поток - это поток, при котором жидкость перемещается стационарными струями без перемешивания и беспорядочных быстрых изменений скорости. В случае ламинарных потоков движение жидкости можно изобразить при помощи линий тока: воображаемых линий, вдоль которых перемещаются частицы воды.

Турбулентный поток – это поток, при котором из-за большой разности температур жидкость беспорядочно перемешивается. В этом случае невозможно указать определенную траекторию движения частицы.

В случае турбулентного потока происходит более равномерное перемешивание всей жидкости. Если в случае ламинарного перемешивания перемещаются целые «куски» определенной температуры, то в случае турбулентного режима жидкость имеет почти одинаковую температуру по всему объему.

Вид режима (ламинарный или турбулентный) определяется числом Релея. Число Рэлея – это безразмерная величина, оно считается по формуле

, где

g - ускорение свободного падения; измеряется в м/с2.

β - коэффициент теплового расширения жидкости; вычисляется по формуле

Где ΔV – изменение объема тела, V – начальный объем тела, ΔT – изменение температуры; измеряется в К-1.

ΔT - разность температур между поверхностью и толщей воды; измеряется в К.

L - определяющий линейный размер поверхности теплообмена; измеряется в м. Это максимальная длина на поверхности сосуда, например для круглого сосуда это диаметр, для прямоугольного – диагональ и т. д.

ν - кинематическая вязкость жидкости; численно равна ν = 0,000183/(ρ(1 + 0,0337t + 0,000221t2)), где t – температура и ρ – плотность жидкости; измеряется в 10-6 м2/с.

χ - температуропроводность жидкости; вычисляется по формуле https://pandia.ru/text/78/415/images/image006_104.gif" alt="\varkappa" width="14 height=10" height="10"> - теплопроводность, cp - удельная теплоемкость, ρ - плотность; измеряется в м2/с.

После того, как это число достигает некоторого, так называемого критического значения, в жидкости возникают конвективные потоки. Это критическое значение примерно равно. Если число Рэлея меньше 7,4 Raкрит, то никаких потоков не наблюдается. В области от 7,4 Raкрит до 9,9 Raкрит возникает один основной ламинарный поток с одной частотой колебания и много маленьких. В интервале от 9,9 Raкрит до 10,97 Raкрит возникает еще один основной ламинарный поток с другой частотой колебания, но маленькие потоки остаются. До 11,01 Raкрит появляется третий ламинарный поток с третьей частотой. После 11,01 Raкрит возникают турбулентные потоки.

Для воды и цилиндрического сосуда высотой 2,2 см и радиусом 12,5 см при комнатной температуре (200 " style="margin-left:-5.3pt;border-collapse:collapse">

ρ = 998,2 кг/м3

β = 0,00015 К-1

ν =1,004*10-6 м2/с

0,6 Вт/(м*К)

ср = 4183 Дж/(кг*К)

χ = /(cp*ρ) = 1,437e-7 м2/c

Ra = (g*β*ΔT*L3)/(ν*χ) = 3669

Разность температур 0,2° была рассчитана программой, которая создает модели испаряющейся воды.

Можно сделать вывод, что при этих условиях режим конвекции - турбулентный

2.1.3. Температура воздуха и ее влияние на температуру воды. Числа Рэлея в воздухе и тип режима перемешивания воздуха.

На температуру поверхности воды также влияет и температура окружающего воздуха.

Если температура воздуха отличается от температуры воды, происходит теплообмен между водой и воздухом за счет теплопередачи и конвекции.

Конвекция в воздухе также определяется числом Рэлея. Там оно меньше на один-два порядка, потому что вязкость и температуропроводность больше у воздуха, чем у воды.

Ниже приведены данные для расчета числа Рэлея и сами расчеты для воздуха:

На конвекцию также влияет влавжность воздуха. Т. к. водяные пары имеют плотность меньше, чем плотность воздуха, влажный воздух легче сухого и начинает подниматься вверх. Таким образом, чем выше скорость испарения, тем выше влажность воздуха, тем интенсивнее конвекция.

2.2. Влияние влажности воздуха.

Как уже говорилось, при увеличении влажности воздуха над поверхностью воды, увеличивается конденсация т. е. уменьшается интенсивность испарения. Поэтому попытаемся разобраться, какие факторы влияют на величину влажности воздуха, для этого сначала сформулируем точное определение влажности.

Абсолютная и относительная влажность.

Абсолютная влажность воздуха – это масса водяного пара, содержащегося в кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряется в г/м3. Относительная влажность воздуха – это отношение текущей абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности при данной температуре. Чем выше температура, тем выше максимально возможная абсолютная влажность.

2.2.1. Связь влажности воздуха у поверхности воды с влажностью воздуха «на бесконечности».

Воздухом «на бесконечности» называется воздух, находящийся на таком удалении от поверхности жидкости, что его влажность не зависит от наличия этой поверхности. Влажность воздуха «на бесконечности» безусловно, влияет на влажность воздуха у поверхности. Пар с поверхности воды вытесняет пар, который уже был в воздухе, тем самым стремиться увеличить влажность «на бесконечности». Чем больше влажность воздуха на бесконечности, тем сложнее вытеснить поднимающемуся пару находящийся на бесконечности» пар, и тем менее интенсивно происходит испарение.

2.2.2 Связь влажности воздуха у поверхности воды со скоростью испарения.

При высокой влажности, по сути, испарение происходит с той же скоростью, но конденсация происходит быстрее, и, следовательно, можно считать, что испарение происходит медленнее. Конденсация – это обратный испарению процесс, то есть переход из газообразного состояния в жидкое.

2.2.3 Связь влажности воздуха у поверхности воды со скоростью оттока водяных паров от поверхности.

Водяные пары, если их влажность отличается от влажности на бесконечности, перемещаются от поверхности воды при помощи двух процессов: диффузии и конвекции.

Диффузия – это процесс выравнивания концентраций веществ в некотором объеме путем проникновения молекул одного вещества в другое. Она зависит от скорости движения молекул, то есть от температуры среды. Диффузия в газах проходит довольно быстро.

Конвекция – это явление передачи тепла путем перемешивания вещества. Вещество перемешивается из-за разности температур, которая может быть вызвана испарением. Конвекция, по сравнению с диффузией происходит медленно.

Можно также отметить, что ветер, уносящий пар от поверхности, влияет на скорость испарения сильнее предыдущих двух факторов.

2.2.4 Связь влажности воздуха у поверхности с геометрией поверхности.

Если площадь поверхности с которой происходит испарение маленькая – пары сразу рассеиваются в окружающем пространстве, если большая то не сразу, так как они занимают значительную область пространства. По формуле Дж. Дальтона для скорости испарения в которой указана зависимость оной от площади поверхности: Р=AS(F-f)/H где S - поверхность сосуда, F - предельная упругость при данной температуре, f - упругость пара в окружающей среде, H - давление, а A - коэффициент, зависящий от природы жидкости. Также имеет значение форма сосуда. Например, если при равной площади поверхности один сосуд будет вытянутой формы, а другой – круглый, то диффузия унесет пар быстрее от вытянутого сосуда, следовательно, испарение с него будет происходить быстрее.

Подведем итог: на скорость испарения влияют главным образом два фактора: температура поверхности воды и влажность воздуха над поверхностью, но на эти два фактора влияют множество других. На диаграмме представлена общая взаимосвязь этих факторов между собой.

Заключение.

В нашей работе мы изучили факторы, влияющие на скорость испарения воды. В результате выяснено, что на скорость испарения влияют главным образом температура на поверхности воды и влажность воздуха над сосудом, но также влияют и площадь поверхности, конвекция, диффузия, влажность «на бесконечности».

Список литературы:

1. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Коэффициент теплового расширения. Ссылка действительна на 02.04.2012.

2. *****. Вязкость воды. http://www. *****/article/answer/pnanetwater/vyazkost. htm Ссылка действительна на 02.04.2012.

3. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Температуропроводность. Ссылка действительна на 02.04.2012.

4. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Число Рэлея. Ссылка действительна на 02.04.2012.

5. Большая советская энциклопедия. Турбулентность. http://www. bse. *****/bse/id_81476 Ссылка действительна на 02.04.2012.

6. *****. Неустойчивости и пространственно-временные структуры. http://otherreferats. *****/physics/_0.html Ссылка действительна на 02.04.2012.

7. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Теплопроводность. Ссылка действительна на 02.04.2012.

8. Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Удельная теплоёмкость. Ссылка действительна на 02.04.2012.

9. Инженерный справочник Таблицы DVPA. info. Обзор: Температура, плотность, удельная теплоемкость, объемный коэффициент теплового расширения, кинематическая вязкость, и число (критерий) Прандтля для сухого воздуха при атмосферном давлении в в диапазоне -150 /+400 oC. http://www. dpva. info/Guide/GuideMedias/GuideAir/AirMaihHeatPropAndPrandtl/ Ссылка действительна на 02.04.2012.

10. Значение слова "Испарение" в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона. http://be. /article045569.html Ссылка действительна на 02.04.2012.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Температуропроводность. Данные соответствуют 02.04.12.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Число Рэлея. Данные соответствуют 02.04.12.

Большая советская энциклопедия. Турбулентность. http://www. bse. *****/bse/id_81476 Данные соответствуют 02.04.12.

*****. Неустойчивости и пространственно-временные структуры. http://otherreferats. *****/physics/_0.html Данные соответствуют 02.04.12.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Коэффициент теплового расширения. Данные соответствуют 02.04.12.

*****. Вязкость воды. http://www. *****/article/answer/pnanetwater/vyazkost. htm Данные соответствуют 02.04.12.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Теплопроводность. Данные соответствуют 02.04.12.

Википедия. http://ru. wikipedia. org/wiki/ Удельная теплоёмкость. Данные соответствуют 02.04.12.

Инженерный справочник Таблицы DVPA. info. Обзор: Температура, плотность, удельная теплоемкость, объемный коэффициент теплового расширения, кинематическая вязкость, и число (критерий) Прандтля для сухого воздуха при атмосферном давлении в в диапазоне -150 /+400 oC. http://www. dpva. info/Guide/GuideMedias/GuideAir/AirMaihHeatPropAndPrandtl/ Данные соответствуют 02.04.12.

Значение слова "Испарение" в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона. http://be. /article045569.html Данные соответствуют 02.04.12.