Jeśli woda wyparowuje w temperaturze pokojowej, ponieważ niewielki procent cząsteczek ma wystarczająco dużo energii, aby uciec do powietrza, to dlaczego blat kuchenny z niewielką ilością wody w końcu całkowicie wyparowuje w temperaturze pokojowej?
Jeśli woda wyparowuje w temperaturze pokojowej, ponieważ niewielki procent cząsteczek ma wystarczająco dużo energii, aby uciec do powietrza, to dlaczego blat kuchenny z niewielką ilością wody w końcu całkowicie wyparowuje w temperaturze pokojowej?
Gdy twój mały procent cząsteczek o wystarczająco dużej energii kinetycznej wyparowuje, pozostała woda w stanie ciekłym ochładza się. Ale robiąc to, odprowadza ciepło z otoczenia, a tym samym pozostaje w temperaturze pokojowej (lub w jej pobliżu), więc wciąż istnieje pewna część cząsteczek, które mogą odparować i robią to, a więcej ciepła jest przenoszone z otoczenia, i tak to trwa, aż zniknie cała woda.
Dzieje się tak, ponieważ szybkość parowania jest wyższa niż szybkość kondensacji.
$$ \ ce {H2O (l) < = >> H2O (g)} $$
Wynika to również z faktu, że masz system otwarty: materię i energię można wymieniać z otoczeniem. Odparowana woda może wyparować ze szkła i skroplić się w innym miejscu.
Woda na powierzchni nie istnieje w izolacji, ma kontakt z powietrzem i powierzchnią. Losowe cząsteczki o wyższej energii na powierzchni iw powietrzu dodadzą energii przez zderzenie z cząsteczkami wody, prowadząc niektóre z nich do ucieczki z cieczy (parowania).
Dlatego parowanie wody prowadzi do ochłodzenia powietrza i wokół niego.
Powiedzmy, że $ q \ in {]} 0,100 {]} $ to minimalny procent netto objętości (lub masy), który wyparowuje w każdej sekundzie $ t $ (na każde $ t>0 $). Mówiąc „sieć”, zakładamy, że więcej cząsteczek wody opuszcza blat kuchenny niż wraca, oraz że część cząsteczek opuszczających powierzchnię w stosunku do liczby cząsteczek wracających ma stałą, dodatnią dolną granicę. (Inne odpowiedzi wyjaśniają, dlaczego jest to prawdopodobne w warunkach kuchennych).
Wtedy na jednostkę czasu pozostaje co najwyżej 100% $ q $. Tak więc po $ t $ jednostkach czasu ilość pozostałej wody wyniesie co najwyżej $ \ mathrm {a_0} \ Bigl (\ frac {100-q} {100} \ Bigr) ^ t $, gdzie $ a_0 $ to początkowa ilość. Od 100 $-q<100 $ otrzymujemy $$ \ lim_ {t \ to + \ infty} \, \ mathrm {a_0} \ Bigl (\ frac {100-q} {100} \ Bigr) ^ t \ = \ 0 \, . $$ W szczególności po pewnym czasie ilość wody będzie mniejsza niż minimalna możliwa ilość (objętość jednej $ \ mathrm {H} _2 \ mathrm {O} $ cząsteczki lub jej masy, uproszczona, oczywiście).
Jeśli przyjęte założenie nie jest poprawne (powiedzmy, z powodu dużej wilgotności gdzieś w Azji), wynik byłby błędny: woda NIE wyparuje całkowicie.
(Należy odłożyć na bok. Zauważ, że powyższe matematyczne podejście jest dużym uproszczeniem. Aby uzyskać bardziej realistyczny model parowania, powinniśmy wziąć pod uwagę, że parowanie zachodzi tylko z powierzchni, a nie z całej objętości, i że zarówno powierzchnia, jak i objętość zmieniają się w czasie. Należy również pamiętać, że nawet w ciągu jednej sekundy zmienia się szybkość parowania).
Woda zawsze paruje, gdy temperatura przekracza 0 stopni Celsjusza przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym.
Co oznacza, że powyżej 0 stopni zawsze znajdują się cząsteczki o wystarczająco dużej energii, aby opuścić fazę ciekłą.
Zobacz ta odpowiedź Quora (uwaga: odpowiedź Quora wskazuje, że parowanie w temperaturze 0 stopni C jest możliwe przy odpowiednim ciśnieniu), ta odpowiedź Physics.SE