При каком условии вода испаряется быстрее: при каком условии вода испаряется быстрее

при каком условии вода испаряется быстрее

СРОЧНОО 30 БАЛЛОВ
Для приготовление яблочного пирога необходимо взять 12 яблок.
Давайте напишем программу, которая поможет нам проследить за тем, что
…

мы положили в пирог достаточно яблок.
Программа будет спрашивать у пользователя: “Сколько яблок положить”, и если сумма яблок, которые уже положили в пирог и яблок, которые взял пользователь меньше 12, то программа выведет сообщение о том, сколько осталось положить яблок.
Если сумма будет равна 12, то программа остановится, так как необходимое количество яблок уже будет набрано.
А если сумма будет превышать необходимое количество, то выйдет сообщение о том, что яблок слишком много.

CРОЧНОООО 30 БАЛЛОВ
Программа бесконечно генерирует случайное число от 0 до 100.
Генератор случайных чисел очень похож на лотерею. Иногда нужное число
…

может выпасть сразу, а иногда спустя большое количество других сгенерированных чисел
Давайте проверим сколько чисел будет сгенерировано перед тем, как программа остановится.
А условием остановки программы будет то, что x станет равен 73.
Посчитайте, сколько значений сменила переменная x перед тем, как принять значение 73. Для этого используйте переменную-накопитель count.
PYTHON

Изучение этапов развития и становления краеведения как науки в РК, основных методов и приёмов краеведческих исследований, является … целью краеведен
…

ия1.необычной2.перспективной3.много4.главной5.второстепенной​

Какой из методов оценки педагогического персонала дает точное представление о характере применения фактических знаний?
системный анализ учебных занят
…

ий;
решение ситуационных задач;
тест;
анализ индивидуальной методической системы;

Срочно! Помогите разгадать

1. Все колхозы Московской области выполнили план хлебопоставок, Колхоз «Восход» не является колхозом Московской области, Следовательно, колхоз «Восход
…

» не выполнил план хлебопоставок. ​

На основании, каких нормативно-правовых актов иностранные граждане имеют право на получение образования на территории Российской Федерации?
выявление
…

талантливых детей;
поддержка талантливых детей;
верны ответы А и Б;
правильного ответа нет;

На основании, каких нормативно-правовых актов иностранные граждане имеют право на получение образования на территории Российской Федерации?
выявление
…

талантливых детей;
поддержка талантливых детей;
верны ответы А и Б;
правильного ответа нет;

Какова основа участия школьников в олимпиадах и иных интеллектуальных и творческих конкурсов?
безвозмездная;
платная;
частично платная;
основа устанав
…

ливается органами власти;

Какова цель организации олимпиад
мониторинг качества образования;
определение уровня усвоения материала;
выявление талантливых детей;
определение ка
…

чества реализации ООП;

При какой температуре начинает испаряться вода

Вода – одно из самых распространенных и вместе с тем самое удивительное вещество на Земле. Вода находится повсюду: и вокруг нас, и внутри нас. Мировой океан, состоящий из воды, покрывает ¾ поверхности земного шара. Любой живой организм, будь то растение, животное или человек, содержит воду. Человек более чем на 70% состоит из воды. Именно вода – одна из главнейших причин возникновения жизни на Земле. Как и любое вещество, вода может находиться в различных состояниях или, как говорят физики, ‑ агрегатных состояниях вещества: твердом, жидком и газообразном. При этом постоянно происходят переходы из одного состояния в другое – так называемые фазовые переходы. Одним из таких переходов является испарение, обратный процесс называется конденсацией. Давайте попробуем разобраться, как можно использовать это физическое явление, и что нужно знать об этом.

В процессе испарения вода переходит из жидкого состояния в газообразное, при этом образуется водяной пар. Это происходит при любой температуре, когда вода находится в жидком состоянии (0 0 – 100 0 С). Однако скорость испарения не всегда одинаковая и зависит от ряда факторов: от температуры воды, от площади поверхности воды, от влажности воздуха и от наличия ветра. Чем выше температура воды, тем быстрее двигаются ее молекулы и тем интенсивнее происходит испарение. Чем больше площадь поверхности воды, а испарение происходит исключительно на поверхности, тем больше молекул воды смогут перейти из жидкого состояния в газообразное, что увеличит скорость испарения. Чем больше содержание водяных паров в воздухе, то есть чем выше влажность воздуха, тем менее интенсивно происходит испарение. Кроме того, чем больше скорость удаления молекул водяного пара от поверхности воды, то есть чем больше скорость ветра, тем больше скорость испарения воды. Также следует отметить, что в процессе испарения воду покидают самые быстрые молекулы, поэтому средняя скорость молекул, а, значит, и температура воды уменьшаются.

Учитывая описанные закономерности, важно обратить внимание на следующее. Очень горячий чай пить не безвредно. Однако чтобы его заварить, требуется вода с температурой, близкой к температуре кипения (100 0 С). При этом вода активно испаряется: над чашкой с чаем хорошо видны поднимающиеся струйки водяного пара. Чтобы быстро охладить чай и сделать чаепитие комфортным, нужно увеличить скорость испарения, и охлаждение чая произойдет существенно быстрее. Первый способ известен всем с детства: если подуть на чай и тем самым удалить молекулы водяного пара и нагретый воздух от поверхности, то скорость испарения и теплопередачи увеличится, и чай быстрее остынет. Второй способ часто использовали в старину: переливали чай из чашки в блюдце и тем самым увеличивали площадь поверхности в несколько раз, пропорционально увеличивая скорость испарения и теплопередачи, благодаря чему чай быстро остывал до комфортной температуры.

Охлаждение воды при испарении хорошо ощущается, когда летом выходишь из открытого водоема после купания. С влажной кожей находиться прохладнее. Поэтому чтобы не переохладиться и не заболеть, нужно обтереться полотенцем, тем самым остановить охлаждение, вызванное испарением воды. Однако это свойство воды – охлаждаться при испарении – иногда полезно использовать для того, чтобы немного понизить высокую температуру заболевшему человеку и тем самым облегчить его самочувствие при помощи компрессов или обтираний.

При конденсации вода из газообразного состояния переходит в жидкое с выделением тепловой энергии. Это важно помнить, находясь вблизи кипящего чайника. Струя водяного пара, выходящая из его носика, имеет высокую температуру (около 100 0 С). Кроме того, соприкасаясь с кожей человека, водяной пар конденсируется, тем самым увеличивая неблагоприятное термическое воздействие, что может привести к болезненным ожогам.

Также полезно знать, что в воздухе всегда содержится какое-то количество водяных паров. И чем выше температура воздуха, тем больше водяных паров может быть в атмосфере. Поэтому летом при заметном понижении температуры в ночное время часть водяных паров конденсируется и выпадает в виде росы. Если утром пройти босиком по траве, то она будет влажной и холодной на ощупь, так как уже активно испаряется благодаря утреннему солнцу. Похожая ситуация происходит, если зимой войти с улицы в теплое помещение в очках, ‑ очки будут запотевать, так как водяные пары, находящиеся в воздухе, будут конденсироваться на холодной поверхности стекол. Чтобы это предотвратить, можно воспользоваться обычным мылом и нанести на стеклах сетку с шагом около 1 см, а затем растереть мыло мягкой тканью, не спеша и не сильно нажимая. Стекла очков покроются тонкой невидимой пленкой и не будут запотевать.

Водяной пар, находящийся в воздухе, можно с большой точностью считать идеальным газом и рассчитывать параметры его состояния при помощи уравнения Менделеева-Клапейрона. Предположим, что температура воздуха днем при нормальном атмосферном давлении составляет 30 0 С, а влажность воздуха 50%. Найдем, до какой температуры должен охладиться воздух ночью, чтобы выпала роса. При этом будем считать, что содержание (плотность) водяных паров в воздухе не изменялось.

Плотность насыщенного водяного пара при 30 0 С равна 30,4 г/м 3 (табличное значение). Так как влажность воздуха 50%, то плотность водяных паров составляет 0,5·30,4 г/м 3 = 15,2 г/м 3 . Роса выпадет, если при некоторой температуре эта плотность будет равна плотности насыщенного водяного пара. Согласно табличным данным это наступит при температуре примерно 18 0 С. То есть, если ночью температура воздуха опустится ниже 18 0 С, то выпадет роса.

По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:

В закрытой банке объемом 2 л находится воздух, влажность которого составляет 80%, а температура 25 0 С. Банку поставили в холодильник, внутри которого температура 6 0 С. Какая масса воды выпадет в виде росы после наступления теплового равновесия.

Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы

Прекрасная пора — детство. Мне особенно приятны зимние воспоминания: катание на санках, игра в снежки, строительство снежных крепостей, потом чашка горячего чая, от которого поднимался ароматный пар. А ведь все эти вещества — снег, лед, напитки и пар на самом деле являются одним веществом — водой. А свойства ее так разнообразны, потому что даже при небольшом изменении температуры она может находиться в различных агрегатных состояниях. Рассмотрим, при каких именно температурах происходят эти переходы.

При какой температуре вода превращается в лёд

Вода превращается в лед при температуре 0 градусов по Цельсию. Этот ответ верен, если соблюдаются следующие условия:

• давление атмосферы 760 мм рт.ст.;
• вода имеет природный состав, то есть в ней присутствуют в небольших количествах различные примеси.

Если вы отдыхали в горной местности или просто видели горы по телевизору, то, наверное, обратили внимание на то, что люди ходят по снегу легко одетыми. Это происходит потому, что при снижении давления на высоте вода замерзает быстрее.
Примеси в толще воды играют роль основания для образования кристалликов льда. Если, например, взять дистиллированную воду, то для ее затвердевания понадобится более низкая температура, потому что молекулам воды будет просто не за что зацепиться.

При какой температуре вода превращается в пар

Вода превращается в пар при температуре 100 градусов по Цельсию. Это условие соблюдается также только при давлении 760 мм.рт.ст.
При снижении воздушного давления вода начинает кипеть раньше. Интересно, что в лабораторных условиях было определено такое давление, при котором вода может находиться сразу в трех состояниях: в виде льда, жидкости и пара. Эта величина составляет 0,006 атмосфер, а температура «тройной точки» воды равна 0,01 градуса по Цельсию. Если давление снижать и дальше, то вода будет переходить сразу изо льда в пар, минуя жидкое состояние.
Таким образом, ответы на вопросы об изменении состояний воды (0 и 100 градусов) верны только для определенных условий. Вот такое загадочное и интересное вещество — вода!

Сборник задач по физике, Лукашик В.И.

1096. Почему температура воды в открытом стакане всегда бывает немного ниже температуры воздуха в комнате?
В открытом стакане вода испаряется. При испарении вылетающие из жидкости молекулы должны преодолеть притяжение соседних молекул. Из-за этого из жидкости вылетают молекулы, скорость и кинетическая энергия которых наибольшая. В результате, средняя кинетическая энергия оставшихся молекул и температура жидкости уменьшается относительно окружающей среды.

1097. В один стакан налили эфир при температуре 20 °С, в другой — воду при той же температуре. В стаканы опустили термометры. Какой из них будет показывать более низкую температуру?
Интенсивность испарения эфира в несколько раз превышает интенсивность испарения воды. В результате, более низкую температуру будет показывать термометр, опущенный в эфир.

1098. Почему молоко в глиняном сосуде без глазури дольше сохраняет свежесть?
В глиняном сосуде не покрытом глазурью огромное количество микроскопических отверстий, поэтому испарение молока происходит по всей поверхности кувшина; температура его понижается и молоко дольше сохраняется свежим.

1099. Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую?
Испарение жидкости происходит быстрее при смене окружающего ее воздуха на воздух, не содержащий паров этой жидкости. Из-за этого в ветреную погоду скошенная трава высыхает быстрее.

1100. Мокрое белье, вывешенное зимой во дворе, замерзает. Но через некоторое время оно становится сухим даже при сильных морозах. Чем это можно объяснить?
Это можно объяснить явлением возгонки, или сублимацией. При этом твердое тело превращается в пар, минуя жидкую фазу.

1101. При выходе из реки после купания мы ощущаем холод. Почему?
Вода с поверхности нашего тела испаряется и кинетическая энергия молекул на его поверхности уменьшается. (Подробнее см. № 1096).

1102. В двух одинаковых тарелках поровну налиты жирные и постные щи. Какие щи быстрее остынут? Почему?
Постные щи остынут быстрее, поскольку присутствие в них плавающего жира уменьшает площадь поверхности испаряющейся воды в тарелке, а жир испаряется гораздо медленнее воды.

1103. Почему в доме, автобусе или трамвае на стеклах окон при сильных морозах лед появляется с внутренней стороны?
Теплый, более влажный воздух соприкасается с холодным стеклом. Пары воды, содержащиеся в воздухе, конденсируются на стекле, превращаясь в лед.

1104. Зачем на морозе вспотевшую после езды лошадь покрывают попоной?
Пот, испаряясь с поверхности тела лошади, уменьшает ее температуру. Лошадь, накрытая попоной, охлаждается меньше и, соответственно, имеет меньше шансов заболеть.

1105. Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?
Сырые дрова горят хуже, потому что им требуется дополнительное количество теплоты для испарения содержащейся в них воды.

1106. На рисунке 271 показано, как со временем изменяется температура при нагревании и охлаждении воды. Какому состоянию воды соответствуют участки графика АВ, ВС? Объясните, почему участок ВС параллелен оси времени.
Участок АВ — нагреване воды; участок ВС — кипение воды.
На участке ВС температура воды не меняется, поскольку вся подводимая к ней теплота идет на ее превращение из жидкого состояния в газообразное.

1107. На рисунке 272 построен график нагревания воды по данным, полученным учащимися. Ответьте на вопросы: при какой температуре воды учащиеся начали отсчитывать время нагревания? На сколько градусов изменилась температура воды за первые 4 мин? На сколько градусов возросла температура воды за последние 2 мин наблюдения? Когда воду нагревали интенсивнее: в начале или в конце опыта? Какую температуру имела вода в конце четвертой минуты? Через сколько минут после начала опыта вода нагрелась до 60 °С?
Учащиеся начали отсчитывать время нагревания при температуре 18°С. За первые 4 минуты изменение температуры составило 74°С-18°С=56°С. За последние 2 минуты 98⁰С-89°С=9°С. Вода нагревалась быстрее в начале опыта. В конце четвертой минуты 74°С. Вода нагрелась до Т=60°С через примерно через 2,5 минуты после начала ее нагревания.

1108. На рисунке 273 изображен график охлаждения воды после кипения. Ответьте на вопросы: какую температуру имела вода через 25 мин после начала наблюдения? Через сколько минут после начала опыта вода остыла до температуры 50 °С? На сколько градусов остыла вода за первые 10 мин? Когда вода остывала быстрее: в начале или в конце опыта?
Через 25 минут после начала наблюдения Т = 40°С. Вода остыла до Т= 50°С через 15минут после начала наблюдения. За первые 10 минут вода остыла на 100°С-56°С = 44°С. Вода остывала быстрее в начале опыта.

1109. Почему самовар с раскаленными углями не распаивается, когда в нем вода, и распаивается, когда воды в нем нет?
Если в самовар налита вода, то теплота, которая могла бы пойти на его плавление, идет на повышение внутренней энергии и температуры воды.

1110. В сосуды с одинаковой площадью дна налили равное количество воды (рис. 274, а и б). В каком сосуде вода закипит быстрее, если их поставить на одну и ту же электрическую плиту?
Вода закипит быстрее в сосуде «б». У сосуда «б» большая поверхность стенок. Он будет дополнительно обогреваться снаружи восходящими потоками горячего воздуха.

1111. Когда чайник с кипящей водой стоит на газовой горелке, то над ним почти не видно пара. Но стоит только выключить горелку, как на некоторое время пар становится видимым. Объясните это явление.
При выключении горелки пар, выходящий из чайника, охлаждается и конденсируется, образуя мельчайшие капельки воды.

1112. На рисунке 275 даны графики нагревания и кипения жидкостей одинаковой массы: воды, спирта и эфира. Определите, какой график построен для воды, какой — для спирта и какой — для эфира.
1 — эфир; 2 — спирт; 3 — вода.

1113. Две жидкости равных масс нагреваются на одинаковых горелках до кипения. Определите по графикам А и В (рис. 276), у какой жидкости выше температура кипения; t больше удельная теплоемкость; больше удельная теплота парообразования.
У жидкости А более высокая температура кипения. У жидкости В более высокая удельная теплоемкость и теплота парообразования.

1114. Что обладает большей внутренней энергией: вода при температуре 100 °С или ее пар той же массы при той же температуре?
При температуре 100°С внутренняя энергия пара больше, чем у воды той же массы на теплоту парообразования.

1115. Как и на сколько изменится внутренняя энергия водяного пара массой 1 г при его конденсации, если он имеет температуру 100 °С?

1116. Какое количество теплоты необходимо для обращения в пар воды массой 10 г, спирта массой 2 г, эфира массой 8 г, если каждая жидкость нагрета до температуры кипения?

1117. Какое количество теплоты выделяется при конденсации 2,5 кг водяного пара при температуре 100 °С?

1118. Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 10 г, взятой при температуре 0 °С, для того, чтобы нагреть ее до температуры кипения и испарить?

1119. Из чайника выкипела вода объемом 0,5 л, начальная температура которой была равна 10 °С. Какое количество теплоты оказалось излишне затраченным?

1120. Кофейник вместимостью 1,2 л заполнили водой при температуре 15 °С и поставили на плиту. Какое количество теплоты пошло на нагревание и кипение воды, если после снятия с плиты в результате испарения в кофейнике объем воды стал на 50 см3 меньше? (Изменение плотности воды с изменением температуры не учитывать.)

1121. Сколько энергии израсходовано на нагревание воды массой 0,75 кг от 20 до 100 °С и последующее образование пара массой 250 г?

1122. Какое количество теплоты выделяется при конденсации водяного пара массой 10 кг при температуре 100 °С и охлаждении образовавшейся воды до 20 °С?

1123. Какое количество теплоты потребовалось для получения дистиллированной воды объемом 5 л, если вода в дистиллятор поступила при температуре 14 °С? (Потерями энергии пренебречь.)

1124. Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, взятого при температуре — 10 °С, получить пар при 100 °С?

1125. Сколько льда, взятого при 0 °С, расплавится, если ему сообщить такое количество теплоты, которое выделится при конденсации водяного пара, масса которого равна 8 кг, а температура равна 100 °С, при нормальном атмосферном давлении?

За чашкой чая и испарение

• Участник :Трубицина Ирина Александровна
• Руководитель:Чикина Юлия Владимировна 

Цель работы: Изучить явление испарения, его применение в быту и природе.

Задачи: Изучить и описать физический смысл процесса испарения. Рассмотреть особенности протекания испарения. Провести опыты, описывающие скорость процесса.

Обоснование выбора темы

Прочитала я однажды притчу о ходже Насреддине:

Однажды Насреддин сказал друзьям:

– Несколько дневных часов летом равноценны трем зимним дням.

– Почему так? – полюбопытствовали они.

– Я это установил на опыте,– отвечал ходжа.– Когда я постираю свою одежду зимой, требуется три дня, чтобы она высохла. А если постираю ее летом после обеда, она высыхает до вечера.

И задумалась: почему?

Проводя влажную уборку квартиры, я обратила внимание, что после мытья полы высыхают по-разному при разных окружающих условиях. При изучении физики в 8 классе (1), я узнала, что полы «высыхают», испаряясь. Я решила глубже изучить данное явление и провести сопутствующие эксперименты.

Введение

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Она является важнейшим веществом для всех живых существ на нашей планете. Вода уникальна. Это единственное вещество, которое мы можем наблюдать в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Из повседневных наблюдений известно, что количество воды, эфира, бензина и другой жидкости, которая находится в открытом сосуде, постепенно уменьшается. На самом деле жидкость не может исчезнуть бесследно, она превращается в пар. Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием. (1)

Научное описание и объяснение явлений

Испарение– это парообразование, происходящее с поверхности жидкости. Мы знаем, что молекулы жидкости движутся с разными скоростями. При испарении жидкость покидают молекулы, имеющие большие скорости, они способны преодолеть притяжение соседних молекул. Средняя скорость движения молекул, оставшихся в сосуде, становится меньше. Если вылетает больше молекул, чем возвращается обратно, жидкость испаряется. Некоторые из молекул приобретают при этом скорость, достаточную, чтобы, оказавшись у поверхности жидкости, вылететь из нее.

Скорость испарения жидкости зависит от:

• рода жидкости;
• площади поверхности жидкости;
• температуры жидкости;
• скорости движения окружающего воздуха;

Соответствие рассмотренных физических явлений выбранной теме

1. Испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости

Я налила два бокала чая: в красный– холодный, а в беленький– горячий . Через некоторое время я заметила, что горячий чай испарился быстрее, чем холодный. С точки зрения молекулярной физики, молекулы горячего чая движутся быстрее, и быстрее покидают поверхность жидкости, что приводит к быстрому испарению.

Вывод: испарение зависит от температуры жидкости.

2. Скорость испарения зависит от рода жидкости

Я налила два бокала горячего чая: в большом красном бокале в чай добавила немного молока, а в маленький – жирных сливок. Через некоторое время я заметила, что чай со сливками практически не испарился. С точки зрения молекулярной физики, жирные сливки увеличивают не только плотность жидкости, но и силу притяжения молекул внутри. Поэтому, имея одинаковую скорость движения, молекулы горячего чая со сливками менее покидают поверхность из-за притяжения внутри жидкости.

Вывод: Испарение зависит от рода жидкости.

3. При ветре, который уносит молекулы пара, испарение происходит быстрее

Я налила два бокала горячего чая и начала дуть на поверхность, создавая струю воздуха, уносящую испарившиеся молекулы. Чем больше скорость ветра, тем больше скорость испарения, т.к. поток воздуха уносит влагу с поверхности и приносит сухие массы воздуха.

Вывод: Испарение зависит от скорости рассеивания испарившихся молекул в воздухе.

Зная, от каких причин зависит скорость испарения, мы можем объяснить теперь, зачем, например, переливают чай из стакана в блюдце, дуют на горячий суп или кашу, обмахиваются веером. (1)

Интересные факты

Распространено мнение, что «процесс испарения – это охлаждающий процесс».

По мере того, как самые быстрые, а значит, обладающие большей энергией, молекулы покидают жидкость, общая энергия жидкости уменьшается. Значит, жидкость охлаждается. Если в комнате сквозняк, нам сразу станет холодно, когда выходишь из ванны, даже если температура воздуха достаточно высокая, то «поёживаешься» от ощущения прохлады.

Если подуть на руку, то почувствуешь прохладу, хотя дыхание и теплое, а рука не влажная. Обдувание ускоряет испарение небольшого количества влаги, постоянно присутствующего на коже. Нам кажется, что в ветреную погоду холоднее.

Я наблюдала процесс испарения неоднократно — мокрый пол высыхает, то же самое происходит с бельем на веревке.

Если необходимо ускорить испарение, мы нагреваем жидкость или дуем на нее. Поэтому появился фен для волос.

Говоря о практическом применении явления испарения, можно отметить, что быстроиспаряющиеся жидкости нашли применение в работе холодильного оборудования. В жарких странах принято хранить воду в глиняных кувшинах: вода в них всегда прохладная, так как происходит постоянное ее испарение через стенки сосуда, а так как глина плохо проводит тепло, теплообмен с окружающей средой слаб. При поездке в поезде летом очень просто получить из теплой воды достаточно холодную. Для этого бутылку с водой можно завернуть в сырую марлю и выставить в окно движущегося поезда. Через 10-20 минут вода будет холодной. (5)

Заключение

Изучив явление испарения, я убеждаюсь о его широком проявлении и применении. Привожу строки из «Королевы» С.А.Есенина:

Пряный вечер. Гаснут зори. По траве ползет туман…… И это все испарение.

Если случилось худшее: как выжить в адском холоде

• Уильям Парк
• BBC Future

8 марта 2020

Автор фото, Getty Images

Он выжил там, где пятеро его товарищей не выдержали страшного холода, он проплыл пять километров в ледяной воде, он сохранил ясность мышления в обстоятельствах, где другие срывались в панику и погибали. История этого исландского рыбака удивительна и поучительна.

Хеймаэй — самый большой и единственный постоянно обитаемый остров архипелага Вестманнаэйяр к югу от Исландии (на остальных более мелких островах если кто и живет, то это в основном птицы тупики). На самом юге острова есть небольшой мыс, скалистый выступ, выдающийся прямо в Атлантический океан. Это одно из самых ветреных мест в Европе.

Именно здесь оказался ближе к утру 12 марта 1984 года 23-летний Гудлейгур Фридторассон, когда вылез из ледяной воды и сразу поранил босые ноги осколками вулканической породы, которую скрывал снег.

Как это случилось

Фридторассон оказался в воде после того, как с его рыболовецким суденышком случилась беда.

Примерно в 10 часов вечера сети зацепились за океанское дно, и лодка перевернулась — это случилось настолько быстро, что члены экипажа не успели послать сигнал SOS.

За бортом оказались пять рыбаков. Трое сумели вскарабкаться на киль перевернутого судна, еще двое навсегда исчезли под водой.

Чтобы добраться до берега, надо было вплавь преодолеть примерно 5 километров в воде, температура которой не превышала 5-6 градусов.

Обычный человек способен выжить в такой воде около 75 минут. Чтобы преодолеть 5 километров в подобной обстановке, нужно несколько часов.

Морская вода не способна охладиться до температуры морозного воздуха, она превращается в лед примерно при -1,9 по Цельсию. В марте у берегов Исландии она как правило близка к такой температуре.

Рыбакам, цепляющимся за киль перевернутого суденышка, надо было скорее решать, что делать — их одежда промокла насквозь, ледяной холод пронизывал до костей.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Рыбаков отделяло от берега пять километров ледяной воды

Быстро поразмыслив, трое рыбаков решили плыть к берегу. Спустя всего 10 минут в живых остался только один — двое пошли ко дну.

Гудлейгуру Фридторассону понадобилось шесть часов, чтобы доплыть до берега. Как ему удалось выжить там, где погибли все его товарищи?

Критическими для рыбаков оказались первые несколько минут. Холодная вода при равной температуре забирает тепло из тела гораздо быстрее, чем холодный воздух. Те, кто сразу утонул, видимо, не смогли контролировать свое дыхание, запаниковали, глотнули воды и пошли ко дну.

Фридторассон же сумел контролировать себя. Позже он вспоминал, что пока плыл, полностью сохранял ясность сознания. Он даже в какой-то момент решил не вылезать на берег там, где были особенно неприступные скалы, а проплыл дальше, где было более удобно выйти из воды. Самообладание спасло ему жизнь.

На берегу

Ночь была ясной и холодной, температура воздуха была минус 2 градуса по Цельсию, но от сильного ветра казалось, что гораздо холоднее. Пропитанная морской водой одежда быстро замерзала на рыбаке.

Несмотря на адский холод, Фридторассон остановился, чтобы перевести дух. Перед ним оказалось нечто вроде корыта с водой, оставленного здесь для овец. Рыбак пробил сантиметровый лед и начал жадно пить.

На первый взгляд, наверное, странно, что чудом выжившему в море хотелось напиться ледяной воды. Но при температурах воздуха ниже нуля обезвоживание — известная и серьезная проблема.

Мороз высушивает воздух, и с каждым выдохом, который делал рыбак, он терял из легких необходимую организму влагу (вспомните, как наше дыхание превращается в пар на морозе).

Однако холод притупляет ощущение жажды, и из-за этого многие не понимают, что их организму нужна вода. А если вы прикладываете физические усилия к тому, чтобы не замерзнуть, это быстро ведет к обезвоживанию.

Фридторассон, к счастью, нашел питьевую воду. Однако теперь для него самой большой проблемой стала мокрая одежда. Риск гипотермии (когда температура тела падает ниже 35 градусов) был велик.

«Когда вы вылезаете из воды, влага начинает испаряться, и вам становится еще холоднее, — объясняет Майк Типтон, профессор физиологии Портсмутского университета. — Тепло быстро покидает ваше тело».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Французский солдат растапливает снег на учениях

В нормальной ситуации вы просто разденетесь и наденете на себя сухую одежду. Когда такой одежды нет, наилучший вариант — спрятаться в большой пластиковый мешок, чтобы снизить испарительное и конвективное охлаждение.

«При температуре воздуха 4 градуса одежда, содержащая литр воды, начнет высыхать, и испарение воды приведет к понижению температуры вашего тела на 10 градусов по Цельсию, — продолжает профессор. — Если же при тех же условиях поместить человека в непродуваемый пластиковый мешок, его тело начнет подогревать воду, которой будет некуда испаряться. И температура тела снизится лишь на полградуса».

Пока Фридторассон напрягал мышцы, в его теле сохранялось тепло. Но вот он остановился — и тепло стало уходить. Пока у него оставались силы, а у его организма — калории, ему приходилось двигаться, не останавливаясь.

«Человек на холоде — совершенно необязательно замерзший человек, — подчеркивает Типтон. — Если вы двигаетесь и относительно хорошо изолированы от холода, ваше тело будет вырабатывать достаточно тепла, чтобы вы не замерзли».

«При серьезной физической нагрузке вы можете [какое-то время] находиться на морозе в шортах и футболке. Даже когда вы дрожите, это можно рассматривать как легкое физическое упражнение».

Но не всегда это возможно. Например, по словам Типтона, альпинисты под вершиной Эвереста способны делать лишь один шаг за каждые 10 секунд, поэтому сохранять тепло на больших высотах очень трудно.

В горах — еще труднее

Отчетов о скончавшихся от холода альпинистах множество. С ними при этом часто поддерживалась радиосвязь — практически до самого конца, пока они не теряли сознание.

До последнего момента у базы с ними была радиосвязь. По мере того, как женщины замерзали, их мысли становились все более спутанными, они передавали, что испытывают растущую слабость.

Ураган разорвал палатки, унёс все их вещи. Женщины умирали одна за другой. Их последними словами были такие: «Нас осталось двое… Сил больше нет… Через 15-20 минут нас не будет в живых…».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

При серьезной физической нагрузке телу не требуется дополнительной одежды, чтобы сохранять тепло

Есть доказательства, что высокие температуры влияют на умственные способности людей, но вот с низкими — всё не так ясно.

В одном из экспериментов те, кто был погружен в воду с температурой 2-3 градуса по Цельсию на время, достаточное для того, чтобы преодолеть первоначальный шок, испытывали ослабление краткосрочной памяти, но при этом — улучшения в других областях сознания, например, во внимательности.

В другом исследовании было обнаружено, что те, кто находится на пороге гипотермии (температура их тела была понижена до 35,5 градуса), не испытывали вообще никаких проблем с когнитивными функциями.

Странные вещи, происходящие с сознанием

Похоже, наш мозг куда успешнее справляется с холодом, чем с чрезмерной жарой. Это потому, что стратегия выживания нашего организма предусматривает поддержание жизнедеятельности наиболее важных органов за счет менее важных.

Самый важный орган, разумеется, — мозг. К тому времени, как у Шатаевой и ее подруг начались проблемы с когнитивными функциями, их некоторые другие органы, скорее всего, уже отказали.

Наш организм очень хорошо умеет снижать интенсивность кровоснабжения рук и ног с помощью вазоконстрикции (сужения кровеносных сосудов) для того, чтобы поддерживать нужную температуру в самых важных органах.

Но при этом мы жертвуем теплом. Человеческие ткани замерзают при температуре -0,5 градуса по Цельсию. По мере того, как жидкость в них начинает замерзать, стенки клеток разрушаются, что ведет к некрозу, гибели клеток. Это и есть обморожение.

Между тем, когда мы находимся близко к смерти от гипотермии, с нашим сознанием происходят странные вещи. Иногда замерзающие люди ощущают жару в последние моменты жизни.

Тела некоторых замерзших были найдены частично без одежды, а то и полностью раздетыми — это феномен даже получил собственное название — «парадоксальное раздевание».

Возможно, перед самой смертью тот механизм в организме, который удерживает кровь под жировым слоем, отказывает, кровь приливает к поверхности тела, к коже, создавая ощущение жара. Человек при этом стремительно теряет огромное количество тепла. И то, что он раздевается, только ускоряет смерть.

В большинстве таких случаев (67% у мужчин и 78% у женщин) замерзшие насмерть перед этим употребляли алкоголь, который, как известно, препятствует нормальной терморегуляции организма.

В некоторых других случаях погибшие от гипотермии были найдены под кроватью или за шкафом. Несмотря на свою редкость, феномен тоже имеет свои названия — синдром «спрятаться и умереть» или даже «предсмертное зарывание».

Автор фото, Javier Hirschfeld/ Getty Images

Подпись к фото,

Даже при -32 градусах по Цельсию тем, кто совершает интенсивные физические упражнения, не нужны перчатки. Но и самые теплые рукавицы смогут поддерживать тепло ваших рук максимум три часа, если вы не двигаетесь

Как и в случае с раздеванием перед смертью от холода, последние минуты погибающих отмечены спутанностью в мыслях. Например, четверть тех, кто прячется, перед этим раздеваются. Часто это люди, которые возвращаются поздно ночью домой в неподходящей для холодной ночи одежде и пьяными.

Три линии защиты от холода

Существуют три основных линии защиты от холода для тех, кто попал в экстремальную ситуацию.

«Первая линия — одежда или правильное снаряжение, вторая — укрытие, третья — огонь, — рассказывает Джесси Кребс, бывший инструктор по выживанию и спасению военно-воздушных сил США. — Люди сразу бросаются разводить огонь, не пытаясь привести в порядок одежду, и это ошибка. Если одежда не соответствует погодным условиям, то человек может просто замерзнуть, так и не успев развести огонь».

Рассмотрим ситуацию, в которую попал в конце 2019 года 30-летний искатель приключений Тайсон Стил.

Густой снег занес тот далекий лесной уголок долины Матануска-Суситна на Аляске, где стояла хижина Стила. Он спал, завернувшись в теплое одеяло, когда от крошечного уголька сначала затлела, а потом загорелась брезентовая крыша хижины.

Проснувшись от запаха дыма, Стил поспешил наружу, и в течение нескольких минут его убежище сгорело.

Так началось приключение, продлившееся три недели. До ближайшего городка было 20 миль по заснеженной тундре. На протяжении следующих 20 дней Стил был вынужден бороться за существование, надеясь, что кто-то его спасет.

Далеко уйти по глубокому снегу было невозможно, так что он решил оставаться на месте. И такой план при данных обстоятельствах был неплох. Одежда у него была, теперь надо было позаботиться об убежище.

Стилу удалось спасти от огня немного консервов и одеяла. Из того, что осталось от сгоревшей хижины, он построил убежище и зажег огонь.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Когда плохая видимость и до ближайшего жилья далеко, лучше оставаться на месте и соорудить себе убежище в глубоком снегу

И поначалу перспективы для Стила выглядели весьма оптимистично — все три линии защиты от холода присутствовали.

Рядом с убежищем он вытоптал на снегу громадное SOS и начал ждать помощи.

«Когда ты понимаешь, что спасение должно прийти, лучше вырыть яму в снегу и оставаться там, — говорит профессор Типтон. — Если ты здоров, если у тебя есть пища, если ты послал сигнал о спасении и знаешь, что за тобой придут, то лучше зарыться в снег и не пытаться идти в буран».

Пока Стил жил в своей хижине, он выходил на связь с членами семьи, постил что-то в соцсетях. Но когда он вдруг замолчал, его семья встревожилась. Именно молчание в итоге его и спасло, а не надпись SOS на снегу.

Кстати, о надписях. «Про SOS знают все, но проблема в том, что эти буквы очень изогнутые — как и все остальное в природе, — подчеркивает Кребс. — Округлые холмы, овальные озера — ваша надпись может просто потеряться среди всего этого».

В армии Кребс учили применять букву «V», когда нужна какая-то помощь в общем, и букву «X», когда необходима конкретно медицинская помощь.

Длинные прямые линии выбиваются из пейзажа. Кроме того, на их изображение на земле требуется меньше времени, чем на рисование двух изогнутых S и круглого O.

Автор фото, Alaska State Troopers

Подпись к фото,

Тайсон Стил машет патрульному вертолету рядом с тем убежищем, которое он соорудил

На видео, снятом с вертолета при спасении Стила, видно, как он размахивает обеими руками, стоя рядом с SOS. И это правильно: две руки, поднятые в воздух, обычно понимают, как просьбу подобрать тебя (в отличие от одной поднятой руки — с воздуха это могут принять за приветствие).

По словам Кребс, самый эффективный способ показать, что ты в беде — это лечь на землю (если ты уверен, что пилот тебя видит). Твоя поза показывает, что ты ранен или болен и тебе нужна срочная помощь.

Среди других способов привлечь внимание — использование зеркала. Зеркала автомобиля вполне подходят, даже маленькое — с солнцезащитного козырька. При безоблачном небе отражение солнца от зеркала может привлечь к себе внимание на расстоянии до 80 км.

Еще один способ — дымовые сигналы. Влага в только что сломанных ветках и сорванных листьях придает дыму белый цвет, что особенно помогает в лесу.

Резина или автомобильные покрышки дают при горении черный дым, выделяющийся на снегу. Но, как предупреждает Кребс, дымовые сигналы могут помочь только тогда, когда в районе спасения есть воздушные суда.

Как признался позже Стил, он не проходил формальных курсов выживания, но набрался некоторого опыта, изучая ролики в YouTube (когда у него еще был доступ к интернету). Несколько спичек, свеча и немного бересты помогли ему зажечь огонь, который он использовал, чтобы сушить промокшую одежду и просто согреваться.

Быть нормально, по обстоятельствам, одетым и возможность при случае чинить одежду — это тоже очень важно для выживания, подчеркивает Кребс.

В худшем случае влажную одежду можно отжать и высушить в рыхлом снегу, который впитает часть воды.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Морозным январским утром американский военнослужащий проходит курсы выживания

Профессор Типтон считает самым большим успехом своего коллектива ученых из Портсмутского университета то, что им удалось убедить Королевскую канадскую конную полицию отказаться от дорогостоящих термозащитных одеял и приобрести дешевые, крепкие пластиковые мешки.

Одеяла не спасают от потерь тепла при испарении, они не удерживают влагу. В ситуации, когда на кон поставлена жизнь человека, простой пластиковый мешок будет куда полезнее.

Что еще помогло Фридторассону?

Итак, у Фридторассона не было никакого пластикового мешка под рукой, и на холоде морская вода быстро испарялась из его одежды. Риск того, что он просто замерзнет насмерть, был необычайно высок.

Храброму рыбаку сейчас 58 лет. Он — крупный мужчина, его рост 193 см, а вес — 125 кг (как и тогда, когда он попал в историю, о которой мы рассказываем).

Его живот опоясывает слой жира толщиной примерно в 2,5 см. Это послужило ему дополнительным утеплением, теплоизоляцией, и в то же время было важным источником энергии.

Но все равно — способность Фридторассона сохранять тепло и не замерзать исключительна. Исследователи, изучавшие рыбака вскоре после его приключения, пришли к выводу, что он смог поддерживать практически нормальную температуру тела все время, пока плыл к земле в ледяной воде.

В отличие от других выживших в экстремальных обстоятельствах, Фридторассон не стал зарабатывать деньги на своей истории. Единственным рассказом о ней стал фильм, снятый независимыми исландскими кинематографистами.

Одежда, в которой он спасся, сейчас выставлена в местном музее. Она — часть скромной экспозиции об истории рыболовецкого промысла на острове Хеймаэй.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Испарение: образование, интересные факты (фото)

Солнечная энергия приводит в действие невероятно сильную тепловую машину, которая, преодолевая гравитацию, без труда поднимает в воздух огромных размеров куб (каждая сторона составляет около восьмидесяти километров). Таким образом, с поверхности нашей планеты за год испаряется водяной слой метр толщиной.

Что такое испарение

Во время испарения жидкое вещество постепенно переходит в паро- или газообразное состояние после того, как мельчайшие частицы (молекулы или атомы), двигаясь на скорости, достаточной для того, чтобы преодолеть силы сцепления между частицами, отрываются от поверхности.

Несмотря на то, что процесс испарения известен больше как переход жидкого вещества в пар, существует сухое испарение, когда при минусовой температуре лёд переходит из твёрдого состояния в парообразное, минуя жидкую фазу. Например, если выстиранное сырое бельё развесить сушиться на морозе, оно, замерзнув, становится очень жёстким, но через какое-то время, размягчившись, становится сухим.

Как улетучивается жидкость

Молекулы жидкости расположены друг к другу практически впритык, и, несмотря на то, что связаны между собой силами притяжения, к определённым точкам не привязаны, а потому свободно перемещаются по всей площади вещества (они постоянно сталкиваются друг с другом и изменяют свою скорость).

Частицы, что уходят на поверхность, набирают во время движения темп, достаточный для того, чтобы покинуть вещество. Оказавшись наверху, своё движение они не останавливают и, преодолев притяжение нижних частиц, вылетают из воды, преобразовываясь в пар. При этом часть молекул из-за хаотического движения возвращается в жидкость, остальные уходят дальше, в атмосферу.

Гейзеры99744.541

Испарение на этом не заканчивается, и на поверхность вырываются следующие молекулы (так происходит до тех пор, пока жидкость полностью не улетучивается).

Если речь идёт, например, о круговороте воды в природе, можно наблюдать за процессом конденсации, когда пар, сконцентрировавшись, при определённых условиях возвращается назад. Таким образом, испарение и конденсация в природе тесно связаны между собой, поскольку благодаря им осуществляется постоянный водообмен между землёй, сушей и атмосферой, благодаря чему окружающая среда снабжается огромным количеством полезных веществ.

Стоит заметить, что интенсивность испарения у каждого вещества различна, а потому основными физическими характеристиками, которые влияют на скорость испарения, являются:

1. Плотность. Чем вещество плотнее, тем ближе молекулы находятся по отношению друг к другу, тем труднее верхним частицам преодолеть силу притяжения других атомов, следовательно, испарение жидкости происходит медленнее. Например, метиловый спирт улетучивается намного быстрее воды (метиловый спирт – 0,79 г/см3, вода – 0,99 г/см3).
2. Температура. На скорость испарения также влияет теплота испарения. Несмотря на то, что процесс испарения происходит даже при минусовой температуре, чем больше температура вещества, тем выше теплота испарения, значит, тем быстрее двигаются частицы, которые, увеличивая интенсивность испарения, массово покидают жидкость (поэтому кипящая вода испаряется быстрее холодной).Из-за потери быстрых молекул внутренняя энергия жидкости уменьшается, а потому температура вещества во время испарения понижается. Если жидкость в это время будет находиться возле источника тепла или непосредственно нагреваться, её температура снижаться не будет, так же, как и не снизится интенсивность испарения.
3. Площадь поверхности. Чем большую площадь поверхности занимает жидкость, тем больше молекул с неё улетучивается, тем выше скорость испарения. Например, если влить воду в кувшин с узким горлышком, жидкость будет исчезать очень медленно, поскольку испаряемые частицы начнут оседать на сужающихся стенках и спускаться. В то же время, если налить воду в миску, молекулы будут беспрепятственно уходить с поверхности жидкости, поскольку им будет не на чем конденсироваться, дабы вернуться в воду.
4. Ветер. Процесс испарения окажется намного быстрее, если над ёмкостью, в которой находится вода, движется воздух. Чем быстрее он это делает, тем скорость испарения больше. Нельзя не учитывать взаимодействие ветра с испарением и конденсацией.Молекулы воды, поднимаясь с океанической поверхности, частично возвращаются назад, но большая часть высоко в небе конденсируется и образует облака, которые ветер перегоняет на сушу, где капли выпадают в виде дождя и, проникнув в грунт, через какое-то время возвращаются в океан, снабжая растущую в почве растительность влагой и растворёнными минеральными веществами.

Роль в жизни растений

Значение испарения в жизни растительности трудно переоценить, особенно учитывая, что живое растение на восемьдесят процентов состоит из воды. Поэтому если растению не хватает влаги, оно может погибнуть, так как вместе с водой в него не будут поступать также нужные для жизнедеятельности питательные вещества и микроэлементы.

Вода, передвигаясь по растительному организму, переносит и образует внутри него органические вещества, для образования которых растение нуждается в солнечном свете.

А вот тут немаловажная роль отводится испарению, так как солнечные лучи имеют способность чрезвычайно сильно нагревать предметы, а потому способны вызвать гибель растения от перегрева (особенно в жаркие летние дни). Чтобы этого избежать, происходит испарение воды листьями, через которые в это время выделяется много жидкости (например, из кукурузы за сутки испаряется от одного до четырёх стаканов воды).

Это значит, что чем больше в организм растения поступит воды, тем испарение воды листьями будет интенсивнее, растение будет больше охлаждаться и нормально расти. Испарение воды растениями можно ощутить, если во время прогулки в знойный день прикоснуться к зелёным листьям: они обязательно окажутся прохладными.

Связь с человеком

Не менее велика роль испарения в жизнедеятельности человеческого организма: он борется с нагреванием посредством потоотделения. Испарение происходит обычно через кожу, а также через дыхательные пути. Это можно легко заметить во время болезни, когда температура тела поднимается или в период занятий спортом, когда повышается интенсивность испарения.

Если нагрузка невелика, из организма уходит от одного до двух литров жидкости в час, при более интенсивном занятии спортом, особенно когда температура внешней среды превышает 25 градусов, интенсивность испарения увеличивается и с потом может выйти от трёх до шести литров жидкости.

Через кожу и дыхательные пути вода не только покидает организм, но и поступает в него вместе с испарениями окружающей среды (не зря своим пациентам врачи часто прописывают отдых на море). К сожалению, вместе с полезными элементами в него нередко попадают и вредные частицы, среди них – химические вещества, вредные испарения, которые наносят здоровью непоправимый ущерб.

Грозные облака «Асператус»99744.453

Одни из них токсичны, другие, вызывают аллергию, третьи – канцерогенны, четвёртые вызывают онкологические и другие не менее опасные заболевания, при этом многие обладают сразу несколькими вредными свойствами. Вредные испарения оказываются в организме в основном через органы дыхания и кожу, после чего, оказавшись внутри, моментально всасываются в кровь и разносятся по всему телу, оказывая токсическое воздействие и вызывая серьёзные заболевания.

В данном случае много зависит от местности, где обитает человек (возле фабрики или завода), помещения, в котором живёт или работает, а также времени пребывания в опасных для здоровья условиях.

Вредные испарения могут попадать в организм из предметов быта, например, линолеума, мебели, окон и пр. Дабы сохранить жизнь и здоровье, таких ситуаций желательно избегать и наилучшим выходом будет покинуть опасную территорию, вплоть до обмена квартиры или работы, а при обустройстве жилища обращайте внимание на сертификаты качества покупаемых материалов.

Официальный сайт Володарского муниципального района Нижегородской области

Воду переохладили до рекордно низкой температуры

Перисто-кучевое облако, сформировавшееся в результате кристаллизации льда из сильно переохлажденных капель воды

Ian Jacobs / flickr

Физикам впервые удалось переохладить водные капли до −42,55 градуса Цельсия, что более чем на градус ниже предыдущего подтвержденного рекорда. Для охлаждения использовался метод быстрого вакуумного испарения, а температура определялась по данным комбинационного рассеяния света, исходя из размера капель, сообщают ученые в Physical Review Letters.

При охлаждении воды в неравновесных условиях, она может оставаться в жидком состоянии даже при температурах значительно ниже температуры плавления (то есть нуля градусов Цельсия). Такая вода называется переохлажденной и для ее получения необходимо отсутствие в ней центров кристаллизации. Переохладить воду больше, чем на несколько градусов, достаточно сложно, поэтому все экспериментальные рекорды по получению самой холодной жидкой воды известны для очень чистых микрокапель, которые не контактируют с твердыми поверхностями.

К настоящему моменту самая низкая температура, при которой микрокапли воды удавалось сохранить в жидком состоянии и которую при этом удалось измерить достоверно, составляла примерно −41 градус Цельсия (стоит отметить, что капли воды, переохлажденные до −39 градусов Цельсия можно встретить и в естественных условиях в облаках в верхних слоях атмосферы). При этом по результатам теоретического анализа и компьютерного моделирования известно, что минимальная температура, при которой вода все еще может существовать в метастабильном жидком состоянии, составляет около −45 градусов, ниже которой переохлажденное состояние уже является неустойчивым. 

Коллектив физиков из Германии, Франции, Испании и Италии под руководством Роберта Гризенти (Robert E. Grisenti) из Франкфуртского университета имени Гёте предложил использовать для переохлаждения микрокапель воды метод быстрого испарения в вакууме. Основной недостаток этого подхода состоит в том, что при таком охлаждении достаточно сложно точно определить температуру. Чтобы решить эту проблему, авторы работы предложили использовать метод комбинационного рассеяния света. Измерив смещение рамановского пика по частоте, можно с очень хорошей точностью определить распределение капель в струе по размеру, исходя из которого затем рассчитать потерю массы при испарении и после этого — температуру капли. Точность такого метода, по оценкам ученых, составляет около 0,5 градуса.

Данные об изменении размера (сверху) и температуры (снизу) капли при сверхбыстром испарении в вакууме. Крайние правые символы соответствуют каплям, в которых уже началась кристаллизация льда

Claudia Goy et al./ Physical Review Letters, 2018

С помощью предложенного подхода ученым удалось охладить капли, начальный размер которых составлял около 6,3 микрон, до температуры −42,55 градуса Цельсия, что даже с учетом довольно большой погрешности примерно более чем на градус ниже предыдущего рекорда, определенного достоверным методом измерения. Авторы работы отмечают, что в одной из работ уже писали о переохлаждении капель даже большего размера до таких же температур, как и в данной работе, однако, по всей видимости, авторы предыдущего исследования не учли возможное нагревание капель в результате облучения. Надежность метода измерений температуры, предложенного в данной работе, еще предстоит проверить. 

Ученые сообщают, что предложенный метод позволяет охлаждать и более крупные капли до достаточно низких температур. Кроме того, метод комбинационного рассеяния одновременно с размером капли дает возможность следить и за состоянием связи между кислородом и водородом внутри молекул и водородных связей между молекулами. Исходя из полученных данных, в будущем ученые надеются получить информацию об изменении структуры водородных связей в воде при переохлаждении до критически низких температур. По словам авторов исследования, результаты работы, в частности, помогут более детально изучить процессы, происходящие при кристаллизации льда в атмосфере, и построить более надежные климатические модели.

Поскольку скорость кристаллизации льда из переохлажденной воды очень велика, экспериментальное исследование этого процесса тоже довольно затруднительно. Чтобы наблюдать за фронтом кристаллизации, ученые, в частности, используют облучение короткими лазерными импульсами полутяжелой воды. С помощью такого метода американские физики описали кристаллизацию льда из воды, переохлажденной до температур от −90 до −10 градусов Цельсия и показали, что скорость роста кристалла в зависимости от температуры может отличаться на 11 порядков.

Александр Дубов

Испарение | Национальное географическое общество

Испарение происходит, когда жидкость превращается в газ. Это легко визуализировать, когда дождевые лужи «исчезают» в жаркий день или когда мокрая одежда сохнет на солнце. В этих примерах жидкая вода на самом деле не исчезает — она ​​испаряется в газ, называемый водяным паром.

Испарение происходит в глобальном масштабе. Наряду с конденсацией и выпадением осадков испарение является одним из трех основных этапов круговорота воды на Земле.На испарение приходится 90 процентов влаги в атмосфере Земли; остальные 10 процентов связаны с транспирацией растений.

Вещества могут существовать в трех основных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Испарение — это лишь один из способов, которым вещество, такое как вода, может переходить из одного состояния в другое. Еще два способа — плавление и замораживание. Когда жидкая вода достигает достаточно низкой температуры, она замерзает и превращается в твердый лед. Когда твердая вода подвергается воздействию достаточного количества тепла, она тает и превращается в жидкость.При дальнейшем нагревании жидкая вода испаряется и превращается в газообразный водяной пар.

Эти изменения между состояниями (плавление, замерзание и испарение) происходят потому, что при повышении или понижении температуры молекулы вещества начинают ускоряться или замедляться. В твердом теле молекулы плотно упакованы и колеблются только друг относительно друга. В жидкости молекулы движутся свободно, но остаются близко друг к другу. В газе они дико двигаются, и между ними остается много места.

В круговороте воды испарение происходит, когда солнечный свет нагревает поверхность воды. Тепло от солнца заставляет молекулы воды двигаться все быстрее и быстрее, пока они не начнут двигаться так быстро, что улетучиваются в виде газа. После испарения молекула водяного пара проводит в воздухе около десяти дней.

По мере того, как водяной пар поднимается выше в атмосфере, он начинает охлаждаться. Когда он достаточно остынет, водяной пар конденсируется и возвращается в жидкую воду. Эти капли воды в конечном итоге собираются, образуя облака и осадки.

Испарение из океанов жизненно важно для производства пресной воды. Поскольку более 70 процентов поверхности Земли покрыто океанами, они являются основным источником воды в атмосфере. Когда эта вода испаряется, остается соль. Затем пар пресной воды конденсируется в облака, многие из которых дрейфуют над сушей. Осадки из этих облаков наполняют озера, реки и ручьи пресной водой.

Процесс испарения | Национальное географическое общество

Испарение происходит, когда жидкое вещество становится газом.Когда вода нагревается, она испаряется. Молекулы движутся и колеблются так быстро, что уходят в атмосферу в виде молекул водяного пара.

Испарение — очень важная часть круговорота воды. Тепло от солнца или солнечная энергия приводит в действие процесс испарения. Он впитывает влагу из почвы в саду, а также из самых больших океанов и озер. Уровень воды будет снижаться, поскольку она подвергается воздействию солнечного тепла.

Хотя уровень озера, бассейна или стакана воды будет снижаться из-за испарения, улетевшие молекулы воды не исчезают.Они остаются в атмосфере, влияя на влажность или количество влаги в воздухе. По этой причине районы с высокими температурами и большими водоемами, такие как тропические острова и болота, обычно очень влажны. Вода испаряется, но остается в воздухе в виде пара.

Когда вода испаряется, она также способствует образованию облаков. Затем облака выделяют влагу в виде дождя или снега. Жидкая вода падает на Землю, ожидая испарения. Цикл начинается заново.

На процесс испарения влияет множество факторов.Если воздух уже забит или насыщен другими веществами, в воздухе не будет достаточно места для быстрого испарения жидкости. При влажности 100 процентов воздух насыщен водой. Вода больше не испаряется.

Давление воздуха также влияет на испарение. Если давление воздуха на поверхности воды высокое, вода не будет легко испаряться. Давление на воду затрудняет выход воды в атмосферу в виде пара. Штормы часто представляют собой системы высокого давления, предотвращающие испарение.

Температура, конечно же, влияет на скорость испарения. Кипящая вода быстро испарится, как пар.

Испарение — это противоположность конденсации, процесс превращения водяного пара в жидкую воду.

Как площадь поверхности влияет на скорость испарения

Как площадь поверхности влияет на скорость испарения

Как площадь поверхности влияет на испарение?

Андреа Виснант 18 августа 1999 г.

Краткое описание урока:

.

Студенты обнаружат, что площадь поверхности влияет на скорость испарения.

Марка: 3 ^rd

Учебный курс в Алабаме с. 36 задач 1-4; п. 39 объективов 18, 20; п.40 цель 27; п. 42 цель 40

Справочная информация:

После ливня пустыня ярко светит солнечным светом. Теперь, помимо того, что солнечный свет сияет на песке и камнях, солнечный свет светит также на лужи или воду. Вода нагревается от световой энергии солнца. Когда температура воды повышается, она начинает испаряться или превращаться из жидкости в газ.Вода, которая превратилась из жидкости в газ, называется водяным паром. Водяной пар невозможно увидеть в воздухе, это почти как если бы вода исчезла. Водяной пар может оставаться у земли или подниматься выше в воздухе. Когда солнце садится ночью, все начинает остывать. Водяной пар может касаться холодных листьев или камней, а водяной пар может охлаждаться и конденсироваться. Когда вода конденсируется, она превращается из газа в жидкость. Это то, что вызывает появление капель воды на листьях и камнях, называемых росой.Когда солнце встает утром, эта роса быстро испаряется.

Концепции:

Вода испаряется, когда превращается из жидкости в газ.

Курс в Алабаме с. 39 объективов 18, 20

Вода, которая превратилась из жидкости в газ, называется водяным паром.

Курс в Алабаме с. 39 цель 18

Когда Солнце нагревает воду на Земле, она начинает испаряться.

Курс в Алабаме с.40 цель 27

Материалы:

Линейки

Большие крышки (5)

Крышки маленькие (5)

Карандаши

Миллиметровка

Бумажные полотенца

Ложки

Вода

Процедура / действие:

1. Чтобы начать упражнение, мы рассмотрим то, что мы узнали о важности дождевой воды в пустыне и о процессе испарения.Я попрошу их вспомнить вчерашний пример, когда мы говорили о лужах. Пока студенты выполняют задание, я хочу, чтобы они помнили о процессе испарения. Я попрошу их объяснить процесс испарения.
2. Затем я попрошу студентов предсказать, какая крышка с водой, по их мнению, высохнет быстрее, большая или маленькая. Мы запишем эти результаты на доску.
3. Мы будем использовать миллиметровую бумагу толщиной 1 см, чтобы обвести наши крышки банок.Каждая группа будет рисовать крышки на своей бумаге.
4. Мы посчитаем количество квадратов размером 1 см в маленьком круге и количество квадратов в большом круге. Количество квадратов в каждом круге — это площадь поверхности крышки в квадратных сантиметрах. Мы также запишем эту информацию на доску. Мы поговорим о разнице площадей между двумя крышками.
5. Теперь ученики наливают в каждую крышку по ложке воды.
6. После того, как студенты налили воду в крышки, я спрошу их, хотят ли они изменить свое предсказание или оставить его.Большинство из них решили переодеться и сказать, что вода в большой крышке испарится раньше.
7. На следующее утро мы вернемся и проверим, сколько воды осталось в каждой крышке. Я скажу студентам сравнить две крышки. Затем я задам вопросы о том, почему они думают, что в большой крышке меньше воды. Я буду продолжать спрашивать, пока они не выяснят, что чем больше площадь поверхности, тем быстрее скорость испарения.

Оценка:

Чтобы оценить студентов по этому заданию, я мог бы сделать несколько вещей.Я предлагаю ученикам нарисовать две лужи, большую и маленькую. Я бы попросил их пометить тот, который высыхает быстрее, а также записать, почему они так думают. Это покажет мне, что они понимают, что чем больше площадь поверхности, тем быстрее происходит испарение. Я также мог бы попросить студентов написать абзац о том, что они узнали в этом упражнении. Они могут написать описание того, что произошло, а также использовать схему или рисунок.

Интернет Источник: http: www.geology.utoledo.edu/programs/courses/Ersci/HC.htm

На этом сайте более подробно рассказывается о процессе испарения и конденсации; это был отличный ресурс, содержащий справочную информацию.

Навыки научного процесса: курс обучения в Алабаме с. 36 объективов 1, 3, 4,

Сбор данных

Общение

Прогнозирование

Анализируем

Наблюдение

Как площадь поверхности влияет на скорость испарения

Урок критики

Этот урок прошел очень хорошо.Дети участвовали, сотрудничали и применяли то, что они ранее узнали об испарении, в упражнении. Особой силой урока было то, что ученики легко могли вспомнить процесс испарения. Они точно знали, что будет с водой в крышках кувшинов. Однако они не знали, что площадь поверхности влияет на скорость испарения до окончания активности. До того, как вода была налита в крышки, студенты предсказали, что вода в меньшей крышке испарится быстрее.Они подумали так, потому что крышка была меньше. После того, как ученики увидели, что в каждую крышку налито точно такое же количество воды (две столовые ложки), они захотели изменить свои прогнозы. Пока студенты наливали воду в крышки, большинство из них комментировали: «Крышка с черным цветом нагревается быстрее». Если бы я снова провел этот урок, у меня наверняка были бы точно такие же веки, за исключением размера. Внешняя сторона большой крышки была черной, а внешняя сторона маленькой крышки была белой.Крышки внутри были того же цвета. Студенты думали, что вода в большом черном покрытии испарится быстрее, потому что ранее они узнали, что черный цвет поглощает тепло. Я думаю, что из-за этого они изменили свои прогнозы, и большинство из них думали, что вода в большой крышке испарится быстрее, но они подумали, что это неверно. Это была хорошая попытка, которая показала мне, что они помнят связь между темными предметами и теплом. Цвет внешней стороны крышек банок создавал проблему и вводил учеников в заблуждение.Я не учел, что внешний вид крышек будет иметь значение, так как они были включены в научный комплект. Хотя, если бы я был студентом, я уверен, что это одна из первых вещей, которая пришла бы мне в голову, потому что это была белая крышка и черная крышка. Я сказал студентам, что внутренняя часть крышки — это то, что подвергается воздействию тепла, но студенты, похоже, не могли отказаться от идеи цвета крышек.

На следующий день, когда мы проверили крышки, студенты увидели, что вода испарилась в обоих веках.Студентам показалось, что в большой крышке было больше воды, потому что она была плоской и не такой глубокой. Мы использовали наши графики для измерения количества воды в каждой крышке, и большая крышка содержала меньше воды. Поэтому студенты пришли к выводу, что вода в большей крышке испарилась быстрее, чем вода в меньшей крышке, но они не были уверены, почему.

Мы обсудили то, что произошло, и я попытался дать ученикам выяснить причину самостоятельно, задав им вопросы. Они понимали, что вода испарилась, и понимали, как это произошло, но не понимали, почему это произошло.Я спросил студентов, думают ли они, что глубина воды имеет значение. Одна ученица, Брук, быстро сказала: «Да, потому что, если вода глубже, ей нужно больше времени, чтобы нагреться». Это было началом; Мой следующий вопрос был в том, в какой крышке больше всего воды? Они ответили: «Маленькая крышка. Это начинало понимать их, но они все еще не связали площадь поверхности со скоростью испарения. Я спросил их, почему вода в большей крышке не такая глубокая, и они ответили: «потому что у воды больше места для растекания.«Я поднял один из графиков, показывающих площадь поверхности век, и спросил их, что мы измерили в начале урока. Они запомнили площадь поверхности, но не были уверены в сантиметрах, что не имело значения. Они уловили, и. решил, что большая площадь поверхности позволяет воде испаряться быстрее. Я хотел, чтобы они увидели, что по мере увеличения площади поверхности скорость испарения увеличивается. Я спросил их, что будет быстрее испаряться, крышка с площадью поверхности 30 квадратных сантиметров или крышки на 40 квадратных сантиметров.Говорят, «крышка с 40 сантиметром квадратная». Я спросил их, почему, и они ответили: «Чем больше площадь поверхности, тем быстрее испаряется вода». Это была связь, которую я искал. Я повторил, что скорость испарения определяется размером поверхности. К концу обсуждения ученики увидели, что чем больше площадь поверхности, тем быстрее скорость испарения.

Наука о охлаждении: испарительное охлаждение с помощью жидкостей

Ключевые концепции
Физика
Испарение
Теплообмен
Температура

Введение
Вы когда-нибудь задумывались, почему мы потеем, когда нам жарко или когда мы тренируемся? Потоотделение — это стратегия спасения жизни, которая охлаждает тело и поддерживает его температуру.Без потоотделения организм не может регулировать свою температуру, что может привести к перегреву или даже тепловому удару. Но почему потоотделение имеет охлаждающий эффект? Ответ — испарительное охлаждение. Превращение жидкости, такой как пот, из жидкого состояния в газ требует энергии. Эта энергия берется из нашего тела или пота в виде тепла. В результате теплопередача приводит к желаемому охлаждающему эффекту. В этом упражнении вы можете наблюдать эту охлаждающую способность в действии — готовы охладиться?

Фон
Процесс перевода жидкости в газообразное состояние называется испарением.Любую жидкость можно превратить в газ, если к жидкости добавить достаточно энергии в виде тепла. Энергия, необходимая для преобразования, известна как теплота испарения. Сколько энергии вам нужно, зависит от таких факторов, как тип жидкости или температура окружающей среды. Если на улице уже очень жарко, вам понадобится меньше энергии для испарения жидкости; если очень холодно, вам понадобится еще.

Чтобы превратиться в газ, молекулы, удерживаемые вместе внутри жидкости, должны вырваться наружу и попасть в воздух.Это означает, что водородные связи, удерживающие молекулы вместе, должны быть разорваны. Таким образом, молекулы, которые способны образовывать много водородных связей между собой, гораздо труднее превратить в газ и имеют более высокую теплоту испарения. Это также влияет на температуру кипения жидкости. Молекулы, которые очень сильно притягиваются друг к другу, начинают закипать при более высоких температурах, чем те, которые обладают слабым притяжением. Более низкая точка кипения обычно означает, что жидкость испаряется быстрее. Например, вода с одним атомом кислорода и двумя атомами водорода может образовывать две водородные связи на молекулу.Его теплота испарения составляет 2260 джоулей на грамм, или 541 калорию на грамм, и он начинает кипеть при 100 градусах Цельсия (212 градуса по Фаренгейту).

Ваше тело использует процесс испарения при потоотделении. Пот, который на 90 процентов состоит из воды, начинает испаряться. Необходимое тепло испарения извлекается из самого пота, что приводит к передаче тепла из жидкости в газообразное состояние. Это приводит к охлаждающему эффекту (так называемому испарительному охлаждению), который помогает поддерживать температуру тела и охлаждает его, когда оно становится слишком горячим.Степень охлаждения зависит от скорости испарения и теплоты испарения. В этом упражнении вы узнаете, какая жидкость обладает большей охлаждающей способностью: медицинский спирт или вода. Как вы думаете, что будет больше остывать, когда испарится?

Материалы

• Медицинский спирт
• Вода
• Две маленькие чашки или миски
• Столовая ложка
• Пипетка или медицинская капельница

Препарат

• Наполните одну небольшую чашку или миску одной столовой ложкой воды.
• Наполните вторую небольшую чашку или миску одной столовой ложкой медицинского спирта.

Процедура

• Наберите немного воды из первой емкости (воды) с помощью пипетки или медицинской капельницы.
• Осторожно капните одну или две капли на тыльную сторону ладони и распределите жидкость пальцами. Как вы чувствуете, когда вода касается вашей кожи?
• Мягко продуйте участок кожи, который вы только что покрыли водой. Ощущается ли ваша кожа по-другому, когда дует на воду? Вы чувствуете разницу в температуре во время дутья? Каково это?
• Промойте пипетку небольшим количеством медицинского спирта, а затем соберите немного спирта с помощью пипетки.
• Капните такое же количество жидкости на тыльную сторону другой руки и распределите жидкость пальцами. Алкоголь ощущается по-другому, когда касается вашей кожи? Как?
• Снова подуйте на руку, куда вы нанесли спирт .Какое ощущение вы чувствуете? Когда вы обдуваете жидкость, ваша рука становится теплее или холоднее по сравнению с водой? Вы можете придумать причину, почему?
• Extra : Узнайте, насколько быстро испаряются медицинский спирт и вода. Налейте одинаковое (небольшое) количество воды и медицинского спирта в две разные чашки и поставьте их на солнце. Обратите внимание, сколько времени требуется, чтобы жидкости полностью испарились. (В зависимости от того, насколько она теплая, это может занять некоторое время.) Какая жидкость испаряется быстрее? Вы даже можете определить скорость испарения, взвесив чашки в начале и на протяжении всего эксперимента, чтобы узнать, сколько воды теряется из-за испарения.

Наблюдения и результаты
Вы почувствовали охлаждающую силу воды и медицинского спирта? Обе жидкости должны быть холодными на коже. Дуть на мокрую руку помогает воде и спирту испаряться. Воздушный поток также будет поддерживать теплоотвод от вашей кожи. Вы должны были заметить, что когда вы наносите медицинский спирт на руку, ваша кожа становится намного прохладнее, чем вода. Вода и спирт начнут испаряться, как только вы начнете дуть на руку.По сравнению с водой у спирта меньшая теплота испарения. Это означает, что для того же количества жидкости при испарении воды происходит больший теплообмен по сравнению со спиртом.

Однако это не соответствует вашим наблюдениям о том, что спирт имеет более сильный охлаждающий эффект, чем вода. Причина в том, что количество теплопередачи также зависит от скорости испарения. Поскольку спирт испаряется намного быстрее по сравнению с водой из-за более низкой температуры кипения (82 по сравнению с 100 градусами C), он способен отводить больше тепла от кожи.Это означает, что за определенный период времени испаряется гораздо больше спирта, чем воды. Вы, вероятно, заметили это также, когда выполняли дополнительные действия, помещая такое же количество спирта и воды на солнце и отслеживая скорость их испарения. Другими факторами, влияющими на скорость испарения, являются площадь поверхности, температура и воздушный поток.

Очистка
Промойте неиспользованный медицинский спирт в раковине большим количеством холодной воды. Вымойте руки с мылом и очистите рабочее место.

Больше для изучения
Просто сохраняй прохладу — Как испарение влияет на нагревание и охлаждение, от приятелей по науке
Удельная теплоемкость, теплота испарения и плотность воды, от Академии Хана
Охлаждение тела при потении, от HyperPhysics
Теплота испарения воды и этанол, от Академии Хана
Научная деятельность для всех возрастов !, от друзей науки

Эта деятельность предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

Изучение круговорота воды | Clearway Community Solar

Примечание для родителей: этот эксперимент предназначен для детей от 8 лет и старше.

Дополнительное примечание: Для этого эксперимента потребуется примерно 30 минут, и наблюдения будут записываться в течение семи дней или до полного испарения одной из жидкостей.

Обзор эксперимента:

Когда жидкость помещается в чашку, она медленно выходит в газообразном состоянии, пока в конечном итоге контейнер не опустеет. Это известно как испарение . Испарение — это невидимый процесс, который превращает жидкую воду в водяной пар (газ), и является основным способом возврата воды на поверхности Земли в круговорот воды в виде водяного пара из атмосферы.Этот процесс контролируется энергией (теплом), производимой солнцем, поскольку оно нагревает поверхность Земли и разрывает связи, удерживающие молекулы воды вместе.

В этом эксперименте вы исследуете, испаряются ли разные жидкости с одинаковой скоростью или с разными скоростями. Вы будете сравнивать количество испарений за день из четырех разных жидкостей в течение одной недели.

Прежде чем начать, подумайте над следующими вопросами и запишите свои прогнозы:

1. Как вы думаете, жидкости будут испаряться с одинаковой или разной скоростью?
2. Если вы сказали, что жидкости будут испаряться с разной скоростью, какая жидкость, по вашему мнению, испарится быстрее всего?
3. Какая жидкость испаряется медленнее всего?

Экспериментальные материалы:

• Линейка
• Sharpie
• 4 прозрачных пластиковых стаканчика
• Апельсиновый сок
• Чистая вода (дистиллированная вода)
• Медицинский спирт
• Соль

Процесс эксперимента: Сделайте смесь с морской водой, смешав 1 стакан чистой воды с 1 порцией.5 чайных ложек соли и хорошо перемешать ложкой.

Шаг 2

Соберите четыре прозрачных пластиковых стакана одинакового размера в ряд.

Step 3

Нарисуйте шкалу на боковой стороне чашек. Используйте фломастер и линейку, чтобы сделать 3 больших ровных отметки вдоль стороны каждой чашки на расстоянии 1 дюйма друг от друга. Затем сделайте небольшие отметки в полдюйма между большими отметками в дюймах. Сделайте это еще раз, чтобы сделать на чашках еще меньшие отметки в четверть дюйма. Для сравнения важно, чтобы отметки на каждой чашке были одинаковыми.

Step 4

Наполните каждую чашку другой жидкостью (чистой водой, соленой водой, медицинским спиртом и апельсиновым соком). Наполняйте чашки только до верхней 3-дюймовой отметки маркера. Дважды проверьте, чтобы в каждой чашке был одинаковый объем жидкости, и что отметки фломастера на каждой чашке совпадают.

Step 5

Создайте диаграмму данных, чтобы отслеживать уровень (в дюймах) каждой жидкости на ежедневной основе. См. Пример ниже:

	Чистая вода	Соленая вода	Спирт для растирания	Апельсиновый сок
День 1	3 дюйма	3 дюйма
День 2
День 3
День 4
День2
День2
День 7

Шаг 6

Поместите чашки на подоконник и запишите начальную высоту для каждой жидкости как 3 дюйма.

Step 7

Проверяйте чашки каждое утро и записывайте высоту каждой жидкости, используя шкалу измерения, которую вы создали на чашках. Повторяйте этот процесс в течение семи дней ИЛИ, пока одна из жидкостей полностью не исчезнет. Для получения стабильных результатов старайтесь проверять свой эксперимент каждый день в одно и то же время.

Поделитесь своими результатами

Нарисуйте линейный график ваших результатов с одной цветной линией, представляющей каждую из жидкостей. Отметьте ось абсцисс как «дни», а ось ординат как «высоту жидкости».”

1. Какая жидкость испарялась быстрее всего?
2. При добавлении соли к воде она испаряется быстрее или медленнее?

Выводы:

Различные жидкости будут испаряться с разной скоростью, потому что они содержат разные молекулы, которые требуют разного количества энергии для их разделения. Жидкости с более слабым притяжением между молекулами будут испаряться быстрее, а жидкостям с сильным притяжением между молекулами потребуется гораздо больше времени для испарения. Молекулы медицинского спирта слабо притягиваются друг к другу, поэтому медицинский спирт испаряется намного быстрее, чем вода.

В случае с соленой водой вы могли заметить, что она испаряется немного медленнее, чем чистая вода. Это связано с тем, что молекулы воды притягиваются к растворенным ионам соли, и требуется больше энергии, чтобы разрушить эти молекулы воды, чтобы они испарились.

Добавочный номер:

Вода на Земле постоянно находится в движении, испаряясь в атмосферу, а затем возвращается в виде дождя или снега. Это непрерывный процесс, известный как круговорот воды. Воду можно найти по всей поверхности Земли, например, в океанах, озерах и реках, и даже в виде влаги, удерживаемой внутри почвы и растений.Большая часть водяного пара в атмосфере исходит из океанов, потому что океан покрывает около 70% поверхности Земли. Соль, содержащаяся в морской воде, растворяется в воде, но не связывается с ней химически. Это означает, что когда морская вода испаряется, в атмосферу возвращается только чистая вода, а соль остается. Вот почему океаны играют такую ​​важную роль в пополнении запасов пресной воды на Земле.

Extension Experiment:

Вы можете сами убедиться в этом процессе, проведя простой эксперимент.Возьмите кусок черной плотной бумаги и вылейте оставшуюся смесь с морской водой на лист бумаги (вы можете добавить еще несколько чайных ложек соли, чтобы сделать ее более соленой). Оставьте бумагу на солнце на несколько часов, пока она не высохнет.

1. Теперь, когда вся чистая вода испарилась, что вы видите на листе бумаги?

Скорость испарения — обзор

24.1 Введение

Скорость испарения капли жидкости, осаждающейся на поверхности, увеличивается при повышении температуры пластины.Это утверждение верно только до тех пор, пока оно не достигнет определенной температуры, называемой температурой Лейденфроста, по имени ученого, который первым сообщил об этом явлении (Quéré, 2013). Выше этой температуры скорость испарения настолько высока, что, когда капля выпускается над пластиной, она парит над собственным паром (рис. 24.1). Поскольку пар под каплей действует как теплоизолятор, скорость испарения резко падает. Этот конкретный переход интенсивно рассматривался в последнее десятилетие.

Рисунок 24.1. Набросок капли в штате Лейденфрост. См. Главу 7 для более подробного обсуждения формы капли.

Показано, что температура перехода Лейденфроста зависит не только от природы жидкости, но и от свойств подложки. Объемная теплопроводность подложки должна быть достаточно большой, чтобы передавать достаточно энергии от пластины к капле. Шероховатость поверхности также имеет решающее значение. Действительно, размер неровностей и их распределение по поверхности определяют критическую толщину парового слоя и, следовательно, температуру Лейденфроста (Kim et al., 2011). Короче говоря, чтобы снизить температуру Лейденфроста, подложка должна иметь хороший теплопроводность, быть как можно более гладкой и плоской.

Что касается приложений, эффект Лейденфроста может быть нежелательным во время процессов охлаждения (системы нагрева, охлаждение ядерного реактора; Kim et al., 2011). С другой стороны, этот эффект может быть желательным, поскольку капля находится в идеальном несмачивающем положении. Эта последняя точка зрения принята в данной главе.

В этой несмачиваемой ситуации капля не контактирует ни с каким твердым телом, и поэтому она очень чувствительна к любому наклону пластины, поскольку трение сильно уменьшается из-за наличия паровой пленки.Тем не менее, форма капли отличается от формы без смачивания (Sobac et al., 2014). Однако недавно было показано, что гравировка поверхности позволяет контролировать движение капли с помощью регулярного рисунка (Dupeux et al., 2011; Soto, 2014). Хитрость заключается в том, чтобы управлять потоком пара под каплей, чтобы вызвать ее движение за счет вязкого уноса. В этом случае управление каплями становится возможным без какого-либо контакта.

Каплю можно рассматривать как химический реактор без границ.Эта многообещающая особенность была недавно использована (Elbahri et al., 2007). Более того, самосборка может запускаться каплей Лейденфроста и использоваться в процессах нанопроизводства (Elbahri et al., 2007; Abdelaziz et al., 2013). Наконец, капля также может переносить небольшие предметы. Благодаря почти нулевому трению с подложкой, капля может переносить небольшие электронные соединения (Hashmi et al., 2012).

Согласно работам Цаписа и др. (2005), когда наночастицы вставляются в каплю, они движутся к границе раздела, образуя оболочку.Интересен вопрос, распространяется ли этот процесс на другие масштабы. В этой главе мы сосредоточимся на том, что происходит с эффектом Лейденфроста при добавлении материала в воду в двух тематических исследованиях. Основная фаза — вода. В первом случае мы добавляем поверхностно-активное вещество (SDS: додецилсульфат натрия), а во втором — микрочастицы. Таким образом, у нас есть решение и двухфазная система соответственно. Мы покажем, что, когда капля этих смесей находится в своем состоянии Лейденфроста, в обоих случаях вторичная фаза (поверхностно-активное вещество или микрочастицы) перемещается к границе раздела, образуя слой, который оборачивается вокруг капли.В конце концов, могут произойти такие впечатляющие явления, как взрывы. Предлагается модель, учитывающая основные физические составляющие.

Как охлаждается испарением?

Вы знаете, что вода испаряется — это когда она превращается из жидкости в газ. Вы, вероятно, также знаете, что горячий горшок с водой частично остынет из-за испарения. Однако знаете ли вы, что чашка воды комнатной температуры тоже остынет? Да, даже если вода начинается с комнатной температуры, она остынет до температуры ниже комнатной.Я считаю, что это круто.

Но как это работает?

Мысли о воде как о частицах

Да, вода на самом деле представляет собой два атома водорода с атомом кислорода. Вот почему мы называем его H ₂ O. Однако пока давайте просто представим, что это что-то одно. Эти частицы воды просто перемещаются в какой-то чашке или контейнере. Некоторые частицы движутся быстро, а некоторые не так быстро.

А вода как газ? Да, есть еще частицы воды, которые превращаются в газ.Обычно мы называем это водяным паром. В газовой фазе частицы воды такие же, как и в жидкости. Разница в том, что они не так сильно взаимодействуют с другими частицами воды в газовой фазе. Частицы водяного пара далеко друг от друга.

Вот стакан воды наполовину полный (или наполовину пустой, я не могу сказать).

Если бы одна из этих частиц воды имела достаточно энергии, она могла бы вырваться из жидкой водной фазы и стать газом. Именно это и происходит при испарении.Конечно, не у каждой частицы воды достаточно энергии, чтобы вырваться из жидкого состояния. Но те, которые это делают, — это частицы с самой высокой энергией. Удаляя эти частицы с более высокой энергией, вы уменьшаете среднюю энергию всех оставшихся частиц. Эта средняя кинетическая энергия частиц по существу пропорциональна температуре жидкости.

Вы можете подумать, что как только частицы с самой высокой энергией уйдут, это будет все, но это не так. Частицы в воде всегда взаимодействуют друг с другом.Это означает, что некоторые из них взаимодействуют для замедления, а некоторые — для ускорения. Даже несмотря на то, что средняя кинетическая энергия уменьшается, некоторые из этих частиц воды все еще будут иметь достаточно энергии, чтобы улететь, но их не так много. Не знаю, но все равно сделаю. Предположим, у меня есть целая группа частиц, которые могут двигаться только в направлении оси x (либо в положительном, либо в отрицательном направлении).Это неподвижная жидкость, поэтому средняя скорость должна быть равна нулю м / с (столько же, сколько движется влево, так и вправо). А как же распределение скоростей? В качестве предположения скажу, что скорости нормально распределяются. Если я наугад выберу 10 000 частиц и нанесу график их скорости, это может выглядеть так.

Для нормального распределения со средним значением 0 м / с большинство частиц будут стационарными. Но как насчет кинетической энергии? Я предполагаю, что все частицы имеют одинаковую массу, поэтому единственное, что имеет значение, — это скорость.Здесь я возводил эти скорости в квадрат и называю это кинетической энергией (что является частичной ложью), и я получаю это распределение.

Как и следовало ожидать, есть несколько таких частиц с очень высокой кинетической энергией. Однако большинство из них очень низкие. Позвольте мне продолжить и указать на то, что может быть очевидным: одномерная жидкость НЕ то же самое, что трехмерная жидкость.