- การระเหยคืออะไร?
- กองกำลังร่วมกัน
- ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการระเหยของสารเคมี
- ลา
- อุณหภูมิ
- ภาชนะปิดหรือเปิด
- ความเข้มข้นของโมเลกุลที่ระเหย
- ความดันและพื้นที่ผิวของของเหลว
- การประยุกต์ใช้งาน
- การทำความเย็นแบบระเหย
- วัสดุอบแห้ง
- การทำให้แห้งของสาร
- ตัวอย่าง
- อ้างอิง
การระเหยของสารเคมีเป็นกระบวนการที่โมเลกุลแยกออกจากพื้นผิวของเหลวและผ่านสถานะก๊าซ เป็นกระบวนการที่ดูดซับพลังงานดังนั้นจึงเป็นพลังงานความร้อน โมเลกุลที่อยู่ใกล้พื้นผิวของของเหลวจะเพิ่มพลังงานจลน์ในการระเหย
อันเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของพลังงานนี้แรงระหว่างโมเลกุลของการเกาะติดกันหรือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลเหล่านี้จะอ่อนตัวลงและหลุดออกจากเฟสของเหลวไปยังเฟสก๊าซ เนื่องจากไม่มีขอบเขตที่โมเลกุลของก๊าซหมุนเพื่อแทรกซึมเข้าไปในของเหลวอีกครั้งทั้งหมดนี้จึงกลายเป็นการระเหยอย่างสมบูรณ์
Vidralta จาก Wikimedia Commons
การระเหยอาจเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดก็ได้ก่อนที่ของเหลวจะเดือด ปรากฏการณ์นี้จึงเป็นสาเหตุที่คุณสามารถเห็นไอน้ำที่เล็ดลอดออกมาจากป่าไม้ซึ่งเมื่อสัมผัสกับอากาศเย็นจะกลั่นตัวเป็นหยดน้ำขนาดเล็กทำให้เป็นสีขาว
การควบแน่นเป็นกระบวนการย้อนกลับที่อาจหรือไม่อาจสร้างสมดุลกับการระเหยที่เกิดขึ้นในของเหลว
มีปัจจัยที่ส่งผลต่อการระเหยเช่นความเร็วของกระบวนการหรือปริมาณโมเลกุลที่สามารถระเหยจากของเหลว ลักษณะหรือประเภทของของเหลว อุณหภูมิที่ของเหลวสัมผัสหรือถ้าอยู่ในภาชนะปิดหรือเปิดที่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อม
อีกตัวอย่างหนึ่งของการระเหยของสารเคมีเกิดขึ้นในร่างกายของเรา: เมื่อเราเหงื่อออกส่วนหนึ่งของของเหลวในเหงื่อจะระเหยออกไป การระเหยของเหงื่อทำให้รู้สึกเย็นในร่างกายเนื่องจากการระเหยของสารทำความเย็น
การระเหยคืออะไร?
ที่มา: Pixabay
ประกอบด้วยความจุหรือคุณสมบัติของโมเลกุลที่อยู่บนพื้นผิวของของเหลวเพื่อเปลี่ยนเป็นไอ จากมุมมองทางอุณหพลศาสตร์จำเป็นต้องมีการดูดซับพลังงานเพื่อให้การระเหยเกิดขึ้น
การระเหยเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในโมเลกุลที่อยู่ในระดับของพื้นผิวอิสระของของเหลว สภาพที่กระปรี้กระเปร่าของโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นของเหลวเป็นพื้นฐานสำหรับการเปลี่ยนแปลงจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซที่จะเกิดขึ้น
พลังงานจลน์หรือพลังงานที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคของร่างกายมีค่าสูงสุดในสถานะก๊าซ
กองกำลังร่วมกัน
เพื่อให้โมเลกุลเหล่านี้หลุดออกจากเฟสของเหลวต้องเพิ่มพลังงานจลน์เพื่อให้สามารถระเหยได้ ด้วยการเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์แรงร่วมกันของโมเลกุลที่อยู่ใกล้พื้นผิวของของเหลวจะลดลง
แรงร่วมคือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลซึ่งจะช่วยยึดโมเลกุลเข้าด้วยกัน การระเหยต้องอาศัยพลังงานจากอนุภาคของตัวกลางโดยรอบเพื่อลดแรงนี้
กระบวนการผกผันของการระเหยเรียกว่าการควบแน่น: โมเลกุลที่อยู่ในสถานะก๊าซจะกลับสู่เฟสของเหลว เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลในสถานะก๊าซชนกับพื้นผิวของของเหลวและติดอยู่ในของเหลวอีกครั้ง
ทั้งการระเหยความหนืดแรงตึงผิวคุณสมบัติทางเคมีอื่น ๆ นั้นแตกต่างกันไปสำหรับของเหลวแต่ละชนิด การระเหยของสารเคมีเป็นกระบวนการที่จะขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลวท่ามกลางปัจจัยอื่น ๆ ที่มีรายละเอียดในหัวข้อถัดไป
ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการระเหยของสารเคมี
มีหลายปัจจัยที่มีผลต่อกระบวนการระเหยการสนับสนุนหรือยับยั้งกระบวนการนี้ มีประเภทของของเหลวอุณหภูมิการปรากฏตัวของกระแสอากาศความชื้นและปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมาย
ลา
ของเหลวแต่ละชนิดจะมีแรงยึดเกาะหรือแรงดึงดูดของตัวเองซึ่งมีอยู่ระหว่างโมเลกุลที่ประกอบกัน ในของเหลวที่เป็นน้ำมันเช่นน้ำมันการระเหยมักเกิดขึ้นในระดับน้อยกว่าในของเหลวที่เป็นน้ำ
ตัวอย่างเช่นในน้ำแรงร่วมกันจะแสดงด้วยพันธะไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นระหว่างโมเลกุลของมัน อะตอม H และ O ที่ประกอบเป็นโมเลกุลของน้ำจะถูกจับเข้าด้วยกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่มีขั้ว
ออกซิเจนเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าไฮโดรเจนซึ่งทำให้โมเลกุลของน้ำสามารถเชื่อมต่อไฮโดรเจนกับโมเลกุลอื่นได้ง่าย
อุณหภูมิ
อุณหภูมิเป็นปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานจลน์ของโมเลกุลที่ก่อตัวเป็นของเหลวและก๊าซ มีพลังงานจลน์ขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับโมเลกุลในการหนีออกจากพื้นผิวของของเหลว
ที่อุณหภูมิต่ำส่วนของโมเลกุลในของเหลวที่มีพลังงานจลน์เพียงพอที่จะระเหยมีขนาดเล็ก นั่นคือที่อุณหภูมิต่ำการระเหยของของเหลวจะน้อยลง ดังนั้นการระเหยจะช้าลง
แต่การระเหยจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นสัดส่วนของโมเลกุลในของเหลวที่ได้รับพลังงานจลน์ที่จำเป็นในการระเหยก็จะเพิ่มขึ้นด้วย
ภาชนะปิดหรือเปิด
การระเหยของสารเคมีจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่าภาชนะที่บรรจุของเหลวนั้นปิดอยู่หรือเปิดสัมผัสกับอากาศ
ถ้าของเหลวอยู่ในภาชนะปิดโมเลกุลที่ระเหยจะกลับสู่ของเหลวอย่างรวดเร็ว นั่นคือพวกมันจะควบแน่นเมื่อชนกับขอบเขตทางกายภาพเช่นผนังหรือฝา
สมดุลไดนามิกถูกสร้างขึ้นในภาชนะปิดนี้ระหว่างกระบวนการระเหยที่ของเหลวผ่านไปพร้อมกับการควบแน่น
หากภาชนะเปิดอยู่ของเหลวสามารถระเหยออกไปได้อย่างต่อเนื่องแม้กระทั่งทั้งหมดขึ้นอยู่กับเวลาที่สัมผัสกับอากาศ ในภาชนะเปิดไม่มีโอกาสที่จะสร้างสมดุลระหว่างการระเหยและการควบแน่น
เมื่อภาชนะเปิดของเหลวจะสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการแพร่กระจายของโมเลกุลที่ระเหย นอกจากนี้กระแสอากาศจะเคลื่อนย้ายโมเลกุลที่ระเหยออกไปแทนที่ด้วยก๊าซอื่น ๆ (ส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจนและออกซิเจน)
ความเข้มข้นของโมเลกุลที่ระเหย
ความเข้มข้นที่มีอยู่ในเฟสก๊าซของโมเลกุลที่ระเหยก็มีความสำคัญเช่นกัน กระบวนการระเหยนี้จะลดลงเมื่อมีความเข้มข้นสูงของสารระเหยในอากาศหรือสิ่งแวดล้อม
นอกจากนี้เมื่อมีความเข้มข้นสูงของสารระเหยที่แตกต่างกันในอากาศอัตราการระเหยของสารอื่น ๆ จะลดลง
ความเข้มข้นของสารที่ระเหยนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีอากาศหมุนเวียนเพียงพอ
ความดันและพื้นที่ผิวของของเหลว
หากมีแรงดันน้อยกว่าบนโมเลกุลบนพื้นผิวของของเหลวการระเหยของโมเลกุลเหล่านี้จะได้รับความนิยมมากขึ้น ยิ่งพื้นที่ผิวของของเหลวสัมผัสกับอากาศกว้างขึ้นการระเหยก็จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว
การประยุกต์ใช้งาน
การทำความเย็นแบบระเหย
มันมีอยู่แล้วชัดเจนว่ามีเพียงโมเลกุลของของเหลวที่เพิ่มการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของพวกเขาของเหลวของพวกเขาไปเป็นก๊าซหนึ่ง ในขณะเดียวกันในโมเลกุลของของเหลวที่ไม่หลุดออกจะมีพลังงานจลน์ลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง
อุณหภูมิของของเหลวที่ยังคงอนุรักษ์ในระยะนี้จะลดลงมันจะเย็นลง กระบวนการนี้เรียกว่าการทำความเย็นแบบระเหย ปรากฏการณ์นี้อธิบายว่าเหตุใดของเหลวที่ไม่ระเหยเมื่อเย็นลงจึงสามารถดูดซับความร้อนจากสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบ ๆ
ดังที่ได้กล่าวมาแล้วกระบวนการนี้ช่วยให้เราสามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายของเราได้ นอกจากนี้กระบวนการทำความเย็นแบบระเหยนี้ยังใช้สำหรับการทำความเย็นของสภาพแวดล้อมโดยใช้เครื่องทำความเย็นแบบระเหย
วัสดุอบแห้ง
- การระเหยในระดับอุตสาหกรรมใช้สำหรับการอบแห้งวัสดุต่างๆที่ทำด้วยผ้ากระดาษไม้และอื่น ๆ
- กระบวนการระเหยยังทำหน้าที่แยกตัวถูกละลายเช่นเกลือแร่ธาตุและตัวถูกละลายอื่น ๆ ออกจากสารละลายของเหลว
- การระเหยใช้ในการทำให้วัตถุแห้งตัวอย่าง
- ช่วยให้การกู้คืนของสารหรือสารเคมีหลายชนิด
การทำให้แห้งของสาร
กระบวนการนี้จำเป็นสำหรับการทำให้แห้งของสารในห้องปฏิบัติการทางชีวการแพทย์และห้องปฏิบัติการวิจัยโดยทั่วไปเป็นจำนวนมาก
มีเครื่องระเหยแบบแรงเหวี่ยงและแบบหมุนที่ใช้เพื่อเพิ่มการกำจัดตัวทำละลายจากสารหลายชนิดพร้อมกัน ในอุปกรณ์เหล่านี้หรืออุปกรณ์พิเศษตัวอย่างจะมีความเข้มข้นและค่อยๆถูกดูดเข้าไปในกระบวนการระเหย
ตัวอย่าง
- ตัวอย่างการระเหยของสารเคมีเกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์เมื่อเกิดกระบวนการขับเหงื่อ เมื่อเหงื่อออกเหงื่อจะระเหยร่างกายมีแนวโน้มที่จะเย็นลงและมีอุณหภูมิร่างกายลดลง
กระบวนการระเหยของเหงื่อและการระบายความร้อนของร่างกายในเวลาต่อมามีส่วนช่วยในการควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย
- การอบแห้งเสื้อผ้าก็ดำเนินการเช่นกันเนื่องจากกระบวนการระเหยของน้ำ เสื้อผ้าถูกจัดวางเพื่อให้กระแสอากาศแทนที่โมเลกุลของก๊าซและทำให้มีการระเหยมากขึ้น อุณหภูมิหรือความร้อนของสิ่งแวดล้อมและความดันบรรยากาศก็มีผลต่อที่นี่เช่นกัน
- ในการผลิตผลิตภัณฑ์แห้งเยือกแข็งที่จัดเก็บและจำหน่ายแบบแห้งเช่นนมผงยาและอื่น ๆ ก็เกิดการระเหยเช่นกัน อย่างไรก็ตามการระเหยนี้ดำเนินการภายใต้สุญญากาศและไม่ได้เกิดจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ
ตัวอย่างอื่น ๆ
อ้างอิง
- เคมี LibreTexts (20 พฤษภาคม 2561). การระเหยและการควบแน่น สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
- Jimenez, V. และ Macarulla, J. (1984). Physiological Physicochemistry. (6 ตาเอ็ด). มาดริด: Interamericana
- Whitten, K. , Davis, R. , Peck M. และ Stanley, G. (2008). เคมี. (8 อวาเอ็ด). CENGAGE Learning: เม็กซิโก
- วิกิพีเดีย (2018) การระเหย. สืบค้นจาก: https://en.wikipedia.org/wiki/Evaporation
- เฟนเนลเจ (2018). การระเหยคืออะไร? - ความหมายและตัวอย่าง ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com
- Malesky, มัลลอรี (16 เมษายน 2561). ตัวอย่างการระเหยและการกลั่น Sciencing ดึงมาจาก: sciencing.com