Domanda:
In che modo l'acqua evapora completamente a temperatura ambiente?
Carl Wong
2017-10-15 16:38:14 UTC
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Se l'acqua evapora a temperatura ambiente perché una piccola percentuale delle molecole ha energia sufficiente per disperdersi nell'aria, allora perché un bancone della cucina con una piccola quantità d'acqua alla fine evapora completamente quando è a temperatura ambiente?

Nel sistema (bicchiere d'acqua ecc.) Le molecole d'acqua hanno una distribuzione di energie cinetiche differenti. Alcune delle molecole con un'energia cinetica superiore sono quindi in grado di liberarsi dalla massa ed evaporare.
Ciò è dovuto alla [diffusione] (https://en.wikipedia.org/wiki/Diffusion). Non "evapora", "diffonde" :-)
Non è così. C'è ancora una quantità microscopica di acqua presente.
@Bdrs: la tua spiegazione non descrive come tutta l'acqua possa eventualmente evaporare, in base alla tua spiegazione tutte le molecole hanno abbastanza energia dall'inizio.
Pur comprendendo la domanda sottostante (Perché l'acqua evapora a temperatura ambiente?), Sono davvero confuso dalla formulazione di questa domanda, per me essenzialmente equivale a "Se l'acqua evapora a temperatura ambiente, perché evapora più acqua a anche a temperatura ambiente? "
Cinque risposte:
#1
+34
Ivan Neretin
2017-10-15 18:14:02 UTC
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Quando la tua piccola percentuale di molecole con un'energia cinetica sufficientemente elevata evapora, l'acqua liquida rimanente si raffredda. Ma così facendo, drena il calore dall'ambiente circostante e quindi rimane a temperatura ambiente (o vicino ad essa), quindi c'è ancora qualche frazione di molecole che può evaporare, e lo fanno, e più calore viene trasferito dall'ambiente circostante, e così continua fino a quando tutta l'acqua è finita.

E, in particolare, una piccola quantità di acqua che evapora non abbasserà la temperatura né aumenterà l'umidità della stanza in modo misurabile.
Grazie per la risposta ! Ho ancora una domanda, perché sembra che tutto si basi su _Il sistema aveva energia all'inizio_. In che modo lo strato di molecole ottiene questa _energia iniziale_ da? O non è realistico immaginare che non questo caso? * Modifica * [Potrebbe essere la risposta] (https://chemistry.stackexchange.com/a/7450/53471)?
*** Tutto *** ha energia termica, a meno che non venga raffreddato fino allo zero assoluto. Se lo fai con la tua acqua (e previeni lo scambio termico), ovviamente non evaporerà.
#2
+7
basseur
2017-10-15 16:49:13 UTC
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Ciò accade perché il tasso di evaporazione è superiore al tasso di condensazione.

$$ \ ce {H2O (l) < = >> H2O (g)} $$

Anche questo è dovuto al fatto che hai un sistema aperto: materia ed energia possono essere scambiate con l'ambiente circostante. L'acqua evaporata può evaporare dal bicchiere e condensarsi altrove.

Gli stati di aggregazione non devono essere sottoscritti, non è sbagliato, ma le [raccomandazioni (Sez. 2.1.)] (Https://web.archive.org/web/20131125004444/http://pac.iupac.org/publications /pac/pdf/1982/pdf/5406x1239.pdf) sono diversi.
Allora quando il tasso di evaporazione è uguale al tasso di condensazione?
Ciò dipende da una serie di fattori (vedere https://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1440&t=water-evaporation-rate), ad es.la temperatura della superficie dell'acqua, la temperatura dell'aria, l'umidità e, naturalmente, l'area della superficie.Inoltre, è necessario tenere conto del flusso d'aria oltre la superficie e delle correnti d'acqua che convogliano il calore lontano dalla superficie.
Anche una buona lettura: https://www.e-education.psu.edu/meteo3/l4_p4.html
#3
+3
RoyC
2017-10-16 14:06:54 UTC
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L'acqua in superficie non esiste isolatamente è a contatto con l'aria e con la superficie. Molecole casuali di energia più elevata nella superficie e nell'aria aggiungeranno energia per collisione alle molecole d'acqua portando alcune di loro a fuoriuscire dal liquido (evaporare).

Questo è il motivo per cui l'evaporazione dell'acqua porta al raffreddamento dell'aria e le superfici intorno.

Questa risposta raggiunge quasi il punto. Non è una "percentuale dell'acqua totale" che è sfuggita allo stato liquido, ma una percentuale delle molecole d'acqua ** abbastanza vicino alla superficie **. Poiché la superficie mantiene una dimensione costante (assumendo un vaso cilindrico standard), osserviamo un tasso di evaporazione più costante (nel caso della "percentuale di acqua totale" osserveremmo una sorta di emivita - un tasso di evaporazione che scende a zero asintoticamente al diminuire della quantità di acqua).
#4
  0
user53443
2017-10-16 06:23:10 UTC
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Supponiamo che $ q \ in {]} 0,100 {]} $ sia la percentuale netta minima del volume (o della massa) che evapora ogni secondo $ t $ (per ogni $ t>0 $). Dicendo "netto", supponiamo che più molecole d'acqua escano dal bancone della cucina che ritornino, e che la frazione delle molecole che lasciano la superficie in relazione al numero di molecole che rientrano abbia un limite inferiore costante e positivo. (Altre risposte spiegano perché è probabile che sia così in condizioni di cucina.)

Quindi, rimangono al massimo $ 100-q $ per cento per unità di tempo. Quindi, dopo $ t $ unità di tempo, la quantità d'acqua rimasta sarà al massimo $ \ mathrm {a_0} \ Bigl (\ frac {100-q} {100} \ Bigr) ^ t $, dove $ a_0 $ è il importo iniziale. Da $ 100-q<100 $, otteniamo $$ \ lim_ {t \ to + \ infty} \, \ mathrm {a_0} \ Bigl (\ frac {100-q} {100} \ Bigr) ^ t \ = \ 0 \, . $$ In particolare, dopo un certo punto di tempo, la quantità di acqua sarà inferiore alla quantità minima possibile (il volume di una $ \ mathrm {H} _2 \ mathrm {O} $ molecola o la sua massa, semplificata, ovviamente).

Se l'ipotesi fatta non è valida (diciamo, a causa della grande umidità da qualche parte in Asia), il risultato sarebbe sbagliato: l'acqua NON evaporerà completamente.

(Bisogna fare un accantonamento. Si noti che il trattamento matematico di cui sopra è una grossolana semplificazione. Per ottenere un modello di evaporazione più realistico, dovremmo tenere conto che l'evaporazione avviene solo dalla superficie, e non dall'intero volume, e che sia la superficie che il volume cambiano nel tempo. Inoltre, tieni presente che anche entro un secondo, la velocità di evaporazione cambia.

Penso che questo ignori l'aspetto fisico della domanda. La domanda mi sembra chiedersi: "L'acqua di Wehn ​​evapora, è perché le molecole ad alta energia lasciano il corpo del liquido. OK, ma una volta che sono sparite tutte, perché l'evaporazione non si ferma?"
@DavidRicherby La domanda non lo dice in questo modo. Ciò che hai scritto è la tua * interpretazione * puramente soggettiva della domanda.
La domanda parla della piccola percentuale di molecole che hanno abbastanza energia per sfuggire e chiede come l'acqua sia in grado di evaporare completamente. Detto questo capiscono come le molecole energetiche riescono a scappare, è certamente un'interpretazione naturale che la domanda si ponga come possano sfuggire anche quelle non energetiche.
@DavidRicherby Sembra "naturale" solo soggettivamente, a te, ma non necessariamente agli altri. Se desideri seguire la tua interpretazione, pubblica la tua risposta.
Non ho bisogno di pubblicare una risposta perché [è già stata pubblicata] (https://chemistry.stackexchange.com/a/84237/7412) e ho ricevuto molti voti positivi.
@DavidRicherby Se è stato detto, i tuoi commenti sono obsoleti. Si noti che mi riferisco alle altre risposte nel mio post.
#5
  0
Nobody
2017-10-16 20:20:03 UTC
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L'acqua evapora sempre quando supera 0 gradi Celsius alla normale pressione atmosferica.
Il che significa che quando supera 0 gradi ci sono sempre molecole con energie sufficientemente elevate da lasciare la fase liquida.

Vedi questa risposta Quora (nota che la risposta Quora indica che l'evaporazione a 0 gradi C è possibile con la giusta pressione), questa risposta Physics.SE

Solo un commento sulla temperatura e sull'evaporazione: non c'è niente di magico nella temperatura di 0 ° C quando parliamo dell'evaporazione dell'acqua. Finché l'umidità relativa è inferiore al 100%, l'acqua a qualsiasi temperatura, superiore o inferiore a 0 ° C, evapora.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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