Испарение воды формула: Испарение воды | Гидрология

Поглощение энергии при испарении жидкости – формула

4

Средняя оценка: 4

Всего получено оценок: 68.

4

Средняя оценка: 4

Всего получено оценок: 68.

Парообразование — это физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Образование пара может происходить двумя путями: испарением и кипением. Для доведения жидкости до кипения требуется подводить тепло, а процесс испарения происходит при любой температуре, без дополнительного сообщения тепла, когда поверхность жидкости открыта.

Почему происходит испарение?

Жидкости состоят из молекул и атомов, находящихся в непрерывном движении. Средняя кинетическая энергия молекул задает значение температуры жидкости. Но при любой температуре будут находиться молекулы, имеющие скорость, а значит, и энергию больше средней, которая позволит им вырваться на “свободу”, преодолев притяжение соседних молекул. Таким образом происходит испарение — переход в газообразное состояние.

Из жидкости уходят самые быстрые, самые энергичные молекулы. Следовательно, средняя скорость оставшихся молекул уменьшается. Отсюда следует, что внутренняя энергия жидкости уменьшится, и поэтому жидкость будет охлаждаться.

Рис. 1. Быстрые молекулы покидают жидкость, испаряются.

Явление испарения играет очень важную роль в жизнедеятельности животных и, в том числе, человека. То, что обычно называют термином “потеть”, означает испарение жидкости с поверхности кожи. Так поглощение энергии при испарении улучшает теплоотдачу, и спасает наше тело от перегрева.

Что влияет на скорость испарения

Скорость испарения зависит от большого количества факторов. Вот только некоторые из них:

• Строение вещества, его молекулярный состав играют определяющую роль для параметров испарения. Например, если намочить один кусок ткани водой, а другой эфиром, то окажется, что ткань смоченная эфиром высохнет намного быстрее. Силы притяжения между молекулами эфира существенно меньше сил притяжения водяных молекул. Поэтому эфир испарится быстрее. Запахи духов и туалетной воды мы чувствуем почти мгновенно также благодаря “летучести” молекул парфюма;

Рис. 2. Распространение запаха туалетной воды — это испарение жидкости.

• Площадь поверхности, с которой идет испарение также играет значительную роль. Чем больше площадь свободной поверхности, тем больше частиц будет покидать жидкость, и скорость испарения будет увеличиваться. Простой пример демонстрирует это утверждение. Вода, налитая в большое блюдце испарится намного быстрее такого же количества воды, наполнившего стакан с меньшей площадью открытой поверхности;

Рис. 3. Блюдце и стакан с испаряющейся водой.

• Температура — это еще один фактор, который значительно влияет на скорость испарения. Увеличение температуры жидкости приводит к росту скоростей молекул, вследствие чего возрастает количество молекул, покидающих жидкость. При понижении температуры все происходит ровно наоборот. С повышением температуры скорость испарения увеличивается. Понижение температуры будет работать на уменьшение скорости.
• Влияние воздушных потоков над поверхностью жидкости тоже оказывает значительное влияние на скорость испарения. Дело в том, что часть испарившихся молекул, теряя энергию, возвращается обратно (конденсируется). Поэтому воздушный поток, например, ветер или поток воздуха от вентилятора принудительно уберет эти молекулы от поверхности, тем самым увеличит скорость испарения.

На первый взгляд довольно простой процесс испарения описывается достаточно сложными математическими моделями. Для понимания формулы поглощенной энергии при испарении жидкости необходимо знать основы высшей математики. В общем виде можно записать, что поглощенная энергия E является функцией F нескольких переменных:

$$ ΔE = F(N, T, S, t, v) $$

где:

E — поглощенная энергия. Греческая буква Δ используется перед основным обозначением переменной, указывая на уменьшение или увеличение (изменение) этой величины;

N — величина, связанная с молекулярным составом вещества;

T — температура;

S — площадь поверхности;

t — время испарения;

v — скорость внешнего воздушного потока.

Хорошим примером охлаждения в процессе испарения является наше собственное ощущение после купания и выхода из воды. Вода испаряется и отбирает тепло нашего тела. Однако, если поставить стакан с водой у окна, освещенного солнцем, то жидкость будет испаряться, но не охладится, а скорее всего нагреется. Никакого парадокса здесь нет. Дело в том, что испарение происходит не моментально, а постепенно. Одновременно будет идти процесс нагрева воды от потока солнечного тепла, и либо температура воды останется прежней, либо повысится.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали что испарение — это физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Процесс испарения происходит при любой температуре, без дополнительного сообщения тепла, когда поверхность жидкости открыта. В процессе испарения происходит поглощение энергии. Скорость испарения зависит от строения вещества, площади свободной поверхности жидкости, температуры и наличия внешних воздушных потоков (ветра).

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4

Средняя оценка: 4

Всего получено оценок: 68.

А какая ваша оценка?

Урок по физике «Испарение и конденсация» (8-й класс)

Задачи урока:

1. Ввести понятия об испарении и конденсации, с
   привлечением молекулярных.
2. Представлений о строении вещества. Раскрыть
   проявлением статистических.
3. Закономерностей в процессах испарения и
   конденсации, расширить.
4. Представления учащихся об объектах природы и
   средствах описания.
5. Формировать мыслительную деятельность по
   плану: факты – модель – следствия – эксперимент,
   формировать умения конспектировать.

Тип урока: комбинированный урок.

Демонстрации:

1. Зависимость скорости испарения от площади
   свободной поверхности, температуры, движения
   воздуха.
2. Охлаждение жидкости при испарении.

План урока

Этапы урока.

1. Введение. Повторение: основные положения МКТ,
   внутренняя энергия. Постановка учебных проблем
   урока (5мин.).
2. Изучение нового материала. Объяснение явлений
   испарения и конденсации с точки зрения МКТ (30 мин).
3. Подведение итогов урока, выделение главного
   (9мин.).
4. Домашнее задание (1 мин.).

Вопросы для повторения:

Три гипотезы лежащие в основе МКТ?

1. Все тела состоят из огромного числа частиц,
   между которыми есть промежутки.
2. Частицы вещества участвуют в тепловом движении.
3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом.

Из чего складывается внутренняя энергия?

1. Любое тело обладает внутренней энергией, потому
   что оно состоит из частиц.
2. Внутренняя энергия представляет собой сумму
   кинетической энергии движения всех её частиц и
   потенциальной энергии их взаимодействия.

Изучение нового материала.

Давайте представим себе теплый летний день, мы
искупались, наше тело и волосы стали мокрыми, но
мы не расстраиваемся, достаточно несколько минут
побыть на солнце и волосы станут сухими, влага с
поверхности тела исчезнет. А куда же она
подевалась?

Итак, испарение – агрегатное превращение,
которое мы будем изучать. На основе знаний о
молекулярной природе тепловых явлений построим
модели явлений испарения и конденсации, с
помощью которых объясним наблюдения в природе и
в быту, связанные с испарением и конденсацией. Мы
знаем много примеров, когда происходит испарение
воды: лужи высыхают, приготовление сушеной рыбы,
сухофруктов, целебных трав…

Но, не только вода испаряется, так же испаряется
спирт, керосин, ртуть. Сначала проведем
наблюдение за процессом испарения воды

Запишем свойства жидкости и пара

Жидкости испаряются при любых температурах.
(Лужи испаряются и летом, и осенью, и весной.)

А возможен ли обратный процесс – переход из
газообразного состояния в жидкое? Наблюдения за
водяными парами позволяют ответить на этот
вопрос утвердительно. Рис. 2, Рис. 3 Агрегатное
превращение, при котором вещество из
газообразного состояния переходит в жидкое ,
называется конденсацией.

Опыт 1.

Рис. 3

Опыт показывает, что конденсации тоже может
проходить при любых температурах, только для
этого нужно, чтобы имелась свободная поверхность
этой жидкости или пар жидкости в атмосфере (либо
в помещении) находился в особом состоянии. Такой
пар называется насыщенным. А пока мне бы хотелось
обратить ваше внимание на следующий факт.
Приходилось ли вам наблюдать, что шарики
нафталина, которые используют для уничтожения
моли, со временем тоже испаряются? Подобное
превращение из твердого состояния сразу в
газообразное называется сублимацией или
возгонкой. Посмотрим опыт по возгонке йода.

Опыт 2.

 Рис. 4

Если в пробирку насыпать кристалликов йода,
закрыть ее пробкой и нагревать в пламени
спиртовки, то можно наблюдать, как вся пробирка
заполняется парами фиолетового цвета.

При охлаждении паров в пробирке наблюдается
выпадение кристалликов йода на стенках пробирки.
Этот процесс называется конденсацией. Другие
закономерности можно обнаружить, проделав
следующие опыты:

Опыт 3. С помощью пипетки нанесем на
стеклянную пластину две капли воды. Одну каплю
размажем на возможно большую площадь, другую
оставим так. Вывод: испарение жидкости
происходит тем быстрее, чем больше площадь её
свободной поверхности.

Опыт 4. Нанесем на две стеклянные
пластины по капле воды. Одну пластину поместим
под лампу, а другую оставим при комнатной
температуре. Вывод: испарение происходит быстрее
при более высокой температуре жидкости.

Опыт 5. Нанесем на две стеклянные
пластины по капле воды и распределим их на
большей площади. Одну пластину поместим под
вентилятор, а другую оставим. Вывод: жидкость
испаряется быстрее, если образовавшийся над ней
пар удаляется от поверхности жидкости.

Опыт 6. Нанесем на пластину три разных
жидкостей: подсолнечного масла, воды и спирта.
Распределим жидкости на одинаковые площади,
проведем наблюдение. Вывод: интенсивность
испарения разных жидкостей при одинаковых
условиях различна.

Для объяснения этих опытов воспользуемся
моделью процесса испарения. Согласно МКТ
молекулы жидкости совершают непрерывное
хаотическое движение. Скорости молекул
неодинаковы. Среди множества молекул есть такие,
скорости которых малы и скорости которых велики
по сравнению со скоростью большинства молекул.
Если такая быстрая молекула находится вблизи
свободной поверхности жидкости и ее скорость
направлена в сторону свободной поверхности, то
она может преодолеть молекулярное притяжение со
стороны соседей и вылететь за пределы жидкости.
Так как из жидкости улетают наиболее быстрые
молекулы, то средняя скорость (как и средняя
кинетическая энергия) оставшихся молекул
жидкости уменьшается.

Поэтому, когда нет притока энергии к жидкости
из вне, испарение ведет к уменьшению внутренней
энергии жидкости, вследствие чего жидкость
охлаждается. Рассмотрим конкретную ситуацию:

Что будет происходить, если смазать, например,
спиртом, руку?

Да, она охлаждается, поскольку, испаряясь,
жидкость отнимет часть внутренней энергии руки,
вследствие чего, её температура понизится.

Мы изучили явления испарения, используя цикл
естественнонаучного познания. Представим его в
виде схемы.

 Схема 1

Конденсация – это процесс, обратный испарению.

Чем будет сопровождаться конденсация?

Правильно: при конденсации происходит
выделении энергии.

Итак, подведем итоги:

1. При одинаковых условиях скорость испарения
   зависит от рода жидкости (температура – мера
   средней кинетической энергии теплового движения
   частиц).
2. От площади свободной поверхности.
3. От наличия ветра.

Вопросы для закрепления:

1. Почему скошенная трава быстрее высохнет в
   ветреную погоду?
   Ответ: ветер относит молекулы воды, которые
   испаряются с поверхности травы.
2. В двух одинаковых тарелках поровну налиты
   жирные и постные щи. Какие щи остынут быстрее?
   Ответ: быстрее остынут постные щи, так как
   жирная пленка препятствует испарению воды.
3. Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?
   Ответ: часть энергии расходуется на
   испарение воды в сырых дровах.

Литература

1. Г.Н. Степанов. Физика – 8. Учебник.
   Санкт-Петербург “Валерий СПД”, 200 год.
2. Л.А. Кирик. Физика – 8. Методические
   материалы. М.: “Илекса”, 2004 год.
3. М.Е. Тульчинский. Качественные задачи по
   физике в 6-7 классах. М.: Просвещение, 1976 год.

плавание, бассейн, расчет, испарение, вода, температура, температура, влажность, пар, Excel

Как рассчитать потери воды в градирне?

26.05.2021

Как рассчитать потери воды в градирне?

Вернуться к часто задаваемым вопросам и определениям

Промышленная градирня является жизненно важной частью систем ОВК в крупных отраслях промышленности, таких как химические заводы и промышленные электростанции. Градирни меньшего размера используются и в других местах, например, в школах и больницах. Измерение того, насколько хорошо работает градирня и ее эффективность, имеет важное значение, поэтому выполнение расчета потерь от испарения градирни является одним из важных параметров, о которых должны знать операторы. Знание потери воды также позволяет вам узнать, сколько воды для подпитки необходимо добавить, и ваши ежегодные расходы на воду.

Различные типы потерь воды

Существует несколько различных типов потерь воды в зависимости от тоннажа градирни, и все они должны быть рассчитаны для расчета подпиточной воды.

Потери на унос

Одним из видов потерь являются потери на унос в градирне или на паруснике. Потери на унос считаются функцией конструкции каплеуловителя и составляют:

Потери на унос (D) = от 0,3 до 1,0 процента оборотной воды (C ) для градирни с естественной тягой

Потери на унос (D) = от 0,1 до 0,2 процента оборотной воды (C ) для типичной градирни с принудительной тягой высокоэффективные каплеуловители

Потери на испарение

Далее необходимо учитывать потери на испарение, когда речь идет о воде в градирне. Потеря испарения так же проста, как это звучит; просто потери воды из-за испарения. Он выражается как:

            Потери на испарение = 0,00085 Wc (T ₁ -T ₂ )

Это означает T ₁ – T ₂ = постоянная испарения воды на входе минус 8 температура воды на выходе (°F0), где 5 температура воды на входе минус 8 температура воды на выходе (°F0),

Потери на испарение также можно выразить с помощью следующей формулы:

Где:

C = Циркуляционная вода в м 2260 кДж/кг или

Ti – To  = разница температур воды от верха градирни до низа градирни в °C (разница температур горячей воды на входе в градирню и температуры холодной воды на выходе)

Cp = удельная теплоемкость воды = 1 ккал/кг/°C (или) 4,184 кДж/кг/°C

Потери при продувке

Наконец, вы должны найти потери при продувке или водоразборе, которые представляют собой циркулирующую воду, снижающую концентрацию твердых частиц из-за испарительного охлаждения. Поскольку вода испаряется во время нормальной работы градирни, растворенные твердые вещества, такие как магний, кремнезем, хлорид и кальций, остаются в круговороте воды, который рециркулирует через систему. Эта концентрация твердых частиц может стать слишком высокой, что может привести к образованию накипи и коррозии. Вы можете удалить часть высококонцентрированной воды и заменить ее водой для макияжа. Потери на продувку напрямую связаны с циклом концентрации градирни, который представляет собой соотношение содержания хлоридов в циркуляционной воде и в подпиточной воде.

Чтобы рассчитать потери на продувку:

На продувку = [Потери на испарение – (COC – 1) x Потеря на дрейф] /(COC – 1)

Теперь, чтобы вычислить ваши общие потери воды и выяснить, сколько подпиточной воды вам нужно использовать формулу M = D + E + B, где

M = добавочная вода

D = потери на унос

E = потери на испарение

B = потери на продувку

Эти расчеты могут быть длинными и сложными.