化学蒸着は、分子が液面から分離され、気体状態を通過されるプロセスです。これはエネルギーを吸収するプロセスであるため、吸熱性です。液体の表面近くの分子は、それらの運動エネルギーを増加させて蒸発させます。
このエネルギーの増加の結果として、これらの分子間の凝集または引力の分子間力が弱まり、液相から気相に脱出します。気体分子が回転して液体に再び浸透する境界がないため、これはすべて完全に蒸発してしまいます。
Vidralta、ウィキメディア・コモンズより
沸騰とは異なり、液体が沸騰する前に任意の温度で蒸発が発生する可能性があります。この現象が、森林から水蒸気が発生しているのを見ることができる理由であり、冷たい空気と接触すると、水を微小に凝縮して白い色を与えます。
凝縮は、液体で発生する蒸発と平衡を確立する場合としない場合がある逆のプロセスです。
蒸発に影響を与える要因は次のとおりです。プロセスの速度または液体から蒸発する分子の量。液体の性質または種類; 液体がさらされる温度、または環境にさらされる密閉または開放された容器内にある場合。
化学物質の蒸発のもう1つの例は、私たちの体で発生します。汗をかくと、汗の中の液体の一部が蒸発します。汗が蒸発すると、蒸発冷却により体に冷感が残ります。
蒸発とは何ですか？
出典：Pixabay
これは、液体の表面にある分子が蒸気に変換する能力または特性で構成されています。熱力学的観点から、蒸発を行うにはエネルギー吸収が必要です。
蒸発は、液体の自由表面のレベルにある分子で発生するプロセスです。液体を構成する分子のエネルギー状態は、液体から気体状態への変化が起こるための基本です。
運動エネルギーまたは身体の粒子の動きの産物であるエネルギーは、気体状態で最大になります。
凝集力
これらの分子が液相から抜け出すためには、それらが蒸発できるように運動エネルギーを増加させる必要があります。運動エネルギーの増加に伴い、液体の表面近くの分子の凝集力が減少します。
凝集力は、分子を引き付ける力を発揮する力であり、分子同士の結合を助けます。蒸発は、この力を減らすために、周囲の媒体の粒子によって提供されるエネルギーの寄与を必要とします。
蒸発の逆のプロセスは凝縮と呼ばれます。気体状態の分子は液相に戻ります。これは、気体状態の分子が液体の表面に衝突し、再び液体に閉じ込められるときに発生します。
蒸発、粘度、表面張力、その他の化学的性質は、液体ごとに異なります。化学物質の蒸発は、次のセクションで詳述する他の要因の中でも特に液体の種類に依存するプロセスです。
化学蒸発に関与する要因
蒸発プロセスに影響を及ぼし、このプロセスを促進または阻害する要因は数多くあります。液体の種類、温度、気流の存在、湿度など、さまざまな要因があります。
の
各タイプの液体には、それを構成する分子間に存在する独自の凝集力または引力があります。油などの油性流体では、蒸発は一般にそれらの水性液体よりも少ない程度で発生します。
たとえば、水中では、凝集力はその分子間に確立された水素結合によって表されます。水分子を構成するHおよびO原子は、極性共有結合によって結合されています。
酸素は水素よりも電気陰性度が高いため、水分子が他の分子と水素結合しやすくなります。
温度
温度は、液体と気体を形成している分子の運動エネルギーに影響を与える要因です。分子が液体の表面から脱出するために必要な最小運動エネルギーがあります。
低温では、蒸発するのに十分な運動エネルギーを持っている液体中の分子の部分は小さいです。つまり、低温では液体の蒸発が少なくなります。したがって、蒸発が遅くなります。
むしろ、温度が上昇するにつれて蒸発が増加します。温度が上昇すると、蒸発に必要な運動エネルギーを獲得する液体中の分子の割合も増加します。
閉じたまたは開いたコンテナ
化学物質の蒸発は、液体が置かれている容器が閉じているか、空気にさらされているかによって異なります。
液体が密閉容器にある場合、蒸発する分子はすぐに液体に戻ります。つまり、壁や蓋などの物理的な境界にぶつかると凝縮します。
動的な平衡は、液体が受ける蒸発プロセスと凝縮のプロセスとの間で、この閉じた容器内で確立されます。
容器が開いていると、空気にさらされた時間によっては、液体が完全に蒸発し続けます。開放型の容器では、蒸発と凝縮のバランスをとる機会はありません。
容器が開いているとき、液体は、蒸発した分子の拡散を促進する環境にさらされます。さらに、気流は蒸発した分子を置換し、他のガス（主に窒素と酸素）に置き換えます。
蒸発した分子の濃度
蒸発する分子の気相に存在する濃度も重要です。この蒸発プロセスは、空気中または環境中に高濃度の蒸発物質があると減少します。
また、空気中にさまざまな蒸発物質が高濃度である場合、他の物質の蒸発率は低下します。
この蒸発物質の濃度は、主に空気の再循環が不十分な場合に発生します。
液体の圧力と表面積
液体の表面上の分子への圧力が低い場合、これらの分子の蒸発がより有利になります。空気にさらされる液体の表面積が広いほど、蒸発が速くなります。
用途
蒸発冷却
それらの運動エネルギーを増加させる液体分子だけがそれらの液相をガス状のものに変えることはすでに明らかである。同時に、漏れない液体の分子では、温度の低下に伴って運動エネルギーが低下します。
この段階でまだ保存されている液体の温度は下がり、冷却されます。このプロセスは蒸発冷却と呼ばれます。この現象は、冷却時に液体が蒸発せずに、周囲の環境から熱を吸収できる理由を説明しています。
上述したように、このプロセスは私たちの体の体温を調節することを可能にします。また、この蒸発冷却プロセスは、蒸発冷却器の使用による環境の冷却に使用されます。
材料の乾燥
-産業レベルの蒸発は、布、紙、木などで作られたさまざまな材料の乾燥に使用されます。
-蒸発プロセスは、他の溶質の中でも特に、塩、ミネラルなどの溶質を溶液から分離するのに役立ちます。
-蒸発は、物体、サンプルを乾燥させるために使用されます。
-多くの物質や化学物質の回収を可能にします。
物質の乾燥
このプロセスは、一般に多数の生物医学および研究室での物質の乾燥に不可欠です。
一度に複数の物質からの溶媒除去を最大化するために使用される遠心および回転蒸発器があります。これらのデバイスまたは特別な装置では、サンプルが濃縮され、ゆっくりと真空にされて蒸発プロセスに送られます。
例
-化学物質の蒸発の例は、発汗のプロセスが発生したときに人体で発生します。発汗すると、汗が蒸発し、体が冷えやすくなり、体温が低下します。
汗の蒸発とその後の体の冷却のこのプロセスは、体温の調節に貢献します。
・水分の蒸発過程により、衣類の乾燥も行います。衣服は、気流が気体分子と置き換わるように配置されているため、より多くの蒸発があります。環境の温度または熱と大気圧もここに影響します。
-特に、粉乳や医薬品など、乾燥状態で保管および販売される凍結乾燥製品の製造では、蒸発も発生します。ただし、この蒸発は真空下で行われ、温度の上昇によるものではありません。
その他の例。
参考文献
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