हमारे आसपास की दुनिया में, विभिन्न भौतिक घटनाओं और प्रक्रियाओं की एक विशाल विविधता लगातार और लगातार हो रही है। सबसे महत्वपूर्ण में से एक वाष्पीकरण की प्रक्रिया है। इस घटना के लिए कई शर्तें हैं। इस लेख में, हम उनमें से प्रत्येक का अधिक विस्तार से विश्लेषण करेंगे।
वाष्पीकरण क्या है?
यह पदार्थों को गैसीय या वाष्पशील अवस्था में बदलने की प्रक्रिया है। यह केवल तरल स्थिरता वाले पदार्थों के लिए विशिष्ट है। हालाँकि, कुछ ऐसा ही ठोस पदार्थों में देखा जाता है, केवल इस घटना को ऊर्ध्वपातन कहा जाता है। यह निकायों के सावधानीपूर्वक निरीक्षण से देखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, साबुन की एक पट्टी समय के साथ सूख जाती है और फटने लगती है, यह इस तथ्य के कारण है कि इसकी संरचना में पानी की बूंदें वाष्पित हो जाती हैं और गैसीय अवस्था में चली जाती हैं H2O.
भौतिकी में परिभाषा
वाष्पीकरण एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है जिसमें अवशोषित ऊर्जा का स्रोत चरण संक्रमण की गर्मी है। इसमें दो घटक शामिल हैं:
- जुड़े अणुओं के बीच एक विराम होने पर आकर्षण की आणविक शक्तियों को दूर करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की एक निश्चित मात्रा;
- तरल पदार्थों को वाष्प या गैस में बदलने की प्रक्रिया में अणुओं के विस्तार के कार्य के लिए आवश्यक ऊष्मा।
यह कैसे हो रहा है?
किसी पदार्थ का द्रव अवस्था से गैसीय अवस्था में संक्रमण दो प्रकार से हो सकता है:
- वाष्पीकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें अणु किसी तरल पदार्थ की सतह से बाहर निकल जाते हैं।
- उबलना किसी पदार्थ के क्वथनांक की विशिष्ट ऊष्मा के तापमान को लाकर द्रव से वाष्पन की प्रक्रिया है।
इस तथ्य के बावजूद कि ये दोनों घटनाएं एक तरल पदार्थ को गैस में बदल देती हैं, उनके बीच महत्वपूर्ण अंतर हैं। उबलना एक सक्रिय प्रक्रिया है जो केवल एक निश्चित तापमान पर होती है, जबकि वाष्पीकरण किसी भी स्थिति में होता है। एक और अंतर यह है कि उबलना तरल की पूरी मोटाई की विशेषता है, जबकि दूसरी घटना केवल तरल पदार्थों की सतह पर होती है।
वाष्पीकरण का आणविक गतिज सिद्धांत
अगर हम इस प्रक्रिया को आण्विक स्तर पर मानें तो यह इस प्रकार होता है:
- द्रव पदार्थों में अणु निरंतर अराजक गति में होते हैं, उन सभी की गति पूरी तरह से भिन्न होती है। इस बीच, आकर्षण बल के कारण कण एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। हर बार जब वे आपस में टकराते हैं तो उनकी गति बदल जाती है। कुछ बिंदु पर, कुछ बहुत तेज गति विकसित करते हैं, जिससे वे गुरुत्वाकर्षण की शक्तियों को दूर कर सकते हैं।
- तरल की सतह पर दिखाई देने वाले इन तत्वों में इतनी गतिज ऊर्जा होती है कि ये दूर करने में सक्षम होते हैंअंतर-आणविक बंधन और तरल छोड़ दें।
- यह सबसे तेज़ अणु हैं जो एक तरल पदार्थ की सतह से बाहर निकलते हैं, और यह प्रक्रिया लगातार और लगातार होती रहती है।
- एक बार हवा में, वे भाप में बदल जाते हैं - इसे वाष्पीकरण कहा जाता है।
- इसके परिणामस्वरूप शेष कणों की औसत गतिज ऊर्जा छोटी और छोटी हो जाती है। यह तरल के ठंडा होने की व्याख्या करता है। याद रखें कि कैसे बचपन में हमें गर्म तरल पर फूंक मारना सिखाया जाता था ताकि यह तेजी से ठंडा हो जाए। यह पता चला है कि हमने पानी के वाष्पीकरण की प्रक्रिया को तेज कर दिया, और तापमान बहुत तेजी से गिरा।
यह किन कारकों पर निर्भर करता है?
इस प्रक्रिया के होने के लिए कई शर्तें आवश्यक हैं। यह हर जगह से आता है जहां पानी के कण मौजूद हैं: ये झीलें, समुद्र, नदियाँ, सभी गीली वस्तुएँ, जानवरों और लोगों के शरीर के आवरण, साथ ही पौधों के पत्ते हैं। यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि वाष्पीकरण आसपास के विश्व और सभी जीवित प्राणियों के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण और अनिवार्य प्रक्रिया है।
यहाँ कारक हैं जो इस घटना को प्रभावित करते हैं:
- वाष्पीकरण दर सीधे तरल की संरचना पर ही निर्भर करती है। यह ज्ञात है कि उनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएं हैं। उदाहरण के लिए, वे पदार्थ जिनमें वाष्पीकरण की ऊष्मा कम होती है, वे तेजी से परिवर्तित होंगे। आइए दो प्रक्रियाओं की तुलना करें: शराब और साधारण पानी का वाष्पीकरण। पहले मामले में, गैसीय अवस्था में रूपांतरण तेजी से होता है, क्योंकि शराब के लिए वाष्पीकरण और संघनन की विशिष्ट गर्मी 837 kJ / kg है, और पानी के लिए लगभग तीन गुना है।अधिक - 2260 kJ/kg।
- गति भी तरल के प्रारंभिक तापमान पर निर्भर करती है: यह जितना अधिक होता है, उतनी ही तेजी से भाप बनती है। उदाहरण के तौर पर, एक गिलास पानी लेते हैं, जब बर्तन के अंदर उबलता पानी होता है, तो पानी का तापमान कम होने की तुलना में वाष्पीकरण बहुत अधिक दर से होता है।
- इस प्रक्रिया की गति को निर्धारित करने वाला एक अन्य कारक तरल का सतह क्षेत्र है। याद रखें कि गर्म सूप छोटे तश्तरी की तुलना में बड़े व्यास के कटोरे में तेजी से ठंडा होता है।
- हवा में पदार्थों के वितरण की दर काफी हद तक वाष्पीकरण की दर को निर्धारित करती है, यानी जितनी तेजी से प्रसार होता है, उतनी ही तेजी से वाष्पीकरण होता है। उदाहरण के लिए, तेज हवाओं के साथ, झीलों, नदियों और जलाशयों की सतह से पानी की बूंदें तेजी से वाष्पित हो जाती हैं।
- कमरे में हवा का तापमान भी अहम भूमिका निभाता है। हम इसके बारे में नीचे और बात करेंगे।
हवा की नमी की क्या भूमिका है?
वाष्पीकरण की प्रक्रिया हर जगह से लगातार और लगातार होने के कारण हवा में हमेशा पानी के कण होते हैं। आणविक रूप में, वे H2O तत्वों के समूह की तरह दिखते हैं। वायुमंडल में जल वाष्प की मात्रा के आधार पर तरल पदार्थ वाष्पित हो सकते हैं, इस गुणांक को वायु आर्द्रता कहा जाता है। यह दो प्रकार में आता है:
- सापेक्ष आर्द्रता हवा में जल वाष्प की मात्रा का प्रतिशत के समान तापमान पर संतृप्त वाष्प के घनत्व का अनुपात है। उदाहरण के लिए, 100% का स्कोर इंगित करता हैकि वातावरण H2O.
- निरपेक्ष हवा में जल वाष्प के घनत्व को दर्शाता है, जिसे f अक्षर से दर्शाया जाता है और दिखाता है कि 1m3 हवा में पानी के कितने अणु निहित हैं।
के अणुओं से पूरी तरह से संतृप्त है।
वाष्पीकरण प्रक्रिया और वायु आर्द्रता के बीच संबंध निम्नानुसार निर्धारित किया जा सकता है। हवा की सापेक्षिक आर्द्रता जितनी कम होगी, पृथ्वी की सतह और अन्य वस्तुओं से उतनी ही तेजी से वाष्पीकरण होगा।
विभिन्न पदार्थों का वाष्पीकरण
अलग-अलग पदार्थों में यह प्रक्रिया अलग-अलग तरीके से चलती है। उदाहरण के लिए, अल्कोहल वाष्पीकरण की कम विशिष्ट गर्मी के कारण कई तरल पदार्थों की तुलना में तेजी से वाष्पित हो जाता है। अक्सर ऐसे तरल पदार्थों को वाष्पशील कहा जाता है, क्योंकि जल वाष्प वस्तुतः उनसे लगभग किसी भी तापमान पर वाष्पित हो जाता है।
शराब कमरे के तापमान पर भी वाष्पित हो सकती है। शराब या वोदका तैयार करने की प्रक्रिया में, शराब चांदनी के माध्यम से संचालित होती है, केवल उबलते बिंदु तक पहुंचती है, जो लगभग 78 डिग्री के बराबर होती है। हालांकि, अल्कोहल का वास्तविक वाष्पीकरण तापमान थोड़ा अधिक होगा, क्योंकि मूल उत्पाद (उदाहरण के लिए, मैश) में यह विभिन्न सुगंधित तेलों और पानी का संयोजन होता है।
संघनन और उच्च बनाने की क्रिया
केतली में हर बार पानी उबलने पर निम्न परिघटना देखी जा सकती है। ध्यान दें कि जब पानी उबलता है, तो यह तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में बदल जाता है। यह इस तरह से होता है: जल वाष्प का एक गर्म जेट जिसमेंकेतली से अपनी टोंटी से तेज गति से उड़ता है। इस मामले में, गठित भाप टोंटी से बाहर निकलने पर सीधे नहीं, बल्कि उससे थोड़ी दूरी पर दिखाई देती है। इस प्रक्रिया को संघनन कहते हैं, यानी जलवाष्प इस हद तक गाढ़ा हो जाता है कि यह हमारी आंखों को दिखाई देने लगता है।
किसी ठोस के वाष्पन को ऊर्ध्वपातन कहते हैं। इसी समय, वे तरल अवस्था को दरकिनार करते हुए एकत्रीकरण की स्थिति से गैसीय अवस्था में जाते हैं। उच्च बनाने की क्रिया का सबसे प्रसिद्ध मामला बर्फ के क्रिस्टल से जुड़ा है। अपने मूल रूप में, बर्फ एक ठोस है, 0 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, यह तरल अवस्था में पिघलना शुरू कर देता है। हालांकि, कुछ मामलों में, नकारात्मक तापमान पर, बर्फ तरल चरण को दरकिनार करते हुए वाष्प के रूप में चली जाती है।
वाष्पीकरण का मानव शरीर पर प्रभाव
वाष्पीकरण के कारण हमारे शरीर में थर्मोरेग्यूलेशन होता है। यह प्रक्रिया एक स्व-शीतलन प्रणाली के माध्यम से होती है। एक गर्म उमस भरे दिन में, एक व्यक्ति जो कुछ शारीरिक श्रम में लगा होता है, बहुत गर्म हो जाता है। इसका मतलब है कि यह आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाता है। और जैसा कि आप जानते हैं, 42 डिग्री से ऊपर के तापमान पर मानव रक्त में प्रोटीन जमने लगता है, अगर इस प्रक्रिया को समय रहते रोका नहीं गया तो यह मौत का कारण बन सकती है।
सेल्फ-कूलिंग सिस्टम को सामान्य जीवन के लिए तापमान को नियंत्रित करने के लिए इस तरह से डिज़ाइन किया गया है। जब तापमान अधिकतम स्वीकार्य हो जाता है, त्वचा पर छिद्रों के माध्यम से सक्रिय पसीना शुरू होता है। और फिर त्वचा की सतह से होता हैवाष्पीकरण, जो शरीर की अतिरिक्त ऊर्जा को अवशोषित करता है। दूसरे शब्दों में, वाष्पीकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जो शरीर को सामान्य अवस्था में ठंडा करने में योगदान देती है।
