화학적 증발 분자가 액체 표면으로부터 분리하여 기체 상태로 전달되는 과정이다. 에너지를 흡수하는 과정이므로 흡열입니다. 액체 표면 근처의 분자는 증발하기 위해 운동 에너지를 증가시킵니다.
이러한 에너지 증가의 결과로, 이들 분자 사이의 응집력 또는 인력의 분자간 힘이 약해지고 액상에서 기체 상으로 빠져 나갑니다. 기체 분자가 다시 액체를 통과하기 위해 회전하는 경계가 없기 때문에이 모든 것이 완전히 증발합니다.
Wikimedia Commons의 Vidralta
끓는 것과 달리 액체가 끓기 전에 모든 온도에서 증발이 발생할 수 있습니다. 이 현상은 숲에서 나오는 수증기가 차가운 공기와 접촉하면 미세한 물방울이 응축되어 흰색을 띠는 이유입니다.
응축은 액체에서 발생하는 증발과 평형을 이룰 수도 있고 그렇지 않을 수도있는 역 과정입니다.
다음과 같이 증발에 영향을 미치는 요소가 있습니다. 공정 속도 또는 액체에서 증발 할 수있는 분자의 양; 액체의 성질 또는 유형; 액체가 노출되는 온도 또는 환경에 노출 된 밀폐 또는 개방 용기에있는 경우.
화학적 증발의 또 다른 예는 우리 몸에서 발생합니다. 땀을 흘리면 땀에있는 액체의 일부가 증발합니다. 땀의 증발은 증발 냉각으로 인해 몸에 차가움을 남깁니다.
증발이란 무엇입니까?
출처 : Pixabay
액체 표면에있는 분자가 증기로 변하는 능력이나 특성으로 구성됩니다. 열역학적 관점에서 볼 때 증발이 일어나려면 에너지 흡수가 필요합니다.
증발은 액체의 자유 표면 수준에 위치한 분자에서 발생하는 과정입니다. 액체를 구성하는 분자의 에너지 상태는 액체에서 기체 상태로의 변화가 일어나기위한 기본입니다.
신체 입자의 움직임의 산물 인 운동 에너지 또는 에너지는 기체 상태에서 최대입니다.
응집력
이러한 분자가 액상에서 나오려면 운동 에너지를 증가시켜 증발 할 수 있어야합니다. 운동 에너지가 증가함에 따라 액체 표면 근처의 분자 응집력이 감소합니다.
응집력은 분자를 서로 붙잡는 데 도움이되는 분자 인력을 발휘하는 힘입니다. 증발은이 힘을 줄이기 위해 주변 매체의 입자가 제공하는 에너지의 기여를 필요로합니다.
증발의 역 과정을 응축이라고합니다. 기체 상태의 분자는 액체 상태로 돌아갑니다. 기체 상태의 분자가 액체 표면과 충돌하여 다시 액체에 갇힐 때 발생합니다.
증발, 점도, 표면 장력 등 화학적 특성은 액체마다 다릅니다. 화학 증발은 다음 섹션에서 자세히 설명하는 다른 요소 중에서 액체 유형에 따라 달라지는 프로세스입니다.
화학 증발과 관련된 요인
증발 과정에 영향을 미치는 수많은 요인이이 과정을 선호하거나 억제합니다. 액체의 종류, 온도, 기류의 존재, 습도, 기타 여러 요인이 있습니다.
그만큼
각 유형의 액체는 그것을 구성하는 분자 사이에 존재하는 자체 응집력 또는 인력을 갖습니다. 오일과 같은 유성 유체에서 증발은 일반적으로 수성 액체보다 덜 발생합니다.
예를 들어, 물에서 응집력은 분자 사이에 형성된 수소 결합으로 표현됩니다. 물 분자를 구성하는 H와 O 원자는 극성 공유 결합에 의해 함께 유지됩니다.
산소는 수소보다 전기 음성이 강하기 때문에 물 분자가 다른 분자와 수소 결합하기가 더 쉽습니다.
온도
온도는 액체와 기체를 형성하는 분자의 운동 에너지에 영향을 미치는 요소입니다. 분자가 액체 표면에서 빠져 나가는 데 필요한 최소 운동 에너지가 있습니다.
저온에서는 증발하기에 충분한 운동 에너지를 가진 액체 분자 부분이 작습니다. 즉, 저온에서는 액체의 증발이 적습니다. 따라서 증발 속도가 느려집니다.
오히려 온도가 상승함에 따라 증발이 증가합니다. 온도가 상승하면 증발에 필요한 운동 에너지를 획득하는 액체 분자의 비율도 증가합니다.
닫히거나 열린 용기
액체가 들어있는 용기가 공기에 노출되었는지 닫혀 있는지 여부에 따라 화학 증발이 달라집니다.
액체가 닫힌 용기에 있으면 증발하는 분자가 빠르게 액체로 돌아갑니다. 즉, 벽이나 뚜껑과 같은 물리적 경계와 충돌 할 때 응축됩니다.
액체가 응축 과정을 거치는 증발 과정 사이에이 밀폐 용기에서 동적 평형이 설정됩니다.
용기가 열려 있으면 공기에 노출되는 시간에 따라 액체가 전체적으로도 계속 증발 할 수 있습니다. 개방 된 용기에서는 증발과 응축 사이에 균형을 맞출 기회가 없습니다.
용기가 열리면 액체는 증발 된 분자의 확산을 촉진하는 환경에 노출됩니다. 또한 기류는 증발 된 분자를 다른 가스 (주로 질소와 산소)로 대체하여 대체합니다.
증발 된 분자의 농도
증발하는 분자의 기상에 존재하는 농도도 결정적입니다. 이 증발 과정은 공기 또는 환경에 증발 물질의 농도가 높을 때 감소합니다.
또한 공기 중에 다른 증발 물질의 농도가 높으면 다른 물질의 증발 속도가 감소합니다.
이 증발 물질의 농도는 주로 공기의 적절한 재순환이없는 경우에 발생합니다.
액체의 압력 및 표면적
액체 표면의 분자에 대한 압력이 적 으면 이러한 분자의 증발이 더 유리합니다. 공기에 노출 된 액체의 표면적이 넓을수록 더 빠른 증발이 발생합니다.
응용
증발 냉각
운동 에너지를 증가시키는 액체 분자 만이 액체 상태를 기체 상태로 바꾼다는 것은 이미 분명합니다 . 동시에 탈출하지 않는 액체 분자에는 온도가 감소함에 따라 운동 에너지가 감소합니다.
이 단계에서 여전히 보존 된 액체의 온도는 떨어지고 냉각됩니다. 이 과정을 증발 냉각이라고합니다. 이 현상은 액체가 냉각 될 때 증발하지 않고 액체가 주변 환경에서 열을 흡수 할 수있는 이유를 설명합니다.
위에서 언급했듯이,이 과정을 통해 우리 몸의 체온을 조절할 수 있습니다. 또한이 증발 냉각 공정은 증발 냉각기 사용을 통한 환경 냉각에 사용됩니다.
재료 건조
-산업 수준의 증발은 천, 종이, 목재 등으로 만든 다양한 재료를 건조하는 데 사용됩니다.
-증발 공정은 액체 용액에서 다른 용질 중에서 염, 미네랄과 같은 용질을 분리하는 역할도합니다.
-증발은 물체, 샘플을 건조하는 데 사용됩니다.
-많은 물질이나 화학 물질의 회수가 가능합니다.
물질 건조
이 과정은 일반적으로 많은 생물 의학 및 연구 실험실에서 물질을 건조하는 데 필수적입니다.
한 번에 여러 물질에서 용매 제거를 극대화하는 데 사용되는 원심 및 회전 증발기가 있습니다. 이러한 장치 또는 특수 장비에서 샘플은 농축되고 증발 과정을 위해 천천히 진공 상태가됩니다.
예
-땀을 흘리는 과정이 발생하면 인체에서 화학적 증발이 일어나는 예. 땀을 흘리면 땀이 증발하고 몸이 식는 경향이 있으며 체온이 감소합니다.
땀이 증발하고 체온이 냉각되는이 과정은 체온 조절에 기여합니다.
-물이 증발하는 과정으로 옷의 건조도 수행됩니다. 옷은 기류가 기체 분자를 대체하여 더 많은 증발이 일어나도록 배치됩니다. 환경의 온도 또는 열과 대기압도 여기에 영향을 미칩니다.
-분유, 의약품 등 건조한 상태로 저장 및 판매되는 동결 건조 제품의 생산에서도 증발이 발생합니다. 그러나이 증발은 온도 상승이 아니라 진공 상태에서 수행됩니다.
다른 예.
참고 문헌
- 화학 LibreTexts. (2018 년 5 월 20 일). 증발 및 응축. 출처 : chem.libretexts.org
- Jimenez, V. 및 Macarulla, J. (1984). 생리 학적 물리 화학. (6 ta. Ed). 마드리드 : Interamericana
- Whitten, K., Davis, R., Peck M. 및 Stanley, G. (2008). 화학. (8 ava. Ed). CENGAGE 학습 : 멕시코.
- Wikipedia. (2018). 증발. 출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Evaporation
- Fennel J. (2018). 증발이란 무엇입니까? -정의 및 예. 연구. 출처 : study.com
- 말레 스키, 말로리. (2018 년 4 월 16 일). 증발 및 증류의 예. 과학. 출처 : sciencing.com