Suyun Buharlaşması Nedir? Buharlaşma aşamaları ve Mükemmel Buharlaşma Örnekleri
Genel olarak buharlaşma, sıvı maddenin yüksek sıcaklık koşulları altında gaz molekülleri olarak kaçtığı işlemdir. Suyun buharlaşması, benzer şekilde, yüksek sıcaklık koşulları altında su moleküllerinin sıvıdan gazlı forma (gazlı su molekülleri veya damlacıklar olarak kaçtığı yerde) faz değiştirdiği bir süreçtir.
Su buharlaşması, yüksek sıcaklıkta su moleküllerinin hızla titreşmesi nedeniyle oluşur, bu da bazı moleküllerin su moleküllerinin kafes ağından kaçmak için yeterli enerji kazanmasıyla sonuçlanır. Bundan, moleküllerin rasgeleliğinin katı halden sıvı hale doğru arttığı ve tüm hallerin en rasgele halinin gaz halinde olduğu sonucu çıkar.
Böylece, suyun buharlaşması sırasında, su molekülleri, gözle görülür şekilde buharlaşan suyun hareketi gibi, duman tarafından sergilendiği gibi serbestçe hareket eder.
Buharlaşma hızı, güneş ışığı yoğunluğu, sıcaklık, rüzgar hızı, zemin nemi ve bitki örtüsü ile artar. Hava nemi arttıkça oran düşer. Yeryüzündeki buharlaşma oranı, kutup buzullarında neredeyse sıfırdan, Gulf Stream üzerinde yılda 4 m’ye kadar değişmektedir.
Ortalama oran yılda yaklaşık 1 m’dir. Bu oran göz önüne alındığında, su yağış ve akışla doldurulmasaydı, buharlaşmanın deniz seviyesini yılda yaklaşık 1 m düşüreceği tahmin edilebilir.
Güneşten gelen enerji suyun ısınmasına ve dünya yüzeyinden buharlaşmasına neden olduğunda , dünyanın su döngüsünde su buharlaşması meydana gelir . Genellikle atmosfere yükselen su , bulutları oluşturmak için yoğunlaşır ve yağış olarak yeryüzüne geri döner.
Her yıl 505.000 km3’e yakın su dünya yüzeyinden buharlaşır – bunun yaklaşık yüzde 86’sı okyanuslardan buharlaşır. Sudan gelen buhar daha sonra kara kütleleri üzerinde sürüklenir ve burada buhar soğuyarak su moleküllerinin kinetik enerjisini çekici moleküller arası kuvvetler moleküllerin yağmur, sulu kar, kar veya dolu olarak yoğunlaşmasına neden olana kadar yavaşlatır. Bu yağış , akarsuları, nehirleri, gölleri, yeraltı su rezervuarlarını ve diğer tatlı su kaynaklarını yeniler.
Birçok canlı organizma, iç vücut sıcaklıklarını düzenlemek için buharlaşmaya bağımlıdır. Örneğin: bir egzersiz yapmak kişinin kaslarının kasılmasına ve ısı üretmesine neden olur. Vücuttan çevreye ısı aktarılmadığını varsayalım, bireyin iç sıcaklığı yaşamı tehdit edecek seviyelere çıkabilir.
Şiddetli aktivite sırasında insanlar derideki gözeneklerden su damlacıkları olarak ter atarlar. Su salgıları vücut ısısını emer ve bu enerjiyi ısı enerjisini yanlarında taşıyarak çevreye buharlaşmak için kullanır.
Buharlaşma işlemi, bitkiler tarafından suyu topraktan yapraklara taşımak için kullanılır. Yapraklar, stoma olarak bilinen yüzey açıklıklarından su salgılar. Bu nedenle su molekülleri buharlaşarak (çekici moleküller arası kuvvetlerle) diğer su moleküllerini arkalarındaki bitki damarlarından yukarıya çeker.
Yaprak yüzeyinden su kaybına terleme denir . Ortalama büyüklükteki bir akçaağaç, bir yaz gününde terleme yoluyla saatte 200 L’den (200 kg) fazla su kaybedebilir.
Buharlaşma Süreci
Yüzeye yakın konum ve yeterli miktarda kinetik enerjiye sahip olmak, suyun buharlaşmasının gerçekleşmesi için gereklidir. Bu tür su molekülleri, uygun yönde hareket etmeli ve sıvı faz moleküller arası kuvvetlerin üstesinden gelmek için yeterli kinetik enerjiye sahip olmalıdır.
Moleküllerin yalnızca küçük bir kısmı bu kriterleri karşılıyorsa, buharlaşma hızı düşüktür. Bir molekülün kinetik enerjisi sıcaklığı ile orantılı olduğundan, buharlaşma yüksek sıcaklıklarda daha hızlı gerçekleşir.
Hızlı hareket eden moleküller kaçarken, daha düşük ortalama kinetik enerjiye sahip geri kalan moleküller kalır ve artan buharlaşma hızıyla sıvının sıcaklığı düşer. Bu olaya evaporatif soğutma da denir.
Bu, buharlaşan terin insan vücudunu soğutma mekanizmasını açıklar. Buharlaşma süreçleri, gaz ve sıvı faz arasında daha yüksek akış hızlarında ve daha yüksek buhar basıncına sahip sıvılarda çok daha hızlı ilerleme eğilimindedir.
Örneğin , çamaşır ipindeki çamaşırlar rüzgarlı bir günde (buharlaşma yoluyla) durgun bir güne göre daha hızlı kurur. Buharlaşmanın ana bileşenleri hava hareketi, ısı ve atmosferik basınçtır (nem yüzdesini belirler).
Belirli bir sıcaklıkta belirli bir gazda gözle görülür şekilde buharlaşmayan bazı sıvılar (örneğin, oda sıcaklığında yemeklik yağ), bir moleküle sık sık bir molekül vermeye yeterli bir modelde enerjiyi birinden diğerine aktarma eğiliminde olmayan moleküllere sahiptir. buhara dönüşmek için gerekli ısı enerjisi. Ancak bu sıvılar buharlaşıyor. Bununla birlikte, süreç çok daha yavaştır ve bu nedenle önemli ölçüde daha az görünür.
Kapalı bir alanda su buharlaşması gerçekleştiğinde, kaçan moleküller sıvının üzerinde buhar olarak birikir. Buharın yoğunluğunun ve basıncının artması nedeniyle geri dönen moleküllerin hızı daha sık hale geldiğinden, su moleküllerinin önemli oranları sıvı duruma geri döner.
Kaçış ve geri dönüş süreci dengeye ulaştığında, buharın doymuş olduğu söylenir ve buhar basıncında, yoğunluğunda veya sıvı sıcaklığında daha fazla değişiklik olmaz. Açık bir sistemdeki buharlaşma sıklığı, kapalı bir sistemdeki buhar basıncıyla ilişkilidir. Bir sıvı ısıtıldığında, buhar basıncı ortam basıncına ulaştığında sıvı kaynar.
Bir sıvı molekülünün buharlaşması için, her bir parçacığın sahip olduğu kinetik enerji miktarı çok önemlidir. Daha düşük sıcaklıklarda, bir sıvının molekülleri, buharlaşma için gereken minimum kinetik enerji miktarından daha fazlasına sahiplerse buharlaşabilir.
10 Mükemmel Buharlaşma Örneği
Suyun buharlaşması bilimsel bir olgu olarak bilinir; ancak süreç fiziksel çevremizde gerçekleşir, günlük yaşamımızın bir parçasıdır. Aşağıda, suyun buharlaşmasına bazı örnekler verilmiştir :
1) Sıcak çay buharlaşma nedeniyle zamanla soğur – yüzeydeki sıcak moleküller buharlaşarak ısıyı da beraberinde götürür.
2) Islak giysilerin güneşte kuruması, suyun buharlaşmasına bağlıdır – ıslak giysilerdeki su, Güneş’ten ısı enerjisi alır ve buharlaşır.
3) Terin vücuttan buharlaşması – Vücudumuzdaki ter buharlaşarak vücudumuzdan ısı alır.
4) Paspaslanmış bir zeminin kurutulması.
5) Islak saçın bir süre sonra kuruması.
6) Göller ve nehirler gibi su kütleleri, içeriklerinin tamamını veya bir kısmını suyun buharlaşması yoluyla atmosfere kaybeder.
7) Toprak çömleklerdeki suyun buharlaşması.
8) Yere veya çatıya serpilen suyun buharlaşması.
9) Tırnaklara uygulanan ojelerin buharlaşma yoluyla çıkarılması.
10) Kahve veya çay yapmak için kaynar su ile üretilen buharlaşma.
Sonuç olarak, su buharlaşma süreçleri herhangi bir sıcaklıkta gerçekleşebilir, ancak sıcaklık arttıkça süreç hızlanır. Bunun nedeni, yüksek sıcaklıklarda, bir sıvının veya suyun moleküllerinin, hüküm süren sıcaklığın ortaya çıkardığı artan yoğunlukta titreşmesidir.
Suda moleküllerin çoğu, suda rastgeleliğin en yaygın olduğu nokta olan kaynama noktasında kaçar. Yeterli enerjiye ulaşan moleküller böylece sıvı halden gaz haline geçerler ve kaçışta kinetik enerji gösterirler .