Во время работы парового гриля не происходит парообразование назовите причины и способы устранения

Обновлено: 19.05.2024

Участник: Коршунова Анастасия Владимировна
Руководитель: Ирхина Елена Юрьевна

Аннотация

Мир физических явлений чрезвычайно разнообразен. Физика обладает необыкновенным свойством. Изучая самые простые явления можно вывести общие законы. Многие физические закономерности можно получить из собственных наблюдений. Замечательным местом для наблюдения физических явлений и проведения экспериментов является самая обычная кухня.

Кухня – это место, которое мы посещаем постоянно. Мы даже не задумываемся, что там могут происходить какие-то физические явления. В повседневной жизни мы не найдём другого такого места, где происходило бы столько удивительного и загадочного, как в кухне. Именно здесь мы смешиваем, нагреваем, охлаждаем, замораживаем, размораживаем, а бывает, что и сжигаем всевозможные виды животного, растительного и неорганического сырья. В этом месте происходит множество явлений: световые, тепловые, электрические, электромагнитные и др.

Цель работы: рассмотреть тепловые явления на кухне.

Актуальность работы: работа на кухне не осуществима без тепловых явлений особенно во время технического мира. Время не стоит на месте, люди придумывают все больше техники, а без знаний физики будет невозможен прогресс.

Задачи:

Изучить 3 взаимосвязанных тепловых явлений.
Объяснить их с физической точки зрения.
Исследовать историю открытия явлений.
Найти интересные факты.
Провести анализ полученных данных.

Для начала, что же такое тепловые явления? Тепловые явления – это явления, связанные с нагреванием или охлаждением тел, с изменением температуры. К таким явлениям относятся, например, нагревание и охлаждение воды в емкости, таяние льда, плавление металлов и др. [1] Итак, какие же тепловые явления мы встречаем на кухне? Испарение, кипение, конвекция, теплопроводность, изменение агрегатного состояния веществ – все это тепловые явления. Таким образом, рассмотрим 3 явления. Это конвекция, теплопроводность и кипение.

Конвекция

Конвекция – это вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками. [3]

Рассмотрим применение конвекции на кухне. Когда мы готовим пищу на плите, то жидкость из холодной превращается в теплую. Почему так происходит? Все дело в том, что здесь проявляется явление конвекция. Жидкость при конвекции нагревается снизу вверх. Нагретые слои жидкости – менее плотные и поэтому более легкие – вытесняются вверх более тяжелыми холодными слоям. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь, нагреваются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся жидкость равномерно прогревается. Различают два вида конвекции: естественную (или свободную) и вынужденную. Так, нагревание жидкости является примером естественной конвекции. (Рисунок 2) Вынужденная конвекция наблюдается, если перемешивать жидкость мешалкой, ложкой и т.д. Если жидкости прогревать не снизу, а сверху, то конвекция не происходит. Нагретые слои не могут опускаться ниже холодных, более тяжелых. [3]

С явлением конвекции связаны процесс охлаждение продуктов в холодильнике. Газ фреон, циркулирующий по трубкам холодильника, охлаждает воздух в верхней части холодильной камеры. Холодный воздух, опускаясь, охлаждает продукты, а затем снова поднимается вверх. Решетка сзади холодильника предназначается для отвода тепла, образующегося при сжатии газа в компрессоре. Механизм ее охлаждения также конвективный, поэтому надо оставлять пространство за холодильником свободным для конвективных потоков. Все чаще явление конвекции реализуется в современных бытовых приборах, в частности в духовых шкафах. Газовый шкаф с конвекцией позволяет готовить разные блюда одновременно на отдельных уровнях при различной температуре. При этом полностью исключается смешение вкусов и запахов. Нагрев воздуха в традиционном духовом шкафу основывается на работе единственной горелки, что приводит к неравномерному распределению тепла. За счет целенаправленного перемещения горячих потоков воздуха при помощи специализированного вентилятора блюда в конвекционном духовом шкафу получаются более сочными, лучше пропекаются. Такие устройства быстрее нагреваются, что позволяет уменьшить время, требуемое на приготовление пищи.По этим примерам можно понять, что конвекция играет большую роль на кухне. Она помогает при приготовлении пищи в духовке или просто на плите, сохраняет продукты от жары в холодильнике. Все это помогает поддерживать нормальную функциональную жизнедеятельность людям.

Кипение

Кипение – это интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости при определенной температуре. (Рисунок 3)

Энергия кипения воды широко используется человеком в быту. Данный процесс стал настолько обыденным и привычным, что никто не задумывается о его природе и особенностях. [1] Тем не менее с кипением связан целый ряд интересных фактов:

Наверное, все замечали, что в крышке чайника есть отверстие, но мало кто задумывается о его предназначении. Оно проделывается с той целью, чтобы частично выпускать пар. В противном случае вода может расплескаться через носик.
Продолжительность варки картофеля, яиц и прочих продуктов питания не зависит от того, насколько мощным является нагреватель. Имеет значение лишь тот факт, как долго они находились под воздействием кипящей воды.
На такой показатель, как температура кипения, никак не влияет мощность нагревательного прибора. Она может сказаться лишь на скорости испарения жидкости.
Кипение связано не только с нагреванием воды. При помощи данного процесса можно также заставить жидкость замерзнуть. Так, в процессе кипения нужно производить непрерывную откачку воздуха из сосуда.
Одна из самых актуальных проблем для хозяек заключается в том, что молоко может "убежать". Так, риск этого явления значительно повышается во время ухудшения погоды, которое сопровождается падением атмосферного давления.
Самый горячий кипяток получается в глубоких подземных шахтах.
Путем экспериментальных исследований ученым удалось установить, что на Марсе вода закипает при температуре 45 градусов Цельсия.

Как же происходит этот процесс и от чего он зависит? При нагревании какой-либо жидкости мы увидим ряд особенностей. Прежде всего обратим внимание на то, что с поверхности жидкости происходит испарение. На это указывает туман, образовавшийся над емкость. Это водяной пар смешивается с холодным воздухом и конденсируется в виде маленьких капель. Сам пар, конечно, невидим глазу. При дальнейшем повышении температуры мы заметим появление в жидкости многочисленных мелких пузырьков. Они постепенно увеличиваются в размерах. Это пузырьки воздуха, который растворен в воде. При нагревании воздух выделяется из воды в виде пузырьков. Эти пузырьки содержат не только воздух, но и водяной пар, так как вода испаряется внутрь этих пузырьков воздуха. Поднимающиеся пузырьки, попадая в более холодные слои воды, уменьшаются в размерах, так как содержащиеся в них пары конденсируются и под действием силы тяжести они опускаются. Спустившись вниз, в более горячие слои воды, пузырьки начинают снова подниматься к поверхности. Это попеременное увеличение и уменьшение пузырьков в размерах сопровождается характерным шумом, предшествующим закипанию воды. Постепенно вся вода прогревается, пузырьки уже не уменьшаются в размерах. Под действием архимедовой силы они всплывают на поверхность и лопаются. Находящийся в них насыщенный пар выходит наружу. Шум прекращается, и мы слышим бульканье – жидкость закипела. [3]. Кипение от начала до конца происходит при определенной и постоянной для каждой жидкости температуре. (Таблица 1) Поэтому при варке пищи нужно уменьшать огонь после того, как вода закипит. Это даст экономию топлива, а температура воды все равно сохраняется постоянной во время кипения. [1]

Все выше сказанное дает понять, что если бы не кипение, то можно было нагревать пищу и не узнать когда она приготовилась, или мы просто ели холодную пищу.

Теплопроводность

Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. [2]

Теплопроводность и ее регулировка важны в процессе приготовления пищи. Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы, так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. (Таблица 2) Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Когда они соприкасаются с источником тепла, это тепло легко передается еде. Иногда бывает необходимо уменьшить теплопроводность — в этом случае используют кастрюли из материалов с более низкой теплопроводностью, или готовят способами, при которых еде передается меньшее количество тепла. Приготовление блюд на водяной бане — один из примеров уменьшения теплопроводности. Обычно в кастрюлю на огне наливают в воду, в которую ставят вторую кастрюлю с едой. Температура здесь регулируется благодаря более низкой теплопроводности воды и вследствие того, что температура нагревания внутренней кастрюли не превышает температуры кипения воды, то есть 100° C (212° F). Такой способ часто применяют с продуктами, которые легко пригорают или которые нельзя кипятить, например, шоколад. [4]. Металлы, которые очень хорошо проводят тепло — медь и алюминий. Медь более теплопроводна, но и стоит дороже. Из обоих металлов делают кастрюли, но некоторая еда, особенно кислая, реагирует с этими металлами, и у еды появляется металлический привкус. За такими кастрюлями, особенно за медными, необходим тщательный уход, поэтому на кухне чаще используют более дешевые и удобные в обращении и уходе кастрюли из нержавеющей стали. (Рисунок 4)

Потребности в теплопроводности зависят от способа приготовления пищи и от вкуса и консистенции, которой хочет добиться повар. Например, при варке обычно нужна более низкая теплопроводность, чем при жарке. Теплопроводность регулируют, выбирая разную посуду, а также используя продукты с большим или меньшим содержанием жидкости. Например, количество масла на дне кастрюли или сковородки влияет на теплопроводность, так же, как и общее количество жидкости в продукте. Для посуды, предназначенной для приготовления пищи, не всегда используют материалы с высокой теплопроводностью. В духовом шкафу, например, часто используют керамическую посуду, теплопроводность которой намного ниже, чем у металлической посуды. Их самое главное преимущество — способность держать температуру. [2]. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке. Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью. [4]. Материалы с невысокой теплопроводностью также используют для поддержания температуры еды неизменной. Так, например, чтобы утренний кофе или суп, который берут в путешествие или на обед на работу, оставался горячим, его наливают в термос, чашку или банку с хорошей теплоизоляцией. Чаще всего в них еда остается горячей (или холодной) благодаря тому, что между их стенками находится материал, плохо проводящий тепло. Это может быть пенопласт или воздух, который находится в закрытом пространстве между стенками сосуда. Он не дает теплу перейти в окружающую среду, еде — остыть, а рукам — получить ожог. Пенопласт используют также для стаканчиков и контейнеров для еды навынос. Таким образом, теплопроводность играет важную роль на кухне. Без нее нельзя было бы даже взять кастрюлю или сковородку в руку, потому что могли обжечься. Также она очень хорошо помогает при выборе посуды. Она дает знать, какой материал будет наиболее пригодный для приготовления той или иной пищи.

Заключение

Итак, мы познакомились с тепловыми явлениями, которые наиболее часто встречаются на кухне: конвекция, теплопроводность и кипение. Каждое из них выполняет определенную роль на кухне. Так с помощью конвекция жидкость вся равномерно прогревается Кипение сообщает, что пища приготовилась и набрала определенную температуру. С помощью теплопроводности можно дольше сохранять тепло (пример термоса), а также выбрать посуду, в которой при приготовлении пищи будет возможность взять руками посуду и не обжечься. Таким образом, я делаю вывод о том, что на кухне без знаний физики не обойтись.

Современная автоматическая кофемашина делает сама абсолютно все: рассчитывает нужное количество воды, сахара, молока. Она может приготовить практически все виды кофе и кофейных напитков, в том числе капучино и латте. Без такой техники в домашних условиях получить вспененное молоко невозможно.

Для чего нужен пар в кофемашине?

При помощи пара можно получить молочную пену требуемой консистенции. В зависимости от параметров влажности, температуры и давления пара пена может получиться глянцевой, эластичной или крепкой. Диапазон температуры пара – от 110 до 130 градусов. Параметры температуры и давления пара находятся в прямой зависимости.

Высокое давление обеспечивает образование сухого пара. Молоко будет быстро взбиваться, пена получится сухой и матовой. При низком давлении образуется влажный пар, молоко будет взбиваться медленно. Пена в этом случае получится глянцевой. При высокой влажности пара молоко будет взбиваться долго, пена получится глянцевой, с большим количеством воды. Такая пена быстро оседает, напиток получается водянистым на вкус. При низкой влажности пара молоко будет взбиваться быстро, пена получится сухой и матовой, напиток будет иметь насыщенный вкус. Идеальный вариант получается, когда вода во взбитом молоке не очень быстро оседает вниз.

Что такое капучинатор

Капучинатор – специальное устройство, позволяющее приготовить молочную пенку. Процесс взбивания – аэрация – может основываться на двух технологиях – механической или под воздействием пара. При механическом взбивании молоко вручную или автоматически вспенивается в отдельной емкости специальным венчиком. Получившееся пенка переносится в чашку вручную. Образование пены под воздействием пара происходит в капучинаторе - специальной емкости со встроенным механизмом для вспенивания молока. Принцип работы устройства напоминает пульверизатор, при помощи которого пар смешивается с молоком. Различают автоматические капучинаторы и механические. Автоматические отличаются возможностью регулировки зазора отверстия, через которое подается молоко и наличием трубки, опускаемой в емкость с молоком. За счет движения пара в камерах пульверизатора создается перепад давления. При этом молоко из емкости затягивается в капучинатор, где происходит смешивание его с паром.

Причина отсутствия пара

Для получения упругой мелкодисперсной пенки необходим мощный напор пара. Если пар не генерируется, приготовить напиток высокого качества не получится. Причин отсутствия пара может быть несколько. Иногда это банальное отсутствие воды в резервуаре. В некоторых случаях проблему можно решить самостоятельно, в других – требуется профессиональная консультация и помощь специалиста.

Засор системы парогенератора

Работоспособность системы парогенератора во многом зависит от качества используемой воды. Неочищенная вода содержит различные примеси, которые могут осесть на нагревательном элементе, трубках устройства. Обычно твердый осадок состоит из солей кальция. Чем выше жесткость – процент содержания солей – в воде и чем чаще используется кофемашина, тем быстрее образуется накипь.

Засор в молоководе

Важно понимать, что для образования пенки можно использовать только молоко с жирностью не менее 2,5-3,5 процента. Лучше, если оно будет пастеризованным и охлажденным. Взбить молоко, приготовленное из порошка или кипяченое, не получится. При нарушении поступления молока в капучинатор пар не будет выделяться. Поэтому при отсутствии пара, необходимо проверить соединение капучинатора с резервуаром для молока. При засорении отверстий для подачи пара молоко также не будет взбиваться. Удалить жировые остатки можно, аккуратно прочистив отверстия зубочисткой. Затем необходимо проверить работу капучинатора еще раз.

Проблемы с датчиком температуры

Датчик температуры или термостат помогает отслеживать правильную температуру воды и пара для приготовления кофе. Он регулирует подачу напряжения на нагревательный элемент. Его поломка вызовет неправильный нагрев элемента, обеспечивающего нужную температуру. Проверить термодатчик можно тестером. Также необходимо убедиться в надежности всех контактов. При неисправности датчика температуры его необходимо заменить на новый.

Поломка пароблока

Необходимое рабочее давление пара можно получить уже при 80-85 градусах. Поэтому манометр будет показывать правильное давление 1,2-1,4 бара, но пар из форсунки будет идти слабый или его вообще не будет. В этой ситуации нужно выключить кофемашину и дать ей остыть. Ускорить процесс можно, включив рычаг пара и кнопку пролива. Затем машину нужно включить, одновременно включив рычаг подачи пара для выравнивания давления. Также причиной отсутствия пара может быть сгоревший нагревательный элемент на пароблоке или отсутствие подачи напряжения на него с блока электроники. Вышедший из строя ТЭН нужно заменить, ремонту он не подлежит. При отсутствии напряжения на контактах ТЭНа нужно проверять все элементы цепи.

Самостоятельная диагностика

Большинство современных кофемашин оснащены функцией самодиагностики. Устройство само подскажет вам, когда необходимо выполнить очистку от накипи, заменить фильтр для умягчения воды или провести тщательную очистку прибора внутри. Все эти работы необходимо выполнять, руководствуясь рекомендациями производителя для каждой конкретной модели кофемашины.

Чистка кофемашины

Удаление накипи нужно производить, используя специальное средство. Декальцинация кофемашины может выполняться в ручном или автоматическом режиме, в зависимости от возможностей данной модели. В соответствии с указаниями производителя средство нужно растворить в воде и проливать небольшими порциями через заварочную систему кофемашины в течение 30 минут. При этом нужно включать и выключать устройство, чтобы накипь полностью растворилась. Затем нужно промыть кофемашину большим объемом воды. При автоматической очистке требуется только добавить чистящее средство и аппарат самостоятельно удалит накипь. Также важно после каждого приготовления напитков промывать систему капучинатора. В противном случае засохшее молоко можно будет удалить только специальным средством для очистки. В автоматических капучинаторах средство заливается в резервуар для молока и пропускается через систему небольшими порциями. Затем система промывается большим количеством воды для удаления остатков средства. Для неавтоматических капучинаторов средство разводят в воде и опускают в него носик капучинатора. Через 10-15 минут остатки молока размокнут и их можно удалить струей пара.

Вызов мастера

Если ваших знаний недостаточно для ремонта прибора или все предпринятые меры не помогли устранить проблему, поиск причины неисправности и ее устранение рекомендуется доверить специалисту. Квалифицированные мастера проведут диагностику устройства, выполнят замену вышедших из строя узлов и агрегатов. При этом будут использоваться оригинальные детали и расходные материалы. В сервисном центре также можно заказать профилактическую чистку и устранение загрязнений, очистку от накипи. Это предупредит возникновение серьезных сбоев в работе кофемашины.

Кофемашины от SMEG

Кофемашины SMEG отличаются стильным дизайном, надежностью и широкими функциональными возможностями. В зависимости от потребностей, каждый покупатель сможет себе выбрать модель определенной мощности и емкости. Наличие автоматического программирования, капучинатор, возможность регулировки крепости, температуры, помола кофе, позволяет приготовить напиток по вкусу каждому кофеману. Оснащение опциями автоматического ополаскивания, предупреждения о низком уровне воды, очистки от накипи, функцией блокировки от детей обеспечивает комфортное и безопасное пользование прибором.

Встраиваемые

Представленные в каталоге встраиваемые модели кофемашины SMEG выполнены в черном, кремовом, антрацитовом и сером цвете. В сочетании с фурнитурой из нержавеющей стали, латуни или меди приборы гармонично смотрятся на кухне, оформленной в любом стиле. Комфортное освещение LED лампами, телескопические направляющие, система плавного закрывания дверцы Soft Close, наличие специальной насадки для приготовления двух чашек кофе позволяет использовать встраиваемые кофемашины не только дома, но и на офисной кухне.

Отдельностоящие

Отдельностоящие модели кофемашин SMEG будут оптимальным выбором для малогабаритных кухонь. При небольших размерах устройства практически не уступают в функциональности другим моделям. Широкий диапазон мощности до 1400 Вт, удобное и простое управление, автоматическое выключение обеспечивает удобство пользования кофемашиной. А широкая цветовая гамма оформления, качественный материал корпуса, стильная фурнитура делает отдельностоящие кофемашины настоящим украшением кухни.

Кофемашина Smeg CMS4303X

Гудит. Подает признаки жизни. иногда даже чуть-чуть пара.

Я ее развинтила, посмотрела. Там электросхема с парогенератором. Раз гудит и чуть-чуть что-то делает - значит дело НЕ в электрической схеме - ничего не перегорело.
Трубочки на месте, вода поступает. Включила в разобранном состоянии.
Стало видно, что в трубочке в обратном направлении, обратно движению воды, идут маленькие пузырьки воздуха. Это значит швабра или падала с наполненным водой резервуаром, или глотанула воздуха, когда работала, а вода кончилась. Получилась воздушная пробка.
Ничего особенно не делала, просто слила всю воду, перевернула швабру (пустую) вверх ногами, шорошенько встряхнула и все подключила и залила.
Сначала она попыхтела вхолостую, без пара. поругалась на меня матом с плевками паром. и заработала как надо)
________________________________________________________________________
по ссылке аналогичные проблемы

У меня так было. Тоже встряхнешь, вроде чуть-чуть начинала работать. Сдала в ремонт, после ремонта вообще не стала работать. В итоге выкинула ее. 17.02.2012 09:09:27, аннушка08

Узнала я у поставщиков. т.к. мы пользуемся все обычной водой, то может образовываться накипь. Надо снять треугольную насадку, и в основании швабры есть тоненькое отверстие, от туда идет пар. Надо при выключенной! паровой швабре прочистить это отверстие. Для этого подойдет обычная размотанная металлическая скрепка. Это поможет, если только не накрылся парогенератор 17.02.2012 13:57:18, Elencha

это я делала ранее, ДО того, как разбирала. т.к. сначала тоже преположила, что накипь забила выпускное отверстие.
Не. все дело в заглатывании воздуха. Нельзя допускать, чтоб в резервуаре оставалось мало воды и при опускании ручки швабры вода не попадала в заборное отверстие. 17.02.2012 18:34:22, EkZotika

Материалы сайта носят информационный характер и предназначены для образовательных целей. Мнение редакции может не совпадать с мнениями авторов. Перепечатка материалов сайта запрещена без письменного согласия компании SIA "ALP-Media" и авторов. Права авторов и издателя защищены.

7я.ру - информационный проект по семейным вопросам: беременность и роды, воспитание детей, образование и карьера, домоводство, отдых, красота и здоровье, семейные отношения. На сайте работают тематические конференции, блоги, ведутся рейтинги детских садов и школ, ежедневно публикуются статьи и проводятся конкурсы.

Если вы обнаружили на странице ошибки, неполадки, неточности, пожалуйста, сообщите нам об этом. Спасибо!

О чем эта статья:

Испарение: что это за процесс

Процесс перехода из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. У этого процесса есть две разновидности: испарение и кипение.

Например, мы заварили себе горячий чай. Над чашкой мы точно увидим пар, так как вода только что поучаствовала в процессе кипения.

Подождите-ка, мы ведь только что сказали, что кипение и испарение — разные вещи. Это действительно так, при этом эти два процесса могут происходить параллельно.

Испарение — это превращение или переход жидкости в газ (пар) со свободной поверхности жидкости. Если поверхность жидкости открыта и с нее начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное, это будет называться испарением.
Кипение — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости при определенной температуре.

Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно. Например, вода в озере испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Кипение по сути своей — это интенсивное испарение, которое вызвали внешними условиями — доведя вещество до температуры кипения.

Физика объясняет испарение тем, что жидкость обычно несколько холоднее окружающего воздуха — из-за разницы температур происходит испарение. Как будто бы это фазовый переход, о котором мы говорим в статье об агрегатных состояниях .

Если нет каких-то внешних воздействий, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость из-за явления диффузии.

Интересно то, что направление тепловых потоков при испарении может идти в разной последовательности и комбинациях:

из глубины жидкости к поверхности, а затем в воздух;
только из жидкости к поверхности;
к поверхности из воды и газовой среды одновременно;
к площади поверхности только от воздуха.

Подытожим, чтобы не запутаться: в чем главная разница между испарением и кипением:

Испарение	Кипение
При любой температуре, с поверхности жидкости	При определенной температуре, во всем объеме жидкости

Испарение на уровне молекул

Давайте вспомним об особенностях разных агрегатных состояний вещества.

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

сохраняет форму и объем

в кристаллической решетке

соотносится с размером молекул

колеблется около своего положения в кристаллической решетке

близко друг к другу

малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается

занимают предоставленный объем

больше размеров молекул

хаотичное и непрерывное

Из этой таблицы видно, что молекулы в жидкостях находятся близко друг другу, но хаотично, то есть не имеют кристаллической решетки, как в твердых телах. Эти молекулы движутся (причем, чем выше температура, тем быстрее движутся) и в ходе движения сталкиваются. Столкновения меняют направление и скорость движения — из-за этого молекулы иногда быстро устремляются к поверхности жидкости и вылетают из нее. Это и есть испарение.

В предыдущем абзаце мы не случайно заметили, что молекулы движутся быстрее при увеличении температуры — ведь из-за этого испарение идет интенсивнее. В этом случае происходит охлаждение: нагретую жидкость уже покинули все самые быстрые молекулы и температура самой жидкости понижается.

Как раз из-за того, что нагретую жидкость быстро покидают быстрые молекулы, и температура жидкости снижается.

Интенсивность испарения

Интенсивностью испарения называют количество воды, которое испаряется с поверхности площадью 1 см2 за одну секунду.

Интенсивность испарения зависит от следующих факторов:

Температура поверхности. Чем выше температура, тем больше испарение. После дождя в Санкт-Петербурге улицы долгое время остаются влажными, а вот в Таиланде даже в сезон дождей все высыхает быстро — из-за высокой температуры. Но это только если в сезон дождей дождь умудрился прекратиться :)
Ветер. Чем больше скорость ветра, тем больше испарение. Фен для волос работает на этом принципе — по сути, он создает портативный ветер, который помогает высушить ваши волосы.
Дефицит влажности. Интенсивность испарения будет выше там, где больше дефицит влажности. Вряд ли многие из нас были Сахаре, но что это такое представляют все. В любой пустыне колоссально низкая влажность — из-за этого испарение идет интенсивнее.
Давление. Чем больше давление, тем меньше испарение. Мы уже выяснили, что не смотря на разницу между кипением и испарением, эти два процесса между собой связаны. Таким образом, температура кипения воды на вершине Эвереста равна 69 градусам Цельсия. В то время, как в нашей повседневной жизни она равна 100. Это возвращает нас к первому фактору — температуре.

Скорость испарения — количество жидкости, которая испаряется со свободной поверхности в единицу времени.

Интенсивность испарения — количество жидкости, которая испаряется с единицы площади поверхности в единицу времени.

По сути, это два очень близких друг к другу понятия, поэтому разница будет лишь в величинах и единицах измерения, а суть процесса отражают обе формулировки.

Насыщенный пар

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Вода, испаряясь, превращается в водяной пар и поднимается вверх, где происходит конденсация пара, образуются облака, и вода возвращается на землю в виде осадков.

Вследствие конденсации водяного пара, который живет в воздухе, образуются облака и туман. По этой же причине холодное стекло запотевает, соприкасаясь с теплым воздухом.

На рисунке — процессы испарения и конденсации в плотно закрытом сосуде, когда жидкость и пар находятся в динамическом равновесии. Это значит, что одновременно конденсируется и испаряется одинаковое количество вещества.

Влажность воздуха говорит нам о том, сколько в воздухе содержится водяного пара. Но бесконечное количество пара в воздух не запихнешь. Поэтому, во-первых, его там очень мало, а во-вторых, при избыточном количестве водяного пара происходит конденсация — это когда образуется роса.

Допустим, зимой при температуре -20 градусов в 1 литре воздуха содержится 1 миллиграмм пара. Относительная влажность в таком случае равна 100% — испарения не будет, больше пара в этот воздух уже не запихнешь.

Но если мы тот же воздух поместим в помещение с температурой +20 градусов, то в него может испариться уже до 17 миллиграмм пара. Значит его влажность будет равна 1/17 = 6%. Человеку комфортнее всего находиться при значении влажности 40-50%.

Испарение в жизни

И действительно: чего в этой жизни только не испаряется — мы встречаемся с этим каждый день. Давайте узнаем, зачем этот процесс вообще нужен, и как люди научились извлекать из него пользу.

Испарение в организме человека и животных

Выше мы разбирали вопрос, почему если облиться теплой водой, нам все равно станет холодно. По этому же принципу работает ощущение холода после того, как мы вспотели — в какой-то момент нам становится холодно.

Само потоотделение — важный процесс терморегуляции организма. Если мы достигаем высокой температуры (из-за внешних воздействий или же из-за болезни), то организм стремится себя охладить, чтобы не умереть из-за превращения белков в нашем организме в яичницу.

Пот выделяется через поры кожи, а затем испаряется — все это позволяет нашему организму быстро избавиться от лишней энергии, охладить тело и нормализовать температуру.

При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно. А при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве.

У животных этот механизм работает схожим образом. Но, например, собакам испарения с кожи недостаточно, поэтому они часто открывают пасть, высовывают язык и дышат порой ну очень смешно 🐶

Именно гортань и язык собаки идеально подходят для испарения влаги и охлаждения тела животного.

Испарение у растений

Удивительно, но у растений механизм испарения тоже работает схожим образом. Растения очень любят воду, поэтому домашние растения мы поливаем, а в пустынях их просто нет.

Ту воду, которую цветы поглотили, они могут испарять, чтобы не перегреться под жарким солнцем. Да, вода нужна, чтобы растения питались, но в жаркие дни еще и для температурной саморегуляции. Поэтому не забывайте поливать цветы, а в очень жаркие дни делайте это еще интенсивнее.

Испарение в природе и окружающей среде

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Именно круговоротом воды в природе обеспечивается жизнь на Земле — так как влага разносится по всему миру, растения в дикой природе способны жить без наших попыток полить большую пальму из леечки.

Испарение воды с поверхности рек, озер, морей и океанов создает дождевые тучи, которые затем, проливаясь дождем, поливают растения и деревья. Многие дождь не любят, мол, он мокрый, мерзкий и затекает в ботинки, но он очень нужен засушливым регионам — Северной Африке или Центральной Индии, которые часто страдают от засухи.

Испарение в промышленности и быту

С бытом совсем все просто: мы сушим вещи, готовим еду, покупаем увлажнители воздуха или размазываем разлитую лужу по полу.

В случае с промышленностью для нас все не так очевидно. Промышленная техника, работающая на основе испарения, разрабатывается по схожей схеме: в ней всегда максимально увеличена площадь поверхности жидкости, чтобы испарение шло интенсивно.

Например, испаритель, изображенный на схеме, состоит из совокупности соединенных между собой испарителей. В основе его действия — пар, полученный в одной ступени, который используют в качестве источника тепла для следующей ступени. По мере того, как температура уменьшается от одной ступени к другой, вакуум увеличивается, так что температура кипения становится ниже и испарение поддерживается. Он предназначен для того, чтобы очистить воду от отходов.

Читайте также: