20-6 Odparovanie

20-6 Odparovanie

Ak zoberieme kinetickú teóriu plynov a pojmy súvisiace s väzbami medzi molekulami, tak môžeme pochopiť aj jav, akým je odparovanie. Je známe, že ak do nádoby nalejeme vodu, a odložíme ju bokom, voda sa z nádoby odparí, rozptýli sa vo vzduchu; a pokiaľ nádobu položíme na horúci šporák, odparovanie sa udeje výrazne rýchlejšie. Pamätajme, že vždy, keď dve telesá sa priťahujú, na ich oddelenie potrebujeme energiu, nech už tými dvomi telesami je Zem a veľmi hmotné teleso, alebo len dve molekuly. Ak molekula vody sa nachádza vo vrchnej vrstve kvapaliny, a pohybuje sa smerom hore, ba dokonca má dostatok rýchlosti, aby sa dostal z príťažlivosti ostatných molekúl, potom sa odparí z povrchu kvapaliny, vznikne z nej molekula vodnej pary. Na obrázku 20.10 môžeme vidieť použitie Maxwellovho rozdelenia rýchlosti molekúl (obr. 20.7 na str. §) pre prípad odparenia molekuly. Nech rýchlosť molekuly, ktorú musí mať, aby sa dostala z príťažlivosti ostatných molekúl je v. Pokiaľ kvapalina má teplotu 300 K, potom z  Maxwellovho rozdelenia na obrázku vieme vyčítať, že počet takých molekúl zodpovedá čierne označenej A ploche pod krivkou na intervale až po C. Táto plocha predstavuje len veľmi malú časť celkovej plochy krivky, teda len veľmi malú časť všetkých molekúl: inými slovami je odparovanie pri tejto teplote veľmi pomalé. Pri teplote 350 K sa krivka rozdelenia rýchlostí „posunie“ doprava, a pri tejto vyššej teplote molekuly, ktoré spadajú do rovnakého intervalu rýchlostí, všetky majú dostatočnú rýchlosť, aby sa vyslobodili z  príťažlivosti ostatných molekúl. Plocha pod príslušnou časťou krivky označená ako B je väčšia, než bola pri teplote 300 K, inými slovami, v  kvapaline je väčší počet molekúl, ktoré dokážu opustiť kvapalinu – kvapalina sa odparuje rýchlejšie. Nárast počtu molekúl s dostatočnou rýchlosťou pri zvýšenej teplote je väčší, než by sme mohli očakávať len na základe zvýšenia teploty – mylne očakávajúc, že počet odparených molekúl bude priamo úmerný teplote.

Z molekulárneho vysvetlenia procesu odparovania dostávame odpoveď aj na tú otázku, že prečo sa kvapalina pri odparovaní ochladí. Odpoveď je: preto lebo pri odparovaní sa z kvapaliny dokážu dostať preč práve tie molekuly, ktoré sa pohybujú najrýchlejšie – ktoré majú najväčšiu energiu. Pri odparovaní sa ich počet v kvapaline neustále znižuje, a kým prebieha odparovanie priemerná energia molekúl, ktoré v kvapaline zostanú preto neustále klesá. Nakoľko teplota je mierou priemernej kinetickej energie jednej molekuly, kvapalina sa pri odparovaní ochladzuje.