Защо се образува конденз върху чаша за пиене?

Налейте ледено студена напитка в чаша в горещ летен ден и скоро от външната страна на чашата ще се образуват капчици вода. Как се случва тази кондензация върху стъкло и откъде идва водата? Разбирането на състоянията и фазите на материята отговаря на тези въпроси.

Да разгледаме три от състоянията на материята: твърдо, течно и газово.

В твърдо, частиците са опаковани плътно като градивни елементи и имат определена форма. Частиците от твърдото вещество няма да се движат много, но ще имат вибрации от субатомните частици като електрони, които са постоянно в движение.

Течности ще съответства на формата на контейнер - подобно на ледено студена напитка, излята в чашата, където течността запълва контейнера. В течностите частиците са хлабаво опаковани и могат да текат една около друга.

Газове нямат определена форма и ще се разширят, за да запълнят контейнер. Между газообразните частици има толкова много пространство, че частиците рядко се сблъскват помежду си.

Водата може да се движи през трите състояния на материята в зависимост от температурата. Може да се намери като твърдо вещество в лед, течна вода и като газ във водна пара.

Помислете за диаграмата на потока по-долу за това как състоянията на материята се фазират едно в друго; процесите, чрез които това се случва, са именувани:

Твърдо → в топене се превръща в → течност → в изпаряване се превръща в → газ

Обратното е:

Газ → в кондензация се превръща в → течност → в замръзване се превръща в → твърдо

Забележете, че процес на кондензация е когато газът се превръща в течност. С вода това означава, че водните пари са се превърнали в течна вода.

Дефиницията на кондензационната химия е процесът на преминаване на веществото от газообразно в течно състояние. Този процес е причинен от промяна най-вече на температурата, но и на налягането.

Прегледайте диаграмата на потока за газ в течност:

Газ → при кондензация се превръща в → течност

Спомнете си също как молекулите са действали както в газообразно, така и в течно състояние. В един газ частиците имат висока кинетична енергия. В течност те имат по-малко кинетична енергия. Един газ трябва да губи енергия, за да се превърне в течност.

Водните молекули в газообразно състояние губят топлинна енергия, забавят движението си и започват да се „слепват“, образувайки течност.

На стъклото са се появили водни мъниста и от определението това означава, че водна пара се е кондензирал в течност на стъклената повърхност.

Тази водна пара винаги присъства във въздуха, дори и в ясни дни. Водата винаги се кондензира и изпарява (противоположната кондензация) във въздуха. Хващането на водния цикъл в точката на кондензация може да помогне за разпознаването на образуването на вода върху студена чаша.

Във водния цикъл водните пари, изтласкани в по-хладната горна атмосфера, забавят скоростта на изпарение до по-малко от скоростта на кондензация. Кондензацията се случва с по-бърза скорост и газообразните молекули на водата се кондензират около миниатюрни във въздуха частици прах, сол и дим, за да образуват малки капчици, които могат да растат чрез събиране на повече течна вода молекули.

Подобно на по-хладната горна атмосфера, тъй като стъклото в нашия пример от самото начало става студено ледът в напитката достига температура, при която кондензът се случва с по-висока скорост от изпаряване. Дори в горещ ден и въпреки че горещият въздух може да задържи повече водни пари от студения въздух, има горна граница на количеството въздушен пар.

Движението на частиците може да обясни това увеличение на скоростта на кондензация. Когато горещият въздух влезе в контакт със студеното стъкло, топлината се прехвърля от горещия въздух към студеното стъкло. Загубата на топлина в околния въздух води до загуба на водна пара от стъклото. След като се загуби енергия, водните пари се кондензират в течност върху стъклото.

След като ледът се разтопи в напитката, температурата на течността вътре в чашата и околния въздух ще влезе в равновесие и кондензът върху стъклото вече няма да се образува.