Vala kuumal suvepäeval jääkülm jook klaasi ja varsti tekivad klaasi välisküljele veepiisad. Kuidas selline klaasist kondenseerumine toimub ja kust vesi tuleb? Neile küsimustele vastab aine oleku ja faaside mõistmine.
Mateeria riigid
Vaatleme kolme aine olekut: tahke, vedel ja gaasiline.
Sees tahke, osakesed on tihedalt üksteise kõrvale pakitud nagu ehitusplokid ja neil on kindel kuju. Tahke aine osakesed ei liigu eriti, kuid neil on subatoomiliste osakeste vibratsioon, nagu pidevalt liikuvad elektronid.
Vedelikud vastab anuma kujule - umbes nagu jääkülm jook, mis valatakse klaasi, kus vedelik täidab anumat. Vedelikes on osakesed lõdvalt pakitud ja võivad üksteise ümber voolata.
Gaasid pole kindlat kuju ja laieneb konteineri täitmiseks. Gaasiliste osakeste vahel on nii palju ruumi, et osakesed põrkuvad harva üksteisega kokku.
Mateeria olekud: faasimuutused
Vesi võib liikuda läbi kolme aine oleku sõltuvalt temperatuurist. Seda võib leida tahke ainena jääs, vedelas vees ja gaasina veeaurus.
Mõelge allpool olevale vooskeemile, kuidas aine olekud üksteisega faasuvad; protsessid, mille abil see juhtub, on nimetatud:
Kindel → sisse sulamine pöördub → vedelaks → sisse aurustumine pöördub → gaasi poole
Tagurpidi on:
Gaas → sisse kondenseerumine pöördub → vedelaks → sisse külmumine pöördub → tahke
Pange tähele, et kondenseerumisprotsess on siis, kui gaas muutub vedelaks. Veega tähendab see, et veeaur on muutunud vedelaks.
Kondensatsioonikeemia määratlus on aine protsess gaasilisest vedelaks olekuks. Selle protsessi põhjustab peamiselt temperatuuri, aga ka rõhu muutus.
Kondensatsiooniprotsess ja energia
Vaadake üle vedeliku voolu skeem:
Gaas → kondenseerumisel muutub → vedelaks
Tuletage ka meelde, kuidas molekulid toimisid nii gaasilises kui vedelas olekus. Gaasis on osakestel kõrge kineetiline energia. Vedelikus on neil vähem kineetilist energiat. Vedelaks saamiseks peab gaas energiat kaotama.
Gaasilises olekus olevad veemolekulid kaotavad soojusenergia, aeglustavad nende liikumist ja hakkavad vedeliku moodustamiseks kokku kleepuma.
Kondensatsioon: veeringe
Klaasile on ilmunud veehelmed ja definitsioonist lähtudes tähendab see seda veeaur on klaasipinnal vedelaks kondenseerunud.
See veeaur on õhus alati olemas, isegi selgetel päevadel. Vesi on õhus alati kondenseeruv ja aurustuv (kondenseerumise vastupidine). Veeringe haaramine kondenseerumispunktis võib aidata ära tunda, kuidas vesi külmale klaasile tekib.
Veeringes aeglustab jahedamasse atmosfääri atmosfääri surutud veeaur aurustumiskiiruse väiksemaks kui kondensatsioonikiirus. Kondenseerumine toimub kiiremini ja gaasilised veemolekulid kondenseeruvad väikese õhulennu ümber tolmu, soola ja suitsu osakesed, moodustades pisikesi tilku, mis võivad kasvada vedelama vee kogumisel molekulid.
Kondensatsioon klaasil
Sarnaselt jahedama atmosfääri atmosfääriga, kuna meie näites on klaas algusest peale külm jää joogis, jõuab see temperatuurini, kus kondenseerumine toimub kiiremini kui aurustumine. Isegi kuumal päeval ja kuigi kuum õhk mahutab rohkem veeauru kui külm õhk, on veeauru õhku mahutav ülemine piir.
Osakeste liikumine võib seletada seda kondenseerumise määra suurenemist. Kui kuum õhk puutub kokku külma klaasiga, kandub soe õhk külmale klaasile. Soojuse kadu ümbritsevas õhus põhjustab klaasi veeauru energia kaotuse. Kui energia on kadunud, kondenseerub veeaur klaasil vedelaks.
Kui jää on joogis sulanud, saab klaasi sees oleva vedeliku ja ümbritseva õhu temperatuur tasakaalus ning kondenseerumist klaasil enam ei teki.