Il liquido che evapora da una superficie ha un effetto di raffreddamento. E liquidi diversi hanno questo effetto in misura diversa. Ad esempio, l'alcol denaturato ha più di un effetto di raffreddamento evaporativo rispetto all'acqua. L'alcol evapora relativamente più rapidamente dell'acqua, quindi gli scienziati lo classificano come un liquido "volatile". Ma indipendentemente dal liquido, seguono tutti lo stesso principio del raffreddamento evaporativo. Allo stato liquido, la sostanza, sia essa acqua o alcol, ha un certo contenuto di calore, che è fondamentale per il processo. Fondamentali sono anche due delle tre fasi fondamentali della materia: liquido e vapore. (La fase solida è, ovviamente, la terza.)
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L'evaporazione provoca il raffreddamento perché il processo richiede energia termica. L'energia viene sottratta alle molecole quando si trasformano da liquido in gas, e questo provoca il raffreddamento sulla superficie originale.
Calore ed evaporazione
Quando un liquido evapora, le sue molecole si convertono dalla fase liquida alla fase vapore e fuoriescono dalla superficie. Il calore guida questo processo. Affinché la molecola possa lasciare la superficie del liquido e fuoriuscire come vapore, deve portare con sé energia termica. Il calore che porta con sé proviene dalla superficie da cui è evaporato. Poiché la molecola sta prendendo calore con sé mentre se ne va, questo ha un effetto di raffreddamento sulla superficie lasciata indietro. Questo rende facile capire il raffreddamento evaporativo.
Evaporazione e sudorazione umana
Un esempio di raffreddamento evaporato è quello della traspirazione umana. Abbiamo pori nella nostra pelle da cui l'acqua liquida interna alla nostra pelle fuoriesce e si converte in vapore acqueo nell'aria. Quando ciò accade, raffredda la superficie della nostra pelle. Questo accade quasi costantemente in un modo o nell'altro. Quando siamo esposti a un ambiente più caldo di quello che ci fa comodo, il grado di sudorazione o evaporazione aumenta. E ne consegue che l'effetto di raffreddamento aumenta. Più molecole d'acqua fuoriescono dalla fase liquida dalla nostra superficie cutanea e dai nostri pori, maggiore è l'effetto rinfrescante. Di nuovo, questo perché le molecole liquide, mentre fuoriescono e diventano vapore, richiedono calore e se lo portano con sé.
Evaporazione e traspirazione delle piante
Le piante fanno qualcosa di simile, attraverso un processo chiamato traspirazione. Le radici delle piante "bevono" l'acqua dal terreno e la trasportano attraverso lo stelo alle foglie. Le foglie delle piante hanno strutture chiamate stomi. Questi sono essenzialmente pori che puoi pensare come paragonabili ai pori della nostra pelle.
Funzione della traspirazione
Una delle funzioni principali di questo processo nelle piante è trasportare l'acqua necessaria ai tessuti vegetali in altre parti della pianta oltre alle radici. Ma questo effetto di raffreddamento evaporativo avvantaggia anche la pianta. Ciò mantiene la pianta, che potrebbe benissimo essere esposta alla luce solare diretta e intensa, dal surriscaldamento. E questo spiega anche perché, in una giornata calda, se entriamo in una zona boschiva, ci sentiamo notevolmente più freschi. Parte di ciò è dovuto all'ombra, ma parte anche all'effetto di raffreddamento evaporativo degli alberi attraverso questo processo di traspirazione.
Il vento aumenta l'evaporazione
Il vento aumenta l'effetto del raffreddamento evaporativo, e questo è un concetto familiare. Chiunque abbia mai nuotato ed è uscito dall'acqua in un ambiente calmo, rispetto a uno che è ventoso, può attestare che si sente più freddo nel vento. Il vento aumenta il tasso di evaporazione dell'acqua liquida dalla superficie della nostra pelle e accelera la quantità che viene convertita in vapore.
Fattore vento freddo
Per inciso, questo processo provoca anche il cosiddetto wind chill. Anche in condizioni più fredde, quando siamo all'aperto e la nostra pelle è esposta agli elementi, si verifica una certa quantità di sudore. Quando c'è vento, si verifica un raffreddamento più evaporativo dalla pelle esposta. Questo spiega le basi dietro il cosiddetto fattore wind-chill.