Kāpēc uz dzeramā stikla veidojas kondensāts?

Karstajā vasaras dienā ielejiet ledusaukstu dzērienu glāzē, un drīz vien uz stikla ārpuses veidosies ūdens pilieni. Kā notiek šī kondensācija uz stikla un no kurienes rodas ūdens? Materiālu stāvokļu un fāžu izpratne atbild uz šiem jautājumiem.

Apsveriet trīs no vielas stāvokļiem: cieto, šķidro un gāzveida.

Iekšā ciets, daļiņas ir iepakotas cieši blakus kā celtniecības bloki, un tām ir noteikta forma. Cietās vielas daļiņas daudz nepārvietosies, taču tām būs vibrācija no subatomiskām daļiņām, piemēram, elektroniem, kas nepārtraukti kustas.

Šķidrumi atbildīs trauka formai - gluži kā ledus auksts dzēriens, kas ielej glāzē, kur šķidrums piepilda trauku. Šķidrumos daļiņas ir brīvi iesaiņotas un var plūst ap otru.

Gāzes nav noteiktas formas, un tā paplašināsies, lai aizpildītu konteineru. Starp gāzveida daļiņām ir tik daudz vietas, ka daļiņas reti saskaras ar otru.

Ūdens var pārvietoties pa trim matērijas stāvokļiem atkarībā no temperatūras. To var atrast kā cietu vielu ledū, šķidru ūdeni un kā gāzi ūdens tvaikos.

Apsveriet zemāk esošo plūsmas diagrammu par to, kā matērijas stāvokļi savstarpēji fāzējas; tiek nosaukti procesi, ar kuriem tas notiek:

Ciets → iekšā kušana pagriežas → šķidrums → iekšā iztvaikošana vēršas pie → gāzes

Reverss ir:

Gāze → iekšā kondensāts pagriežas → šķidrums → iekšā sasalšana pagriežas uz → ciets

Ievērojiet, ka kondensācijas process ir tad, kad gāze pārvēršas par šķidrumu. Ar ūdeni tas nozīmē, ka ūdens tvaiki ir pārvērtušies par šķidru ūdeni.

Kondensācijas ķīmijas definīcija ir vielas pārejas process no gāzveida uz šķidru stāvokli. Šo procesu izraisa galvenokārt temperatūras, bet arī spiediena izmaiņas.

Pārskatiet gāzes plūsmas diagrammu šķidrumā:

Gāze → kondensātā kļūst par → šķidrumu

Atgādiniet arī to, kā molekulas darbojās gan gāzveida, gan šķidrā stāvoklī. Gāzē daļiņām ir liela kinētiskā enerģija. Šķidrumā viņiem ir mazāka kinētiskā enerģija. Gāzei ir jāzaudē enerģija, lai kļūtu par šķidrumu.

Ūdens molekulas gāzveida stāvoklī zaudē siltuma enerģiju, palēnina to kustību un sāk “salīmēties” kopā, veidojot šķidrumu.

Uz stikla ir parādījušās ūdens krelles, un tas pēc definīcijas nozīmē ūdens tvaiki uz stikla virsmas ir kondensējies šķidrumā.

Šie ūdens tvaiki vienmēr ir gaisā, pat skaidrās dienās. Ūdens vienmēr kondensējas un iztvaiko (kondensācijas pretējais) gaisā. Ūdens aprites uztveršana kondensācijas vietā var palīdzēt atpazīt, kā ūdens veidojas uz aukstas stikla.

Ūdens ciklā ūdens tvaiki, kas iestumti dzesētāja augšējā atmosfērā, palēnina iztvaikošanas ātrumu līdz mazākam par kondensāta ātrumu. Kondensācija notiek ātrāk, un gāzveida ūdens molekulas kondensējas ap niecīgu gaisu putekļu, sāls un dūmu daļiņas, veidojot sīkas pilītes, kas var izaugt, savācot vairāk šķidra ūdens molekulas.

Līdzīgi kā vēsākā augšējā atmosfērā, jo stikls mūsu piemērā no sākuma kļūst auksts ledus dzērienā, tas sasniedz temperatūru, kurā kondensācija notiek ar lielāku ātrumu nekā iztvaikošana. Pat karstā dienā, un, lai arī karsts gaiss spēj noturēt vairāk ūdens tvaiku nekā auksts gaiss, ir augstākā robeža tam, cik daudz ūdens tvaiku gaiss var turēt.

Daļiņu kustība var izskaidrot šo kondensācijas ātruma pieaugumu. Kad karstais gaiss nonāk saskarē ar auksto stiklu, siltums tiek pārnests no karstā gaisa uz auksto stiklu. Siltuma zudums apkārtējā gaisā izraisa stikla tvaiku zaudēšanu. Kad enerģija tiek zaudēta, ūdens tvaiki uz stikla kondensējas šķidrumā.

Kad dzērienā ledus kūst, stikla iekšpusē esošā šķidruma un apkārtējā gaisa temperatūra nonāk līdzsvarā, un uz stikla vairs neveidojas kondensāts.