Bốc hơi
Khi thực hiện bất kỳ loại xử lý nhiệt chân không nào, điều quan trọng là phải nhận thức được khả năng bay hơi và / hoặc thăng hoa của các yếu tố, có thể có trong vật liệu đang được xử lý, đưa vào hệ thống chân không với khối lượng công việc, vốn có trong thiết bị thiết kế hoặc giới thiệu trong quá trình bảo trì, sửa chữa hoặc xây dựng lại. Trong trường hợp bay hơi có thể là một mối quan tâm, tốc độ hóa hơi có tầm quan trọng hàng đầu và liên quan trực tiếp đến áp suất lò [áp suất càng cao, sự va chạm của các phân tử khí càng thường xuyên và tương ứng, một số nguyên tử kim loại rời khỏi bề mặt kim loại] .
Bốc hơi là gì ?
Bay hơi là quá trình xảy ra khi một hóa chất hoặc nguyên tố được chuyển đổi từ chất lỏng [hoặc chất rắn] thành chất khí. Khi chất lỏng được chuyển thành chất khí, quá trình này được gọi là bay hơi hoặc sôi; khi một chất rắn được chuyển thành chất khí, quá trình này được gọi là thăng hoa. Áp suất tác động bởi hơi của chất lỏng trong không gian hạn chế được gọi là áp suất hơi của nó. Khi nhiệt độ tăng quá áp suất hơi của nó. Ngược lại, áp suất hơi giảm khi nhiệt độ giảm.
Áp suất hơi khác nhau đối với các chất khác nhau ở bất kỳ nhiệt độ nào, nhưng mỗi chất có áp suất hơi riêng cho từng nhiệt độ nhất định. Tại điểm sôi của nó, áp suất hơi của chất lỏng bằng áp suất khí quyển. Ví dụ, áp suất hơi của nước, được đo bằng chiều cao của thủy ngân trong áp kế, là 4,58 mm ở 0 ° C và 760 mm ở 100 ° C [điểm sôi của nó].
Tất cả các kim loại bay hơi như một hàm của nhiệt độ [hiệu ứng bậc một] và mức chân không [hiệu ứng bậc hai]. Phương trình 1 cho phép chúng ta xác định tốc độ bay hơi, Q và cho chúng ta thấy rằng mối quan hệ nhiệt độ áp suất hơi gần như logarit. Tốc độ bay hơi là lớn nhất trong điều kiện chân không cao.
[1] công thức-2
Ở đâu
Qmax = tốc độ bay hơi [g / cm3-giây]
Pv = áp suất hơi [torr]
T = nhiệt độ [° K]
M = trọng lượng phân tử
Trong lò chân không, kim loại có xu hướng bay hơi ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy của chúng. Các phần dài hơn được giữ ở nhiệt độ và ở một mức chân không nhất định, tổn thất của nguyên tố kim loại càng lớn khi bay hơi. Trong đó nguyên tố là một phần của hệ thống hợp kim kim loại, mối quan hệ áp suất hơi sẽ thay đổi [tổng áp suất hơi của hợp kim là tổng áp suất hơi của mỗi thành phần nhân với tỷ lệ phần trăm trong hợp kim .
Khi xử lý nhiệt, chúng tôi thường xử lý thép không gỉ và thép công cụ hoặc hợp kim kỳ lạ hơn trong chân không. Crom có trong các vật liệu này bay hơi đáng chú ý ở nhiệt độ và áp suất trong phạm vi xử lý nhiệt thông thường. Xử lý crôm trên 990 ° C sẽ bốc hơi nếu mức chân không nhỏ hơn 1 x 10-4 torr và các bộ phận được giữ trong thời gian dài. Các chất xử lý nhiệt thường quan sát sự đổi màu màu lục [crom oxit] ở bên trong lò chân không của chúng, kết quả của hơi crom phản ứng với không khí rò rỉ vào vùng nóng. Mặt khác, bốc hơi là sáng và giống như gương. Để tránh điều này, áp suất riêng phần hoạt động trong khoảng 0,3 đến 5 torr là điển hình cho hầu hết các bộ phận mang crôm.
Có thể tránh sự suy giảm quá trình hàn chân không [bạc, đồng, niken] của hợp kim kim loại phụ bằng cách tăng áp suất trong lò lên mức cao hơn áp suất hơi của hợp kim ở nhiệt độ hàn. Ví dụ, đồng có áp suất hơi cân bằng ở 1120 ° C 1 x 10-3 torr thường được chạy ở áp suất riêng phần từ 1 đến 10 torr. Niken hàn thông thường được thực hiện trong phạm vi 10-3 đến 10-4. Tuy nhiên, trong phạm vi 10-5 đến 10-6 torr, bạn có nguy cơ mất một số niken có áp suất hơi cân bằng 1 x 10-4 torr ở 1190 ° C.
Ví dụ, chế biến nhôm, cadmium, magiê, mangan và kẽm hoặc hợp kim của chúng ở nhiệt độ thấp tới 400 ° C có thể là cận biên hoặc hoàn toàn không thực tế. Đây là lý do tại sao chế biến đồng thau [hỗn hợp đồng và kẽm] thường không được thực hiện trong các hệ thống chân không hoặc nếu có, ở áp suất một phần gần khí quyển. Khi nhiệt độ tăng, càng ngày càng ít vật liệu có thể chạy mà không bị ảnh hưởng.
Áp suất hơi [hay còn gọi là áp suất hơi cân bằng] được định nghĩa là áp suất tại đó pha hơi ở trạng thái cân bằng với pha lỏng [hoặc rắn] ở bất kỳ nhiệt độ nào. Dưới áp suất này, sự bốc hơi bề mặt nhanh hơn sự ngưng tụ trong khi bên trên nó bốc hơi bề mặt chậm hơn. Một chất có áp suất hơi cao ở nhiệt độ bình thường được coi là dễ bay hơi. Áp suất hơi cân bằng là một dấu hiệu cho thấy tốc độ bay hơi của chất lỏng, nghĩa là xu hướng của các hạt thoát ra khỏi chất lỏng hoặc chất rắn.
Khi nhiệt độ tăng, kết quả là động năng của các phân tử tăng lên [tức là, nhiều phân tử hơn bước vào pha hơi, do đó làm tăng áp suất hơi].
Sự bay hơi nói chung có thể được định nghĩa là một quá trình mà chất lỏng hoặc chất rắn được chuyển thành hơi.
Khi bạn xịt nước hoa lên người, cơ thể bạn có cảm giác mát hơn một chút. Đối với axeton và nước cũng vậy. Đây là một hiệu ứng của sự bay hơi hoặc sự thay đổi của vật chất từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi của nó. Sự khác biệt duy nhất là tốc độ cảm nhận được độ mát. Trong trường hợp của axeton , phần cơ thể tiếp xúc với chất lỏng sẽ nguội nhanh nhất. Điều này xảy ra do tốc độ bay hơi của axeton cao hơn so với nước hoặc nước hoa.
Sự bay hơi là một dạng hóa hơi thường xảy ra trên bề mặt của chất lỏng và nó liên quan đến sự chuyển đổi của các phần tử chất lỏng sang pha khí. Do đó, quá trình này được cho là liên quan đến sự thay đổi trạng thái vật chất của chất lỏng. Khí xung quanh không được bão hòa với chất đang bay hơi. Chúng truyền năng lượng cho nhau khi các phân tử của chất lỏng va chạm, tùy thuộc vào cách chúng va chạm với nhau. Các hạt chất lỏng nói chung sẽ thoát ra ngoài và đi vào không khí xung quanh dưới dạng khí khi một phân tử ở gần bề mặt tiêu thụ đủ năng lượng để vượt qua áp suất hơi. Năng lượng chiết xuất từ chất lỏng hóa hơi khi sự bay hơi xảy ra sẽ làm giảm nhiệt độ của chất lỏng, dẫn đến quá trình được gọi là làm mát bay hơi.
Làm thế nào để bốc hơi Nguyên nhân Làm lạnh?
- Sự bay hơi làm mát một cách tự nhiên. Nguyên tắc cơ bản đằng sau điều này là, để thay đổi trạng thái của nó, vật chất phải tăng hoặc mất năng lượng. Trong trường hợp chuyển pha từ lỏng sang khí, các phân tử vật chất cần năng lượng để thắng thế năng bằng động năng của chúng. Vì vậy, chất lỏng lấy năng lượng này từ môi trường xung quanh nó.
- Nói chung, khi quá trình truyền năng lượng xảy ra, nó dẫn đến sự tăng hoặc giảm nhiệt độ của chất, tùy thuộc vào việc năng lượng đang được truyền từ chất này sang môi trường xung quanh hay ngược lại. Tuy nhiên, có những trường hợp ngoại lệ cho quy tắc này.
- Mặc dù có sự gia tăng nhiệt độ của chất cho đến khi đạt được điểm sôi trong quá trình bay hơi, nhưng sự thay đổi pha dẫn đến không thể quan sát được sự truyền nhiệt .
- Các phân tử của chất hấp thụ nhiệt năng liên tục từ môi trường xung quanh và do đó làm mát môi trường xung quanh cho đến khi chúng đạt đến điểm sôi, sau đó chúng bắt đầu thoát ra khỏi chất lỏng và chuyển thành hơi. Vì không có sự thay đổi về nhiệt độ cho đến khi quá trình bay hơi hoàn tất, tức là toàn bộ chất lỏng được chuyển thành hơi, lượng năng lượng cần thiết cho sự thay đổi pha này được gọi là nhiệt ẩn của quá trình hóa hơi, trong đó từ ‘tiềm ẩn’ có nghĩa là ‘ẩn’, nghĩa là nhiệt này sẽ không làm thay đổi số đọc nhiệt độ trên nhiệt kế.
Các ứng dụng của làm mát bằng bay hơi
- Chúng ta đổ mồ hôi để làm mát cơ thể. Sự thoát hơi nước về bản chất là sự bay hơi. Nước từ cơ thể chúng ta bốc hơi, lấy năng lượng từ cơ thể trong quá trình này và do đó dẫn đến hạ nhiệt độ cơ thể.
- Trong suốt mùa hè, chúng tôi mặc quần áo cotton. Bông, là chất hấp thụ nước tốt cho phép mồ hôi tiếp xúc nhiều hơn với khí quyển, do đó giúp bay hơi nhiều hơn. Chính vì lý do này mà chúng ta cảm thấy mát hơn khi mặc quần áo cotton.
- Nước được đựng trong niêu đất để cho nước nguội. Các lỗ rỗng của nồi đất, cũng giống như các lỗ của vải cotton cung cấp một diện tích bề mặt lớn hơn để bay hơi nhiều hơn.
- Máy làm mát không khí hiệu quả hơn trong những ngày khô nóng. Nguyên tắc cơ bản đằng sau hoạt động của máy làm mát không khí là làm mát bay hơi. Vào những ngày khô nóng, nhiệt độ cao và độ ẩm thấp, tốc độ bốc hơi càng cao. Nước lấy năng lượng từ không khí và chuyển hóa thành hơi. Điều này giúp không khí mát mẻ hơn.
Biểu diễn sơ đồ hoạt động của máy làm mát không khí
Ngưng tụ:
Điều này ngược lại với sự bay hơi: một chất khí chuyển thành chất lỏng và nhiệt năng bị mất đi trong quá trình này. Một ví dụ về điều này có thể là những giọt nước trên bề mặt của một ly đầy nước lạnh. Khi hơi nước hình thành từ quá trình bay hơi tiếp xúc với tầng tum lạnh, nó sẽ mất năng lượng và chuyển thành nước.
Câu hỏi thường gặp – Câu hỏi thường gặp
Khi một vật chất lỏng trở thành chất khí, sự bay hơi xảy ra. Nó
bay hơi khi nước nóng. Các phân tử chuyển động và dao động nhanh đến mức chúng phân tán như các phân tử hơi nước vào bầu khí quyển. Trong chu trình nước, có bốn giai đoạn chính. Bốc hơi, ngưng tụ, kết tủa và thu gom như chúng vốn có. Hãy xem xét các bước của cả hai. Bốc hơi: Đây là nơi mặt trời sưởi ấm làm cho nước bốc lên trong không khí từ biển, hồ,
suối, sông băng và đất, và chuyển hóa thành hơi nước [khí]. Ở các tầng cao hơn của khí quyển, các phân tử nước di chuyển lên trên bằng cách bay hơi cuối cùng cũng đến được vùng không khí lạnh hơn. Hơi nước ngưng tụ trong không khí ẩm, ẩm ướt, tạo ra những giọt nước lớn hơn, dần dần có thể nhìn thấy được như những đám mây. Làm nguội nước bằng cách giữ nó trong bóng râm, thêm đá hoặc đóng băng bằng các đường ống làm lạnh hoặc hạn chế tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Điều này làm giảm động năng mà các phân tử nước có sẵn, làm chậm tốc độ bay hơi. Sự bay hơi được mô tả
là giai đoạn mà trạng thái nước diễn ra từ thể lỏng sang thể khí hoặc thể hơi. Một ví dụ về sự bay hơi là sự tan chảy của một khối nước đá. Một minh họa điển hình khác của sự bay hơi là sự bay hơi của axeton được sử dụng để tẩy sơn móng tay.Nguyên nhân của sự bay hơi là gì?
Các bước của sự bay hơi là gì?
Làm thế nào để sự bay hơi trở thành sự ngưng tụ?
Làm thế nào có thể ngăn chặn sự bay hơi?
Ví dụ về sự bay hơi là gì?
Xem thêm:
- Công thức tính diện tích tam giác cân là gì? Giải thích và có ví dụ
- Cấu trúc nguyên tử là gì? Mô hình và cấu trúc nguyên tử
- Công thức tính phần trăm
- Các loại phản ứng hóa học chúng ta nên xem qua bài này