Parowanie

Nalejmy na płaski talerz trochę wody i postawmy go gdzieś w miejscu przewiewnym, a zobaczymy, że po pewnym czasie woda zniknie z talerza. Woda pozornie zniknęła, stając się gazem równie niewidocznym, jak powietrze.

Wprawdzie nieraz słyszeć można o parze, buchającej z kotła czy lokomotywy, gdzie para zdaje się być widoczna, jest to jednak nieporozumienie.

W fizyce przez słowo para rozumiemy tylko gaz, a ten zawsze jest niewidzialny.

To zaś, co w życiu codziennym nazywamy parą, nie jest już parą właściwą, a tylko pyłem wodnym, zbiorowiskiem drobniuchnych kropelek cieczy unoszących się w powietrzu.

Najłatwiej to sprawdzić, zanurzając w taką mgłę jakiś przedmiot chłodny o błyszczącej powierzchni, a zobaczymy, że pokryje go warstwa drobniutkich kropelek wody, które przed chwilą jeszcze były zawieszone w powietrzu, tworząc biały obłok.

A więc spotykamy się tutaj po raz pierwszy z nową zmianą stanu skupienia ciał, mianowicie z przemianą stanu ciekłego w stan gazowy, lotny.

Ciepło parowania

Gdy porównamy szereg doświadczeń i bliżej zastanowimy się nad nimi, jakież nasuwają się nam wnioski, dotyczące własności i warunków parowania cieczy?

Przede wszystkim parowanie cieczy odbywa się kosztem ciepła, którego w braku płomienia dostarczą ciała, tworzące najbliższe otoczenie cieczy parującej. A więc i tutaj przy zmianie stanu ciekłego w stan gazowy, jak przy topnieniu, dla wywołania takiej przemiany niezbędne jest zużycie odpowiednich ilości ciepła, które przy topnieniu nazywaliśmy ciepłem topnienia, a w danym wypadku nazwiemy ciepłem parowania.

Kiedy ciecz paruje z naszej ręki uczuwamy chłód, ponieważ dla swego parowania bierze ciepło właśnie z naszej ręki – stąd uczucie zimna.

Jeśli teraz ciecz paruje na banieczce zwilżonego nią termometru, to czerpie ciepło z termometru (z rtęci i szkła), dlatego też termometr zaczyna stygnąć i wskazuje coraz niższą temperaturę.

W obydwu wypadkach oprócz ciepła z ciała i rtęci, brane jest także ciepło i z otaczającego powietrza.

Gdy latem przechodzimy koło świeżo wystawionego domu, otynkowanego, lub nie, uczuwamy w obrębie jego bardzo wyraźny chłód. Skądże to pochodzi? W zaprawie mularskiej, która wiąże cegły, są jeszcze duże ilości wody; one to, ciągle parując, zamieniają się na parę kosztem ciepła, zaczerpniętego właśnie z otaczającego powietrza, które z tego powodu bardzo wyraźnie ostyga.

Uczucie zimna i szybkość parowania

Czy jednak każda z wybranych przez nas cieczy w tych samych warunkach parowania wywoływała to samo uczucie zimna, ten sam spadek temperatury?

Nie. Eter chłodził nas najbardziej, woda najmniej, a oliwa na termometrze nie wywoływała prawie żadnej zniżki temperatury.

Kropla eteru na tabliczce łupkowej znikała szybko, kropla spirytusu wolniej, wody jeszcze wolniej, a co się tyczy oliwy, to mogłaby ona pozostawać na tabliczce całymi tygodniami.

Z ostatnich spostrzeżeń wysnuwamy następujący wniosek: ta ciecz chłodzi najsilniej, która parując, ulatnia się najprędzej. Dlaczegóż to zachodzi taki związek pomiędzy jednym, a drugim? Wszak przedtem stwierdziliśmy, że dla zamiany cieczy na parę pobierane jest ciepło z otoczenia. Skoro zaś jedna ciecz (np. eter) w tym samym czasie wytwarza więcej pary, niż druga (np. woda) tj. prędzej się ulatnia, to na takie obfitsze parowanie zabiera od otoczenia więcej ciepła, niż ta druga, wywołując tym samym gwałtowniejszy spadek temperatury.

Wpływ wielkości swobodnej powierzchni cieczy na jej parowanie

W jednym z doświadczeń woda parowała, będąc w wąskim walcu i na talerzu. Skutek był ten, że wody wyparowało w tym samym czasie i w tych samych warunkach daleko więcej z talerza, niż z walca. Parowania te różniły się tylko wielkością powierzchni swobodnej, jaką miała ciecz w jednym i drugim wypadku.

Wobec tego wysnuwamy wniosek, że ciecz paruje tym łatwiej, im większą jest powierzchnia, na której ciecz rozlano. Zamiana cieczy na gaz (parę) odbywa się tylko u jej swobodnej powierzchni, bo jedynie w tym miejscu para, wydzielona z cieczy, może ją opuścić, rozchodząc się w otaczającym powietrzu – stąd znaczenie wielkości swobodnej powierzchni dla szybkości parowania.

Gdy chcemy prędzej wystudzić herbatę, przelewamy ją ze szklanki na spodek, bo wtedy parowanie z powodu większej powierzchni żywiej się odbywa, a wraz z utratą potrzebnego na to parowanie ciepła stygnie ciecz.

Z tej samej racji rozrzucają wilgotne siano lub zboże w możliwie cienkiej warstwie, czym przyśpieszają ulatnianie się wody, która przez to zyskuje na wielkości powierzchni zetknięcia z powietrzem.

Ruch a szybkość parowania

W doświadczeniach, przez nas rozważanych, na jedno jeszcze moglibyście baczniejszą zwrócić uwagę, a mianowicie na to, czy termometr, (jego banieczka z rtęcią), np. zwilżony eterem, albo jeszcze lepiej obwiązany kawałkiem muślinu (żeby więcej eteru można było na nim zatrzymać), umaczanym w eterze, zachowuje się zupełnie jednakowo (ze względu na zniżkę temperatury), tak w tym wypadku, gdy pozostaje nieruchomy, jak i wtedy, gdy nim poruszamy, lub nań dmuchamy np. mieszkiem (nie ustami, żeby go nie ogrzewać ciepłem powietrzem z ust)?

Otóż niewątpliwie zauważyliście, że w drugim wypadku temperatura termometru spada znacznie gwałtowniej, niż w pierwszym.

Wobec lego powiedzieć musimy, że parowanie prędzej się odbywa, gdy termometr sam jest w ruchu, lub gdy powietrze naokół niego się porusza (suszące działanie wiatru!).

Rzeczywiście z tych względów parowanie cieczy znacznie się przyśpiesza, ponieważ w ten sposób ciągle się usuwa warstwy powietrza, które już w parę danej cieczy zostały zaopatrzone, a zastępuje się je świeżymi.

Ciecz zaś, otoczona powietrzem wolnym od pary, ulatnia się prędzej, niż w powietrzu, zasobnym w tę parę; z tej racji mokra bielizna szybko wysycha w powietrzu suchym a przeciwnie – ciągle pozostaje mokrą w powietrzu wilgotnym.

Wpływ temperatury na parowanie cieczy

Nie rozważaliśmy w naszych doświadczeniach jeszcze jednej cechy parowania, którą zresztą każdy z nas dobrze zna z doświadczeń życia codziennego. Na przykład: gdzie wilgotne przedmioty schną prędzej, przy gorącym piecu czy dalej od niego? Czy w cieniu, czy na słońcu?

Naturalnie wyższa temperatura bezwarunkowo zawsze powiększa szybkość ulatniania się wszystkich cieczy.

Wnioski

Streśćmy teraz to wszystko, czego dowiedzieliśmy się o parowaniu.

  1. Każda ciecz dla zamiany na gaz (parę) zużywa odpowiednią ilość ciepła (dla każdej cieczy inną); stąd ostyganie cieczy i otoczenia podczas parowania cieczy.
  2. Rozmaite ciecze w tych samych warunkach parują niejednakowo szybko.
  3. Te z nich, które ulatniają się prędzej, wywołują oziębienie silniejsze.
  4. Parowanie cieczy zachodzi tern prędzej, im wyższa jest jej temperatura, im większą ma swobodną powierzchnię podczas parowania i im prędzej są usuwane te warstwy powietrza, które parą już się nasyciły.