Energie

Teplota

Vypařování a kondenzace

Vypařování je skupenská přeměna, při které se kapalina mění na plyn pouze z povrchu (ne z celého objemu jako při varu). Kapalina při vypařování odebírá teplo z okolí.

Podle kinetické teorie se z kapaliny vypařují ty molekuly, jejichž energie je dostatečná k překonání kohezních sil, a jejichž pohyb směřuje k volnému povrchu kapaliny, takže projdou povrchovou vrstvou a opustí kapalinu. Kapalinu tedy opouštějí molekuly s největší energií. Pokud je těchto molekul větší množství, vede to ke snížení střední energie zbývajících molekul kapaliny. To se při adiabatickém vypařování projeví snížením teploty kapaliny. Při rovnováze mezi párou a kapalinou se pára nazývá nasycená. Opačným jevem k vypařování je kondenzace.

Aby došlo k přeměně 1kg kapaliny v páru téže teploty, musíme jí dodat měrné skupenské teplo vypařování lv. S rostoucí teplotou měrné skupenské teplo vypařování klesá. Např. pro vodu teploty 0°C má hodnotu lv = 2,51 MJ / kg, při 100°C má hodnotu lv = 2,26 MJ / kg.

Pro latentní teplo vypařování pak platí

kde m je hmotnost odpařené kapaliny. Měrné skupenské teplo varu je rovno měrnému skupenskému teplu vypařování při teplotě kapaliny.

Obrácený děj k vypařování je kapalnění (kondenzace), při kterém pára v důsledku zmenšení svého objemu nebo snížením teploty kapalní. Při kapalnění se zpětně uvolňuje skupenské teplo kondenzační. Měrné skupenské teplo kondenzační je rovno měrnému skupenskému teplu vypařování téže látky při stejné teplotě. Kapalnění usnadňují drobná zrnka prachu nebo elektricky nabité částice.

Pro organizmy je vypařování  a kondenzace dalším způsobem ztráty či regulace tělesné teploty. Živočichové ztrácejí tělesné teplo pocením a získávají jej, pokud pára kondenzuje na povrchu jejich těla. V případě, že okolní prostředí, resp. teplota vzduchu se blíží k hodnotě tělesné teploty stává se pocení hlavní způsob snížení teploty.  

Evaporace je nutná k udržení konstantní teploty u pouštních živočichů. Příjem tepla je úměrný povrchu těla, množství vody je úměrné objemu (hmotnosti) těla. Malí živočichové jsou proto výrazně v nevýhodě.

Vedlejší graf ukazuje výdej vody za hodinu, který u malých živočichů může dosahovat více než 10% tělesné hmotnosti za hodinu.

Pouštní živočich krysa klokaní (Kangaroo) kompenzuje velký výdej tepla a vody při evaporaci následujícími mechanizmy:

1. osmolarita  moče je výrazně větší díky prodloužené Henleově kličce
2. při dýchání dochází ke kondenzaci kapaliny v nozdrách krysy a tedy ochlazení

Ztrátu vody kompenzuje též následujícím mechanizmem: většinu dne tráví Kangaroo ve své noře a zde probíhá i evaporace, voda se tak udržuje v noře, kde krysa skladuje zásoby sebraných semen, ta absorbují vlhkost a krysa je zkonzumuje i s vodou, kterou předtím ztratila evaporací.

Pocení i dýchání jsou kombinace přenosu tepla kondukcí a fázovou přeměnou. Pes vyplazením jazyka užívá odpařování k eliminaci nadměrné vnitřní energie. 

Zdroje obrázků:
[1]
[2]
[3]