گام به گام فعالیت 4-8 صفحه 107 درس 4 فیزیک (1) رشته ریاضی (دما و گرما)

الف) بررسی کنید از دیدگاه مولکولی، افزایش دما و افزایش مساحت سطح مایع چگونه بر آهنگ تبخیر سطحی مایع اثر می گذارد؟

ب) با بررسی تبخیر سطحی در شرایط مختلف سعی کنید از راه تجربه، عامل یا عامل های دیگری را پیدا کنید که بر آهنگ تبخیر سطحی مؤثر باشند.

پ) تحقیق کنید کوزه های سفالی چگونه می توانند آب داخل خود را خنک کنند.

الف) تبخیر سطحی با افزایش دما زیاد می شود. در واقع مولکول ها برای آنکه بتوانند از سطح آزاد مایع فرار کنند باید انرژی جنبشی لازم برای فرار از چنگ کشش سطحی را داشته باشند و بدیهی است که این با افزایش دما بیشتر می شود. وانگهی کشش سطحی آب نیز با افزایش دما کم می شود که این هم به تبخیر ساده تر آب می انجامد. در جدول 4-5 نیز این بستگی به دما به وضوح نمایان است.

افزایش مساحت نیز موجب افزایش تبخیر سطحی می شود. چرا که هر چه مساحت سطح آزاد بیشتر شود بدیهی است که مولکول های بیشتری برای فرار از سطح آزاد مایع وجود خواهد داشت.

ب) دانش آموزان مثلا می توانند سطح آزاد مایع را در معرض نسیم یا باد طبیعی یا مصنوعی (مثلا باد پنکه) قرار دهند و بدین ترتیب دریابند که آهنگ تبخیر سطحی افزایش می یابد. همچنین اگ بتوان شرایطی را فراهم آورد که فشار هوا بر سطح آزاد مایع کاهش یابد و ظرف در محیطی با خلا نسبی قرار گیرد، آهنگ تبخیر سطحی افزایش می یابد.

پ) آبی که از دیواره های متخلخل کوزه به بیرون تراوش کرده بخار می شود و صمن تبخیر از کوزه و آب داخل آن، گرمای لازم (گرمای نهان تبخیر) گرفته می شود. حال اگر نسیمی بوزد این عمل تشدید می شود. زیرا همان طور که گفتیم در حین تبخیر، مولکول های آب از آن جدا می شوند تا به هوای مجاور خود بروند. مقداری انرژی صرف می شود تا این مولکول ها از جاذبه مولکول های سطح آب رها شوند. بسیاری از این مولکول ها، مثلا با برخورد با مولکول های هوا، به سطح آب بازمی گیردند. اما اگر هوا با یک نسیم حرکت کند این مولکول های آزاد شده از محل دور می شوند و نمی توانند انرژی را برگردانند که به این موضوع در قسمت ب نیز پرداختیم. اگر این از دست دادن انرژی سریع باشد، دمای آب پیش از آنکه انرژی قابل توجهی از محیط به آب انتقال یابد، فرو می افتد. بنابراین اگر یک کوزه متخلخل در سایه قرار داده شود، وزش یک نسیم می تواند آب داخل کوزه را با جدا کردن مولکول های بخار شده از آبی که از دیواره کوزه به بیرون تراویده است خنک کند. عرق کردن بدن و یا خیساندن لباس و پوشیدن آن و سپس قرار گرفتن در زیر سایه و محلی بادگیر نیز به طور مشابه می تواند باعث خنک شدن شخص شود.