蒸發(fā) - 大氣物理學(xué)術(shù)語(yǔ)
定義1:物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的相變過程。所屬學(xué)科:大氣科學(xué)-大氣物理學(xué)。定義2:水由液態(tài)或固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的相變過程。所屬學(xué)科:地理學(xué)-水文學(xué)。定義3:發(fā)生在液體表面的汽化。所屬學(xué)科:電力-通論。定義4:液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水,逸入大氣的過程。所屬學(xué)科:電力-通論。定義5:溫度低于沸點(diǎn)時(shí),從水面、冰面或其他含水物質(zhì)表面逸出水汽的過程。所屬學(xué)科:水利科技-水文、水資源-陸地水文學(xué)。定義6:物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的相變過程。所屬學(xué)科:資源科技-氣候資源學(xué)?,F(xiàn)代漢語(yǔ)中,常形容人或物反常地呈現(xiàn)出近乎消失的狀態(tài)。
基本信息
拼音
zhēngfā
英文
①evaporate
②evaporation
解釋
液體蒸騰揮發(fā)為水汽的現(xiàn)象。
引用
蕭紅《手》:“窗前的楊樹抽著芽,操場(chǎng)好像冒著煙似的,被太陽(yáng)蒸發(fā)著?!崩仙帷恶橊勏樽印肥耍骸霸谶@個(gè)白光里,每一個(gè)顏色都刺目,每一個(gè)聲響都難聽,每一種氣味都混含著由地上蒸發(fā)出來(lái)的腥臭?!?/p>
概述
蒸發(fā)和沸騰都是汽化現(xiàn)象,是汽化的兩種不同方式。蒸發(fā)是在液體表面發(fā)生的汽化過程,沸騰是在液體內(nèi)部和表面上同時(shí)發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。溶液的蒸發(fā) - evaporation通常是指通過加熱使溶液中一部分溶劑汽化,以提高溶液中非揮發(fā)性組分的濃度 - 濃縮或使溶質(zhì)從溶液中析出結(jié)晶的過程。通常,溫度越高、液面暴露面積越大,蒸發(fā)速率越快;溶液表面的壓強(qiáng)越低,蒸發(fā)速率越快。
原理、效應(yīng)、發(fā)生條件和影響因素
液體的蒸發(fā)
蒸發(fā)量是指在一定時(shí)段內(nèi),水分經(jīng)蒸發(fā)而散布到空中的量,通常用蒸發(fā)掉的水層厚度的毫米數(shù)表示,水面或土壤的水分蒸發(fā)量,分別用不同的蒸發(fā)器測(cè)定。一般溫度越高、濕度越小、風(fēng)速越大、氣壓越低、則蒸發(fā)量就越大;反之蒸發(fā)量就越小。從微觀上看,蒸發(fā)就是液體分子從液面離去的過程。由于液體中的分子都在不停地作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),它們的平均動(dòng)能的大小是跟液體本身的溫度相適應(yīng)的。由于分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)和相互碰撞,在任何時(shí)刻總有一些分子具有比平均動(dòng)能還大的動(dòng)能。這些具有足夠大動(dòng)能的分子,如處于液面附近,其動(dòng)能大于飛出時(shí)克服液體內(nèi)分子間的引力所需的功時(shí),這些分子就能脫離液面而向外飛出,變成這種液體的汽,這就是蒸發(fā)現(xiàn)象。飛出去的分子在和其他分子碰撞后,有可能再回到液面上或進(jìn)入液體內(nèi)部。如果飛出的分子多于飛回的,液體就在蒸發(fā)。
其他條件相同的不同液體,蒸發(fā)快慢亦不相同。這是由于液體分子之間內(nèi)聚力大小不同而造成的。例如,水銀分子之間的內(nèi)聚力很大,只有極少數(shù)動(dòng)能足夠大的分子才能從液面逸出,這種液體蒸發(fā)就極慢。而另一些液體如乙醚,分子之間的內(nèi)聚力很小,能夠逸出液面的分子數(shù)量較多,所以蒸發(fā)得就快。
在蒸發(fā)過程中,液體蒸發(fā)不僅吸熱還有使周圍物體冷卻的作用。當(dāng)液體蒸發(fā)時(shí),從液體里跑出來(lái)的分子,要克服液體表面層的分子對(duì)它們的引力而做功。這些分子能做功,是因?yàn)樗鼈兙哂凶銐虼蟮膭?dòng)能。比平均動(dòng)能大的分子飛出液面,速度大的分子飛出去,而留存液體內(nèi)部的分子所具有的平均動(dòng)能變小了。所以在蒸發(fā)過程中,如外界不給液體補(bǔ)充能量,液體的溫度就會(huì)下降。這時(shí),它就要通過熱傳遞方式從周圍物體中吸取熱量,于是使周圍的物體冷卻。
影響蒸發(fā)快慢的因素:溫度、濕度、液體的表面積、液體表面上方的空氣流動(dòng)的速度等。
主要因素:
- 一溫度。溫度越高,蒸發(fā)越快。因?yàn)樵谌魏螠囟认?,分子都在不斷地運(yùn)動(dòng),液體中總有一些速度較大的分子能蒸發(fā)儀器蒸發(fā)皿夠飛出液面脫離束縛而成為汽分子,所以液體在任何溫度下都能蒸發(fā)。液體的溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,速度增大,從液面飛出去的分子數(shù)量就會(huì)增多,所以液體的溫度越高,蒸發(fā)得就越快。
- 二液面表面積大小。如果液體表面面積增大,處于液體表面附近的分子數(shù)目增加,因而在相同的時(shí)間里,從液面飛出的分子數(shù)量就增多,所以液面面積越大,蒸發(fā)速度越快。
- 三液體表面上方空氣流動(dòng)的速度。當(dāng)飛入空氣里的汽分子和空氣分子或其他汽分子發(fā)生碰撞時(shí),有可能被碰回到液體中來(lái)。如果液面上方空氣流動(dòng)速度快,通風(fēng)好,分子重新返回液體的機(jī)會(huì)越小,蒸發(fā)就越快。
分類
蒸發(fā)可分為常壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)。
常壓蒸發(fā)
常壓蒸發(fā)裝置簡(jiǎn)單,易于操作,一般在蒸發(fā)皿或燒杯中進(jìn)行,待蒸發(fā)溶液的體積不應(yīng)超過蒸發(fā)器皿容積的2/3。蒸發(fā)皿中的液面面積較大,有利于快速濃縮。若溶質(zhì)對(duì)熱穩(wěn)定,可將溶液放人蒸發(fā)皿或燒杯中,然后在水浴中加熱,也可用煤氣燈或電加熱器直接加熱。用煤氣燈直接加熱時(shí),須先將蒸發(fā)皿置于石棉網(wǎng)上用小火均勻預(yù)熱,然后用大火加熱,至微沸時(shí)再改用小火維持沸騰狀態(tài)。在加熱過程中應(yīng)不斷攪拌,以加快蒸發(fā)的速率,并防止溶液暴沸、濺出。若溶劑為有機(jī)溶劑,則不可用明火加熱,要選用水浴、油浴或電加熱器加熱,并且應(yīng)在通風(fēng)櫥 - fumecupboard中進(jìn)行。
減壓蒸發(fā)
若被濃縮的物質(zhì)對(duì)熱不穩(wěn)定,常壓下易氧化、分解,或溶劑為高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑,或溶劑的量大、或有毒時(shí),常采用減壓蒸餾的方式進(jìn)行濃縮。
蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)
原理
利用加熱的方法,使溶液中溶劑不斷揮發(fā)而析出溶質(zhì)(晶體)的過程。
實(shí)驗(yàn)儀器
蒸發(fā)皿、鐵架臺(tái)、玻璃棒、坩堝鉗、酒精燈。
蒸發(fā)皿為一陶瓷淺底的圓碟狀容器。當(dāng)欲由溶液中得到固體時(shí),常需以加熱的方法趕走溶劑,此時(shí)就要用到蒸發(fā)皿。溶劑蒸發(fā)的速率愈快,它的結(jié)晶顆粒就愈小。視所需蒸發(fā)速率的快慢不同,可以選用直接將蒸發(fā)皿放在火焰上加熱的快速蒸發(fā)、用水浴加熱的較和緩的蒸發(fā)或是令其在室溫的狀態(tài)下慢慢地蒸發(fā)三種方式。
一般在實(shí)驗(yàn)室中要純化固體時(shí),都要以再結(jié)晶的方法來(lái)使固體的純度增加。再結(jié)晶的方法通常為選取適當(dāng)?shù)娜軇?,使不純物中的雜質(zhì)在此溶劑中具有難溶或不溶的特性,而欲純化的成分則在此溶劑中有相當(dāng)好的溶解度。先將欲純化的固體以最少量的熱溶劑溶解,此時(shí)若有不溶的雜質(zhì),則應(yīng)立即將溶液在此溫?zé)岬臓顩r下過濾;如此即可將不溶的固體雜質(zhì)借過濾留在濾紙上;濾下的濾液中主成分的純度即可增加,再將濾液倒入蒸發(fā)皿中令其結(jié)晶,得到的晶體即為純度增高的物質(zhì)。
操作要領(lǐng)
1.蒸發(fā)皿中液體的量不得超過容積的2/3。
2.蒸發(fā)過程中必須用玻璃棒不斷攪拌,使液體受熱均勻,以防止局部溫度過高而使液體飛濺。
3.當(dāng)加熱至 - 大量固體出現(xiàn)時(shí),應(yīng)停止加熱利用馀熱蒸干。
4.不能把熱的蒸發(fā)皿直接放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,應(yīng)墊上石棉網(wǎng)。
5.坩堝鉗用于夾持蒸發(fā)皿。
操作口訣
皿中液體不宜多,防止飛濺要攪動(dòng)。
較多固體析出時(shí),移去酒燈自然蒸。
相關(guān)解釋
1、皿中液體不宜多,防止飛濺要攪動(dòng):“皿”指蒸發(fā)皿。意思是說加入蒸發(fā)皿中的液體不宜過多(一般不應(yīng)超過蒸發(fā)皿容積的2/3),在加熱過程中,要用玻璃棒不斷攪動(dòng),防止由于局部溫度過高,造成液滴飛濺。
2、較多固體析出時(shí),移去酒燈自然蒸:意思是說當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多的固體時(shí),應(yīng)立即移去酒精燈停止加熱,利用蒸發(fā)皿的馀熱使液體自然蒸干。
過程
大氣中的水分經(jīng)常處于沒有飽和的狀態(tài),于是無(wú)論是海洋還是陸地都緩慢進(jìn)行著水分從下墊面“蒸發(fā)”而進(jìn)入大氣的物理過程。自然界中蒸發(fā)現(xiàn)象頗為復(fù)雜,影響蒸發(fā)速度的主要因子有:水源;熱源;飽和差;風(fēng)速與湍流擴(kuò)散強(qiáng)度。
⑴水源。沒有水源就不可能有蒸發(fā),因此開闊水域、雪面、冰面或潮濕土壤、植物是產(chǎn)生蒸發(fā)的基本條件。在沙漠中,蒸發(fā)潛力很大,但實(shí)際蒸發(fā)量非常少,因幾乎無(wú)水可供蒸發(fā)。
⑵熱源。蒸發(fā)必須消耗熱量,在蒸發(fā)過程中如果沒有熱量供給,蒸發(fā)面就會(huì)逐步冷卻,從而使蒸發(fā)面上的水汽壓減低,于是蒸發(fā)減緩或逐漸停止。因此蒸發(fā)速度在很大程度上決定于熱量的供給。
⑶飽和差。在其他因素相同的情況下,蒸發(fā)速度與飽和差成正比。嚴(yán)格說此處的飽和水汽壓應(yīng)由蒸發(fā)面的溫度算出,但通常以一定的氣溫下的飽和水汽壓代替。
⑷風(fēng)速與湍流擴(kuò)散。無(wú)風(fēng)時(shí),蒸發(fā)面上的水汽單靠分子擴(kuò)散,水汽壓減小得慢,飽和差小,因而蒸發(fā)緩慢。有風(fēng)時(shí),湍流加強(qiáng),蒸發(fā)面上的水汽隨風(fēng)和湍流迅速散布到廣大的空間,蒸發(fā)面上水汽壓減小增快,飽和差增大,蒸發(fā)加快。
除上述基本因子外,大陸上的蒸發(fā)還應(yīng)考慮到土壤的結(jié)構(gòu)、濕度、植被的特征等。海洋上的蒸發(fā)還應(yīng)考慮水中的鹽分。在影響蒸發(fā)的因子中,蒸發(fā)面的溫度(熱量)通常是影響蒸發(fā)能力起決定作用的因子。由于蒸發(fā)面(陸面及水面)的溫度有年、日變化,所以蒸發(fā)量也有年、日變化。全球的平均情況是每年大約從下墊面(海洋、陸地、冰原)蒸發(fā)的水層的深度為1m。
化工操作
化工生產(chǎn)中蒸發(fā)操作的目的通常有三。
①獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品;
②借蒸發(fā)以脫除溶劑,將溶液增濃至飽和狀態(tài),隨后加以冷卻,析出固體產(chǎn)物,即采用蒸發(fā)、結(jié)晶的聯(lián)合操作以獲得固體溶質(zhì);
③脫除溶質(zhì),制取純凈的溶劑。
蒸發(fā)器內(nèi)備有足夠的加熱面,使溶液受熱沸騰。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流動(dòng),被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。汽化的蒸汽常夾帶有較多的霧末和液滴,因此蒸發(fā)器內(nèi)需備有足夠的分離空間,往往還裝有適當(dāng)形式的除沫器以除去液沫。排出的蒸氣如不再利用,應(yīng)將其在冷凝器中加以冷凝。
蒸發(fā)操作可連續(xù)或間歇地進(jìn)行,工業(yè)上大量物料的蒸發(fā)通常是連續(xù)的定態(tài)過程。
蒸發(fā)量測(cè)量
土壤蒸發(fā)量和和水面蒸發(fā)量的測(cè)定,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水文工作上非常重要。雨量稀少、地下水源及流入徑流水量不多的地區(qū),如蒸發(fā)量很大,極易發(fā)生干旱。
新義
有一種游戲叫“人間蒸發(fā)”。就是給自己幾天時(shí)間,和熟悉的生活說“再見”,將手機(jī)關(guān)掉,讓全世界的人都找不到。在一個(gè)完全陌生的環(huán)境中度過一段舒心的日子??梢詫?kù)o,也不妨瘋狂。
這里的“人間蒸發(fā)”當(dāng)然不是指液體表明緩慢地轉(zhuǎn)變成氣體的物理現(xiàn)象,《當(dāng)代漢語(yǔ)新詞詞典》)對(duì)它的解釋是:“在人間消失,無(wú)影無(wú)蹤。”這個(gè)詞來(lái)自香港,是個(gè)極其形象的詞語(yǔ),傳入內(nèi)地后迅速受到大小媒體的青睞。
例如:
1.張女士花1萬(wàn)元買了一家美容廳的會(huì)員金卡,可卡里的錢只消費(fèi)了800元,美容廳的老板就“人間蒸發(fā)”了。(《解放日?qǐng)?bào)》2003年5月6日)
2.在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的時(shí)間里,他(薩達(dá)姆)成功地從美軍的天羅地網(wǎng)中“人間蒸發(fā)”……(《新聞晨報(bào)》2003年12月28日)
將四字詞語(yǔ)“人間蒸發(fā)”簡(jiǎn)化為“蒸發(fā)”后,再由“蒸發(fā)”的本義通過聯(lián)想將失蹤(例3)、出走(例4)等也稱為“蒸發(fā)”。
3.如果說伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)一開打,中東客商的“蒸發(fā)”還未引起人們足夠重視的話,那么……(《解放日?qǐng)?bào)》2003年7月7日)
4.兒子挨揍就此“蒸發(fā)”,父母又怕又悔度日。(《解放日?qǐng)?bào)》2003年8月28日)
“蒸發(fā)”在使用和流傳過程中,其主體逐漸發(fā)生了變化,可以是人,也可以是物(例5)。
5.百人渡輪在熱帶風(fēng)暴中“蒸發(fā)”,迄今下落不明,可能已經(jīng)沉沒。(《新聞晚報(bào)》2004年3月11日)
“蒸發(fā)”的主體不僅經(jīng)歷了由人的到物的變化,還經(jīng)歷了由實(shí)到虛的變化(例6、例7)。
6.債市兩個(gè)月蒸發(fā)83億。(《文匯報(bào)》2003年10月14日)
7.如果真的出現(xiàn)了“同齡退休”的情形,那么隨著相當(dāng)數(shù)量的女性延后五年時(shí)間退休,必將導(dǎo)致五年內(nèi)一大批工作崗位無(wú)形地“蒸發(fā)”。(《解放日?qǐng)?bào)》2003年9月26日)
