Sự bay hơi là gì? Sự ngưng tụ là gì?

I. Tìm hiểu sự bay hơi

1. Sự bay hơi là gì?

Sự bay hơi là quá trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể khí hoặc hơi. Nó là một con đường chính giúp nước di chuyển từ trạng thái lỏng trở lại chu trình nước dưới dạng hơi nước trong khí quyển. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hồ, sông, biển, đại dương cung cấp gần 90% độ ẩm trong khí quyển thông qua quá trình bay hơi, 10% còn lại được đóng góp bởi sự thoát hơi nước của thực vật. Một lượng nhỏ hơi nước đi vào khí quyển thông qua quá trình thăng hoa. Đó là một quá trình mà nước chuyển từ thể rắn sang thể khí, bỏ qua trạng thái lỏng.

2. Vai trò của nhiệt trong sự bay hơi

Nhiệt là cần thiết để xảy ra quá trình bay hơi. Năng lượng (dưới dạng nhiệt) được sử dụng để phá vỡ các liên kết giữ các phân tử nước với nhau. Đó là lý do tại sao nước dễ dàng bay hơi ở điểm sôi (212 ° F, 100 ° C) nhưng bay hơi chậm hơn nhiều ở điểm đóng băng. Sự bay hơi thực xảy ra khi tốc độ bay hơi vượt quá tốc độ ngưng tụ. Trạng thái bão hòa tồn tại khi hai tốc độ quá trình này bằng nhau, tại thời điểm đó độ ẩm tương đối của không khí là 100%.

Sự ngưng tụ, ngược lại với bay hơi, xảy ra khi không khí bão hòa được làm lạnh dưới điểm sương (nhiệt độ mà không khí phải được làm mát ở áp suất không đổi để nó trở nên bão hòa hoàn toàn với nước), chẳng hạn như bên ngoài một cốc nước đá. . Trên thực tế, quá trình bay hơi loại bỏ nhiệt từ môi trường, đó là lý do tại sao nước bốc hơi khỏi da làm mát bạn.

3. Đặc điểm của sự bay hơi

Đối với sự bay hơi, ta cần nhớ một số đặc điểm sau

- Mỗi chất lỏng đều bay hơi (không chỉ riêng nước): Ví dụ nước hoa bay hơi trong không khí

- Ở bất kì nhiệt độ nào của chất lỏng, sự bay hơi sẽ xảy ra 

- Ta có thể nhìn thấy sự bay hơi bằng mắt thường. Đó là khi quan sát một ấm nước đun sôi, hơi nước thoát ra từ miệng ấm. 

4. Những yếu tố ảnh hưởng tới sự bay hơi

• Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao bay hơi càng nhanh
• Gió: gió càng mạnh bay hơi càng nhanh

Diện tích mặt thoáng của chất lỏng (diện tích mặt thoáng là phần bề mặt chất lỏng tiếp xúc với không khí). Những chất mà có diện tích bề mặt nhỏ thì thời gian bay hơn sẽ lâu hơn những chất có diện tích bề mặt lớn hơn. 

Chú ý: Tốc độ bay hơi của một chất còn phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng đó. 

III. Sự ngưng tụ

1.Sự ngưng tụ là gì?

Sự ngưng tụ là quá trình chuyển đổi từ thể khí sang thể long hoặc thể rắn. Đây là quá trình ngược lại của sự bay hơi mà người ta gọi là tuần hoàn hơi.

Quá trình ngưng tụ diễn ra khi các phân tử khí mất nhiệt năng khiến chúng chuyển sang thể lỏng. Đó là khi hơi được làm lạnh hoặc nén vượt hơn mức giới hạn bão hòa của nó. Giới hạn này là khi mật độ phân tử của pha khí đạt đến ngưỡng cao nhất.

Ví dụ điển hình nhất là những đám mây lớn, mịn lơ lửng trên đầu bạn. Và khi những giọt nước trong mây kết hợp với nhau, chúng trở nên đủ nặng để tạo thành những hạt mưa rơi xuống.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ngưng tụ 

• Áp xuất: Áp suất càng cao thì sự ngưng tụ diễn ra càng nhanh. Áp suất càng thấp thì quá trình ngưng tụ diễn ra càng chậm.
• Nhiệt độ của chất: Nhiệt độ của chất là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự ngưng tụ Đối với sự ngưng tụ, nhiệt độ của chất ảnh hưởng đến quá trình này. Với chất có nhiệt độ cao hơn so với môi trường thì sự ngưng tụ là gì diễn ra càng chậm. Ngược lại, đối với những chất có nhiệt độ thấp hơn so với môi trường, sự ngưng tụ diễn ra càng nhanh.
• Khối lượng riêng của vật chất: Một chất lỏng khi có khối lượng riêng càng lớn, thời gian ngưng tụ sẽ nhanh hơn so với những chất có khối lượng riêng nhỏ.
• Diện tích bề mặt: Nhắc đến sự ngưng tụ, diện tích bề mặt là một trong những yếu tố quan trọng. Với những chất có diện tích bề mặt nhỏ thì quá trình ngưng tụ sẽ nhanh hơn. Do không có nhiều phân tử trên bề mặt được tiếp xúc với môi trường. Còn đối với những chất có diện tích bề mặt lớn hơn, chúng sẽ có khả năng ngưng tụ lâu hơn do có nhiều phân tử được tiếp xúc với môi trường.

3. Ứng dụng của sự ngưng tụ

• Ứng dụng trong ngành thực phẩm: Sự ngưng tụ được ứng dụng trong phương pháp chưng cất để sản xuất rượu.
• Ứng dụng trong hệ thống lạnh như: tủ lạnh, điều hòa không khí, hệ thống Chiller, máy sấy lạnh, kho trữ đông… Chức năng chính của dàn ngưng là ngưng tụ hơi nóng thành chất làm lạnh dạng lỏng.
• Trong lĩnh vực y tế: Quá trình ngưng tụ ứng dụng cho phương pháp chưng cất để sản xuất nước cất. Nước cất được sử dụng rộng rãi trong các bệnh viện, phòng khám và phòng thí nghiệm.
• Ứng dụng trong việc xử lý chất thải, khí thải công nghiệp: sự ngưng tụ được ứng dụng trong phương pháp xử lý nước thải, khí thải công nghiệp tại các nhà máy. Xử lý chất thải dạng lỏng sẽ có 2 phương pháp ngưng tụ: ngưng tụ gián tiếp (ngưng tụ hỗn hợp) và trực tiếp (ngưng tụ bề mặt).

4. Phương pháp xử lý ngưng tụ

• Phương pháp xử lý ngưng tụ trực tiếp: Quá trình này diễn ra bằng cách cho khí và tác nhân làm lạnh cùng tiếp xúc trực tiếp với nhau để cấu tử cần tách chuyển thành thể lỏng do thay đổi nhiệt độ. Hỗn hợp khí này sau đó sẽ được thải ra bên ngoài. Phương pháp có nhược điểm là hao phí chất làm lạnh vì không sử dụng được nhiều lần và giá trị phân chia không cao như phương pháp gián tiếp.
• Phương pháp xử lý ngưng tụ gián tiếp: Quá trình diễn ra trong thiết bị trao đổi nhiệt có tường ngăn giữa khí và tác nhân làm lạnh đi ngược chiều nhau. Quá trình trao đổi nhiệt chỉ có thể diễn ra trên bề mặt. Để tăng hiệu quả làm lạnh thì người ta sẽ bố trí thiết bị làm lạnh thành nhiều lớp và ngăn để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa tác nhân làm lạnh và hỗn hợp khí.
• Ngoài ra để loại bỏ hơi nước ngưng tụ thì người ta đã dùng bẫy hơi, để loại bỏ nước ngưng tụ và lọc được hơi nóng chất lượng để phục vụ cho nhu cầu sử dụng của con người.

Như vậy! thông qua bài viết này chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về nội dung sự bay hơi là gì? Sự ngưng tụ là gì? Hy vọng, bạn đọc sẽ phần nào hiểu rõ hơn về sự bay hơi và sự ngưng tụ. Từ đó có thêm nhiều kiến thức bổ ích góp phần vào cuộc sống thực tế.