התאיידות

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מים ברתיחה

התאיידות, התאדות או אידוי היא תהליך בו חומר במצב צבירה נוזל מתנדף לגז. חלק מהאטומים או המולקולות במצב צבירה נוזלי (או מוצק ממריא) מקבלים מספיק אנרגיה כדי להתנתק משאר החומר ולעבור למצב צבירה גזי.

תהליך זה שונה מרתיחה. לדוגמה, מים בלחץ של אטמוספירה אחת עוברים ממצב צבירה נוזלי לגזי תוך כדי רתיחה רק ב-100°C, אבל התאיידות מתרחשת (בקצב מסוים, לעיתים נמוך מאד) בכל טמפרטורה שהיא. מולקולות המים נמצאות במצב תמידי של התאיידות וזרמי עיבוי בסמוך לפני המים. מולקולות פני השטח שמקבלות אנרגיה מספיקה תעזובנה את הנוזל ותהפוכנה לאדים. ההתאיידות משפיעה רבות על אקלים כדור הארץ וחיונית לחיים על פניו - היא מהווה חלק ממחזור המים. תהליך דומה פועל בחומרים רבים.

כדי שמולקולה תתנתק מהחומר המוצק או הנוזלי שהיא קשורה אליו, צריכה התנועה התרמית שלה להתגבר על מתח הפנים של החומר. כלומר, האנרגיה הקינטית של המולקולה צריכה לעלות על פונקציית העבודה (אנרגיה מינימלית לביצוע עבודה) של כוחות התאחיזה על פני החומר. מאחר שהתנועה התרמית מתגברת עם עליית הטמפרטורה, גובר קצב ההתאיידות בטמפרטורות גבוהות. בהתאם, נוזלים בעלי מתח פנים נמוך מראים התאיידות רבה יותר משל נוזלים בעלי מתח פנים גבוה. התאיידות מוגבלת כי רק חלק קטן מהמולקולות נמצאות קרוב לפני השטח, ומתוכן רק אלה שכיוון התנועה התרמית שלהם פונה כלפי חוץ מהחומר יצליחו להמלט ממנו ולהתאדות. כאשר נמלטות מולקולות מהירות, יורדת כמות האנרגיה הקינטית של המולקולות הנותרות, וטמפרטורת הנוזל יורדת מעט. כך למשל פועל מנגנון קירור הגוף על ידי הזעה.

במובן זה, ניתן להסביר את פעולתו של תהליך ההתאיידות בכל טמפרטורה שהיא כתוצאה ישירה של עובדת קיומה של התפלגות סטטיסטית של האנרגיה הקינטית של מולקולות במאגר מולקולות (למקרה הגזי, ראו גם התפלגות מקסוול בולצמן), בכל מצב צבירה; מצב זה משול לזה של בריכת כדורים – גם כאשר פילוג האנרגיה ההתחלתי הוא אחיד[1], התנגשויות בין הכדורים יגרמו עד מהרה להתפתחות סטיות מהמצב האחיד. כל מאגר חלקיקים בעל אנטרופיה וטמפרטורה סופית ישאף לחוסר אחידות אנרגטית[2] של חלקיקיו, והתנגשויות חוזרות ונשנות בין החלקיקים יגרמו לחתיכות מסוימות של נוזל לצבור אנרגיה פנימית שעולה על החום הכמוס שלהן ולהפוך לחתיכות גז.

כאשר מתרחשת ההתאיידות בכלי סגור, מצטברות המולקולות הנמלטות כאדים מעל הנוזל. ככל שמתרבה מספר המולקולות שהפכו לגז, עולה הסיכוי של מולקולות גז לפגוע בפני הנוזל, ובסופו של דבר חוזרות מולקולות רבות אל הנוזל, והצפיפות והלחץ בכלי גדלים. כאשר תהליך ההימלטות והחזרה מגיע לאיזון ("שיווי משקל"), נהוג לומר כי הכלי "רווי", ולא יתרחשו שינויים נוספים בלחץ בכלי או בטמפרטורת הנוזל.

חלקיקי הגז מסודרים פחות ביחס למצבם בנוזל או במוצק, ולכן האנטרופיה במערכת עולה, דבר המצריך השקעת אנרגיה. פירוש הדבר כי שינוי האנתלפיה (ΔHevaporation) עבור התאיידות הוא תמיד חיובי.

התאיידות כפוייה היא תהליך בהפרדת תערובות, בו תערובת מחוממת באופן מבוקר כדי להוציא מתוכה את הרכיבים הנדיפים יותר (כגון מים), ולהשאיר בה רכיב יבש ונדיף פחות.

פרמטרים המשפיעים על מידת ההתאיידות[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • טמפרטורת החומר - כשהחומר חם יותר, ההתאדות תהיה מהירה יותר.
  • ריכוז החומר המתאדה באוויר - כשבאוויר כבר מצוי ריכוז גבוה של החומר המתאדה, החומר יתאדה לאט יותר.
  • מידת זרימת האוויר - נובע משתי הנקודות הקודמות. כשאויר מעל פני החומר "טרי" ומתחלף תמידית ריכוז החומר באוויר לא גדל עם הזמן, ולכן קצב האידוי אינו יורד. בנוסף, למולקולות בתנועה אנרגיה רבה יותר מאשר במנוחה, לכן ככל שמתחזקת זרימת האוויר, גדל כוח האידוי של מולקולות האוויר.
  • כוחות בין-מולקולריים - ככל שהכוחות השומרים את המולקולות יחדיו במצב נוזל או מוצק חזקים יותר, יש צורך באנרגיה רבה יותר כדי לאדות אותן. לכן הנטייה להתאדות שונה בחומרים שונים.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ כלומר כאשר כל הכדורים מתחילים עם אותה מהירות.
  2. ^ אין הכוונה שהוא שואף לחוסר אחידות באנרגיה קינטית ממוצעת או טמפרטורה (בדיוק ההפך הוא הנכון), אלא שמערכת החלקיקים נוטה "להתייצב" על התפלגות מסוימת.