„Verdampfen“ – Versionsunterschied
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Das '''Verdampfen''' ({{enS|vaporization}}) ist der [[Phasenübergang]] einer [[Flüssigkeit]] oder eines Flüssigkeits[[gemisch]]es in den [[Gas|gasförmigen]] [[Aggregatzustand]].<ref>{{Literatur |Autor=J. G. Calvert |Titel=Glossary of atmospheric chemistry terms (Recommendations 1990) |Sammelwerk=Pure and Applied Chemistry |Band=62 |Nummer=11 |Datum=1990 |ISSN=1365-3075 |Seiten=2167–2219 |DOI=10.1351/pac199062112167}}</ref> Während das Überführen von Flüssigkeitsteilchen in die Gasphase durch [[Sieden]] unter den Verdampfungsbegriff fällt, wird Verdampfung teilweise von [[Verdunstung]], also dem Übergang von Flüssigkeitsteilchen in die Gasphase bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit, abgegrenzt.<ref>{{Internetquelle |autor=Jörg Wingender |url=https://roempp.thieme.de/lexicon/RD-22-00365?searchterm=verdampfen&context=search |titel=Verdampfung |werk=RÖMPP online |hrsg=Georg Thieme Verlag |datum=2011 |sprache=de |abruf=2022-12-05}}</ref> |
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Das '''Verdampfen''' ist der [[Phasenübergang]] einer [[Flüssigkeit]] oder eines Flüssigkeits[[gemisch]]es in den [[Gas|gasförmigen]] [[Aggregatzustand]]. |
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Für das Verdampfen einer Flüssigkeit muss die [[Verdampfungsenthalpie]] aufgebracht werden. Der Umgebung bzw. der Flüssigkeit wird [[Wärme]] entzogen. Wird dem System keine Wärme von außen zugeführt, erreicht ein [[Geschlossenes System (Thermodynamik)|geschlossenes System]] einen bestimmten [[Gleichgewichtszustand]], der durch die [[Temperatur]] und die [[Phase (Materie)|Phasen]] |
Für das Verdampfen einer Flüssigkeit muss die [[Verdampfungsenthalpie]] aufgebracht werden. Der Umgebung bzw. der Flüssigkeit wird [[Wärme]] entzogen. Wird dem System keine Wärme von außen zugeführt, erreicht ein [[Geschlossenes System (Thermodynamik)|geschlossenes System]] einen bestimmten [[Gleichgewichtszustand]], der durch die [[Temperatur]] und die [[Phase (Materie)|Phasen]]anteile in den beteiligten Aggregatzuständen beschrieben wird. |
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== Verdampfungsformen == |
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Es wird beim Verdampfen zwischen zwei Formen unterschieden |
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* [[Sieden]] |
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* [[Verdunstung]] |
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== Physikalische Grundlagen == |
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Eine Flüssigkeit siedet, wenn der temperaturabhängige [[Sättigungsdampfdruck]] der Flüssigkeit größer ist als der [[Druck (Physik)|Druck]] der überlagerten Gasphase. |
Eine Flüssigkeit siedet, wenn der temperaturabhängige [[Sättigungsdampfdruck]] der Flüssigkeit größer ist als der [[Druck (Physik)|Druck]] der überlagerten Gasphase. |
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Beim Verdunsten ist eine Flüssigkeit mit einem anderen Gas überlagert, das überhitzt ist (der Zustand des überlagerten Gases liegt im [[T-s-Diagramm]] oberhalb des [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|kritischen Punktes]]). Das überlagerte Gas kann abhängig von seiner Temperatur einen bestimmten Volumen- bzw. [[Mol]]­anteil der Flüssigkeit aufnehmen. Über einer Flüssigkeit stellt sich im Gleichgewicht der [[Partialdruck]] der verdampfenden Flüssigkeit ein, der dem gesättigten Zustand entspricht. Das Verhältnis des Partialdrucks der verdampften Phase zum Partialdruck bei Sättigung in dem überlagerten Gas wird als [[Relative Luftfeuchtigkeit|relative Feuchtigkeit]] φ bezeichnet. |
Beim Verdunsten ist eine Flüssigkeit mit einem anderen Gas überlagert, das überhitzt ist (der Zustand des überlagerten Gases liegt im [[T-s-Diagramm]] oberhalb des [[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|kritischen Punktes]]). Das überlagerte Gas kann abhängig von seiner Temperatur einen bestimmten Volumen- bzw. [[Mol]]­anteil der Flüssigkeit aufnehmen. Über einer Flüssigkeit stellt sich im Gleichgewicht der [[Partialdruck]] der verdampfenden Flüssigkeit ein, der dem gesättigten Zustand entspricht. Das Verhältnis des Partialdrucks der verdampften Phase zum Partialdruck bei Sättigung in dem überlagerten Gas wird als [[Relative Luftfeuchtigkeit|relative Feuchtigkeit]] φ bezeichnet. |
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Die Flüssigkeit verdunstet, solange der [[Sättigungsdampfdruck]] |
Die Flüssigkeit verdunstet, solange sich der [[Partialdruck]] des Dampfes unterhalb des [[Sättigungsdampfdruck]]s befindet bzw. solange die relative Luftfeuchte unterhalb 100 % liegt. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit jedoch 100 % überschreitet, tritt eine [[Übersättigung]] auf und es [[Kondensation|kondensiert]] Flüssigkeit. |
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[[Datei:Verdampfung.jpg|mini|600px|zentriert|Beispiel: [[Isobare Zustandsänderung|Isobare]] Erwärmung, Verdampfung und [[Heißdampf|Überhitzung]] von Wasser, Zustandsverlauf im [[T-s-Diagramm]]]] |
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| ⚫ | Bei einer Temperatur von 100 °C und dem äußeren Luftdruck von 1,013 bar siedet Wasser. Solange es sich um ein [[Offenes System (Thermodynamik)|offenes System]] mit konstantem Druck handelt, verdampft das Wasser bei konstanter Temperatur. Der [[Massenstrom]] der siedenden Flüssigkeit wird durch die [[Wärmestrom|Wärmezufuhr]] zur Flüssigkeit bestimmt. |
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Auf der [[Erde]] verdunstet [[Wasser]] bei einem äußeren Luftdruck von 1,013 [[Bar (Einheit)|bar]] bis zu einer Temperatur von 100 °C. Die Verdunstungsrate wird durch die Temperatur der Flüssigkeit und den Sättigungsgrad der überlagerten Luft mit [[Wasserdampf]] bestimmt. Bei starker Luftbewegung ([[Wind]]) wird die Luft über einem Wasserbehältnis mit hoher Rate gegen ungesättigte Luft ausgetauscht; die Verdunstungsrate des Wassers wird größer. Weiterhin wird die Verdunstungsrate erhöht, wenn die Temperatur ansteigt, da bei höherer Temperatur die Luft mehr Wasser aufnehmen kann (der Sättigungspartialdruck ist höher). |
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* [[Thermodynamik#Technische Thermodynamik|Literatur zur Technischen Thermodynamik]] |
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Aktuelle Version vom 9. April 2024, 16:24 Uhr
Das Verdampfen (englisch vaporization) ist der Phasenübergang einer Flüssigkeit oder eines Flüssigkeitsgemisches in den gasförmigen Aggregatzustand.[1] Während das Überführen von Flüssigkeitsteilchen in die Gasphase durch Sieden unter den Verdampfungsbegriff fällt, wird Verdampfung teilweise von Verdunstung, also dem Übergang von Flüssigkeitsteilchen in die Gasphase bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit, abgegrenzt.[2]
Für das Verdampfen einer Flüssigkeit muss die Verdampfungsenthalpie aufgebracht werden. Der Umgebung bzw. der Flüssigkeit wird Wärme entzogen. Wird dem System keine Wärme von außen zugeführt, erreicht ein geschlossenes System einen bestimmten Gleichgewichtszustand, der durch die Temperatur und die Phasenanteile in den beteiligten Aggregatzuständen beschrieben wird.
Physikalische Grundlagen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Eine Flüssigkeit siedet, wenn der temperaturabhängige Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit größer ist als der Druck der überlagerten Gasphase.
Beim Verdunsten ist eine Flüssigkeit mit einem anderen Gas überlagert, das überhitzt ist (der Zustand des überlagerten Gases liegt im T-s-Diagramm oberhalb des kritischen Punktes). Das überlagerte Gas kann abhängig von seiner Temperatur einen bestimmten Volumen- bzw. Molanteil der Flüssigkeit aufnehmen. Über einer Flüssigkeit stellt sich im Gleichgewicht der Partialdruck der verdampfenden Flüssigkeit ein, der dem gesättigten Zustand entspricht. Das Verhältnis des Partialdrucks der verdampften Phase zum Partialdruck bei Sättigung in dem überlagerten Gas wird als relative Feuchtigkeit φ bezeichnet.
Die Flüssigkeit verdunstet, solange sich der Partialdruck des Dampfes unterhalb des Sättigungsdampfdrucks befindet bzw. solange die relative Luftfeuchte unterhalb 100 % liegt. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit jedoch 100 % überschreitet, tritt eine Übersättigung auf und es kondensiert Flüssigkeit.
Beispiel
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Bei einer Temperatur von 100 °C und dem äußeren Luftdruck von 1,013 bar siedet Wasser. Solange es sich um ein offenes System mit konstantem Druck handelt, verdampft das Wasser bei konstanter Temperatur. Der Massenstrom der siedenden Flüssigkeit wird durch die Wärmezufuhr zur Flüssigkeit bestimmt.
Literatur
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ J. G. Calvert: Glossary of atmospheric chemistry terms (Recommendations 1990). In: Pure and Applied Chemistry. Band 62, Nr. 11, 1990, ISSN 1365-3075, S. 2167–2219, doi:10.1351/pac199062112167.
- ↑ Jörg Wingender: Verdampfung. In: RÖMPP online. Georg Thieme Verlag, 2011, abgerufen am 5. Dezember 2022.