Lo que mantiene a las moléculas de agua en el aire se caiga?

Question

Yo estaba pensando acerca de la refrigeración por evaporación, cómo las partículas en el agua con la mayoría de velocidad de volar fuera del agua, dejando que el aire más frío. Pero luego pensé, ¿cómo es que estas moléculas de agua quedan en el aire sin caer en el líquido? Lo que plantea la pregunta, ¿cómo ninguna de las moléculas de agua en el aire de la estancia en ella?

Quiero decir, que son más pesados que el aire. La gravitación de obras sobre ellos, así que sin aire en la forma en que sería sin duda la caída hacia abajo con la misma velocidad de cualquier tamaño humano de la caída de objetos. Así que me imagino que las moléculas de aire en el camino entre ellos y el suelo se mantienen. Pero, ¿cómo pueden hacerlo? Supongo que las moléculas de aire se mantenía desde el suelo debido a que tienen una mayor fuerza entre ellos (en la temperatura de la habitación) que las moléculas de agua hacer, porque el aire es un gas a temperatura ambiente. Pero el agua no es de gas en la temperatura ambiente, por lo que no debería tener esas grandes fuerzas de repulsión entre las moléculas. O tal vez estoy confundido? Por favor, arrojar luz sobre esto.

Answer 1

Quiero decir, que son más pesados que el aire.

No.

El agua es $H_2O$ que tiene un peso molecular de 18 años.

El nitrógeno es $N_2$ que tiene un peso molecular de 28.

El oxígeno es $O_2$ que tiene un peso molecular de 32.

El argón es $Ar$ que tiene un átomo de peso de 40.

Así que una molécula de agua tiene una masa que es menor que la de todos los componentes significativos de aire.

Pero luego pensé, ¿cómo es que estas moléculas de agua quedan en el aire sin caer en el líquido?

Hay una dinámica equillibrium. Cuando hay un cuerpo de agua, con el aire que contiene vapor de agua por encima de ella, de la fase gaseosa las moléculas de agua, HACER continuamente se condensan en el agua líquida. Una forma de comprobar esto es para dejar un $D_2O$ botella expuesta al aire durante un período de tiempo, y mira su espectro de RMN de protón antes y después.

En otras palabras, si el agua líquida es en equillibrium con la humedad del aire, la velocidad a la que el agua líquida moléculas de entrar en la fase gaseosa es igual a la tasa a la cual el gas, el agua moléculas de entrar en la fase líquida. Si el sistema está fuera de equillibrium, neto de la evaporación o la red se produce condensación, hasta equillibrium es alcanzado.

Answer 2

En primer lugar, las moléculas de agua NO son más pesadas que las moléculas de aire. El aire es principalmente N₂ (peso molecular 28) y algunos O₂ (peso molecular 32). H₂S tiene un peso molecular de sólo 18 años. Así que todo lo demás siendo igual, es de esperar que el vapor de agua en el aire para subir en promedio.

Sin embargo, a nivel de moléculas individuales, la gravedad es un efecto minúsculo y hundido por las fuerzas resultantes de las constantes colisiones entre las moléculas. Pensamos que un gas es como una gran caja llena tal vez el 10% de la manera con pelotas de ping-pong. Ahora vibrar la caja. La mesa de ping-pong pelotas de rebote, de modo que, en promedio, hay más espacio entre ellos cuando eran sólo una capa en la parte inferior de la caja.

Cualquier una bola al azar de rebote a su alrededor con un impredecible camino dentro de la caja. La gravedad es pequeña en comparación con la de las fuerzas individuales de las colisiones. Las colisiones añadir tanto ruido que el efecto de la gravedad, es difícil ver en el nivel micro. Usted puede ver el efecto de la gravedad mirando el promedio de un gran número de bolas. El ruido de las colisiones de un promedio de hacia cero, dejando el efecto de la gravedad más evidente. Mediante el promedio de los muchos ruidoso puntos de datos, incrementar la relación señal a ruido. En que nivel vas a ver la distribución de las bolas más denso en la parte inferior de la parte superior. Usted puede incluso escribir una ecuación para la media esperada de la densidad como función de la altura. Esta es la forma de gases, incluyendo nuestro ambiente de trabajo. Debido a la gravedad, hay más moléculas de lleno en el mismo volumen en el nivel del mar de una milla en el aire.

Ahora imagine que usted pintó una de las pelotas de ping pong negro y lo hizo un poco más pesado que los otros. Tendría que apoyarse siempre en la parte inferior? No, de rebote a su alrededor como los demás, aunque más de un promedio a largo plazo habría una probabilidad más alta de encontrar lo más cerca de la parte inferior de cualquiera de las otras bolas. En otras palabras, todo el rebote de las fuerzas de abrumar a la gravedad, por lo que sólo se puede ver la gravedad del efecto a través de una muestra grande o durante un largo tiempo.

Su molécula de agua en el aire funciona de la misma manera, excepto que es más ligero que los demás bolas y por lo tanto más de un promedio a largo plazo es más probable que sea mayor que el de otras bolas. Todo esto rebotando se llama movimiento Browniano, y es proporcional a la temperatura de las moléculas de gas.

Answer 3

Todas las moléculas en el aire constantemente chocando y rebotando entre sí, lo cual les impide "falling down". Si fueran a caer bajo la gravedad del aumentaría la presión, y habrá una fuerza neta hacia arriba. Esta es la razón por la presión alta de la atmósfera es menor que a nivel del mar.

Mientras que el agua no hierve a la temperatura de la habitación, todavía hay moléculas en la fase gaseosa. Hay un equilibrio (presión de vapor), la presión es una función de la presión atmosférica y la temperatura. De modo que las moléculas de agua son como cualquier otro tipo de moléculas en el aire.

Answer 4

En la mayoría de los sistemas que implican la evaporación del agua, la gravedad juega un papel muy menor. Podemos, en la mayoría de los casos, ignorar los efectos de la gravedad.

Lo que hace hervir el agua/se evapore es la termodinámica concepto derivado de la primera y segunda ley de la termodinámica.

Usted puede leer este artículo para averiguar la etimología de la entropía en el Clapyeron ecuación.

http://en.wikipedia.org/wiki/Clausius%E2%80%93Clapeyron_relation#Derivation_from_state_postulate

$$\frac{\mathrm{d} P}{\mathrm{d} T} = \frac {\Delta{H_{vap}}}{T \Delta v}.$$

Y la integral es:

$$\ln P = -\frac{\Delta{H_{vap}}}{R}\left(\frac{1}{T}\right)+C.$$

donde $P$ es la presión de vapor a esa temperatura.

Por ejemplo, a temperatura ambiente (20ºC), la presión de vapor del agua es de alrededor de 2,3 kPa. Esto significa que el agua se evapore hasta que se alcanza una presión parcial de 2.3 kPa y, a continuación, el agua alcanzará el 100% de humedad relativa.

La fuerza motriz de esta evaporación es en realidad termodinámicos relacionados. La evaporación se produce en la orden para el sistema para alcanzar el equilibrio termodinámico (la elaboración es fácilmente disponible en línea). La explicación de que "las partículas en el agua con la mayoría de velocidad de volar fuera del agua" es sólo una analogía para describir en términos físicos.

Answer 5

El movimiento browniano - la fuerza ejercida por los alrededores de moléculas de gas es mucho mayor que la ejercida por la gravedad. Si estás siendo golpeado constantemente, desde todas las direcciones, a través de los objetos acerca de su propia masa, pero viajar alrededor de 500 m/s de la gravedad no afecta a todo lo que mucho.