Un proiect științific vaporizant

răcirea

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Concepte cheie
Fizică
Evaporare
Transfer de căldură
Temperatura

Introducere
Te-ai întrebat vreodată de ce transpirăm când mediul nostru este fierbinte sau când facem exerciții? Transpirația este o strategie de salvare a vieții, care răcește corpul și își menține temperatura. Fără transpirație, corpul nu își poate regla temperatura, ceea ce poate duce la supraîncălzire sau chiar la căldură. Dar de ce transpirația are un efect răcoritor? Răspunsul este răcirea prin evaporare. Transformarea unui lichid precum transpirația din starea sa lichidă într-un gaz necesită energie. Această energie este preluată din corpul nostru sau din transpirație, sub formă de căldură. Transferul de căldură rezultat duce la efectul de răcire dorit. În această activitate puteți observa această putere de răcire în acțiune - gata să se răcească?

fundal
Procesul de schimbare a unui lichid în starea sa gazoasă se numește evaporare. Fiecare lichid poate fi transformat într-un gaz dacă se adaugă suficientă energie la lichid sub formă de căldură. Energia necesară transformării este cunoscută sub numele de căldura evaporării. Câtă energie aveți nevoie depinde de factori precum tipul de lichid sau temperatura din jur. Dacă afară este deja foarte cald, veți avea nevoie de mai puțină energie pentru a vaporiza un lichid; dacă este foarte frig, veți avea nevoie de mai mult.

Pentru a se transforma într-un gaz, moleculele ținute împreună în interiorul lichidului trebuie să se elibereze pentru a intra în aer. Aceasta înseamnă că legăturile de hidrogen care țin moleculele împreună trebuie rupte. Astfel, moleculele care sunt capabile să formeze o mulțime de legături de hidrogen între ele sunt mult mai greu de transformat într-un gaz și au o căldură mai mare de evaporare. Acest lucru afectează și temperatura de fierbere a unui lichid. Moleculele care se atrag foarte puternic încep să fiarbă la temperaturi mai ridicate în comparație cu cele care au atracții slabe. Un punct de fierbere mai mic înseamnă, în general, că un lichid se va evapora mai repede. Apa, de exemplu, cu un oxigen și doi atomi de hidrogen, poate forma două legături de hidrogen pe moleculă. Căldura sa de evaporare este de 2.260 jouli pe gram sau 541 de calorii pe gram și începe să fiarbă la 100 de grade Celsius (212 grade Fahrenheit).

Corpul dumneavoastră folosește procesul de evaporare atunci când transpirați. Transpirația, care constă din 90% apă, începe să se evapore. Căldura necesară de evaporare este extrasă din transpirația însăși, ceea ce duce la un transfer de căldură din lichid în starea gazoasă. Acest lucru are ca rezultat un efect de răcire (numit răcire prin evaporare) care ajută la menținerea temperaturii corpului și la răcirea corpului atunci când se încălzește prea mult. Gradul de răcire este dependent de rata de evaporare și de căldura evaporării. În această activitate veți afla ce lichid are o putere de răcire mai mare: frecarea alcoolului sau a apei. Ce crezi că se va răci mai mult atunci când se evaporă?

Materiale

  • Spirt
  • Apă
  • Două căni sau boluri mici
  • Lingura de masa
  • Pipetă sau picurător medical

Pregătirea

  • Umpleți o ceașcă sau un castron mic cu o lingură de apă.
  • Umpleți cea de-a doua ceașcă sau castron mic cu o lingură de alcool pentru frecare.

Procedură

Observații și rezultate
Ai simțit puterea de răcire a apei și a alcoolului? Ambele lichide ar trebui să se simtă reci pe piele. Suflarea pe mâna udă ajută apa și alcoolul să se evapore. De asemenea, fluxul de aer va sprijini transferul de căldură departe de piele. Ar fi trebuit să observați că pielea dvs. se simte mult mai răcoroasă atunci când puneți alcoolul pe mână în comparație cu apa. Apa și alcoolul vor începe să se evapore odată ce începeți să suflați pe mână. În comparație cu apa, alcoolul are o căldură mai mică de evaporare. Asta înseamnă că pentru aceeași cantitate de lichid, se produce mai mult transfer de căldură în timpul evaporării apei în comparație cu alcoolul.

Acest lucru nu se potrivește observației dvs. că alcoolul are un efect de răcire mai mare decât apa, totuși. Motivul este că cantitatea de transfer de căldură depinde și de rata de evaporare. Deoarece alcoolul se evaporă la o rată mult mai rapidă în comparație cu apa datorită temperaturii mai mici de fierbere (82 față de 100 grade C), este capabil să transporte mai multă căldură de pe piele. Aceasta înseamnă că pentru o anumită perioadă de timp se evaporă mult mai mult alcool decât apa. Probabil că ați observat acest lucru și atunci când ați făcut o activitate suplimentară de a pune aceeași cantitate de alcool și apă afară la soare și ați monitorizat ratele lor de evaporare. Alți factori care influențează ratele de evaporare sunt suprafața, temperatura și fluxul de aer.

A curăța
Spălați orice chiuvetă nefolosită pe chiuvetă cu multă apă rece. Spălați-vă mâinile cu săpun și curățați-vă zona de lucru.

Această activitate ți-a fost adusă în parteneriat cu Science Buddies