Question:
Comment l'eau s'évapore-t-elle complètement à température ambiante?
Carl Wong
2017-10-15 16:38:14 UTC
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Si l'eau s'évapore à température ambiante parce qu'un petit pourcentage des molécules a assez d'énergie pour s'échapper dans l'air, alors pourquoi un comptoir de cuisine avec une petite quantité d'eau finit-il par s'évaporer complètement à température ambiante?

Dans le système (verre d'eau, etc.) les molécules d'eau ont une distribution d'énergies cinétiques différentes. Certaines des molécules ayant une énergie cinétique plus élevée sont donc capables de se libérer du volume et de s'évaporer.
C'est à cause de la [diffusion] (https://en.wikipedia.org/wiki/Diffusion). Ça ne "s'évapore" pas, ça "diffuse" :-)
Ce n'est pas le cas. Il y a toujours une quantité microscopique d'eau présente.
@Bdrs: votre explication ne décrit pas comment toute l'eau peut éventuellement s'évaporer, par votre explication toutes les molécules ont assez d'énergie depuis le début.
Bien que je comprenne la question sous-jacente (pourquoi l'eau s'évapore-t-elle à la température ambiante?), Je suis vraiment confus par le libellé de cette question, pour moi, cela équivaut essentiellement à "Si l'eau s'évapore à température ambiante, alors pourquoi plus d'eau s'évapore-t-elle à la température ambiante aussi? "
Cinq réponses:
#1
+34
Ivan Neretin
2017-10-15 18:14:02 UTC
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À mesure que votre faible pourcentage de molécules avec une énergie cinétique suffisamment élevée s'évapore, l'eau liquide restante se refroidit. Mais ce faisant, il draine la chaleur de son environnement et reste ainsi à température ambiante (ou à proximité), il reste donc une fraction de molécules qui peuvent s'évaporer, et elles le font, et plus de chaleur est transférée de l'environnement, et ainsi cela continue jusqu'à ce que toute l'eau soit partie.

Et, en particulier, une petite quantité d'eau qui s'évapore n'abaissera pas la température ou n'augmentera pas l'humidité de la pièce de manière mesurable.
Merci d'avoir répondu ! Encore une question, car il semble que tout soulage _Le système avait de l'énergie au démarrage_. Comment la couche de molécules tire-t-elle cette _énergie de démarrage_? Ou est-il irréaliste d'imaginer pas ce cas? * Edit * [Peut-être la réponse] (https://chemistry.stackexchange.com/a/7450/53471)?
*** Tout *** a de l'énergie thermique, sauf s'il est refroidi à zéro absolu. Si vous faites cela avec votre eau (et évitez les échanges thermiques), alors bien sûr, elle ne s'évaporera pas.
#2
+7
basseur
2017-10-15 16:49:13 UTC
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Cela se produit parce que le taux d'évaporation est supérieur au taux de condensation.

$$ \ ce {H2O (l) < = >> H2O (g)} $$

Ceci est également dû au fait que vous avez un système ouvert: la matière et l'énergie peuvent être échangées avec son environnement. L'eau évaporée peut s'évaporer du verre et se condenser ailleurs.

Les états d'agrégation ne doivent pas être indexés, ce n'est pas faux, mais les [recommandations (Sec. 2.1.)] (Https://web.archive.org/web/20131125004444/http://pac.iupac.org/publications /pac/pdf/1982/pdf/5406x1239.pdf) sont différents.
Alors, quand le taux d'évaporation est-il égal au taux de condensation?
Cela dépend d'un certain nombre de facteurs (voir https://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1440&t=water-evaporation-rate), par ex.la température de la surface de l'eau, la température de l'air, l'humidité et bien sûr la surface de la surface.En outre, vous devez prendre en compte le flux d'air au-delà de la surface ainsi que les courants d'eau convectant la chaleur loin de la surface.
Aussi une bonne lecture: https://www.e-education.psu.edu/meteo3/l4_p4.html
#3
+3
RoyC
2017-10-16 14:06:54 UTC
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L'eau en surface n'existe pas isolément, elle est en contact avec l'air et avec la surface. Des molécules aléatoires d'énergie plus élevée dans la surface et dans l'air ajouteront de l'énergie par collision aux molécules d'eau, ce qui conduira certaines d'entre elles à s'échapper du liquide (s'évaporer).

C'est pourquoi l'évaporation de l'eau conduit au refroidissement de l'air et les surfaces autour.

Cette réponse atteint presque le but. Ce n'est pas un «pourcentage de l'eau totale» qui a échappé à l'état liquide, mais un pourcentage des molécules d'eau ** suffisamment proches de la surface **. Comme la surface conserve une taille constante (en supposant un pot cylindrique standard), nous observons un taux d'évaporation plus constant (dans le cas du «pourcentage d'eau totale», nous observerions une sorte de demi-vie - un taux d'évaporation en baisse à zéro asymptotiquement lorsque la quantité d'eau diminue).
#4
  0
user53443
2017-10-16 06:23:10 UTC
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Disons que $ q \ in {]} 0,100 {]} $ est le pourcentage net minimal du volume (ou de la masse) qui s'évapore à toute seconde $ t $ (pour chaque $ t>0 $). En disant «net», nous supposons que plus de molécules d'eau quittent le comptoir de la cuisine qu'elles n'en reviennent, et que la fraction des molécules quittant la surface par rapport au nombre de molécules qui reviennent a une borne inférieure positive constante. (D'autres réponses expliquent pourquoi il en sera probablement ainsi dans les conditions de la cuisine.)

Ensuite, il reste au plus 100 $ à q $ pour cent par unité de temps. Ainsi, après $ t $ unités de temps, la quantité d'eau restante sera au plus $ \ mathrm {a_0} \ Bigl (\ frac {100-q} {100} \ Bigr) ^ t $, où $ a_0 $ est le montant initial. Depuis $ 100-q<100 $, on obtient $$ \ lim_ {t \ to + \ infty} \, \ mathrm {a_0} \ Bigl (\ frac {100-q} {100} \ Bigr) ^ t \ = \ 0 \, En particulier, après un certain temps, la quantité d'eau sera inférieure à la quantité minimale possible (le volume d'une molécule $ \ mathrm {H} _2 \ mathrm {O} $ ou sa masse, simplifiée, bien sûr).

Si l'hypothèse faite n'est pas valable (par exemple, en raison d'une forte humidité quelque part en Asie), le résultat serait faux: l'eau ne s'évaporera PAS complètement.

(Un aparté doit être fait. Notez que le traitement mathématique ci-dessus est une simplification grossière. Pour obtenir un modèle d'évaporation plus réaliste, nous devons prendre en compte le fait que l'évaporation se produit uniquement à partir de la surface, et non à partir du volume entier, et que la surface et le volume changent avec le temps. De plus, gardez à l'esprit que même en une seconde, le taux d'évaporation change.)

Je pense que cela ne tient pas compte de l'aspect physique de la question. La question me semble être: "L'eau de Wehn ​​s'évapore, c'est parce que les molécules à haute énergie quittent le corps du liquide. OK, mais une fois qu'elles sont toutes parties, pourquoi l'évaporation ne s'arrête-t-elle pas?"
@DavidRicherby La question ne le dit pas de cette façon. Ce que vous avez écrit est votre * interprétation * purement subjective de la question.
La question parle du petit pourcentage de molécules qui ont assez d'énergie pour s'échapper et demande comment l'eau est capable de s'évaporer complètement. Ayant dit qu'ils comprennent comment les molécules énergétiques peuvent s'échapper, c'est certainement une interprétation naturelle que la question se demande comment les molécules non énergétiques peuvent aussi s'échapper.
@DavidRicherby Cela ne semble "naturel" que subjectivement, pour vous, mais pas nécessairement pour les autres. Si vous souhaitez suivre votre propre interprétation, postez votre propre réponse.
Je n'ai pas besoin de poster une réponse car [elle a déjà été publiée] (https://chemistry.stackexchange.com/a/84237/7412) et a reçu beaucoup de votes positifs.
@DavidRicherby Si cela a été dit, vos commentaires sont obsolètes. Notez que je fais référence aux autres réponses dans mon message.
#5
  0
Nobody
2017-10-16 20:20:03 UTC
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L'eau s'évapore toujours au-dessus de 0 degré Celsius à la pression atmosphérique normale.
Ce qui signifie qu'au-dessus de 0 degré, il y a toujours des molécules avec des énergies suffisamment élevées pour quitter la phase liquide.

Voir cette réponse de Quora (notez que la réponse de Quora indique que l'évaporation à 0 ° C est possible avec la bonne pression), cette réponse de Physics.SE

Juste un commentaire sur la température et l'évaporation: il n'y a rien de magique dans la température de 0 ° C quand on parle d'évaporation de l'eau. Tant que l'humidité relative est inférieure à 100%, l'eau à n'importe quelle température, supérieure ou inférieure à 0 ° C, s'évaporera.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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