वाष्पीकरण

वाष्पीकरण मुख्यतः रसायन विज्ञान में तरल के इंटरफेस पर होता है क्योंकि यह गैस चरण में परिवर्तित किया जाता है। रसायन विज्ञान में वातावरण की गैसों में वाष्पीकरण करने वाले पदार्थ की उच्च सांद्रता वाष्पीकरण को अधिक धीमा कर देती है, जैसे कि जब आर्द्रता पानी के वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करती है। जब तरल के अणु टकराते हैं, तो वे कैसे टकराते हैं, इसके आधार पर वे एक-दूसरे को ऊर्जा हस्तांतरित करते हैं। जब सतह के पास अणु वाष्प के दबाव को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा को अवशोषित करता है, तो यह बच जाएगा और गैस के रूप में वातावरण की हवा में प्रवेश करेगा। जब वाष्पीकरण होता है उस समय वाष्पीकृत तरल से निकाली गई ऊर्जा तरल के तापमान को कम कर देगी, जिसके परिणामस्वरूप वाष्पीकरणीय शीतलन होगा। औसतन, तरल में अणुओं के केवल अंश में तरल से बचने के लिए पर्याप्त ऊष्मा ऊर्जा होती है। वाष्पीकरण तब तक जारी रहेगा जब तक कि तरल का वाष्पीकरण उसके संघनन के बराबर न हो जाए। संलग्न वातावरण में, तरल तब तक वाष्पित हो जाएगा जब तक कि आसपास की हवा संतृप्त न हो जाए।

वाष्पीकरण जल चक्र का एक अनिवार्य हिस्सा है। सूर्य (सौर ऊर्जा) महासागरों, झीलों, मिट्टी में मिट्टी की नमी और पानी के अन्य स्रोतों से पानी का वाष्पीकरण करता है। जल विज्ञान में, वाष्पीकरण और वाष्पोत्सर्जन (जिसमें पौधों के रंध्रों के भीतर वाष्पीकरण सम्मलित है) को सामूहिक रूप से वाष्पीकरण कहा जाता है। पानी का वाष्पीकरण तब होता है जब तरल की सतह उजागर हो जाती है, अणुओं को भागने और जल वाष्प बनाने की अनुमति मिलती है, यह वाष्प तब ऊपर उठ सकती है और बादल बना सकती है। इस प्रकार पर्याप्त ऊर्जा के साथ, तरल वाष्प में परिवर्तित हो जाएगी।

सिद्धांत
एक तरल के अणुओं को वाष्पित करने के लिए, उन्हें सतह के पास स्थित होना चाहिए, उन्हें उचित दिशा में चलना होगा, और तरल-चरण अंतर-आणविक बलों को दूर करने के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा होनी चाहिए। जब अणुओं का केवल छोटा अनुपात इन मानदंडों को पूरा करता है, तो वाष्पीकरण की दर कम होती है। चूँकि किसी अणु की गतिज ऊर्जा उसके तापमान के समानुपाती होती है, उच्च तापमान पर वाष्पीकरण अधिक तेज़ी से होता है। जैसे-जैसे तेज़ गति वाले अणु बाहर निकलते हैं, शेष अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा कम होती जाती है, और तरल का तापमान घटता जाता है। इस घटना को वाष्पीकरणीय शीतलन भी कहा जाता है। यही कारण है कि वाष्पित होने वाला पसीना मानव शरीर को ठंडा करता है।

गैसीय और तरल चरण के बीच और उच्च वाष्प दबाव वाले तरल पदार्थों में उच्च प्रवाह दर के साथ वाष्पीकरण भी अधिक तेज़ी से आगे बढ़ता है। उदाहरण के लिए, कपड़े की लाइन पर कपड़े धोना (वाष्पीकरण द्वारा) स्थिर दिन की तुलना में हवा वाले दिन में अधिक तेज़ी से सूख जाएगा। वाष्पीकरण के तीन प्रमुख भाग गर्मी, वायुमंडलीय दबाव (आर्द्रता का प्रतिशत निर्धारित करता है), और वायु की गति हैं।

आणविक स्तर पर, तरल अवस्था और वाष्प अवस्था के बीच कोई सख्त सीमा नहीं होती है। इसके अतिरिक्त, नुडसन परत है, जहां चरण अनिर्धारित है। क्योंकि यह परत केवल कुछ अणुओं की मोटी होती है, मैक्रोस्कोपिक पैमाने पर स्पष्ट चरण संक्रमण इंटरफ़ेस नहीं देखा जा सकता है।

तरल पदार्थ जो किसी दिए गए गैस में दिए गए तापमान पर स्पष्ट रूप से वाष्पित नहीं होते हैं (उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर खाना पकाने का तेल) में अणु होते हैं जो ऊर्जा को दूसरे को पैटर्न में स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त नहीं होते हैं जो अणु को बार-बार बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा देते हैं। वाष्प में। चूंकि, ये तरल पदार्थ वाष्पित हो रहे हैं। यह सिर्फ इतना है कि प्रक्रिया बहुत धीमी है और इस प्रकार अधिक कम दिखाई देती है।

वाष्पकरणीय संतुलन
यदि वाष्पीकरण संलग्न क्षेत्र में होता है, तो बचने वाले अणु तरल के ऊपर वाष्प के रूप में जमा हो जाते हैं। अणुओं में से कई तरल में वापस आ जाते हैं, जैसे-जैसे वाष्प का घनत्व और दबाव बढ़ता है वैसे-वैसे लौटने वाले अणु अधिक बार होते जाते हैं। जब पलायन और वापसी की प्रक्रिया ऊष्मागतिकी संतुलन तक पहुँचती है, इस प्रकार वाष्प को संतृप्त कहा जाता है, और वाष्प के दबाव और घनत्व या तरल तापमान में कोई और परिवर्तन नहीं होता हैं। शुद्ध पदार्थ के वाष्प और तरल से मिलकर प्रणाली के लिए, यह संतुलन राज्य पदार्थ के वाष्प दबाव से सीधे संबंधित होता है, जैसा क्लॉसियस-क्लैपेरॉन संबंध द्वारा दिया गया है:


 * $$\ln \left( \frac{ P_2 }{ P_1 } \right) = - \frac{ \Delta H_{\rm vap } }{ R } \left( \frac{ 1 }{ T_2 } - \frac{ 1 }{ T_1 }  \right)$$

जहां P1, P2 तापमान T1 पर वाष्प का दबाव है, T2 क्रमशः, ΔHvap वाष्पीकरण की तापीय धारिता है, और R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है। खुली प्रणाली में वाष्पीकरण की दर बंद प्रणाली में पाए जाने वाले वाष्प के दबाव से संबंधित होती है। यदि किसी द्रव को गर्म किया जाता है, तो जब वाष्प दाब परिवेशीय दाब तक पहुँच जाता है तो द्रव उबलने लगता है।

एक तरल के अणु को वाष्पित करने की क्षमता मुख्यतः व्यक्तिगत कण के पास गतिज ऊर्जा की मात्रा पर आधारित होती है। कम तापमान पर भी, तरल के अलग-अलग अणु वाष्पित हो सकते हैं यदि उनके पास वाष्पीकरण के लिए आवश्यक गतिज ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा से अधिक होता हैं।

वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाले कारक
नोट: यहाँ हवा का उपयोग आसपास की गैस के सामान्य उदाहरण के रूप में किया जाता है, चूंकि, अन्य गैसें उस भूमिका को पूरा कर सकती हैं।

हवा में वाष्पित होने वाले पदार्थ की सांद्रता: यदि हवा में पहले से ही वाष्पित होने वाले पदार्थ की उच्च सांद्रता है, तो दिया गया पदार्थ अधिक धीरे-धीरे वाष्पित होगा। हवा की प्रवाह दर: यह आंशिक रूप से उपरोक्त एकाग्रता बिंदुओं से संबंधित है। यदि ताजी हवा (अर्थात हवा जो न तो पहले से ही पदार्थ के साथ संतृप्त है और न ही अन्य पदार्थों के साथ) हर समय पदार्थ के ऊपर चलती है, तो हवा में पदार्थ की सांद्रता समय के साथ ऊपर जाने की संभावना कम होती है, इस प्रकार तेजी से वाष्पीकरण उच्चतम स्तर तक पहुँच जाता है। यह वाष्पीकरण सतह पर सीमा परत का प्रवाह वेग के साथ घटने, स्थिर परत में प्रसार दूरी को कम करने का परिणाम है। तरल में घुले खनिजों की मात्रा अंतर-आणविक बल: तरल अवस्था में अणुओं को साथ रखने वाले बल जितने मजबूत होते हैं, बचने के लिए उतनी ही अधिक ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए। यह वाष्पीकरण की तापीय धारिता द्वारा विशेषता है। दबाव: अणुओं को खुद को लॉन्च करने से रोकते हुए सतह पर कम परिश्रम होने पर वाष्पीकरण तेजी से होता है। सतह क्षेत्र: पदार्थ जिसकी सतह का बड़ा क्षेत्र तेजी से वाष्पित हो जाएगा, क्योंकि प्रति इकाई आयतन में अधिक सतह अणु होते हैं जो संभावित रूप से बचने में सक्षम होते हैं। पदार्थ का तापमान: पदार्थ का तापमान जितना अधिक होता है, उसकी सतह पर अणुओं की गतिज ऊर्जा उतनी ही अधिक होती है और इसलिए उनके वाष्पीकरण की दर तेज होती है।

अमेरिका में, राष्ट्रीय मौसम सेवा देश भर में विभिन्न बाहरी स्थानों पर, पैन वाष्पीकरण से वाष्पीकरण की वास्तविक दर को मापती है। मानकीकृत पैन खुली पानी की सतह। दूसरे भी दुनिया भर में ऐसा ही करते हैं। यूएस डेटा एकत्र किया जाता है और वार्षिक वाष्पीकरण मानचित्र में संकलित किया जाता है। माप कम से कम 30 से 120 in प्रति वर्ष से अधिक तक होती हैं।

क्योंकि यह सामान्यतः जटिल वातावरण में होता है, जहां 'वाष्पीकरण अत्यंत दुर्लभ घटना है', पानी के वाष्पीकरण के तंत्र को पूरी तरह से समझा नहीं गया है। सैद्धांतिक गणनाओं के लिए निषेधात्मक रूप से लंबे और बड़े कंप्यूटर सिमुलेशन की आवश्यकता होती है। 'तरल पानी के वाष्पीकरण की दर आधुनिक जलवायु मॉडलिंग में प्रमुख अनिश्चितताओं में से है।'

ऊष्मप्रवैगिकी
वाष्पीकरण एंडोथर्मिक प्रक्रिया है, क्योंकि वाष्पीकरण के समय गर्मी अवशोषित होती है।

अनुप्रयोग

 * औद्योगिक अनुप्रयोगों में कई मुद्रण और परत प्रक्रियाएं सम्मलित हैं, समाधान से लवण पुनर्प्राप्त करना, और लकड़ी, कागज, कपड़ा और रसायनों जैसी विभिन्न सामग्रियों को सुखाना।
 * स्पेक्ट्रोस्कोपी और क्रोमैटोग्राफी जैसे कई प्रयोगशाला विश्लेषणों के लिए नमूनों को सुखाने या केंद्रित करने के लिए वाष्पीकरण का उपयोग सामान्य प्रारंभिक चरण है। इस प्रयोजन के लिए उपयोग की जाने वाली प्रणालियों में रोटरी वाष्पीकरणकर्ता और केन्द्रापसारक वाष्पीकरणकर्ता सम्मलित हैं।
 * जब कपड़ों को लॉन्ड्री लाइन पर लटकाया जाता है, यदि परिवेश का तापमान पानी के क्वथनांक से कम हो, पानी वाष्पित हो जाता है। यह कम आर्द्रता, गर्मी (सूर्य से), और हवा जैसे कारकों से त्वरित होता है। कपड़े कपड़े सुखाने वाला में, गर्म हवा कपड़ों के माध्यम से उड़ाई जाती है, जिससे पानी बहुत तेजी से वाष्पित हो जाता है।
 * मटकी (मिट्टी का बर्तन) या मटकी / मटका, पारंपरिक भारतीय मिट्टी का कंटेनर है जिसका उपयोग पानी और अन्य तरल पदार्थों को संग्रहित करने और ठंडा करने के लिए किया जाता है।
 * बोटिजो, पारंपरिक स्पेनिश मिट्टी का कंटेनर है जिसे वाष्पीकरण द्वारा निहित पानी को ठंडा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
 * वाष्पीकरणीय कूलर, जो पानी से संतृप्त फिल्टर पर सूखी हवा को उड़ाकर इमारत को महत्वपूर्ण रूप से ठंडा कर सकते हैं।

दहन वाष्पीकरण
दहन कक्ष में गर्म गैसों के साथ मिश्रण करके गर्मी प्राप्त करने पर ईंधन की बूंदें वाष्पीकृत हो जाती हैं। दहन कक्ष की किसी भी गर्म दुर्दम्य दीवार से विकिरण द्वारा ऊष्मा (ऊर्जा) भी प्राप्त की जा सकती है।

पूर्व दहन वाष्पीकरण
आंतरिक दहन इंजन अच्छी तरह से जलने के लिए ईंधन/वायु मिश्रण बनाने के लिए सिलेंडरों में ईंधन के वाष्पीकरण पर निर्भर करते हैं। गैसोलीन के कुल जलने के लिए रासायनिक रूप से सही वायु/ईंधन मिश्रण को 15 भाग वायु से भाग गैसोलीन या 15/1 वजन के रूप में निर्धारित किया गया है। इसे आयतन अनुपात में बदलने से 8000 भाग वायु से भाग गैसोलीन या 8,000/1 आयतन प्राप्त होता है।

फिल्म बयान
पतली फिल्म पदार्थ को वाष्पित करके और इसे सब्सट्रेट पर संघनित करके, या विलायक में पदार्थ को भंग करके, परिणामस्वरूप समाधान को सब्सट्रेट पर पतला करके फैला दिया जाता हैं, और विलायक को वाष्पित करके पतली-फिल्म का जमाव कर दिया जाता है। इन उदाहरणों में वाष्पीकरण की दर का अनुमान लगाने के लिए अधिकांशतः हर्ट्ज़-नुडसन समीकरण का उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

 * एटमोमीटर (वाष्पीकरण)
 * क्वथनांक
 * क्रायोफोरस
 * क्रिस्टलीकरण
 * विलवणीकरण
 * आसवन
 * सुखाना
 * एड़ी सहप्रसरण प्रवाह (एड़ी सहसंबंध, एड़ी प्रवाह)
 * वाष्पीकरण करनेवाला
 * वाष्पोत्सर्जन
 * फ्लैश वाष्पीकरण
 * वाष्पीकरण का ताप
 * हर्ट्ज-नुडसन समीकरण
 * जल विज्ञान (कृषि)
 * अव्यक्त गर्मी
 * अव्यक्त ताप प्रवाह
 * पैन वाष्पीकरण
 * उच्च बनाने की क्रिया (चरण संक्रमण) (ठोस से सीधे गैस में चरण स्थानांतरण)

आगे की पढाई

 * Has an especially detailed discussion of film deposition by evaporation.