Когда я оставляю мокрую одежду на открытом воздухе, она со временем сама высохнет даже при комнатной температуре. Я знаю, что вода каким-то образом испаряется; это не "исчезновение". Для этого ему нужно получать энергию из окружающей среды, и, вероятно, он получает эту энергию от тепла. Но поскольку он имеет ту же температуру, что и одежда или окружающая среда, я не понимаю, как может происходить передача энергии. Не нарушает ли это определение температуры, которое определяется только для того, чтобы определить, куда будет течь тепло?
Таким образом, вопрос можно также сформулировать так: как вода может получать тепло (если не тепло, то что?) из окружающей среды, когда нет разницы температур, чтобы она могла испаряться?
Под микроскопом и молекулы воды в воздухе, и молекулы воды на одежде быстро перемещаются благодаря своей тепловой энергии. Время от времени у молекулы на одежде будет достаточно энергии, чтобы вырваться на свободу; время от времени молекула в воздухе прилипает к вашей одежде. Так как влажность в вашем помещении меньше 100%, первый процесс будет происходить чаще, поэтому вода будет уходить в воздух. И наоборот, если вы поместите свою одежду в сауну, где влажность более 100%, ваша одежда со временем намокнет еще больше.
Теперь посмотрим макроскопически. Почему вообще должно происходить испарение, если оно требует затрат энергии? Причина в том, что в воздухе «больше места» для молекул воды, чем на вашей одежде, поэтому вещи с большей вероятностью отскочат в воздух (который большой), чем приземлится на вашу одежду (которая маленькая). Формально мы говорим, что процесс управляется энтропией. (Поскольку энтропия подсчитывает доступные микросостояния, это одно и то же.)
Увеличение энтропии и уменьшение энергии являются отдельными целями. В этом случае энергетический и энтропийный эффекты противостоят друг другу, но энтропийный побеждает; в общем, вы можете сказать, какой из них выигрывает, глядя на изменение свободной энергии Гельмгольца, .
Молекулы воздуха подобны маленьким шарикам, постоянно ударяющимся о поверхность воды. Молекулы воздуха ударяются с разной скоростью, и та, что с большей скоростью, выбивает, скажем, 2 молекулы воды. На место устремляются другие молекулы. Выбитая молекула воды все еще подвергается бомбардировке другими молекулами воздуха, которые уносят ее прочь.
Теперь плотность выбитых молекул воды выше у поверхности и всегда пытается вернуться и образовать агрегаты. Для воды существует высокая устойчивость к агрегации, и эти агрегаты вернутся на поверхность, если они не будут перенесены с поверхности коллективной высокоскоростной бомбардировкой воздуха (ветра!). Если в воздухе более высокая концентрация молекул воды (высокая влажность), они могут легче образовывать агрегаты, и поэтому для сушки одежды требуется больше времени. Обратное происходит при меньшей влажности.
Льюис Миллер
озгенерал
Любопытный
Джон Ренни