Evaporasi – definisi, faktor, manfaat, proses, aplikasi

Evaporasi adalah bagian yang sangat penting dari siklus air yang terjadi ketika zat cair berubah menjadi gas. Saat air dipanaskan, ia menguap. Molekul-molekul bergerak dan bergetar begitu cepat sehingga mereka melarikan diri ke atmosfer sebagai molekul uap air.

Panas dari matahari, atau energi matahari, mendukung proses evaporasi. Itu menyerap kelembaban dari tanah di taman, serta lautan dan danau terbesar. Tingkat air akan menurun karena terkena panas matahari.

Meskipun tingkat danau, kolam, atau gelas air akan menurun karena evaporasi, molekul air yang lolos tidak menghilang. Mereka tinggal di atmosfer, mempengaruhi kelembaban, atau jumlah kelembaban di udara. Daerah dengan suhu tinggi dan genangan air besar, seperti pulau tropis dan rawa, biasanya sangat lembab karena alasan ini. Air menguap, tetapi tetap berada di udara sebagai uap.

Setelah air menguap, itu juga membantu membentuk awan. Awan kemudian melepaskan kelembaban sebagai hujan atau salju. Air cair jatuh ke Bumi, menunggu untuk diuapkan. Siklus dimulai dari awal lagi.

Banyak faktor yang mempengaruhi bagaimana evaporasi terjadi. Jika udara sudah tersumbat, atau jenuh, dengan zat lain, tidak akan ada cukup ruang di udara untuk cairan menguap dengan cepat. Ketika kelembaban 100 persen, udara dipenuhi air. Tidak ada lagi air yang bisa menguap.

Tekanan udara juga mempengaruhi evaporasi. Jika tekanan udara tinggi pada permukaan badan air, maka air tidak akan mudah menguap. Tekanan yang menekan air membuat air sulit keluar ke atmosfer sebagai uap. Badai seringkali merupakan sistem bertekanan tinggi yang mencegah evaporasi.

Temperatur, tentu saja, mempengaruhi seberapa cepat evaporasi terjadi. Air mendidih panas akan menguap dengan cepat seperti uap.

Evaporasi adalah kebalikan dari kondensasi, proses uap air berubah menjadi air cair.

Definisi Evaporasi

Evaporasi didefinisikan sebagai proses fisik, yang terdiri dari perjalanan lambat dan bertahap dari keadaan cair ke keadaan gas, setelah memperoleh energi yang cukup untuk mengatasi tekanan permukaan.

Atas permintaan Hidrologi, evaporasi merupakan salah satu variabel hidrologi penting yang akan berperan ketika menetapkan neraca air cekungan hidrografi tertentu atau bagian darinya. Apa yang dilakukan energi adalah mengintensifkan pergerakan molekul dan partikel mulai lepas dalam bentuk uap. Ini mengandaikan bahwa energi kinetik akan melebihi gaya kohesi yang diterapkan oleh tegangan permukaan, itulah sebabnya penguapan akan terjadi lebih lancar dan cepat ketika suhu tinggi.

Mengapa evaporasi terjadi

Panas (energi) diperlukan agar evaporasi terjadi. Energi digunakan untuk memutus ikatan yang menyatukan molekul-molekul air, itulah sebabnya mengapa air mudah menguap pada titik didih (212 ° F, 100 ° C) tetapi menguap jauh lebih lambat pada titik beku. Evaporasi bersih terjadi ketika laju evaporasi melebihi tingkat kondensasi.

Keadaan saturasi ada ketika kedua laju proses ini sama, pada titik mana kelembaban relatif udara adalah 100 persen. Kondensasi, kebalikan dari evaporasi, terjadi ketika udara jenuh didinginkan di bawah titik embun (suhu di mana udara harus didinginkan pada tekanan konstan agar jenuh penuh dengan air), seperti di bagian luar segelas es air. Bahkan, proses evaporasi menghilangkan panas dari lingkungan, itulah sebabnya mengapa air menguap dari kulit Anda mendinginkan Anda.

Proses Evaporasi

Proses evaporasi dimulai ketika zat dalam keadaan cair memperoleh energi dan gaya yang diperlukan untuk mengatasi tegangan permukaan yang mendominasi itu, ketika seluruh massa cairan mencapai titik didih atau juga dikenal sebagai titik didih, ia mulai menguap dan lebih banyak pemanasan, itu adalah, jika pemanasan cairan tidak ditangguhkan, lebih sedikit zat yang akan tetap, karena akan segera berubah menjadi uap dan sekali jadi akan hilang. Meskipun seperti yang kami katakan, penguapan akan lebih cepat semakin tinggi suhunya, tidak seperti yang terjadi dengan proses mendidih yang berlawanan, di mana suhu harus tinggi untuk itu terjadi, evaporasi dapat terjadi pada suhu berapa pun.

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju Evaporasi.

1- Konsentrasi zat yang menguap di udara:

Konsentrasi tinggi yang mungkin dimiliki udara akan memungkinkannya menguap lebih lambat.

2- Konsentrasi zat lain di udara:

Ketika udara jenuh dengan zat lain, mungkin memiliki kualitas yang lebih rendah untuk zat yang menguap.

3- Laju aliran udara:

Pergerakan udara segar di atas zat secara konstan membuat zat cenderung tidak naik dari waktu ke waktu, sehingga mendorong penguapan lebih cepat. Ini menghasilkan lapisan pemisah pada permukaan penguapan yang berkurang dengan laju aliran, mengurangi jarak difusi di lapisan stagnan.

4- Konsentrasi zat lain dalam cairan:

Jika cairan mengandung zat lain, itu akan memiliki kapasitas penguapan yang lebih rendah.

5- Suhu zat:

Saat zat lebih panas, penguapan akan lebih cepat

6- Gaya antarmolekul:

Semakin besar gaya yang menahan molekul bersama-sama dalam cairan, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk menguapkannya.

7- Luas permukaan:

Zat yang memiliki luas permukaan lebih besar akan lebih cepat menguap, karena adanya lebih banyak molekul permukaan yang memiliki kemampuan untuk lepas.

8- Pemanasan:

Semakin tebal wadah tempat dipanaskan, semakin banyak penguapan air yang berkurang karena lebih sedikit panas yang digunakan untuk penguapan itu sendiri.

Evaporasi mendorong siklus air

Evaporasi dari lautan adalah mekanisme utama yang mendukung bagian permukaan ke atmosfer dari siklus air. Bagaimanapun, luas permukaan lautan (lebih dari 70 persen permukaan bumi tertutupi oleh lautan) memberikan peluang terjadinya evaporasi skala besar.

Pada skala global, jumlah air yang menguap hampir sama dengan jumlah air yang dikirim ke Bumi sebagai curah hujan. Ini berbeda secara geografis. Evaporasi lebih lazim di lautan daripada curah hujan, sementara di daratan, curah hujan secara rutin melebihi evaporasi.

Sebagian besar air yang menguap dari lautan jatuh kembali ke lautan sebagai presipitasi. Hanya sekitar 10 persen dari air yang menguap dari lautan diangkut ke daratan dan jatuh sebagai presipitasi. Setelah diuapkan, molekul air menghabiskan sekitar 10 hari di udara. Proses evaporasi sangat besar sehingga tanpa limpasan curah hujan, dan debit air tanah dari akuifer, lautan akan menjadi hampir kosong.

Pentingnya Evaporasi

Dalam siklus air dan atas perintah cuaca, evaporasi akan menjadi proses yang sangat penting, karena ketika matahari memanaskan permukaan badan air, cairan akan segera menguap dan menjadi awan dan ketika hujan terjadi di bentuk Embun, hujan atau salju, air kembali ke cekungan dan siklus selesai. Aspek atmosfer lainnya, seperti angin, juga dapat mempengaruhi proses ini.

Sementara itu, dalam proses penguapan kita dapat menemukan fenomena pendinginan evaporatif yang terjadi ketika molekul mencapai energi yang signifikan dan mulai menguap dan suhu cairan yang dimaksud sangat berkurang.

Penerapan Evaporasi

1- Pengeringan:

Saat pakaian digantung dengan tali, meskipun suhu ruangan di bawah titik didih, air akan menguap. Dalam hal pengering, udara panas melewati pakaian, menghasilkan penguapan air yang cepat.

2- Pembakaran:

Tetesan bahan bakar menguap ketika mereka menerima panas, bercampur dengan gas panas di ruang bakar. Panas atau energi dapat diterima oleh radiasi dari setiap dinding refraktori panas dari ruang bakar.

3- Deposisi lapisan:

Dengan menguapkan zat dan memadatkannya pada substrat, dimungkinkan untuk menyimpan lapisan tipis.
Penguapan dalam vakum:

Ini digunakan dalam industri makanan untuk pengawetan makanan, sementara di industri lain untuk melapisi berbagai bahan. Proses ini terdiri dari pengurangan kadar air atau pelarut lain dari suatu larutan, mendehidrasinya.

Dalam industri makanan, tekanan di mana wadah berisi cairan ditemukan dikurangi ke nilai yang lebih rendah dari nilai tekanan uap cairan, sehingga cairan menguap pada suhu didih normal.

Dalam industri semikonduktor, mikroelektronika dan optik, penguapan vakum digunakan sebagai bentuk deposisi uap fisik, yang dapat didefinisikan sebagai proses deposisi partikel halus material pada permukaan. Teknik ini terdiri dari membawa tekanan di dalam ruang vakum ke nilai yang lebih rendah dari 10-5 torr dan memanaskan bahan yang akan diuapkan, menghasilkan aliran uap yang diendapkan pada permukaan substrat yang akan diolah.

Jenis Evaporasi

1- Evaporasi karena kenaikan suhu:

Untuk menguapkan cairan atau memekatkan larutan, penangas air atau sumber panas lainnya digunakan. Saat bekerja dengan pelarut yang mudah terbakar, itu tidak boleh terkena api langsung. Jika uap pelarut berbahaya bagi kesehatan, Anda harus bekerja di dalam kap pengekstrak dan melakukan tindakan pencegahan yang sesuai.

Jenis penguapan ini sangat umum dalam mengeringkan padatan basah.

2- Evaporasi karena penurunan tekanan:

Ini digunakan untuk mengeringkan suatu zat pada suhu kamar, ketika zat tersebut tidak stabil pada suhu yang lebih tinggi. Sampel dimasukkan ke dalam desikator vakumnya, dengan adanya zat pengering atau air.

3- Evaporasi dengan kombinasi efek:

Operasi yang sering dilakukan di laboratorium kimia adalah penghilangan pelarut organik yang mudah menguap dari larutan senyawa organik, seperti yang terjadi pada akhir proses ekstraksi. Penghapusan cepat sejumlah besar pelarut organik dilakukan dengan menggunakan peralatan yang disebut rotary evaporator.

Penguapan terjadi pada tekanan yang dikurangi, yang dihasilkan oleh pompa vakum dan pada suhu sedang.

Penghapusan uap dengan pemanasan dan aplikasi vakum simultan juga dapat dilakukan di kompor vakum, yang memiliki pengatur suhu serta koneksi untuk vakum. Kompor semacam itu juga digunakan dalam pengeringan padatan.

Perbedaan antara mendidih dan menguap

Penguapan berbeda dari mendidih, karena dalam yang terakhir (mendidih) pelepasan terjadi mempengaruhi seluruh massa cairan, yang telah memperoleh suhu yang tidak memungkinkannya untuk melanjutkan dalam bentuk cair, karena semua molekulnya diisi dengan energi yang cukup untuk keluar dari cairan; Sementara penguapan, itu terjadi pada molekul energi yang lebih tinggi, yang dangkal dan lambat.

Pengukuran Evaporasi

Evaporasi dapat diukur langsung dari permukaan kecil air alami atau buatan seperti tangki penguapan, atau melalui evaporimeter atau lysimeter, yang memiliki permukaan berpori yang direndam dalam air dan ditempatkan dalam kondisi sedemikian rupa sehingga pengukuran dikondisikan oleh karakteristik meteorologi atmosfer. seperti tingkat kelembaban, suhu, insolation, angin, dll.

Laju penguapan yang diamati dengan cara ini dapat dianggap sebagai maksimum dan memungkinkan perkiraan yang baik tentang daya penguapan atmosfer. Penerapan nilai maksimum ini, berbagai koefisien reduksi dan perbandingan hasil yang dikoreksi dengan yang disediakan oleh rumus penguapan, akan memungkinkan pengurangan nilai yang paling mungkin dari laju penguapan yang berlaku untuk permukaan yang diinginkan.

Manfaat evaporasi

Evaporasi bermanfaat untuk banyak hal. Jika Anda mengalami terdampar di sebuah pulau yang membutuhkan garam, cukup ambil mangkuk, tambahkan air laut, dan tunggu matahari menguap airnya. Bahkan, salah satu cara untuk menghasilkan garam meja adalah dengan menguapkan air garam di kolam evaporasi, sebuah teknik yang digunakan oleh orang selama ribuan tahun.

Air laut mengandung mineral berharga lainnya yang mudah diperoleh dengan evaporasi. Laut Mati terletak di Timur Tengah dalam daerah aliran sungai tertutup dan tanpa sarana aliran keluar, yang tidak normal untuk sebagian besar danau. Mekanisme utama air untuk meninggalkan danau adalah melalui evaporasi, yang bisa sangat tinggi di gurun — di atas 1.300 – 1.600 milimeter per tahun.

Hasilnya adalah bahwa perairan Laut Mati memiliki salinitas dan kerapatan tertinggi (itulah sebabnya Anda mengapung “lebih tinggi”; ketika Anda berbaring di air asin) dari semua lautan di dunia, terlalu tinggi untuk menopang kehidupan. Air ini sangat ideal untuk mencari kolam evaporasi untuk ekstraksi tidak hanya garam meja, tetapi juga magnesium, kalium, dan bromin.

Pendinginan evaporatif: AC murah!

Kita katakan sebelumnya bahwa panas dihilangkan dari lingkungan selama evaporasi, yang mengarah ke pendinginan bersih; perhatikan betapa dinginnya lengan Anda ketika seorang dokter menggosoknya dengan alkohol sebelum mengeluarkan jarum suntik dengan jarum yang terlihat menakutkan itu terpasang.

Dalam iklim di mana kelembaban rendah dan suhu panas, pendingin evaporator, seperti “pendingin rawa” dapat menurunkan suhu udara sebesar 20 derajat F., sementara itu meningkatkan kelembaban.