Evaporazione
L'evaporazione indica il lento passaggio di un liquido alla fase gassosa al di sotto della sua temperatura di ebollizione. Questo processo avviene esclusivamente alla superficie libera del liquido. Singole molecole lasciano il liquido quando la loro energia cinetica è sufficiente a superare le forze di legame.
L'evaporazione è un processo continuo di trasporto di materia. È influenzata da temperatura, movimento dell'aria, pressione e umidità relativa. Alte temperature e bassa umidità accelerano l'evaporazione. Anche una diminuzione della pressione ambientale aumenta la velocità di evaporazione.
Determinante per l'evaporazione è la temperatura della superficie del liquido. Essa determina la pressione di vapore saturo locale. L'evaporazione è quindi un processo accoppiato di trasferimento di calore e di materia. Una diminuzione della pressione ambientale o un aumento della temperatura aumentano fortemente la velocità di evaporazione.
A differenza dell'ebollizione, l'evaporazione avviene senza formazione di bolle all'interno del liquido. È un fenomeno superficiale. Nei processi tecnici di essiccazione, l'evaporazione è spesso il secondo passaggio dopo la disidratazione meccanica.
La velocità di evaporazione può essere descritta da:
m˙ = k · A · [exp ( −ΔH_vap / (R · T_L ) + C )−p]
- m˙ è il flusso di evaporazione (kg/s)
- k è il coefficiente di trasferimento di materia
- A è la superficie di evaporazione (m²)
- ΔH_vap è l'entalpia di vaporizzazione (J/mol)
- R è la costante universale dei gas (J/(mol·K))
- T_L è la temperatura della superficie del liquido (K)
- C è la costante della sostanza
- p è la pressione di vapore dell'ambiente di processo (Pa)
L'evaporazione svolge un ruolo importante nell'essiccazione, nel raffreddamento, nelle pompe di calore, nel rivestimento e nella separazione dei solventi.