Dari evaporatĭo Latin, evaporasi adalah aksi dan efek penguapan atau penguapan. Kata kerja ini, pada gilirannya, mengacu pada konversi cairan menjadi uap.
Konsep evaporasi ini dapat merujuk pada proses fisik itu sendiri (satu zat terpisah dari yang lain pada titik didihnya) atau transisi dari cairan ke bentuk gas. Zat cair memperoleh energi yang diperlukan untuk mengatasi tegangan permukaan: ketika seluruh massa mencapai titik didih, proses penguapan dimulai.
Evaporasi adalah variabel hidrologi yang menentukan tingkat DAS (laut, misalnya). Energi mengintensifkan pergerakan molekul dan partikel mulai melarikan diri dalam bentuk uap. Ini berarti bahwa energi kinetik melebihi gaya kohesi yang diterapkan oleh tegangan permukaan. Karena itu penguapan terjadi lebih cepat pada suhu tinggi.
Pendinginan evaporatif disebut fenomena yang mengasumsikan bahwa, ketika molekul yang memperoleh energi lebih besar mulai menguap, suhu cairan menurun (karena molekul dengan energi kinetik lebih sedikit tetap).
Evaporasi adalah proses penting dalam siklus air (atau hidrologi). Saat matahari memanaskan permukaan badan air, cairan itu menguap dan menjadi awan. Ketika curah hujan terjadi (embun, hujan, salju), air kembali ke cekungan dan siklusnya selesai. Jelas ada kondisi atmosfer lain yang mempengaruhi jenis proses ini, seperti keberadaan angin.
Pengertian
Evaporasi adalah sebuah fenomena di mana atom atau molekul dalam keadaan cair (atau padat, jika zat tersebut disublimasikan) memperoleh energi yang cukup untuk melewati ke keadaan gas.
Gerakan termal molekul cair harus cukup untuk mengatasi tegangan permukaan dan menguap, yaitu energi kinetiknya harus melebihi kerja kohesi yang diterapkan oleh tegangan permukaan pada permukaan cairan.
Oleh karena itu, evaporasi terjadi lebih cepat pada suhu tinggi, pada laju aliran tinggi antara fase cair dan uap dan dalam cairan dengan tegangan permukaan rendah (yaitu, dengan tekanan uap lebih tinggi).
Karena hanya sebagian kecil molekul yang terletak dekat dengan permukaan dan bergerak ke arah yang benar untuk keluar dari cairan pada waktu tertentu, laju evaporasi terbatas. Selain itu, ketika molekul energi yang lebih tinggi lepas dan molekul yang tersisa memiliki energi kinetik rata-rata yang lebih rendah, suhu cairan akan menurun.
Fenomena evaporasi ini juga disebut pendinginan evaporatif. Contoh untuk fenomena seperti itu adalah berkeringat (keringat). Evaporasi mendorong pendinginan karena mengkonsumsi panas sensitif dan mengubahnya menjadi panas laten, mengkonsumsi, dalam kasus air, sekitar 600 kalori per gram (600 kilokalori per kilo) air yang diuapkan (berbanding terbalik, selama kondensasi air, panas sensitif – juga 600 kalori per gram).
Faktor yang mempengaruhi tingkat Evaporasi
- Konsentrasi zat penguapan di udara. Jika udara mengandung konsentrasi tinggi zat penguapan, maka zat itu akan menguap lebih lambat.
- Konsentrasi zat lain di udara. Jika udara sudah jenuh dengan zat lain, itu mungkin memiliki kapasitas lebih sedikit untuk zat yang menguap.
- Suhu. Jika zatnya panas, penguapan tidak akan lebih cepat. Faktor kunci yang menentukan seberapa cepat cairan dapat menguap bukanlah perbedaan suhu antara permukaan dan cairan, tetapi perbedaan tekanan antara permukaan cairan dan uap sekitar.
- Tekanan. Penguapan lebih cepat jika lebih sedikit tekanan diberikan pada permukaan, yang membuatnya sulit bagi molekul untuk melarikan diri.
- Permukaan kontak. Untuk volume yang sama suatu zat yang memiliki permukaan kontak yang lebih besar menguap lebih cepat, karena ada lebih banyak molekul di permukaan per satuan volume yang berpotensi mampu melarikan diri.
- Aliran udara. Ini sebagian terkait dengan topik konsentrasi yang disebutkan di atas. Jika ada udara segar yang melewati zat sepanjang waktu, maka kemungkinan besar konsentrasinya tidak akan meningkat, yang mendukung penguapan lebih cepat. Selain itu, molekul yang bergerak memiliki lebih banyak energi kinetik daripada yang diam; oleh karena itu, semakin kuat aliran udara, semakin besar potensi penguapan.
- Gaya antarmolekul. Semakin besar gaya antarmolekul dalam cairan atau padatan, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk membuat molekulnya menguap.
Kegunaan Evaporasi
1. Evaporasi paksa
Ini adalah proses yang digunakan dalam pemisahan campuran, di mana campuran dipanaskan untuk mendorong penguapan komponen yang paling mudah menguap (misalnya, air) dan meninggalkan komponen yang kurang mudah menguap (misalnya, garam).
2. Deposisi film
Evaporasi adalah metode umum untuk menyimpan film tipis yang digunakan dalam industri. Endapan penguapan umumnya merupakan proses yang lebih lambat dan, karenanya, lebih mahal daripada metode dampak ion. Namun, substrat plastik umumnya tidak dapat mentolerir pengeboman dengan atom netral yang penuh energi yang tak terhindarkan muncul dalam ruang sputtering.
Untuk beberapa aplikasi, fakta bahwa deposisi evaporasi terjadi secara langsung dalam cara visual (line-of-sight mode, dalam bahasa Inggris) adalah keuntungan penting. Distribusi energi bahan yang diuapkan mendekati distribusi Maxwellian, dengan suhu sumber penguapan. Sebaliknya, yang ditemukan dalam sistem sputtering jauh dari kesetimbangan termal dan mungkin distribusinya bergeser ke sisi energi yang lebih besar, yaitu, mereka memiliki partikel dengan kecepatan acak yang lebih besar. Oleh karena itu, evaporasi adalah proses yang lebih halus, dengan balok bahan baku yang terdefinisi dengan lebih baik yang dapat digunakan untuk melapisi hanya satu sisi substrat atau bahkan sisi karakteristik permukaan terukir, seperti dalam pemrosesan MEMS.
Tiga jenis utama evaporasi adalah termal, berkas elektron dan resistif. Dalam metode termal, wadah yang memegang bahan baku dipanaskan dengan iradiasi melalui filamen yang mengelilinginya. Dalam metode berkas elektron, arus yang memanaskan wadah berasal dari filamen dan tertarik ke wadah dengan tegangan tinggi. Penguapan resistif dilakukan dengan melewatkan arus besar melalui kawat atau bilah material yang akan diendapkan.
Contoh
Proses evaporasi yang dijelaskan di atas dapat dicontohkan dari tetesan keringat. Evapotranspirasi mendorong pendinginan karena mulai menyerap panas dengan mengonsumsi air yang diuapkan.
Contoh lain yang sangat umum dari proses evaporasi adalah ketika pakaian basah disebarkan hingga kering. Persiapan teh atau kopi juga melewati mekanisme ini ketika cairan mendidih dan proses mendidih terjadi.
Pakaian kering hanya karena, bahkan jika suhu lebih rendah dari titik didih, tetesan air secara bertahap beralih ke keadaan uap. Mekanisme ini terjadi dengan cara yang sama di sungai, danau dan laut, berkontribusi pada siklus hidrologi curah hujan.
Pakaian mengering di jemuran karena cairan dapat masuk ke kondisi uap bahkan pada suhu yang lebih rendah dari suhu mendidih. Di bawah tekanan 1 atm, dalam kaitannya dengan ketinggian laut, air mendidih pada 100ºC, namun air yang sama dapat melewati kondisi uap dengan suhu di bawah 100ºC. Kita tahu ini karena, seperti yang disebutkan sebelumnya, pakaian basah ditempatkan di jemuran kering pada suhu kamar. Jenis evaporasi ini juga terjadi di danau, sungai, dan laut.
Stabilitas Evaporasi
Disebut kesetimbangan evaporasi atau stabilitas penguapan, proses ini ditandai ketika penguapan terkonsentrasi di dalam wadah tertutup. Molekul yang melarikan diri dari lingkungan cair terkonsentrasi di atas cairan dalam bentuk uap. Banyak dari mereka bahkan telah kembali ke lingkungan cair. Ketika proses lepas dan kembalinya molekul-molekul ini seimbang, uap ini disebut jenuh.
Stabilitas ini kemudian dikonfirmasikan ketika tidak ada nilai tambahan dalam tekanan uap atau perubahan suhu cairan yang akan diuapkan.
Secara umum dikatakan bahwa air hanya menguap pada suhu yang setara dengan 100 ° C, namun pernyataan ini salah. Molekul air mengalami proses evaporasi dan kondensasi yang berbeda secara konstan pada permukaan cair.
Jika set molekul ini menyerap energi yang cukup, itu akan bergerak dari cairan ke pembentukan uap pada tekanan atmosfer tertentu. Oleh karena itu, diketahui bahwa pada tekanan uap 1 atm, air mendidih, mencapai suhu yang setara dengan 100 ° C.
Proses
Proses evaporasi dimulai dari beberapa molekul yang mendapat energi dari luar yang membentuk cairan memiliki lebih besar dari energi kinetik normal dari yang lain memiliki lebih sedikit dari energi kinetik normal. Molekul dengan lebih banyak energi kinetik dapat melarikan diri ke lingkungan luar karena mereka memiliki energi kinetik yang lebih besar daripada molekul lain. Ketika molekul-molekul ini lepas dari cairan, mereka menghasilkan penguapan superfisial yang disebut evaporasi.
Jika jumlah molekul yang meninggalkan cairan lebih besar dari jumlah molekul yang masuk, evaporasi akan terjadi. Namun, kita dapat mengatakan bahwa intensitas proses penguapan tergantung pada tegangan permukaan cairan.
Dengan demikian, kita dapat mendefinisikan evaporasi sebagai penguapan cairan yang terjadi pada permukaan bebasnya, pada suhu yang lebih rendah daripada suhu didih. Sebagai hasil penguapan dari energi kinetik besar dari beberapa molekul, itu disukai oleh peningkatan suhu, yaitu, semakin tinggi suhu, semakin besar intensitas penguapan.