การเดือดกับการระเหย: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

การต้มคือการเปลี่ยนเฟสอย่างรวดเร็วของของเหลวให้เป็นไอ ซึ่งเกิดขึ้นทั่วทั้งของเหลวที่จุดเดือด ในขณะที่การระเหยเป็นกระบวนการที่ช้าซึ่งโมเลกุลจะหลุดออกจากพื้นผิวของของเหลวไปสู่อากาศ การต้มต้องการให้ของเหลวทั้งหมดไปถึงอุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิห้อง ในขณะที่การระเหยสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิใดก็ได้ แม้ว่าจะช้ากว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่าก็ตาม

ประเด็นที่สำคัญ

1. การต้มเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนของเหลวจนกระทั่งถึงจุดเดือด ทำให้เกิดการระเหยอย่างรวดเร็ว การระเหยเป็นกระบวนการทีละน้อยที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดก็ตามในขณะที่โมเลกุลหลุดออกจากพื้นผิวของของเหลว
2. การเดือดเกิดขึ้นทั่วทั้งปริมาตรของของเหลว โดยมีฟองสบู่เกิดขึ้นและลอยขึ้น การระเหยจะเกิดขึ้นที่พื้นผิวของของเหลวเท่านั้น โดยไม่มีฟองที่มองเห็นได้
3. การต้มจะเร็วขึ้นเนื่องจากการป้อนความร้อนสูง ซึ่งเร่งให้เกิดการกลายเป็นไอ การระเหยจะช้าลงขึ้นอยู่กับความร้อนโดยรอบและแปรผันตามความชื้นและการไหลของอากาศ

การเดือดกับการระเหย

การเดือดเกิดขึ้นเมื่อของเหลวได้รับความร้อนจนถึงจุดเดือด ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ความดันไอของของเหลวเท่ากับความดันบรรยากาศ การระเหยเกิดขึ้นเมื่อของเหลวได้รับความร้อนแต่ไม่ถึงจุดเดือด และโมเลกุลของของเหลวระเหยไปในอากาศในรูปของไอ

โดยส่วนใหญ่แล้ว การต้มไม่ใช่กระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ไม่เหมือนกับการระเหย การระเหยเป็นไปตามธรรมชาติ โดยทั่วไปจะอ้างอิงถึงในวัฏจักรของน้ำ

การระเหยสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงเวลาใดก็ตาม โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น วางแก้วน้ำไว้บนเคาน์เตอร์นานพอ และเฝ้าดูระดับน้ำลดลงโดยปราศจากการแทรกแซงจากมนุษย์

ตารางเปรียบเทียบ

ลักษณะ	การต้ม	การระเหย
คำนิยาม	กระบวนการของของเหลวเปลี่ยนเป็นก๊าซอย่างรวดเร็วตลอดปริมาตรทั้งหมด ณ จุดเดือด	กระบวนการของของเหลวค่อยๆ เปลี่ยนเป็นก๊าซจากพื้นผิวที่อุณหภูมิใดๆ ก็ได้
คะแนน	ได้เร็วขึ้น	ช้าลง
อุณหภูมิ	เกิดขึ้นที่จุดเดือดจำเพาะของของเหลวเท่านั้น	สามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิใดก็ได้ แต่อัตราจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น
การก่อตัวของฟองอากาศ	ฟองอากาศที่มองเห็นได้ก่อตัวทั่วทั้งของเหลวเนื่องจากการเปลี่ยนของเหลวเป็นแก๊สอย่างรวดเร็ว	ไม่มีฟองอากาศเกิดขึ้นเนื่องจากมีเพียงโมเลกุลที่พื้นผิวหลุดออกไป
ความต้องการพลังงาน	ต้องใช้ความร้อนอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาจุดเดือด	ต้องใช้พลังงานจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบ (เช่น อากาศ แสงแดด) เพื่อเปลี่ยนโมเลกุลให้เป็นก๊าซ
ตัวอย่าง	น้ำเดือดในหม้อ ลาวาที่ไหลออกมาจากภูเขาไฟ	ตากผ้า แอ่งน้ำหายไปในวันที่อากาศร้อน

เดือดคืออะไร?

การต้มเป็นกระบวนการเปลี่ยนสถานะซึ่งของเหลวจะเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซตลอดทั้งมวลเมื่อถูกความร้อนจนถึงอุณหภูมิเฉพาะที่เรียกว่าจุดเดือด การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเมื่อความดันไอของของเหลวเท่ากับความดันบรรยากาศที่กระทำบนพื้นผิวของของเหลว

กลไกการต้ม

• การก่อตัวของฟองไอ: เมื่อของเหลวได้รับความร้อน โมเลกุลของของเหลวจะได้รับพลังงานและเคลื่อนที่เร็วขึ้น ณ จุดเดือด พลังงานจลน์ของโมเลกุลจะเอาชนะแรงระหว่างโมเลกุลที่ยึดพวกมันไว้ด้วยกัน ปล่อยให้พวกมันหลุดออกไปในสถานะก๊าซ โมเลกุลเหล่านี้ก่อให้เกิดฟองไอภายในของเหลว
• การเติบโตและการปล่อยฟองสบู่: เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลจำนวนมากขึ้นจะได้รับพลังงานเพียงพอที่จะหลบหนีจากสถานะของเหลว ทำให้เกิดฟองไอเพิ่มขึ้น ในที่สุดฟองอากาศเหล่านี้จะมีขนาดใหญ่พอที่จะลอยขึ้นมาผ่านของเหลวและไปถึงพื้นผิวได้ เมื่อถึงพื้นผิว ฟองอากาศจะแตกออก และปล่อยไอออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบ
• กระบวนการต่อเนื่อง: การต้มเป็นกระบวนการแบบไดนามิกที่ดำเนินต่อไปตราบใดที่ของเหลวถูกให้ความร้อนถึงหรือสูงกว่าจุดเดือด และมีการจ่ายความร้อนเพียงพอเพื่อรักษาการเปลี่ยนผ่านของของเหลวเป็นไอ

ลักษณะสำคัญของการต้ม

• การพึ่งพาอุณหภูมิ: การเดือดเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเฉพาะที่เรียกว่าจุดเดือด ซึ่งจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความดันที่กระทำต่อของเหลว ความดันที่สูงกว่าจะทำให้จุดเดือดเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความดันที่ต่ำกว่าจะทำให้จุดเดือดลดลง
• อุณหภูมิสม่ำเสมอ: ในระหว่างการต้ม ปริมาตรของของเหลวทั้งหมดจะถึงอุณหภูมิจุดเดือด เพื่อให้แน่ใจว่าการระเหยจะเกิดขึ้นอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งของเหลว
• การก่อตัวของฟองสบู่: ลักษณะเฉพาะของการเดือดคือการก่อตัวของฟองไอภายในของเหลว ฟองอากาศเหล่านี้เป็นผลมาจากการหลบหนีของโมเลกุลไอ และมีส่วนทำให้เกิดการเคลื่อนไหวอย่างแรงที่สังเกตได้ในของเหลวที่กำลังเดือด
• การถ่ายเทความร้อน: การต้มเป็นวิธีการถ่ายโอนความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอจำเป็นในการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอ คุณสมบัตินี้ถูกนำมาใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตไฟฟ้า การปรุงอาหาร และการกลั่น

การระเหยคืออะไร?

การระเหยเป็นกระบวนการที่โมเลกุลในสถานะของเหลว (หรือสถานะของแข็งหากสารระเหิด) ได้รับพลังงานเพียงพอที่จะเข้าสู่สถานะก๊าซ มันเกิดขึ้นที่พื้นผิวของของเหลว โดยที่โมเลกุลที่มีพลังงานจลน์เพียงพอเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลอื่น ๆ และหลบหนีออกไปในอวกาศโดยรอบในรูปของไอ

กลไกการระเหย

• การหลบหนีของโมเลกุลพื้นผิว: ในของเหลว โมเลกุลจะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องเนื่องจากพลังงานความร้อน ที่พื้นผิวของของเหลว โมเลกุลสามารถรับพลังงานจลน์ได้เพียงพอที่จะเอาชนะแรงระหว่างโมเลกุลที่ยึดพวกมันไว้ในสถานะของเหลว โมเลกุลเหล่านี้จะหลบหนีไปในอากาศในรูปของไอ
• การดูดซับพลังงาน: โมเลกุลที่ระเหยจะดูดซับพลังงานจากสภาพแวดล้อมเพื่อเอาชนะแรงดึงดูดของของเหลว พลังงานนี้ได้มาจากสิ่งแวดล้อม ส่งผลให้อุณหภูมิของของเหลวที่เหลืออยู่ลดลง การระเหยเป็นกระบวนการดูดความร้อนเนื่องจากต้องใช้พลังงานในการสลายพันธะที่ยึดโมเลกุลของเหลวไว้ด้วยกัน
• อัตราการระเหย: อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ พื้นที่ผิว ความชื้น และการมีอยู่ของสารอื่นๆ ในสิ่งแวดล้อม อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเพิ่มพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุล ทำให้เกิดการระเหยบ่อยขึ้น พื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นทำให้มีเนื้อที่มากขึ้นสำหรับโมเลกุลที่จะหลบหนี ซึ่งจะช่วยเร่งการระเหย ระดับความชื้นต่ำช่วยให้ระเหยเร็วขึ้นเนื่องจากมีความชื้นในอากาศน้อยที่จะทำให้อิ่มตัว ในทางกลับกัน ความชื้นที่สูงจะทำให้การระเหยช้าลงเนื่องจากอากาศมีความชื้นอิ่มตัวอยู่แล้ว

ลักษณะสำคัญของการระเหย

• ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ: อัตราการระเหยจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น เนื่องจากโมเลกุลได้รับพลังงานจลน์ที่จำเป็นมากขึ้นเพื่อหลบหนีเข้าสู่สถานะไอ
• กระบวนการที่ไม่สม่ำเสมอ: แตกต่างจากการเดือดซึ่งเกิดขึ้นทั่วทั้งของเหลวส่วนใหญ่ การระเหยเกิดขึ้นเฉพาะที่พื้นผิวของของเหลวซึ่งโมเลกุลมีพลังงานเพียงพอที่จะหลบหนี
• กระบวนการต่อเนื่อง: การระเหยเป็นกระบวนการต่อเนื่องที่ดำเนินต่อไปตราบเท่าที่มีการไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างของเหลวกับสภาพแวดล้อม และพื้นผิวของของเหลวยังคงสัมผัสกับอากาศ
• ผลการระบายความร้อน: การระเหยทำให้เกิดความเย็นต่อของเหลวที่เหลืออยู่และบริเวณโดยรอบ เนื่องจากโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูงที่สุดเป็นโมเลกุลที่มีโอกาสหลบหนีมากที่สุด โดยทิ้งโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์เฉลี่ยต่ำกว่าไว้เบื้องหลัง ส่งผลให้อุณหภูมิลดลง

ความแตกต่างหลักระหว่างการเดือดและการระเหย

• สถานที่เกิดเหตุ:
  • การเดือดเกิดขึ้นทั่วทั้งของเหลวจำนวนมากที่จุดเดือด
  • การระเหยเกิดขึ้นที่พื้นผิวของของเหลวเท่านั้น
• การพึ่งพาอุณหภูมิ:
  • การเดือดเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเฉพาะ เรียกว่า จุดเดือด ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิโดยรอบ
  • การระเหยสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิใดก็ได้ แต่อัตราการระเหยจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น
• อัตรากระบวนการ:
  • การต้มเป็นกระบวนการที่รวดเร็วโดยมีลักษณะเป็นฟองอากาศภายในของเหลว
  • การระเหยเป็นกระบวนการที่ช้ากว่าโดยที่โมเลกุลหลุดออกจากพื้นผิวของของเหลวไปในอากาศ
• ความต้องการพลังงาน:
  • การต้มต้องใช้ความร้อนอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาของเหลวให้อยู่ที่จุดเดือด
  • การระเหยจะดูดซับพลังงานความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเพื่ออำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนโมเลกุลจากของเหลวไปเป็นสถานะไอ
• ความสม่ำเสมอ:
  • การเดือดส่งผลต่อปริมาตรของของเหลวทั้งหมดอย่างสม่ำเสมอ
  • การระเหยเกิดขึ้นเฉพาะที่พื้นผิวของของเหลวและไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งของเหลว
• การก่อตัวของฟองสบู่:
  • การเดือดมีลักษณะเฉพาะคือการก่อตัวของฟองอากาศภายในของเหลวเนื่องจากการระเหยของโมเลกุลอย่างรวดเร็ว
  • การระเหยไม่ส่งผลให้เกิดฟองอากาศ มันเกี่ยวข้องกับการหลบหนีของโมเลกุลออกจากพื้นผิวของของเหลวอย่างค่อยเป็นค่อยไป

อ้างอิง

1. https://www.dictionary.com/browse/boiling?s=t
2. https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/evaporation-and-water-cycle?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

อัพเดตล่าสุด : 04 มีนาคม 2024