Численными расчетами показано, что подбирая соответствующие твердые поверхности, продолжительность времени испарения при одном и том же размере капли, можно изменять (увеличивать) на порядок и более. Последнее обстоятельство открывает широкие возможности для управления временем испарения капель воды с твердых поверхностей, в частности, растений.
Ранее, одним из авторов настоящей работы была получена термодинамическая формула для расчета времени испарения жидкости в зависимости от угла смачивания [1]
(1)
где ρж и ρп - плотности жидкости и пара соответственно, r- начальный радиус капли, испаряющейся жидкости; θ- краевой угол, образуемый жидкостью на поверхности твердого тела, σ- поверхностное натяжение жидкости, М-молярная масса жидкости, R-газовая постоянная, Т- термодинамическая температура.
Придавая r и θ различные значения по формуле (1) проведены расчеты времени испарения воды с различных поверхностей. На основе полученных результатов составлена таблица времени испарения воды в зависимости от размера и краевого угла капель. Построены также графики зависимости продолжительности времени испарения капель воды от краевых углов для различных размеров капель, лежащих на поверхностях растений. Представленные в таблице радиусы капель расположены по горизонтали, краевые углы и время испарения - по вертикали.
Поскольку время испарения капель воды сильно зависит от краевого угла и изменяется в широких пределах, мы посчитали целесообразным выразить время не в секундах, а в часах.
Таблица 1. Результаты вычислений времени испарения капель воды при различных значениях краевых углов
|
r,м |
10-4 |
5·10-4 |
1·10-3 |
1,5· 10-3 |
2·10-3 |
2,5·10-3 |
3·10-3 |
3,5·10-3 |
4·10-3 |
4,5·10-3 |
5·10-3 |
|
θ° |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
t,ч |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
30 |
0,004 |
0,11 |
0,43 |
0,97 |
1,73 |
2,70 |
3,89 |
5,30 |
6,92 |
8,76 |
10,82 |
|
45 |
0,02 |
0,52 |
2,08 |
4,67 |
8,31 |
12,98 |
18,69 |
25,44 |
33,23 |
42,06 |
51,92 |
|
60 |
0,05 |
1,34 |
5,36 |
12,07 |
21,46 |
33,53 |
48,29 |
65,72 |
85,84 |
108,64 |
134,13 |
|
90 |
0,17 |
4,33 |
17,31 |
38,94 |
69,23 |
108,17 |
155,76 |
212,01 |
276,91 |
350,47 |
432,68 |
|
120 |
0,29 |
7,31 |
29,25 |
65,81 |
117,00 |
182,81 |
263,24 |
358,30 |
467,98 |
592,29 |
731,22 |
|
135 |
0,32 |
8,13 |
32,54 |
73,21 |
130,15 |
203,36 |
292,83 |
398,58 |
520,60 |
658,88 |
813,43 |
|
150 |
0,34 |
8,54 |
34,18 |
76,91 |
136,72 |
213,63 |
307,63 |
418,72 |
546,90 |
692,17 |
854,53 |
|
180 |
0,35 |
8,26 |
34,61 |
77,88 |
138,46 |
216,34 |
311,53 |
424,02 |
553,82 |
700,93 |
865,35 |
Расчеты проведены при температуре t =200С.
Плотность насыщенного водяного пара над плоской поверхностью при этой температуре ρнас. = 1,7 · 10-2 кг/м3, поверхностное натяжение
σ = 72.5 мН/м. Плотность воды при указанной выше температуре, принята равной ρж = 103 кг/м3.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Дохов М.П. Расчёт времени испарения дисперсных частиц// Фундаментальные исследования.-2006, №10.С.65-66.