התאיידות

התאיידות, התאדות או אידוי היא תהליך בו חומר במצב צבירה נוזל מתנדף לגז. חלק מהאטומים או המולקולות במצב צבירה נוזלי (או מוצק ממריא) מקבלים מספיק אנרגיה כדי להתנתק משאר החומר ולעבור למצב צבירה גזי.

התהליך

תהליך זה שונה מרתיחה. לדוגמה, מים בלחץ של אטמוספירה אחת עוברים ממצב צבירה נוזלי לגזי תוך כדי רתיחה רק ב-100°C, אך התאיידות מתרחשת (בקצב מסוים, לעיתים נמוך מאוד) בכל טמפרטורה שהיא. מולקולות המים נמצאות במצב תמידי של התאיידות וזרמי עיבוי בסמוך לפני המים. מולקולות שעל פני השטח שמקבלות אנרגיה מספיקה יעזבו את הנוזל ויהפכו לאדים. ההתאיידות משפיעה רבות על אקלים כדור הארץ וחיונית לחיים על פניו, והיא מהווה חלק ממחזור המים. תהליך דומה פועל בחומרים רבים.

כדי שמולקולה תתנתק מהחומר המוצק או הנוזלי שהיא קשורה אליו, התנועה התרמית שלה צריכה להתגבר על מתח הפנים של החומר. כלומר, האנרגיה הקינטית של המולקולה צריכה לעלות על פונקציית העבודה (אנרגיה מינימלית לביצוע עבודה) של כוחות הקוהיזיה על פני החומר. מאחר שהתנועה התרמית מתגברת עם עליית הטמפרטורה, גובר קצב ההתאיידות ככל שהטמפרטורות עולות. בהתאם, נוזלים בעלי מתח פנים נמוך מראים התאיידות רבה יותר משל נוזלים בעלי מתח פנים גבוה. ההתאיידות מוגבלת כי רק חלק קטן מהמולקולות נמצאות קרוב לפני השטח, ומתוכן רק אלה שכיוון התנועה התרמית שלהן פונה כלפי חוץ מהחומר יצליחו להימלט ממנו ולהתאדות. כאשר מולקולות מהירות נמלטות, יורדת כמות האנרגיה הקינטית של המולקולות הנותרות, וטמפרטורת הנוזל יורדת מעט. כך למשל פועל מנגנון קירור הגוף על ידי הזעה.

במובן זה, ניתן להסביר את פעולתו של תהליך ההתאיידות בכל טמפרטורה שהיא כתוצאה ישירה של עובדת קיומה של התפלגות סטטיסטית של האנרגיה הקינטית של מולקולות במאגר מולקולות (למקרה הגזי, ראו גם התפלגות מקסוול בולצמן), בכל מצב צבירה; מצב זה משול לזה של בריכת כדורים – גם כאשר פילוג האנרגיה ההתחלתי הוא אחיד, התנגשויות בין הכדורים יגרמו עד מהרה להתפתחות סטיות מהמצב האחיד. כל מאגר חלקיקים בעל אנטרופיה וטמפרטורה סופית ישאף לחוסר אחידות אנרגטית של חלקיקיו, והתנגשויות חוזרות ונשנות בין החלקיקים יגרמו לחלקים בנוזל לצבור אנרגיה פנימית שעולה על החום הכמוס שלהן ולהפוך לגז.

כאשר ההתאיידות מתרחשת בכלי סגור, מצטברות המולקולות הנמלטות כאדים מעל הנוזל. ככל שגדֵל מספר המולקולות שהפכו לגז, עולה הסיכוי של מולקולות גז לפגוע בפני הנוזל, ובסופו של דבר חוזרות מולקולות רבות אל הנוזל, והצפיפות והלחץ בכלי גדלים. כאשר תהליך ההימלטות והחזרה מגיע לאיזון ("שיווי משקל"), נהוג לומר כי הכלי "רווי", ולא יתרחשו שינויים נוספים בלחץ בכלי או בטמפרטורת הנוזל.

בגז, החלקיקים מסודרים פחות ביחס למצבם בנוזל או במוצק, ולכן האנטרופיה במערכת עולה, דבר המצריך השקעת אנרגיה. פירוש הדבר כי שינוי האנתלפיה (ΔH_evaporation) עבור התאיידות הוא תמיד חיובי.

התאיידות כפויה היא תהליך בהפרדת תערובות, שבו תערובת מחוממת באופן מבוקר כדי להוציא מתוכה את הרכיבים הנדיפים יותר (כגון מים), ולהשאיר בה רכיב יבש ונדיף פחות.

פרמטרים המשפיעים על מידת ההתאיידות

• טמפרטורת החומר – כשהחומר חם יותר, ההתאדות תהיה מהירה יותר.
• ריכוז החומר המתאדה באוויר – כשבאוויר כבר מצוי ריכוז גבוה של החומר המתאדה, החומר יתאדה לאט יותר.
• מידת זרימת האוויר – נובע משתי הנקודות הקודמות. כשאוויר מעל פני החומר "טרי" ומתחלף תמידית ריכוז החומר באוויר אינו גדל עם הזמן, ולכן קצב האידוי אינו יורד. בנוסף, למולקולות בתנועה אנרגיה רבה יותר מאשר במנוחה, לכן ככל שמתחזקת זרימת האוויר, גדל כוח האידוי של מולקולות האוויר.
• כוחות בין-מולקולריים – ככל שהכוחות השומרים את המולקולות יחדיו במצב נוזל או מוצק חזקים יותר, יש צורך באנרגיה רבה יותר כדי לאדות אותן. לכן הנטייה להתאדות שונה בחומרים שונים.

ראו גם

• מעבר פאזה
• דיאגרמת פאזות
• נידוף באור
• נוסחת פנמן

קישורים חיצוניים

• אודות משוואת פנמן - מונטית', אתר השירות המטאורולוגי הישראלי
• התאיידות, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• התאיידות (מטראולוגיה), דף שער בספרייה הלאומית