Chaleur spécifique de vaporisation de l'eau à différentes températures. Quelle est la chaleur spécifique de vaporisation et comment la déterminer

Dans cette leçon, nous allons prêter attention à un type de vaporisation tel que l'ébullition, discuter de ses différences par rapport au processus d'évaporation précédemment considéré, introduire une valeur telle que le point d'ébullition et discuter de ce dont il dépend. À la fin de la leçon, nous introduisons une quantité très importante qui décrit le processus de vaporisation - la chaleur spécifique de vaporisation et de condensation.

Sujet : États agrégés de la matière

Leçon : Faire bouillir. Chaleur spécifique de vaporisation et de condensation

Dans la dernière leçon, nous avons déjà considéré l'un des types de vaporisation - l'évaporation - et mis en évidence les propriétés de ce processus. Aujourd'hui, nous allons discuter d'un type de vaporisation tel que le processus d'ébullition et introduire une valeur qui caractérise numériquement le processus de vaporisation - la chaleur spécifique de vaporisation et de condensation.

Définition.Ébullition(Fig. 1) est le processus de transition intensive d'un liquide à l'état gazeux, accompagné de la formation de bulles de vapeur et se produisant dans tout le volume du liquide à une certaine température, appelée point d'ébullition.

Comparons deux types de vaporisation entre eux. Le processus d'ébullition est plus intense que le processus d'évaporation. De plus, comme nous nous en souvenons, le processus d'évaporation a lieu à n'importe quelle température au-dessus du point de fusion, et le processus d'ébullition - strictement à une certaine température, qui est différente pour chacune des substances et s'appelle le point d'ébullition. Il convient également de noter que l'évaporation ne se produit qu'à partir de la surface libre du liquide, c'est-à-dire de la zone qui le délimite des gaz environnants, et que l'ébullition se produit immédiatement à partir de tout le volume.

Considérons plus en détail le déroulement du processus d'ébullition. Imaginons une situation que beaucoup d'entre nous ont rencontrée à plusieurs reprises - il s'agit de chauffer et de faire bouillir de l'eau dans un certain récipient, par exemple dans une casserole. Pendant le chauffage, une certaine quantité de chaleur sera transférée à l'eau, ce qui entraînera une augmentation de sa énergie interne et une augmentation de l'activité du mouvement des molécules. Ce processus se poursuivra jusqu'à un certain stade, jusqu'à ce que l'énergie du mouvement moléculaire devienne suffisante pour commencer à bouillir.

Des gaz dissous (ou d'autres impuretés) sont présents dans l'eau, qui sont libérés dans sa structure, ce qui conduit à ce que l'on appelle l'émergence de centres de vaporisation. C'est-à-dire que c'est dans ces centres que la vapeur est libérée et que des bulles se forment dans tout le volume d'eau, qui sont observées lors de l'ébullition. Il est important de comprendre que ces bulles ne sont pas de l'air, mais de la vapeur, qui se forme pendant le processus d'ébullition. Après la formation de bulles, la quantité de vapeur qu'elles contiennent augmente et leur taille commence à augmenter. Souvent, des bulles se forment initialement près des parois du vaisseau et ne remontent pas immédiatement à la surface; d'abord, en augmentant de taille, ils sont sous l'influence de la force croissante d'Archimède, puis se détachent du mur et remontent à la surface, où ils éclatent et libèrent une partie de la vapeur.

Il convient de noter que toutes les bulles de vapeur n'atteignent pas la surface libre de l'eau en même temps. Au début du processus d'ébullition, l'eau est encore loin d'être uniformément chauffée et les couches inférieures, à proximité desquelles se déroule le processus de transfert de chaleur, sont encore plus chaudes que les couches supérieures, même en tenant compte du processus de convection. Cela conduit au fait que les bulles de vapeur s'élevant d'en bas s'effondrent en raison du phénomène de tension superficielle, n'atteignant pas encore la surface libre de l'eau. Dans le même temps, la vapeur qui se trouvait à l'intérieur des bulles passe dans l'eau, la chauffant ainsi et accélérant le processus de chauffage uniforme de l'eau dans tout le volume. En conséquence, lorsque l'eau est chauffée presque uniformément, presque toutes les bulles de vapeur commencent à atteindre la surface de l'eau et le processus de vaporisation intense commence.

Il est important de souligner le fait que la température à laquelle le processus d'ébullition a lieu reste inchangée même si l'intensité de l'apport de chaleur au liquide est augmentée. En mots simples Si, pendant le processus d'ébullition, du gaz est ajouté au brûleur, qui chauffe la casserole d'eau, cela ne fera qu'augmenter l'intensité de l'ébullition et n'augmentera pas la température du liquide. Si nous approfondissons plus sérieusement le processus d'ébullition, il convient de noter qu'il existe des zones dans l'eau dans lesquelles elle peut être surchauffée au-dessus du point d'ébullition, mais l'ampleur d'une telle surchauffe, en règle générale, ne dépasse pas un ou deux degrés et est insignifiant dans le volume total du liquide. Le point d'ébullition de l'eau à pression normale est de 100°C.

Dans le processus d'ébullition de l'eau, vous pouvez remarquer qu'elle est accompagnée de sons caractéristiques du soi-disant bouillonnement. Ces sons surviennent simplement à cause du processus décrit d'effondrement des bulles de vapeur.

Les processus d'ébullition d'autres liquides se déroulent de la même manière que l'ébullition de l'eau. La principale différence entre ces processus réside dans les différents points d'ébullition des substances qui, à la pression atmosphérique normale, sont déjà des valeurs tabulaires mesurées. Indiquons les principales valeurs de ces températures dans le tableau.

Un fait intéressant est que le point d'ébullition des liquides dépend de la valeur de la pression atmosphérique, c'est pourquoi nous avons indiqué que toutes les valeurs du tableau sont données à la pression atmosphérique normale. Lorsque la pression atmosphérique augmente, le point d'ébullition du liquide augmente également, et lorsqu'il diminue, au contraire, il diminue.

Sur cette dépendance du point d'ébullition à la pression environnement basé sur le principe de fonctionnement d'un tel bien connu appareil de cuisine comme une cocotte-minute (fig. 2). C'est une casserole avec un couvercle hermétique, sous laquelle, lors du processus de vaporisation de l'eau, la pression de l'air avec de la vapeur atteint jusqu'à 2 pression atmosphérique, ce qui entraîne une augmentation du point d'ébullition de l'eau à . De ce fait, l'eau contenant les aliments a la possibilité de chauffer à une température plus élevée que d'habitude (), et le processus de cuisson est accéléré. En raison de cet effet, l'appareil tire son nom.

Riz. 2. Autocuiseur ()

La situation avec une diminution du point d'ébullition d'un liquide avec une diminution de la pression atmosphérique a également un exemple tiré de la vie, mais n'est plus quotidienne pour beaucoup de gens. Cet exemple s'applique aux déplacements des grimpeurs dans les hautes terres. Il s'avère que dans une zone située à une altitude de 3000-5000 m, le point d'ébullition de l'eau, en raison d'une diminution de la pression atmosphérique, diminue jusqu'à des valeurs encore plus basses, ce qui entraîne des difficultés de cuisson lors de randonnées, car pour une efficacité traitement thermique produits dans ce cas, cela prend beaucoup plus de temps que dans des conditions normales. A environ 7000 m d'altitude, le point d'ébullition de l'eau atteint , ce qui rend impossible la cuisson de nombreux produits dans de telles conditions.

Sur ce point d'ébullition diverses substances diffèrent, certaines technologies de séparation des substances sont basées. Par exemple, si nous considérons le chauffage de l'huile, qui est un liquide complexe composé de nombreux composants, alors en cours d'ébullition, il peut être divisé en plusieurs substances différentes. Dans ce cas, du fait que les points d'ébullition du kérosène, de l'essence, du naphta et du mazout sont différents, ils peuvent être séparés les uns des autres par vaporisation et condensation à différentes températures. Ce processus est généralement appelé fractionnement (Fig. 3).

Riz. 3 Séparation de l'huile en fractions ()

Comme n'importe quel processus physique, l'ébullition doit être caractérisée à l'aide d'une valeur numérique, une telle valeur est appelée chaleur spécifique de vaporisation.

Pour comprendre signification physique de cette valeur, considérons l'exemple suivant : prenez 1 kg d'eau et portez-le à ébullition, puis mesurez la quantité de chaleur nécessaire pour évaporer complètement cette eau (hors pertes de chaleur) - cette valeur sera égale à la chaleur spécifique de vaporisation de l'eau. Pour une autre substance, cette valeur de chaleur sera différente et sera la chaleur spécifique de vaporisation de cette substance.

La chaleur spécifique de vaporisation s'avère être une caractéristique très importante dans technologies modernes fabrication de métaux. Il s'avère que, par exemple, lors de la fusion et de l'évaporation du fer, suivies de sa condensation et de sa solidification, cellule de cristal avec une structure qui offre une résistance supérieure à celle de l'échantillon d'origine.

La désignation: chaleur spécifique de vaporisation et de condensation (parfois notée ).

unité de mesure: .

La chaleur spécifique de vaporisation des substances est déterminée par des expériences dans des conditions de laboratoire, et ses valeurs pour les principales substances sont répertoriées dans le tableau approprié.

Substance

L'ébullition est une vaporisation intense qui se produit lorsqu'un liquide est chauffé non seulement à partir de la surface, mais également à l'intérieur.

L'ébullition se produit avec l'absorption de chaleur.
La majeure partie de la chaleur fournie est consacrée à la rupture des liaisons entre les particules de la substance, le reste - au travail effectué lors de l'expansion de la vapeur.
En conséquence, l'énergie d'interaction entre les particules de vapeur devient plus grande qu'entre les particules de liquide, de sorte que l'énergie interne de la vapeur est supérieure à l'énergie interne du liquide à la même température.
La quantité de chaleur nécessaire pour transférer le liquide en vapeur pendant le processus d'ébullition peut être calculée à l'aide de la formule :

où m est la masse de liquide (kg),
L est la chaleur spécifique de vaporisation.

La chaleur spécifique de vaporisation indique la quantité de chaleur nécessaire pour transformer 1 kg d'une substance donnée en vapeur au point d'ébullition. Unité chaleur spécifique vaporisation dans le système SI :
[ L ] = 1 J/kg
Lorsque la pression augmente, le point d'ébullition du liquide augmente et la chaleur spécifique de vaporisation diminue, et vice versa.

Pendant l'ébullition, la température du liquide ne change pas.
Le point d'ébullition dépend de la pression exercée sur le liquide.
Chaque substance à la même pression a son propre point d'ébullition.
Avec une augmentation de la pression atmosphérique, l'ébullition commence à une température plus élevée, avec une diminution de la pression - vice versa.
Par exemple, l'eau bout à 100°C uniquement à la pression atmosphérique normale.

QUE SE PASSE-T-IL À L'INTÉRIEUR DU LIQUIDE LORS DE L'ÉBULLITION ?

L'ébullition est la transition d'un liquide en vapeur avec la formation et la croissance continues de bulles de vapeur dans le liquide, à l'intérieur desquelles le liquide s'évapore. Au début du chauffage, l'eau est saturée d'air et a température ambiante. Lorsque l'eau est chauffée, le gaz qui y est dissous est libéré au fond et sur les parois du récipient, formant des bulles d'air. Ils commencent à apparaître bien avant l'ébullition. L'eau s'évapore dans ces bulles. Une bulle remplie de vapeur commence à gonfler à une température suffisamment élevée.

Ayant atteint une certaine taille, il se détache du fond, remonte à la surface de l'eau et éclate. Dans ce cas, la vapeur quitte le liquide. Si l'eau n'est pas suffisamment chauffée, la bulle de vapeur, montant dans les couches froides, s'effondre. Les fluctuations de l'eau qui en résultent entraînent l'apparition d'un grand nombre de petites bulles d'air dans tout le volume d'eau : la "clé blanche".

Une force de portance agit sur une bulle d'air au fond de la cuve :
Fpod \u003d Farchimede - Fgravité
La bulle est pressée vers le bas, car les forces de pression n'agissent pas sur la surface inférieure. Lorsqu'elle est chauffée, la bulle se dilate en raison de la libération de gaz et se détache du fond lorsque la force de levage est légèrement supérieure à celle de la pression. La taille d'une bulle qui peut se détacher du fond dépend de sa forme. La forme des bulles au fond est déterminée par la mouillabilité du fond du récipient.

L'inhomogénéité du mouillage et la fusion des bulles au fond ont entraîné une augmentation de leur taille. À grandes tailles Lorsqu'une bulle monte derrière elle, des vides, des ruptures et des tourbillons se forment.

Lorsque la bulle éclate, tout le liquide qui l'entoure se précipite vers l'intérieur et une onde annulaire se produit. En fermant, elle jette une colonne d'eau.

Lorsque des bulles qui éclatent s'effondrent dans un liquide, des ondes de choc de fréquences ultrasonores se propagent, accompagnées d'un bruit audible. Les premiers stades de l'ébullition sont caractérisés par les bruits les plus forts et sons aigus(sur la scène " clé blanche"théière" chante ").

(source : virlib.eunnet.net)

GRAPHIQUE DE TEMPÉRATURE DES CHANGEMENTS DANS LES ÉTATS AGRÉGÉS DE L'EAU

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INTÉRESSANT

Pourquoi y a-t-il un trou dans le couvercle de la théière ?
Pour libérer de la vapeur. Sans un trou dans le couvercle, la vapeur peut projeter de l'eau sur le bec de la bouilloire.
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La durée de cuisson des pommes de terre, à partir du moment de l'ébullition, ne dépend pas de la puissance du radiateur. La durée est déterminée par le temps de séjour du produit au point d'ébullition.
La puissance du réchauffeur n'affecte pas le point d'ébullition, mais uniquement le taux d'évaporation de l'eau.

L'ébullition peut faire geler l'eau. Pour ce faire, il est nécessaire de pomper l'air et la vapeur d'eau du récipient où se trouve l'eau, de sorte que l'eau bout tout le temps.

"Les casseroles débordent facilement - au mauvais temps!"
La chute de la pression atmosphérique qui accompagne la dégradation des conditions météorologiques est la raison pour laquelle le lait « s'écoule » plus rapidement.
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De l'eau bouillante très chaude peut être obtenue au fond des mines profondes, où la pression atmosphérique est beaucoup plus élevée qu'à la surface de la Terre. Ainsi, à une profondeur de 300 m, l'eau bout à 101 ͦ C. Avec une pression d'air de 14 atmosphères, l'eau bout à 200 ͦ C.
Sous la cloche de la pompe à air, vous pouvez obtenir "de l'eau bouillante" à 20 ͦ C.
Sur Mars, on boirait "de l'eau bouillante" à 45°C.
L'eau salée bout au-dessus de 100 ͦ C. ___

Dans les régions montagneuses à une hauteur considérable, sous pression atmosphérique réduite, l'eau bout à des températures inférieures à 100 ͦ Celsius.

Attendre qu'un tel repas soit cuit prend plus de temps.

Versez-le froid... et ça va bouillir !

Normalement, l'eau bout à 100 degrés Celsius. Chauffer l'eau dans le ballon sur le brûleur jusqu'à ébullition. Éteignons le brûleur. L'eau cesse de bouillir. Nous fermons le flacon avec un bouchon et commençons à verser soigneusement de l'eau froide sur le bouchon. Qu'est-ce que c'est? L'eau est de nouveau bouillante !

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sous le jet eau froide un peu d'eau dans la fiole, et avec elle la vapeur d'eau commence à se refroidir.
Le volume de vapeur diminue et la pression au-dessus de la surface de l'eau change...
Qu'en pensez-vous, dans quelle direction ?
... Le point d'ébullition de l'eau à pression réduite est inférieur à 100 degrés, et l'eau dans le ballon bout à nouveau !
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Lors de la cuisson, la pression à l'intérieur de la marmite - "autocuiseur" - est d'environ 200 kPa, et la soupe dans une telle marmite cuira beaucoup plus rapidement.

Vous pouvez aspirer de l'eau dans la seringue jusqu'à environ la moitié, la fermer avec le même bouchon et tirer brusquement sur le piston. Beaucoup de bulles apparaîtront dans l'eau, indiquant que le processus d'ébullition de l'eau a commencé (et c'est à température ambiante !).
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Lorsqu'une substance passe à l'état gazeux, sa densité diminue d'environ 1000 fois.
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Les premières bouilloires électriques avaient des radiateurs sous le fond. L'eau n'est pas entrée en contact avec le radiateur et a bouilli pendant très longtemps. En 1923, Arthur Large fait une découverte : il place un radiateur dans un local spécial tube en cuivre et placé à l'intérieur de la théière. L'eau bouillait rapidement.

Des canettes auto-refroidissantes pour boissons non alcoolisées ont été développées aux États-Unis. Un compartiment avec un liquide à faible point d'ébullition est monté dans le bocal. Si vous écrasez la capsule par une journée chaude, le liquide commencera à bouillir rapidement, éliminant la chaleur du contenu du pot et, en 90 secondes, la température de la boisson chutera de 20 à 25 degrés Celsius.

POURQUOI?

Pensez-vous qu'il est possible de faire bouillir un œuf dur si l'eau bout à une température inférieure à 100 degrés Celsius ?
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L'eau bouillira-t-elle dans une casserole qui flotte dans une autre casserole d'eau bouillante ?
Pourquoi? ___

Peut-on faire bouillir de l'eau sans la chauffer ?

Cette connaissance disparaît rapidement et peu à peu les gens cessent de prêter attention à l'essence des phénomènes familiers. Il est parfois utile de rappeler des connaissances théoriques.

Définition

Qu'est-ce qu'un furoncle ? Il s'agit d'un processus physique au cours duquel une vaporisation intense se produit à la fois sur la surface libre du liquide et à l'intérieur de sa structure. L'un des signes d'ébullition est la formation de bulles, constituées de vapeur saturée et d'air.

Il convient de noter l'existence d'une chose telle que le point d'ébullition. La vitesse de formation de vapeur dépend également de la pression. Elle doit être permanente. En règle générale, la principale caractéristique du liquide substances chimiques est le point d'ébullition à la pression atmosphérique normale. Cependant, ce processus peut également être influencé par des facteurs tels que l'intensité les ondes sonores, ionisation de l'air.

Étapes d'ébullition de l'eau

De la vapeur commencera certainement à se former lors d'une procédure telle que le chauffage. L'ébullition implique le passage d'un liquide à travers 4 étapes :

Au fond du récipient, ainsi que sur ses parois, de petites bulles commencent à se former. Ceci est le résultat du fait que de l'air est contenu dans les fissures du matériau à partir duquel le récipient est fabriqué, qui se dilate sous l'influence d'une température élevée.
Les bulles commencent à augmenter de volume, à la suite de quoi elles éclatent à la surface de l'eau. Si un couche supérieure le liquide n'a pas encore atteint le point d'ébullition, les cavités descendent au fond, après quoi elles recommencent à remonter. Ce processus conduit à la formation d'ondes sonores. C'est pourquoi nous pouvons entendre du bruit lorsque l'eau bout.
Flotte à la surface le plus grand nombre bulles, ce qui donne l'impression Après cela, le liquide pâlit. Considérant effet visuel, cette étape d'ébullition est appelée "clé blanche".
Il y a un bouillonnement intense, qui s'accompagne de la formation de grosses bulles qui éclatent rapidement. Ce processus s'accompagne de l'apparition d'éclaboussures, ainsi que de la formation intense de vapeur.

Chaleur spécifique de vaporisation

Presque tous les jours, nous sommes confrontés à un phénomène tel que l'ébullition. La chaleur spécifique de vaporisation est une grandeur physique qui détermine la quantité de chaleur. Avec son aide substance liquide peut être converti au par. Pour calculer ce paramètre, vous devez diviser la chaleur d'évaporation par la masse.

Comment est la mesure

L'indicateur spécifique est mesuré en laboratoire en réalisant des expériences appropriées. Ils comprennent les éléments suivants :

mesuré quantité requise liquide, qui est ensuite versé dans le calorimètre;
une première mesure de la température de l'eau est effectuée ;
un flacon avec la substance d'essai placée à l'avance est installé sur le brûleur;
la vapeur émise par la substance d'essai est lancée dans le calorimètre ;
la température de l'eau est re-mesurée;
le calorimètre est pesé, ce qui permet de calculer la masse de la vapeur condensée.

mode d'ébullition à bulles

En ce qui concerne la question de savoir ce qu'est l'ébullition, il convient de noter qu'elle a plusieurs modes. Ainsi, lorsqu'elle est chauffée, de la vapeur peut se former sous forme de bulles. Ils grandissent et éclatent périodiquement. Ce mode d'ébullition est appelé pétillant. Habituellement, des cavités remplies de vapeur sont formées précisément au niveau des parois de la cuve. Cela est dû au fait qu'ils sont généralement surchauffés. C'est condition nécessaire pour faire bouillir, car sinon les bulles s'effondreront, n'atteignant pas de grandes tailles.

Mode d'ébullition du film

Qu'est-ce qu'un furoncle ? La façon la plus simple d'expliquer ce processus est la vaporisation à une certaine température et à une pression constante. En plus du mode bulle, on distingue également un mode film. Son essence réside dans le fait que lors du renforcement flux de chaleur les bulles individuelles se combinent pour former une couche de vapeur sur les parois du récipient. Lorsqu'un indicateur critique est atteint, ils traversent la surface de l'eau. Ce mode d'ébullition diffère en ce que le degré de transfert de chaleur des parois du récipient au liquide lui-même est considérablement réduit. La raison en est le même film de vapeur.

Température d'ébullition

Il convient de noter qu'il existe une dépendance du point d'ébullition à la pression exercée à la surface du liquide chauffé. Ainsi, il est généralement admis que l'eau bout lorsqu'elle est chauffée à 100 degrés Celsius. Néanmoins, cet indicateur ne peut être considéré comme juste que si l'indicateur de pression atmosphérique est considéré comme normal (101 kPa). S'il augmente, le point d'ébullition augmentera également. Ainsi, par exemple, dans les autocuiseurs populaires, la pression est d'environ 200 kPa. Ainsi, le point d'ébullition augmente de 20 points (jusqu'à 20 degrés).

Les zones montagneuses peuvent être considérées comme un exemple de basse pression atmosphérique. Donc, étant donné qu'il est assez petit là-bas, l'eau commence à bouillir à une température d'environ 90 degrés. Les résidents de ces zones doivent passer beaucoup plus de temps à préparer la nourriture. Ainsi, par exemple, pour faire bouillir un œuf, vous devrez chauffer l'eau d'au moins 100 degrés, sinon la protéine ne caillera pas.

Le point d'ébullition d'une substance dépend de la pression de vapeur saturante. Son effet sur la température est inversement proportionnel. Par exemple, le mercure bout lorsqu'il est chauffé à 357 degrés Celsius. Cela peut s'expliquer par le fait que la pression de vapeur saturante n'est que de 114 Pa (pour l'eau, ce chiffre est de 101 325 Pa).

Faire bouillir dans différentes conditions

Selon les conditions et l'état du liquide, le point d'ébullition peut varier considérablement. Par exemple, il vaut la peine d'ajouter du sel au liquide. Les ions chlore et sodium sont situés entre les molécules d'eau. Ainsi, l'ébullition nécessite un ordre de grandeur plus d'énergie et, par conséquent, de temps. De plus, une telle eau produit beaucoup moins de vapeur.

La bouilloire est utilisée pour faire bouillir de l'eau dans conditions de vie. Si un liquide propre est utilisé, la température de ce processus est la norme de 100 degrés. Dans des conditions similaires, l'eau distillée bout. Cependant, cela prendra un peu moins de temps si vous tenez compte de l'absence d'impuretés étrangères.

Quelle est la différence entre l'ébullition et l'évaporation

Chaque fois que l'eau bout, de la vapeur est libérée dans l'atmosphère. Mais ces deux processus ne peuvent pas être identifiés. Ce ne sont que des voies de vaporisation, qui se produisent sous certaines conditions. Ainsi, l'ébullition est le premier type. Ce processus est plus intense qu'en raison de la formation de poches de vapeur. Il convient également de noter que le processus d'évaporation se produit exclusivement à la surface de l'eau. L'ébullition s'applique à tout le volume du liquide.

De quoi dépend l'évaporation ?

L'évaporation est le processus de conversion d'un liquide ou d'un solide en un état gazeux. Un "vol" d'atomes et de molécules se produit, dont la connexion avec le reste des particules est affaiblie sous l'influence de certaines conditions. Le taux d'évaporation peut varier sous l'influence des facteurs suivants :

surface liquide;
la température de la substance elle-même, ainsi que l'environnement;
la vitesse de mouvement des molécules;
type de substance.

L'énergie de l'eau bouillante est largement utilisée par l'homme dans la vie quotidienne. Ce processus est devenu si banal et familier que personne ne pense à sa nature et à ses caractéristiques. Néanmoins, un certain nombre de faits intéressants sont associés à l'ébullition :

Probablement, tout le monde a remarqué qu'il y avait un trou dans le couvercle de la théière, mais peu de gens pensent à son objectif. Il est fait afin de libérer partiellement la vapeur. Sinon, de l'eau pourrait éclabousser par le bec verseur.
Le temps de cuisson des pommes de terre, des œufs et d'autres aliments ne dépend pas de la puissance de l'appareil de chauffage. La seule chose qui compte, c'est combien de temps ils ont été sous l'influence de l'eau bouillante.
La puissance de l'appareil de chauffage n'affecte pas un indicateur tel que le point d'ébullition. Il ne peut affecter que le taux d'évaporation du liquide.
Faire bouillir ne consiste pas seulement à chauffer de l'eau. Ce processus peut également provoquer le gel du liquide. Ainsi, en cours d'ébullition, il est nécessaire de pomper en permanence de l'air hors du récipient.
Un des plus problèmes réels pour les ménagères, c'est que le lait peut « s'enfuir ». Ainsi, le risque de ce phénomène augmente significativement lors de la dégradation des conditions météorologiques, qui s'accompagne d'une baisse de la pression atmosphérique.
L'eau bouillante la plus chaude est obtenue dans les mines souterraines profondes.
chemin études expérimentales Les scientifiques ont pu établir que l'eau sur Mars bout à une température de 45 degrés Celsius.

L'eau peut-elle bouillir à température ambiante ?

Par de simples calculs, les scientifiques ont pu établir que l'eau peut bouillir au niveau de la stratosphère. Des conditions similaires peuvent être recréées en utilisant pompe à vide. Néanmoins, une telle expérience peut être réalisée dans des conditions plus simples et plus banales.

Faites bouillir 200 ml d'eau dans une fiole d'un litre, et lorsque le récipient est rempli de vapeur, fermez-le hermétiquement et retirez du feu. Après l'avoir placé sur le cristallisoir, vous devez attendre la fin du processus d'ébullition. Ensuite, le flacon est versé eau froide. Après cela, l'ébullition intensive recommencera dans le récipient. Cela est dû au fait que sous l'influence de la basse température, la vapeur dans la partie supérieure du ballon descend.

Savez-vous quelle est la température de la soupe bouillie ? 100 ˚С. Ni plus ni moins. À la même température, la bouilloire bout et les pâtes sont bouillies. Qu'est-ce que ça veut dire?

Pourquoi la température de l'eau à l'intérieur ne dépasse-t-elle pas cent degrés lorsqu'une casserole ou une bouilloire est constamment chauffée avec du gaz brûlant ? Le fait est que lorsque l'eau atteint une température de cent degrés, tout ce qui arrive l'énérgie thermique est consacré à la transition de l'eau à l'état gazeux, c'est-à-dire à l'évaporation. Jusqu'à cent degrés, l'évaporation se produit principalement à partir de la surface, et lorsqu'elle atteint cette température, l'eau bout. L'ébullition est aussi une évaporation, mais seulement sur tout le volume du liquide. Des bulles de vapeur chaude se forment à l'intérieur de l'eau et, étant plus légères que l'eau, ces bulles éclatent à la surface et la vapeur qui s'en dégage s'échappe dans l'air.

Jusqu'à une centaine de degrés, la température de l'eau augmente lorsqu'elle est chauffée. Après cent degrés, avec un chauffage supplémentaire, la température de la vapeur d'eau augmentera. Mais jusqu'à ce que toute l'eau bout à cent degrés, sa température n'augmentera pas, quelle que soit la quantité d'énergie que vous appliquez. Nous avons déjà compris où va cette énergie - à la transition de l'eau à l'état gazeux. Mais si un tel phénomène existe, alors il doit y avoir décrivant ce phénomène. quantité physique. Et une telle valeur existe. C'est ce qu'on appelle la chaleur spécifique de vaporisation.

Chaleur spécifique de vaporisation de l'eau

La chaleur spécifique de vaporisation est une grandeur physique qui indique la quantité de chaleur nécessaire pour transformer un liquide de 1 kg en vapeur au point d'ébullition. La chaleur spécifique de vaporisation est désignée par la lettre L. Et l'unité de mesure est le joule par kilogramme (1 J / kg).

La chaleur spécifique de vaporisation peut être trouvée à partir de la formule :

où Q est la quantité de chaleur,
m - poids corporel.

Soit dit en passant, la formule est la même que pour le calcul de la chaleur spécifique de fusion, la différence réside uniquement dans la désignation. λ et L

De manière empirique, les valeurs de la chaleur spécifique de vaporisation de diverses substances ont été trouvées et des tableaux ont été compilés à partir desquels des données peuvent être trouvées pour chaque substance. Ainsi, la chaleur spécifique de vaporisation de l'eau est 2,3*106 J/kg. Cela signifie que pour chaque kilogramme d'eau, une quantité d'énergie égale à 2,3 * 106 J doit être dépensée pour la transformer en vapeur. Mais en même temps, l'eau devrait déjà avoir un point d'ébullition. Si l'eau était initialement à une température plus basse, il est alors nécessaire de calculer la quantité de chaleur qui sera nécessaire pour chauffer l'eau à cent degrés.

Dans des conditions réelles, il est souvent nécessaire de déterminer la quantité de chaleur nécessaire pour la transformation d'une certaine masse d'un liquide en vapeur, par conséquent, il faut plus souvent traiter avec une formule de la forme: Q \u003d Lm, et les valeurs de la chaleur spécifique de vaporisation pour une substance particulière sont tirées de tableaux prêts à l'emploi.

Sujet : États agrégés de la matière

Leçon : Faire bouillir. Chaleur spécifique de vaporisation et de condensation

Considérons plus en détail le déroulement du processus d'ébullition. Imaginons une situation que beaucoup d'entre nous ont rencontrée à plusieurs reprises - il s'agit de chauffer et de faire bouillir de l'eau dans un certain récipient, par exemple dans une casserole. Pendant le chauffage, une certaine quantité de chaleur sera transférée à l'eau, ce qui entraînera une augmentation de son énergie interne et une augmentation de l'activité du mouvement moléculaire. Ce processus se poursuivra jusqu'à un certain stade, jusqu'à ce que l'énergie du mouvement moléculaire devienne suffisante pour commencer à bouillir.

Il est important de souligner le fait que la température à laquelle le processus d'ébullition a lieu reste inchangée même si l'intensité de l'apport de chaleur au liquide est augmentée. En termes simples, si vous ajoutez du gaz au brûleur pendant le processus d'ébullition, ce qui chauffe la casserole d'eau, cela n'augmentera que l'intensité de l'ébullition et n'augmentera pas la température du liquide. Si nous approfondissons plus sérieusement le processus d'ébullition, il convient de noter qu'il existe des zones dans l'eau dans lesquelles elle peut être surchauffée au-dessus du point d'ébullition, mais l'ampleur d'une telle surchauffe, en règle générale, ne dépasse pas un ou deux degrés et est insignifiant dans le volume total du liquide. Le point d'ébullition de l'eau à pression normale est de 100°C.

Le principe de fonctionnement d'un appareil de cuisine aussi connu qu'un autocuiseur est basé sur cette dépendance du point d'ébullition à la pression ambiante (Fig. 2). C'est une casserole avec un couvercle hermétique, sous laquelle, lors du processus de vaporisation de l'eau, la pression de l'air avec de la vapeur atteint jusqu'à 2 pression atmosphérique, ce qui entraîne une augmentation du point d'ébullition de l'eau à . De ce fait, l'eau contenant les aliments a la possibilité de chauffer à une température plus élevée que d'habitude (), et le processus de cuisson est accéléré. En raison de cet effet, l'appareil tire son nom.

Riz. 2. Autocuiseur ()

La situation avec une diminution du point d'ébullition d'un liquide avec une diminution de la pression atmosphérique a également un exemple tiré de la vie, mais n'est plus quotidienne pour beaucoup de gens. Cet exemple s'applique aux déplacements des grimpeurs dans les hautes terres. Il s'avère que dans une zone située à une altitude de 3000-5000 m, le point d'ébullition de l'eau, en raison d'une diminution de la pression atmosphérique, diminue jusqu'à des valeurs encore plus basses, ce qui entraîne des difficultés de cuisson lors de randonnées, car pour une thermique efficace traitement des aliments dans Dans ce cas, un temps beaucoup plus long est nécessaire que dans des conditions normales. A environ 7000 m d'altitude, le point d'ébullition de l'eau atteint , ce qui rend impossible la cuisson de nombreux produits dans de telles conditions.

Certaines technologies de séparation de substances sont basées sur le fait que les points d'ébullition de diverses substances sont différents. Par exemple, si nous considérons le chauffage de l'huile, qui est un liquide complexe composé de nombreux composants, alors en cours d'ébullition, il peut être divisé en plusieurs substances différentes. Dans ce cas, du fait que les points d'ébullition du kérosène, de l'essence, du naphta et du mazout sont différents, ils peuvent être séparés les uns des autres par vaporisation et condensation à différentes températures. Ce processus est généralement appelé fractionnement (Fig. 3).

Riz. 3 Séparation de l'huile en fractions ()

Comme tout processus physique, l'ébullition doit être caractérisée à l'aide d'une valeur numérique, une telle valeur est appelée chaleur spécifique de vaporisation.

Pour comprendre la signification physique de cette quantité, considérons l'exemple suivant : prenez 1 kg d'eau et portez-le à ébullition, puis mesurez la quantité de chaleur nécessaire pour évaporer complètement cette eau (hors pertes de chaleur) - cette valeur sera être égal à la chaleur spécifique de vaporisation de l'eau. Pour une autre substance, cette valeur de chaleur sera différente et sera la chaleur spécifique de vaporisation de cette substance.

La chaleur spécifique de vaporisation s'avère être une caractéristique très importante dans les technologies modernes de production de métaux. Il s'avère que, par exemple, lors de la fusion et de l'évaporation du fer, suivies de sa condensation et de sa solidification, un réseau cristallin se forme avec une structure offrant une résistance supérieure à celle de l'échantillon d'origine.

La désignation: chaleur spécifique de vaporisation et de condensation (parfois notée ).

unité de mesure: .

Substance