विभिन्न तापमानों पर पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा क्या है और इसका निर्धारण कैसे करें

इस पाठ में, हम क्वथनांक के रूप में इस प्रकार के वाष्पीकरण पर ध्यान देंगे, पहले मानी गई वाष्पीकरण प्रक्रिया से इसके अंतरों पर चर्चा करेंगे, इस तरह के मूल्य को क्वथनांक के रूप में पेश करेंगे और चर्चा करेंगे कि यह किस पर निर्भर करता है। पाठ के अंत में, हम एक बहुत ही महत्वपूर्ण मात्रा का परिचय देंगे जो वाष्पीकरण की प्रक्रिया का वर्णन करती है - वाष्पीकरण और संघनन की विशिष्ट ऊष्मा।

विषय: पदार्थ की कुल अवस्थाएँ

सबक: उबाल लें। वाष्पीकरण और संघनन की विशिष्ट ऊष्मा

पिछले पाठ में, हम पहले से ही वाष्पीकरण के प्रकारों में से एक पर विचार कर चुके हैं - वाष्पीकरण - और इस प्रक्रिया के गुणों पर प्रकाश डाला। आज हम उबलने की प्रक्रिया के रूप में इस तरह के वाष्पीकरण पर चर्चा करेंगे, और एक मूल्य पेश करेंगे जो संख्यात्मक रूप से वाष्पीकरण प्रक्रिया की विशेषता है - वाष्पीकरण और संघनन की विशिष्ट गर्मी।

परिभाषा।उबलना(अंजीर। 1) एक तरल के गैसीय अवस्था में गहन संक्रमण की प्रक्रिया है, जिसमें वाष्प के बुलबुले बनते हैं और एक निश्चित तापमान पर तरल के पूरे आयतन में होते हैं, जिसे क्वथनांक कहा जाता है।

आइए दो प्रकार के वाष्पीकरण की एक दूसरे से तुलना करें। वाष्पीकरण की प्रक्रिया की तुलना में उबलने की प्रक्रिया अधिक तीव्र होती है। इसके अलावा, जैसा कि हम याद करते हैं, वाष्पीकरण प्रक्रिया पिघलने बिंदु से ऊपर किसी भी तापमान पर होती है, और उबलने की प्रक्रिया - कड़ाई से एक निश्चित तापमान पर होती है, जो प्रत्येक पदार्थ के लिए अलग होती है और इसे क्वथनांक कहा जाता है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि वाष्पीकरण केवल तरल की मुक्त सतह से होता है, अर्थात उस क्षेत्र से जो इसे आसपास की गैसों से परिसीमित करता है, और पूरी मात्रा से तुरंत उबलता है।

आइए हम उबलने की प्रक्रिया के बारे में अधिक विस्तार से विचार करें। आइए एक ऐसी स्थिति की कल्पना करें जिसका हम में से कई लोगों ने बार-बार सामना किया है - यह एक निश्चित बर्तन में पानी गर्म करना और उबालना है, उदाहरण के लिए, सॉस पैन में। गर्म करने के दौरान, एक निश्चित मात्रा में गर्मी पानी में स्थानांतरित हो जाएगी, जिससे पानी में वृद्धि होगी आंतरिक ऊर्जाऔर अणुओं की गति की गतिविधि में वृद्धि। यह प्रक्रिया एक निश्चित चरण तक आगे बढ़ेगी, जब तक कि आणविक गति की ऊर्जा उबलने के लिए पर्याप्त न हो जाए।

पानी में घुली हुई गैसें (या अन्य अशुद्धियाँ) मौजूद होती हैं, जो इसकी संरचना में निकलती हैं, जिससे वाष्पीकरण के केंद्रों का तथाकथित उदय होता है। यही है, इन केंद्रों में भाप निकलती है, और पानी की पूरी मात्रा में बुलबुले बनते हैं, जो उबलने के दौरान देखे जाते हैं। यह समझना महत्वपूर्ण है कि ये बुलबुले हवा नहीं, बल्कि भाप हैं, जो उबलने की प्रक्रिया के दौरान बनते हैं। बुलबुले बनने के बाद उनमें वाष्प की मात्रा बढ़ जाती है और वे आकार में बढ़ने लगते हैं। अक्सर, बुलबुले शुरू में बर्तन की दीवारों के पास बनते हैं और तुरंत सतह पर नहीं उठते हैं; सबसे पहले, वे आकार में बढ़ते हुए, आर्किमिडीज की बढ़ती ताकत के प्रभाव में होते हैं, और फिर दीवार से अलग हो जाते हैं और सतह पर उठ जाते हैं, जहां वे फट जाते हैं और भाप का एक हिस्सा छोड़ते हैं।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सभी भाप के बुलबुले एक बार में पानी की मुक्त सतह तक नहीं पहुंचते हैं। उबलने की प्रक्रिया की शुरुआत में, पानी अभी भी समान रूप से गर्म होने से दूर है, और निचली परतें, जिनके पास गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया होती है, ऊपरी परतों की तुलना में भी अधिक गर्म होती हैं, यहां तक कि संवहन प्रक्रिया को भी ध्यान में रखते हुए। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि सतह के तनाव की घटना के कारण नीचे से उठने वाले भाप के बुलबुले पानी की मुक्त सतह तक नहीं पहुंच पाते हैं। उसी समय, बुलबुले के अंदर की भाप पानी में चली जाती है, जिससे यह अतिरिक्त रूप से गर्म हो जाती है और पूरे आयतन में पानी के समान ताप की प्रक्रिया को तेज कर देती है। नतीजतन, जब पानी को लगभग समान रूप से गर्म किया जाता है, तो लगभग सभी भाप के बुलबुले पानी की सतह तक पहुंचने लगते हैं और तीव्र वाष्पीकरण की प्रक्रिया शुरू हो जाती है।

इस तथ्य को उजागर करना महत्वपूर्ण है कि जिस तापमान पर उबलने की प्रक्रिया होती है, वह अपरिवर्तित रहता है, भले ही तरल को गर्मी की आपूर्ति की तीव्रता बढ़ जाती है। सरल शब्दों मेंयदि, उबलने की प्रक्रिया के दौरान, बर्नर में गैस डाली जाती है, जो पानी के बर्तन को गर्म करती है, तो इससे केवल फोड़े की तीव्रता में वृद्धि होगी, और तरल का तापमान नहीं बढ़ेगा। यदि हम उबलने की प्रक्रिया में अधिक गंभीरता से तल्लीन करते हैं, तो यह ध्यान देने योग्य है कि पानी में ऐसे क्षेत्र हैं जिनमें इसे क्वथनांक से ऊपर गर्म किया जा सकता है, लेकिन इस तरह के अति ताप का परिमाण, एक नियम के रूप में, एक या दो से अधिक नहीं होता है। डिग्री और तरल की कुल मात्रा में महत्वहीन है। सामान्य दाब पर पानी का क्वथनांक 100°C होता है।

पानी उबालने की प्रक्रिया में, आप देख सकते हैं कि यह तथाकथित उबलने की विशिष्ट ध्वनियों के साथ है। ये ध्वनियाँ भाप के बुलबुले के ढहने की वर्णित प्रक्रिया के कारण ही उत्पन्न होती हैं।

अन्य द्रवों को उबालने की प्रक्रिया उसी तरह चलती है जैसे पानी का उबलना। इन प्रक्रियाओं में मुख्य अंतर पदार्थों के विभिन्न क्वथनांक हैं, जो सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर पहले से ही सारणीबद्ध मूल्यों को मापा जाता है। आइए तालिका में इन तापमानों के मुख्य मूल्यों को इंगित करें।

एक दिलचस्प तथ्य यह है कि तरल पदार्थों का क्वथनांक वायुमंडलीय दबाव के मूल्य पर निर्भर करता है, इसलिए हमने संकेत दिया कि तालिका में सभी मान सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर दिए गए हैं। जब वायुदाब बढ़ता है तो द्रव का क्वथनांक भी बढ़ता है और जब यह घटता है तो इसके विपरीत घटता है।

दबाव पर क्वथनांक की इस निर्भरता पर वातावरणइस तरह के एक प्रसिद्ध के संचालन के सिद्धांत के आधार पर रसोई के उपकरणप्रेशर कुकर की तरह (अंजीर। 2)। यह एक तंग-ढाले ढक्कन वाला एक पैन है, जिसके तहत, जल वाष्पीकरण की प्रक्रिया में, भाप के साथ हवा का दबाव 2 वायुमंडलीय दबाव तक पहुंच जाता है, जिससे इसमें पानी के क्वथनांक में वृद्धि होती है। इस वजह से, इसमें भोजन वाले पानी को सामान्य () से अधिक तापमान तक गर्म करने का अवसर मिलता है, और खाना पकाने की प्रक्रिया तेज हो जाती है। इस प्रभाव के कारण, डिवाइस को इसका नाम मिला।

चावल। 2. प्रेशर कुकर ()

वायुमंडलीय दबाव में कमी के साथ एक तरल के क्वथनांक में कमी के साथ स्थिति भी जीवन से एक उदाहरण है, लेकिन अब कई लोगों के लिए हर रोज नहीं है। यह उदाहरण हाइलैंड्स में पर्वतारोहियों की यात्रा पर लागू होता है। यह पता चला है कि 3000-5000 मीटर की ऊंचाई पर स्थित क्षेत्र में, वायुमंडलीय दबाव में कमी के कारण पानी का क्वथनांक और भी कम हो जाता है, जिससे हाइक पर खाना पकाने में कठिनाई होती है, क्योंकि प्रभावी के लिए उष्मा उपचारइस मामले में उत्पादों, सामान्य परिस्थितियों की तुलना में अधिक समय लगता है। लगभग 7000 मीटर की ऊंचाई पर, पानी का क्वथनांक पहुंच जाता है, जिससे ऐसी परिस्थितियों में कई उत्पादों को पकाना असंभव हो जाता है।

उस उबलते बिंदु पर विभिन्न पदार्थभिन्न, पदार्थों के पृथक्करण के लिए कुछ प्रौद्योगिकियां आधारित हैं। उदाहरण के लिए, यदि हम तेल को गर्म करने पर विचार करें, जो एक जटिल तरल है जिसमें कई घटक होते हैं, तो उबलने की प्रक्रिया में इसे कई अलग-अलग पदार्थों में विभाजित किया जा सकता है। इस मामले में, इस तथ्य के कारण कि मिट्टी के तेल, गैसोलीन, नेफ्था और ईंधन तेल के क्वथनांक अलग-अलग हैं, उन्हें अलग-अलग तापमान पर वाष्पीकरण और संघनन द्वारा एक दूसरे से अलग किया जा सकता है। इस प्रक्रिया को आमतौर पर विभाजन (चित्र 3) के रूप में जाना जाता है।

चावल। 3 भिन्नों में तेल का पृथक्करण ()

किसी तरह शारीरिक प्रक्रियाउबलते हुए कुछ संख्यात्मक मान का उपयोग करके विशेषता होनी चाहिए, इस तरह के मूल्य को वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी कहा जाता है।

समझने के लिए भौतिक अर्थइस मान के लिए, निम्न उदाहरण पर विचार करें: 1 किलो पानी लें और इसे क्वथनांक पर लाएं, फिर मापें कि इस पानी को पूरी तरह से वाष्पित करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता है (गर्मी के नुकसान को छोड़कर) - यह मान विशिष्ट गर्मी के बराबर होगा पानी का वाष्पीकरण। दूसरे पदार्थ के लिए, ऊष्मा का यह मान भिन्न होगा और इस पदार्थ के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा होगी।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा एक बहुत ही महत्वपूर्ण विशेषता बन जाती है आधुनिक तकनीकधातु उत्पादन। यह पता चला है कि, उदाहरण के लिए, लोहे के पिघलने और वाष्पीकरण के दौरान, इसके संघनन और जमने के बाद, क्रिस्टल सेलएक संरचना के साथ जो मूल नमूने की तुलना में अधिक शक्ति प्रदान करती है।

पद: वाष्पीकरण और संघनन की विशिष्ट ऊष्मा (कभी-कभी निरूपित)।

माप की इकाई: .

पदार्थों के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा प्रयोगशाला स्थितियों में प्रयोगों द्वारा निर्धारित की जाती है, और मुख्य पदार्थों के लिए इसके मूल्य उपयुक्त तालिका में सूचीबद्ध हैं।

पदार्थ

उबालना एक तीव्र वाष्पीकरण है जो तब होता है जब कोई तरल न केवल सतह से, बल्कि उसके अंदर भी गर्म होता है।

उबालना गर्मी के अवशोषण के साथ होता है।
आपूर्ति की गई अधिकांश गर्मी पदार्थ के कणों के बीच के बंधनों को तोड़ने पर खर्च होती है, बाकी भाप के विस्तार के दौरान किए गए कार्य पर खर्च होती है।
नतीजतन, वाष्प कणों के बीच बातचीत की ऊर्जा तरल कणों के बीच की तुलना में अधिक हो जाती है, इसलिए वाष्प की आंतरिक ऊर्जा समान तापमान पर तरल की आंतरिक ऊर्जा से अधिक होती है।
उबलने की प्रक्रिया के दौरान तरल को वाष्प में स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

जहाँ m द्रव का द्रव्यमान (kg) है,
एल वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी है।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा से पता चलता है कि किसी दिए गए पदार्थ के 1 किलो को क्वथनांक पर भाप में बदलने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है। इकाई विशिष्ट ऊष्माएसआई प्रणाली में वाष्पीकरण:
[एल] = 1 जे/किग्रा
जैसे ही दबाव बढ़ता है, तरल का क्वथनांक बढ़ जाता है, और वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी कम हो जाती है, और इसके विपरीत।

उबलने के दौरान, तरल का तापमान नहीं बदलता है।
क्वथनांक तरल पर लगाए गए दबाव पर निर्भर करता है।
समान दाब पर प्रत्येक पदार्थ का अपना क्वथनांक होता है।
वायुमंडलीय दबाव में वृद्धि के साथ, उच्च तापमान पर उबलना शुरू होता है, दबाव में कमी के साथ - इसके विपरीत।
उदाहरण के लिए, पानी सामान्य वायुमंडलीय दाब पर ही 100°C पर उबलता है।

उबालने पर द्रव के अंदर क्या होता है?

उबालना तरल में वाष्प के बुलबुले के निरंतर गठन और वृद्धि के साथ वाष्प में संक्रमण है, जिसके अंदर तरल वाष्पित हो जाता है। गर्म करने की शुरुआत में, पानी हवा से संतृप्त होता है और इसमें होता है कमरे का तापमान. जब पानी को गर्म किया जाता है, तो उसमें घुली गैस बर्तन के तल और दीवारों पर निकल जाती है, जिससे हवा के बुलबुले बनते हैं। वे उबलने से बहुत पहले दिखाई देने लगते हैं। इन बुलबुले में पानी वाष्पित हो जाता है। भाप से भरा एक बुलबुला पर्याप्त उच्च तापमान पर फूलना शुरू कर देता है।

एक निश्चित आकार तक पहुंचने के बाद, यह नीचे से टूट जाता है, पानी की सतह तक बढ़ जाता है और फट जाता है। इस मामले में, वाष्प तरल छोड़ देता है। यदि पानी को पर्याप्त रूप से गर्म नहीं किया जाता है, तो भाप का बुलबुला, ठंडी परतों में उठकर गिर जाता है। परिणामी पानी के उतार-चढ़ाव से पानी की पूरी मात्रा में बड़ी संख्या में छोटे हवाई बुलबुले दिखाई देते हैं: तथाकथित "सफेद कुंजी"।

एक लिफ्ट बल पोत के तल पर एक हवाई बुलबुले पर कार्य करता है:
एफपॉड \u003d फ़ार्चिमिडे - फ़्रैविटी
बुलबुले को नीचे की ओर दबाया जाता है, क्योंकि दबाव बल निचली सतह पर कार्य नहीं करते हैं। गर्म होने पर, बुलबुला उसमें गैस छोड़ने के कारण फैलता है और जब उठाने वाला बल दबाने वाले बल से थोड़ा अधिक होता है तो नीचे से टूट जाता है। बुलबुले का आकार जो नीचे से टूट सकता है, उसके आकार पर निर्भर करता है। तल पर बुलबुले का आकार पोत के तल की अस्थिरता से निर्धारित होता है।

अमानवीयता को गीला करने और तल पर बुलबुले के विलय से उनके आकार में वृद्धि हुई। पर बड़े आकारजब इसके पीछे एक बुलबुला उठता है, तो रिक्त स्थान, अंतराल और एडी बनते हैं।

जब बुलबुला फूटता है, तो उसके आस-पास का सारा तरल अंदर की ओर भाग जाता है, और एक कुंडलाकार तरंग उत्पन्न होती है। बंद करते हुए, वह पानी का एक स्तंभ ऊपर फेंकती है।

जब फटने वाले बुलबुले एक तरल में गिरते हैं, तो अल्ट्रासोनिक आवृत्तियों की शॉक तरंगें श्रव्य शोर के साथ फैलती हैं। उबलने के प्रारंभिक चरणों की विशेषता सबसे तेज होती है और ऊँची आवाज़(मंच पर " सफेद कुंजी"चायदानी" गाती है ")।

(स्रोत: virlib.eunnet.net)

जल की समग्र अवस्थाओं में परिवर्तन का तापमान ग्राफ

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दिलचस्प

चायदानी के ढक्कन में छेद क्यों होता है?
भाप छोड़ने के लिए। ढक्कन में छेद के बिना, भाप केतली की टोंटी के ऊपर से पानी गिरा सकती है।
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आलू पकाने की अवधि, उबलने के क्षण से शुरू होकर, हीटर की शक्ति पर निर्भर नहीं करती है। अवधि क्वथनांक पर उत्पाद के निवास समय से निर्धारित होती है।
हीटर की शक्ति क्वथनांक को प्रभावित नहीं करती है, बल्कि केवल पानी के वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करती है।

उबालने से पानी जम सकता है। ऐसा करने के लिए, उस बर्तन से हवा और जल वाष्प को बाहर निकालना आवश्यक है जहां पानी स्थित है, ताकि पानी हर समय उबलता रहे।

"बर्तन आसानी से किनारे पर उबालते हैं - खराब मौसम के लिए!"
खराब मौसम के साथ वायुमंडलीय दबाव में गिरावट के कारण दूध तेजी से "भागता है"।
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गहरी खदानों के तल पर बहुत गर्म उबलता पानी प्राप्त किया जा सकता है, जहाँ हवा का दबाव पृथ्वी की सतह की तुलना में बहुत अधिक होता है। तो 300 मीटर की गहराई पर, पानी 101 सी पर उबलता है। 14 वायुमंडल के वायुदाब के साथ, पानी 200 सी पर उबलता है।
वायु पंप की घंटी के नीचे, आप 20 C पर "उबलता पानी" प्राप्त कर सकते हैं।
मंगल ग्रह पर, हम 45 डिग्री सेल्सियस पर "उबलता पानी" पीएंगे।
खारे पानी 100 सी. से ऊपर उबलता है।

पहाड़ी क्षेत्रों में काफी ऊंचाई पर, कम वायुमंडलीय दबाव में, पानी 100 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर उबलता है।

ऐसे भोजन के पकने की प्रतीक्षा में अधिक समय लगता है।

इसे ठंडा डालें ... और यह उबल जाएगा!

आम तौर पर, पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। बर्नर पर फ्लास्क में पानी उबालने के लिए गर्म करें। चलो बर्नर बंद कर दें। पानी उबलना बंद कर देता है। हम फ्लास्क को स्टॉपर से बंद करते हैं और स्टॉपर पर ध्यान से ठंडा पानी डालना शुरू करते हैं। यह क्या है? पानी फिर उबल रहा है!

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जेट के नीचे ठंडा पानीफ्लास्क में थोड़ा पानी, और इसके साथ जल वाष्प ठंडा होने लगता है।
वाष्प की मात्रा कम हो जाती है और पानी की सतह के ऊपर का दबाव बदल जाता है...
आप क्या सोचते हैं, किस दिशा में?
... कम दबाव पर पानी का क्वथनांक 100 डिग्री से कम होता है, और फ्लास्क में पानी फिर से उबलता है!
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पकाते समय, बर्तन के अंदर का दबाव - "प्रेशर कुकर" - लगभग 200 kPa है, और ऐसे बर्तन में सूप बहुत तेजी से पक जाएगा।

आप सिरिंज में लगभग आधा पानी खींच सकते हैं, इसे उसी कॉर्क से बंद कर सकते हैं और पिस्टन को तेजी से खींच सकते हैं। पानी में बहुत सारे बुलबुले दिखाई देंगे, जो दर्शाता है कि उबलते पानी की प्रक्रिया शुरू हो गई है (और यह कमरे के तापमान पर है!)
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जब कोई पदार्थ गैसीय अवस्था में जाता है, तो उसका घनत्व लगभग 1000 गुना कम हो जाता है।
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पहले इलेक्ट्रिक केतली में तल के नीचे हीटर होते थे। पानी हीटर के संपर्क में नहीं आया और बहुत देर तक उबलता रहा। 1923 में, आर्थर लार्ज ने एक खोज की: उन्होंने एक विशेष में एक हीटर रखा तांबे की नलीऔर उसे चायदानी के अंदर रख दिया। पानी जल्दी उबल गया।

शीतल पेय के लिए स्व-शीतलन डिब्बे संयुक्त राज्य अमेरिका में विकसित किए गए हैं। कम उबलते तरल के साथ एक डिब्बे को जार में रखा जाता है। यदि आप गर्म दिन पर कैप्सूल को कुचलते हैं, तो तरल तेजी से उबालना शुरू कर देगा, जार की सामग्री से गर्मी दूर ले जाएगा, और 90 सेकंड में पेय का तापमान 20-25 डिग्री सेल्सियस गिर जाएगा।

क्यों?

क्या आपको लगता है कि अगर पानी 100 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर उबलता है तो अंडे को उबालना संभव है?
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क्या उबलते पानी के दूसरे बर्तन में तैरने वाले बर्तन में पानी उबल जाएगा?
क्यों? ___

क्या आप पानी को बिना गर्म किये उबाल सकते हैं?

यह ज्ञान जल्दी से गायब हो जाता है, और धीरे-धीरे लोग परिचित घटनाओं के सार पर ध्यान देना बंद कर देते हैं। कभी-कभी सैद्धांतिक ज्ञान को याद करना उपयोगी होता है।

परिभाषा

उबाल क्या है? यह एक भौतिक प्रक्रिया है जिसके दौरान तरल की मुक्त सतह पर और इसकी संरचना के अंदर तीव्र वाष्पीकरण होता है। उबलने के संकेतों में से एक बुलबुले का बनना है, जिसमें संतृप्त भाप और हवा होती है।

यह क्वथनांक जैसी किसी चीज के अस्तित्व पर ध्यान देने योग्य है। भाप बनने की दर भी दाब पर निर्भर करती है। यह स्थायी होना चाहिए। एक नियम के रूप में, तरल की मुख्य विशेषता रासायनिक पदार्थसामान्य वायुमंडलीय दबाव पर क्वथनांक है। हालाँकि, यह प्रक्रिया तीव्रता जैसे कारकों से भी प्रभावित हो सकती है ध्वनि तरंगे, वायु आयनीकरण।

पानी के क्वथनांक

हीटिंग जैसी प्रक्रिया के दौरान भाप निश्चित रूप से बनना शुरू हो जाएगी। उबालने में 4 चरणों के माध्यम से एक तरल का मार्ग शामिल है:

बर्तन के तल पर और साथ ही इसकी दीवारों पर छोटे-छोटे बुलबुले बनने लगते हैं। यह इस तथ्य का परिणाम है कि हवा उस सामग्री की दरारों में निहित है जिससे कंटेनर बनाया जाता है, जो उच्च तापमान के प्रभाव में फैलता है।
बुलबुले मात्रा में बढ़ने लगते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वे पानी की सतह पर टूट जाते हैं। अगर ऊपरी परततरल अभी तक उबलते बिंदु तक नहीं पहुंचा है, गुहाएं नीचे तक डूब जाती हैं, जिसके बाद वे फिर से उठना शुरू कर देते हैं। यह प्रक्रिया ध्वनि तरंगों के निर्माण की ओर ले जाती है। इसलिए जब पानी उबलता है तो हमें शोर सुनाई देता है।
सतह पर तैरता है सबसे बड़ी संख्याबुलबुले, जो आभास देते हैं उसके बाद, तरल पीला हो जाता है। मानते हुए दृश्य प्रभावउबलने के इस चरण को "सफेद कुंजी" कहा जाता है।
एक तीव्र उबाल होता है, जो बड़े बुलबुले के गठन के साथ होता है जो जल्दी से फट जाता है। यह प्रक्रिया स्पलैश की उपस्थिति के साथ-साथ भाप के तीव्र गठन के साथ होती है।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा

लगभग हर दिन हमें उबलने जैसी घटना का सामना करना पड़ता है। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा एक भौतिक मात्रा है जो ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करती है। उसकी मदद से तरल पदार्थबराबर में बदला जा सकता है। इस पैरामीटर की गणना करने के लिए, आपको वाष्पीकरण की गर्मी को द्रव्यमान से विभाजित करने की आवश्यकता है।

माप कैसा है

प्रयोगशाला में उपयुक्त प्रयोग करके विशिष्ट संकेतक को मापा जाता है। उनमें निम्नलिखित शामिल हैं:

मापा गया आवश्यक धनतरल, जिसे बाद में कैलोरीमीटर में डाला जाता है;
पानी के तापमान का प्रारंभिक माप किया जाता है;
पहले से रखे गए परीक्षण पदार्थ के साथ एक फ्लास्क बर्नर पर स्थापित होता है;
परीक्षण पदार्थ द्वारा उत्सर्जित वाष्प को कैलोरीमीटर में छोड़ा जाता है;
पानी का तापमान फिर से मापा जाता है;
कैलोरीमीटर को तौला जाता है, जिससे संघनित वाष्प के द्रव्यमान की गणना करना संभव हो जाता है।

बुलबुला उबलते मोड

उबलना क्या है, इस सवाल से निपटने के लिए, यह ध्यान देने योग्य है कि इसके कई तरीके हैं। इसलिए, गर्म होने पर भाप बुलबुले के रूप में बन सकती है। वे समय-समय पर बढ़ते और फटते हैं। उबलने की इस विधा को चुलबुली कहा जाता है। आमतौर पर, भाप से भरी गुहाएं बर्तन की दीवारों पर ही बनती हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि वे आमतौर पर ज़्यादा गरम होते हैं। इस आवश्यक शर्तउबालने के लिए, क्योंकि अन्यथा बुलबुले गिर जाएंगे, बड़े आकार तक नहीं पहुंचेंगे।

फिल्म उबलते मोड

उबाल क्या है? इस प्रक्रिया को समझाने का सबसे आसान तरीका एक निश्चित तापमान और निरंतर दबाव पर वाष्पीकरण है। बबल मोड के अलावा, एक फिल्म मोड भी प्रतिष्ठित है। इसका सार इस तथ्य में निहित है कि मजबूत करते समय ऊष्मा का बहावव्यक्तिगत बुलबुले बर्तन की दीवारों पर वाष्प की परत बनाने के लिए गठबंधन करते हैं। जब एक महत्वपूर्ण संकेतक तक पहुंच जाता है, तो वे पानी की सतह से टूट जाते हैं। उबलने का यह तरीका इस मायने में भिन्न है कि बर्तन की दीवारों से तरल में गर्मी हस्तांतरण की डिग्री ही काफी कम हो जाती है। इसकी वजह वही स्टीम फिल्म है।

उबलता तापमान

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि गर्म तरल की सतह पर लगाए गए दबाव पर क्वथनांक की निर्भरता होती है। इसलिए, आमतौर पर यह स्वीकार किया जाता है कि पानी 100 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर उबलता है। फिर भी, इस सूचक को तभी उचित माना जा सकता है जब वायुमंडलीय दबाव संकेतक को सामान्य (101 kPa) माना जाए। यदि यह बढ़ता है, तो क्वथनांक भी ऊपर की ओर बदल जाएगा। इसलिए, उदाहरण के लिए, लोकप्रिय प्रेशर कुकर में, दबाव लगभग 200 kPa होता है। इस प्रकार, क्वथनांक 20 अंक (20 डिग्री तक) बढ़ जाता है।

पर्वतीय क्षेत्रों को निम्न वायुमंडलीय दाब का उदाहरण माना जा सकता है। इसलिए, यह देखते हुए कि यह वहां काफी छोटा है, पानी लगभग 90 डिग्री के तापमान पर उबलने लगता है। ऐसे क्षेत्रों के निवासियों को भोजन तैयार करने में अधिक समय व्यतीत करना पड़ता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, एक अंडे को उबालने के लिए, आपको पानी को कम से कम 100 डिग्री तक गर्म करना होगा, अन्यथा प्रोटीन फटेगा नहीं।

किसी पदार्थ का क्वथनांक संतृप्ति वाष्प दाब पर निर्भर करता है। तापमान पर इसका प्रभाव व्युत्क्रमानुपाती होता है। उदाहरण के लिए पारा 357 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर उबलता है। इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि संतृप्त वाष्प का दबाव केवल 114 Pa है (पानी के लिए, यह आंकड़ा 101,325 Pa है)।

विभिन्न परिस्थितियों में उबालना

तरल की स्थितियों और स्थिति के आधार पर, क्वथनांक काफी भिन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, यह तरल में नमक जोड़ने के लायक है। क्लोरीन और सोडियम आयन पानी के अणुओं के बीच स्थित होते हैं। इस प्रकार, उबलने के लिए परिमाण के क्रम में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और, तदनुसार, समय। इसके अलावा, ऐसा पानी बहुत कम भाप पैदा करता है।

केतली का उपयोग पानी को उबालने के लिए किया जाता है रहने की स्थिति. यदि एक साफ तरल का उपयोग किया जाता है, तो इस प्रक्रिया का तापमान मानक 100 डिग्री है। ऐसी ही परिस्थितियों में आसुत जल उबलता है। हालाँकि, यदि आप विदेशी अशुद्धियों की अनुपस्थिति को ध्यान में रखते हैं तो इसमें थोड़ा कम समय लगेगा।

उबलने और वाष्पीकरण में क्या अंतर है

जब भी पानी उबलता है, भाप वातावरण में छोड़ी जाती है। लेकिन इन दो प्रक्रियाओं की पहचान नहीं की जा सकती है। वे केवल वाष्पीकरण के तरीके हैं, जो कुछ शर्तों के तहत होते हैं। तो, उबालना पहली तरह का है। यह प्रक्रिया स्टीम पॉकेट्स के बनने की तुलना में अधिक तीव्र होती है। यह भी ध्यान देने योग्य है कि वाष्पीकरण प्रक्रिया विशेष रूप से पानी की सतह पर होती है। उबालना तरल की पूरी मात्रा पर लागू होता है।

वाष्पीकरण किस पर निर्भर करता है?

वाष्पीकरण एक तरल या ठोस को गैसीय अवस्था में बदलने की प्रक्रिया है। परमाणुओं और अणुओं की एक "उड़ान" होती है, जिसका बाकी कणों के साथ संबंध कुछ शर्तों के प्रभाव में कमजोर हो जाता है। निम्नलिखित कारकों के प्रभाव में वाष्पीकरण दर भिन्न हो सकती है:

तरल सतह क्षेत्र;
पदार्थ का तापमान, साथ ही साथ पर्यावरण;
अणुओं की गति की गति;
पदार्थ का प्रकार।

उबलते पानी की ऊर्जा का उपयोग मनुष्य अपने दैनिक जीवन में व्यापक रूप से करता है। यह प्रक्रिया इतनी सामान्य और परिचित हो गई है कि कोई भी इसकी प्रकृति और विशेषताओं के बारे में नहीं सोचता। फिर भी, उबलने के साथ कई रोचक तथ्य जुड़े हुए हैं:

शायद, सभी ने देखा कि चायदानी के ढक्कन में एक छेद होता है, लेकिन कम ही लोग इसके उद्देश्य के बारे में सोचते हैं। यह आंशिक रूप से भाप छोड़ने के लिए किया जाता है। नहीं तो टोंटी से पानी निकल सकता है।
आलू, अंडे और अन्य खाद्य पदार्थों के लिए खाना पकाने का समय इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि हीटर कितना शक्तिशाली है। केवल एक चीज जो मायने रखती है वह यह है कि वे कितने समय तक उबलते पानी के प्रभाव में रहे।
हीटिंग डिवाइस की शक्ति क्वथनांक जैसे संकेतक को प्रभावित नहीं करती है। यह केवल तरल के वाष्पीकरण की दर को प्रभावित कर सकता है।
उबालना केवल पानी गर्म करने के बारे में नहीं है। यह प्रक्रिया तरल को जमने का कारण भी बन सकती है। तो, उबलने की प्रक्रिया में, बर्तन से हवा को लगातार बाहर निकालना आवश्यक है।
सबसे ज्यादा वास्तविक समस्याएंगृहिणियों के लिए यह है कि दूध "भाग सकता है"। इस प्रकार, इस घटना का जोखिम मौसम के बिगड़ने के दौरान काफी बढ़ जाता है, जो वायुमंडलीय दबाव में गिरावट के साथ होता है।
सबसे अधिक उबलता पानी गहरी भूमिगत खदानों में प्राप्त होता है।
रास्ता प्रायोगिक अध्ययनवैज्ञानिक यह स्थापित करने में सक्षम थे कि मंगल ग्रह पर पानी 45 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबलता है।

क्या कमरे के तापमान पर पानी उबल सकता है?

सरल गणनाओं से, वैज्ञानिक यह स्थापित करने में सक्षम थे कि पानी समताप मंडल के स्तर पर उबल सकता है। इसी तरह की स्थितियों का उपयोग करके फिर से बनाया जा सकता है वैक्यूम पंप. फिर भी, एक समान प्रयोग सरल, अधिक सांसारिक परिस्थितियों में किया जा सकता है।

एक लीटर फ्लास्क में 200 मिली पानी उबालें, और जब कंटेनर भाप से भर जाए, तो इसे कसकर बंद कर दें और गर्मी से हटा दें। इसे क्रिस्टलाइज़र के ऊपर रखने के बाद, आपको उबलने की प्रक्रिया के अंत तक प्रतीक्षा करने की आवश्यकता है। अगला, फ्लास्क डाला जाता है ठंडा पानी. उसके बाद, कंटेनर में फिर से गहन उबाल शुरू हो जाएगा। यह इस तथ्य के कारण है कि कम तापमान के प्रभाव में, फ्लास्क के ऊपरी हिस्से में वाष्प उतरता है।

क्या आप जानते हैं कि उबले हुए सूप का तापमान कितना होता है? 100 . न आधिक न कम। उसी तापमान पर केतली उबलती है और पास्ता उबाला जाता है। इसका क्या मतलब है?

जब एक सॉस पैन या केतली को लगातार जलती हुई गैस से गर्म किया जाता है तो पानी का तापमान सौ डिग्री से ऊपर क्यों नहीं बढ़ता है? तथ्य यह है कि जब पानी सौ डिग्री के तापमान तक पहुंच जाता है, तो सभी आवक थर्मल ऊर्जापानी को गैसीय अवस्था, यानी वाष्पीकरण में बदलने पर खर्च किया जाता है। सौ डिग्री तक, वाष्पीकरण मुख्य रूप से सतह से होता है, और जब यह इस तापमान तक पहुंचता है, तो पानी उबलता है। उबालना भी वाष्पीकरण है, लेकिन केवल तरल की पूरी मात्रा में। गर्म भाप के बुलबुले पानी के अंदर बनते हैं और पानी से हल्के होने के कारण ये बुलबुले सतह पर टूट जाते हैं और इनसे निकलने वाली भाप हवा में निकल जाती है।

सौ डिग्री तक गर्म होने पर पानी का तापमान बढ़ जाता है। सौ डिग्री के बाद, आगे हीटिंग के साथ, जल वाष्प का तापमान बढ़ जाएगा। लेकिन जब तक सारा पानी सौ डिग्री पर उबल नहीं जाता, तब तक उसका तापमान नहीं बढ़ेगा, चाहे आप कितनी भी ऊर्जा लगा लें। हम पहले ही पता लगा चुके हैं कि यह ऊर्जा कहाँ जाती है - पानी को गैसीय अवस्था में बदलने के लिए। लेकिन अगर ऐसी कोई घटना मौजूद है, तो अवश्य होना चाहिए इस घटना का वर्णन करते हुए। भौतिक मात्रा. और ऐसा मूल्य मौजूद है। इसे वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा कहते हैं।

पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा एक भौतिक मात्रा है जो क्वथनांक पर 1 किलो तरल को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा को इंगित करती है। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को L अक्षर से निरूपित किया जाता है। और माप की इकाई जूल प्रति किलोग्राम (1 J / किग्रा) है।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा सूत्र से ज्ञात की जा सकती है:

जहां क्यू गर्मी की मात्रा है,
एम - शरीर का वजन।

वैसे, संलयन की विशिष्ट गर्मी की गणना के लिए सूत्र समान है, अंतर केवल पदनाम में है। और एल

अनुभवजन्य रूप से, विभिन्न पदार्थों के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा के मान पाए गए और तालिकाएँ संकलित की गईं जिनसे प्रत्येक पदार्थ के लिए डेटा पाया जा सकता है। अत: जल के वाष्पन की विशिष्ट ऊष्मा होती है 2.3 * 106 जे / किग्रा। इसका मतलब है कि प्रत्येक किलोग्राम पानी के लिए 2.3 * 106 J के बराबर ऊर्जा की मात्रा को भाप में बदलने के लिए खर्च करना होगा। लेकिन साथ ही, पानी में पहले से ही एक क्वथनांक होना चाहिए। यदि पानी शुरू में कम तापमान पर था, तो गर्मी की मात्रा की गणना करना आवश्यक है जो पानी को एक सौ डिग्री तक गर्म करने की आवश्यकता होगी।

वास्तविक परिस्थितियों में, इसके लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करना अक्सर आवश्यक होता है एक तरल के एक निश्चित द्रव्यमान का वाष्प में परिवर्तन,इसलिए, अधिक बार किसी को फॉर्म के फॉर्मूले से निपटना पड़ता है: क्यू \u003d एलएम, और किसी विशेष पदार्थ के लिए वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी के मूल्यों को तैयार तालिकाओं से लिया जाता है।

विषय: पदार्थ की कुल अवस्थाएँ

सबक: उबाल लें। वाष्पीकरण और संघनन की विशिष्ट ऊष्मा

आइए हम उबलने की प्रक्रिया के बारे में अधिक विस्तार से विचार करें। आइए एक ऐसी स्थिति की कल्पना करें जिसका हम में से कई लोगों ने बार-बार सामना किया है - यह एक निश्चित बर्तन में पानी गर्म करना और उबालना है, उदाहरण के लिए, सॉस पैन में। हीटिंग के दौरान, एक निश्चित मात्रा में गर्मी पानी में स्थानांतरित हो जाएगी, जिससे इसकी आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि होगी और आणविक आंदोलन की गतिविधि में वृद्धि होगी। यह प्रक्रिया एक निश्चित चरण तक आगे बढ़ेगी, जब तक कि आणविक गति की ऊर्जा उबलने के लिए पर्याप्त न हो जाए।

इस तथ्य को उजागर करना महत्वपूर्ण है कि जिस तापमान पर उबलने की प्रक्रिया होती है, वह अपरिवर्तित रहता है, भले ही तरल को गर्मी की आपूर्ति की तीव्रता बढ़ जाती है। सरल शब्दों में, यदि आप उबलने की प्रक्रिया के दौरान बर्नर में गैस डालते हैं, जो पानी के बर्तन को गर्म करता है, तो इससे केवल फोड़े की तीव्रता में वृद्धि होगी, तरल का तापमान नहीं बढ़ेगा। यदि हम उबलने की प्रक्रिया में अधिक गंभीरता से तल्लीन करते हैं, तो यह ध्यान देने योग्य है कि पानी में ऐसे क्षेत्र हैं जिनमें इसे क्वथनांक से ऊपर गर्म किया जा सकता है, लेकिन इस तरह के अति ताप का परिमाण, एक नियम के रूप में, एक या दो से अधिक नहीं होता है। डिग्री और तरल की कुल मात्रा में महत्वहीन है। सामान्य दाब पर पानी का क्वथनांक 100°C होता है।

परिवेश के दबाव पर क्वथनांक की यह निर्भरता प्रेशर कुकर (चित्र 2) के रूप में इस तरह के एक प्रसिद्ध रसोई उपकरण के संचालन के सिद्धांत का आधार है। यह एक तंग-ढाले ढक्कन वाला एक पैन है, जिसके तहत, जल वाष्पीकरण की प्रक्रिया में, भाप के साथ हवा का दबाव 2 वायुमंडलीय दबाव तक पहुंच जाता है, जिससे इसमें पानी के क्वथनांक में वृद्धि होती है। इस वजह से, इसमें भोजन वाले पानी को सामान्य () से अधिक तापमान तक गर्म करने का अवसर मिलता है, और खाना पकाने की प्रक्रिया तेज हो जाती है। इस प्रभाव के कारण, डिवाइस को इसका नाम मिला।

चावल। 2. प्रेशर कुकर ()

वायुमंडलीय दबाव में कमी के साथ एक तरल के क्वथनांक में कमी के साथ स्थिति भी जीवन से एक उदाहरण है, लेकिन अब कई लोगों के लिए हर रोज नहीं है। यह उदाहरण हाइलैंड्स में पर्वतारोहियों की यात्रा पर लागू होता है। यह पता चला है कि 3000-5000 मीटर की ऊंचाई पर स्थित क्षेत्र में, वायुमंडलीय दबाव में कमी के कारण पानी का क्वथनांक और भी कम हो जाता है, जिससे हाइक पर खाना पकाने में कठिनाई होती है, क्योंकि प्रभावी थर्मल के लिए भोजन का प्रसंस्करण इस मामले में, सामान्य परिस्थितियों की तुलना में बहुत अधिक समय की आवश्यकता होती है। लगभग 7000 मीटर की ऊंचाई पर, पानी का क्वथनांक पहुंच जाता है, जिससे ऐसी परिस्थितियों में कई उत्पादों को पकाना असंभव हो जाता है।

पदार्थों के पृथक्करण के लिए कुछ प्रौद्योगिकियां इस तथ्य पर आधारित हैं कि विभिन्न पदार्थों के क्वथनांक अलग-अलग होते हैं। उदाहरण के लिए, यदि हम तेल को गर्म करने पर विचार करें, जो एक जटिल तरल है जिसमें कई घटक होते हैं, तो उबलने की प्रक्रिया में इसे कई अलग-अलग पदार्थों में विभाजित किया जा सकता है। इस मामले में, इस तथ्य के कारण कि मिट्टी के तेल, गैसोलीन, नेफ्था और ईंधन तेल के क्वथनांक अलग-अलग हैं, उन्हें अलग-अलग तापमान पर वाष्पीकरण और संघनन द्वारा एक दूसरे से अलग किया जा सकता है। इस प्रक्रिया को आमतौर पर विभाजन (चित्र 3) के रूप में जाना जाता है।

चावल। 3 भिन्नों में तेल का पृथक्करण ()

किसी भी भौतिक प्रक्रिया की तरह, उबलने को कुछ संख्यात्मक मान का उपयोग करके चित्रित किया जाना चाहिए, इस तरह के मूल्य को वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी कहा जाता है।

इस मात्रा के भौतिक अर्थ को समझने के लिए, निम्न उदाहरण पर विचार करें: 1 किलो पानी लें और इसे क्वथनांक पर लाएं, फिर मापें कि इस पानी को पूरी तरह से वाष्पित करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता है (गर्मी के नुकसान को छोड़कर) - यह मान होगा पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा के बराबर हो। दूसरे पदार्थ के लिए, ऊष्मा का यह मान भिन्न होगा और इस पदार्थ के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा होगी।

धातुओं के उत्पादन के लिए आधुनिक तकनीकों में वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा एक बहुत ही महत्वपूर्ण विशेषता है। यह पता चला है कि, उदाहरण के लिए, लोहे के पिघलने और वाष्पीकरण के दौरान, इसके संघनन और जमने के बाद, एक संरचना के साथ एक क्रिस्टल जाली का निर्माण होता है जो मूल नमूने की तुलना में उच्च शक्ति प्रदान करता है।

पद: वाष्पीकरण और संघनन की विशिष्ट ऊष्मा (कभी-कभी निरूपित)।

माप की इकाई: .

पदार्थ