Calore specifico di vaporizzazione dell'acqua a diverse temperature. Qual è il calore specifico di vaporizzazione e come determinarlo

In questa lezione, presteremo attenzione a un tipo di vaporizzazione come l'ebollizione, discuteremo le sue differenze rispetto al processo di evaporazione precedentemente considerato, introdurremo un valore come il punto di ebollizione e discuteremo da cosa dipende. Alla fine della lezione, introduciamo una quantità molto importante che descrive il processo di vaporizzazione: il calore specifico di vaporizzazione e condensazione.

Argomento: Stati aggregati della materia

Lezione: bollire. Calore specifico di vaporizzazione e condensazione

Nell'ultima lezione abbiamo già considerato uno dei tipi di vaporizzazione - l'evaporazione - e messo in evidenza le proprietà di questo processo. Oggi discuteremo di un tale tipo di vaporizzazione come il processo di ebollizione e introdurremo un valore che caratterizza numericamente il processo di vaporizzazione: il calore specifico di vaporizzazione e condensazione.

Definizione.Bollente(Fig. 1) è il processo di un'intensa transizione di un liquido in uno stato gassoso, accompagnato dalla formazione di bolle di vapore e che si verifica in tutto il volume del liquido a una certa temperatura, che è chiamata punto di ebollizione.

Confrontiamo tra loro due tipi di vaporizzazione. Il processo di ebollizione è più intenso del processo di evaporazione. Inoltre, come ricordiamo, il processo di evaporazione avviene a qualsiasi temperatura al di sopra del punto di fusione, e il processo di ebollizione - rigorosamente a una certa temperatura, che è diversa per ciascuna delle sostanze ed è chiamata punto di ebollizione. Va inoltre notato che l'evaporazione avviene solo dalla superficie libera del liquido, cioè dall'area che lo delimita dai gas circostanti, e l'ebollizione avviene immediatamente dall'intero volume.

Consideriamo più in dettaglio il corso del processo di ebollizione. Immaginiamo una situazione che molti di noi hanno incontrato ripetutamente: si tratta di riscaldare e far bollire l'acqua in una determinata nave, ad esempio in una casseruola. Durante il riscaldamento, una certa quantità di calore verrà trasferita all'acqua, il che comporterà un aumento della sua Energia interna e un aumento dell'attività del movimento delle molecole. Questo processo procederà fino a un certo stadio, fino a quando l'energia del movimento molecolare diventa sufficiente per iniziare a bollire.

Nell'acqua sono presenti gas disciolti (o altre impurità), che vengono rilasciati nella sua struttura, il che porta alla cosiddetta comparsa di centri di vaporizzazione. Cioè, è in questi centri che viene rilasciato vapore e si formano bolle in tutto il volume dell'acqua, che si osservano durante l'ebollizione. È importante capire che queste bolle non sono aria, ma vapore, che si forma durante il processo di ebollizione. Dopo la formazione di bolle, la quantità di vapore al loro interno aumenta e iniziano ad aumentare di dimensioni. Spesso le bolle si formano inizialmente vicino alle pareti della nave e non salgono immediatamente in superficie; prima, crescendo di dimensioni, sono sotto l'influenza della forza crescente di Archimede, quindi si staccano dal muro e salgono in superficie, dove scoppiano e rilasciano una parte di vapore.

Va notato che non tutte le bolle di vapore raggiungono la superficie libera dell'acqua in una volta. All'inizio del processo di ebollizione, l'acqua è ancora tutt'altro che uniformemente riscaldata e gli strati inferiori, in prossimità dei quali avviene il processo di trasferimento del calore, sono ancora più caldi di quelli superiori, anche tenendo conto del processo di convezione. Ciò porta al fatto che le bolle di vapore che salgono dal basso collassano per il fenomeno della tensione superficiale, non raggiungendo ancora la superficie libera dell'acqua. Allo stesso tempo, il vapore che era all'interno delle bolle passa nell'acqua, riscaldandola ulteriormente e accelerando il processo di riscaldamento uniforme dell'acqua in tutto il volume. Di conseguenza, quando l'acqua viene riscaldata in modo quasi uniforme, quasi tutte le bolle di vapore iniziano a raggiungere la superficie dell'acqua e inizia il processo di intensa vaporizzazione.

È importante evidenziare il fatto che la temperatura alla quale avviene il processo di ebollizione rimane invariata anche se si aumenta l'intensità dell'apporto di calore al liquido. In parole semplici Se, durante il processo di ebollizione, viene aggiunto gas al bruciatore, che riscalda la pentola d'acqua, ciò aumenterà solo l'intensità dell'ebollizione e non aumenterà la temperatura del liquido. Se approfondiamo più seriamente il processo di ebollizione, vale la pena notare che ci sono aree nell'acqua in cui può essere surriscaldata al di sopra del punto di ebollizione, ma l'entità di tale surriscaldamento, di regola, non supera uno o un paio di gradi ed è insignificante nel volume totale del liquido. Il punto di ebollizione dell'acqua a pressione normale è di 100°C.

Nel processo di bollitura dell'acqua, puoi notare che è accompagnato da suoni caratteristici del cosiddetto ribollire. Questi suoni sorgono proprio a causa del processo descritto di collasso delle bolle di vapore.

I processi di bollitura di altri liquidi procedono allo stesso modo dell'ebollizione dell'acqua. La principale differenza in questi processi sono i diversi punti di ebollizione delle sostanze, che alla normale pressione atmosferica sono già valori tabulari misurati. Indichiamo nella tabella i valori principali di queste temperature.

Un fatto interessante è che il punto di ebollizione dei liquidi dipende dal valore della pressione atmosferica, motivo per cui abbiamo indicato che tutti i valori nella tabella sono dati a pressione atmosferica normale. Quando la pressione dell'aria aumenta, aumenta anche il punto di ebollizione del liquido, e quando diminuisce, al contrario, diminuisce.

Da questa dipendenza del punto di ebollizione dalla pressione ambiente basato sul principio di funzionamento di un tale noto elettrodomestico da cucina come una pentola a pressione (fig. 2). È una pentola con un coperchio ermetico, sotto il quale, nel processo di vaporizzazione dell'acqua, la pressione dell'aria con il vapore raggiunge fino a 2 pressioni atmosferiche, il che porta ad un aumento del punto di ebollizione dell'acqua in essa contenuta a . Per questo motivo, l'acqua con il cibo ha l'opportunità di riscaldarsi a una temperatura superiore al normale () e il processo di cottura viene accelerato. A causa di questo effetto, il dispositivo ha preso il nome.

Riso. 2. Pentola a pressione ()

Anche la situazione con una diminuzione del punto di ebollizione di un liquido con una diminuzione della pressione atmosferica ha un esempio dalla vita, ma per molte persone non è più quotidiana. Questo esempio si applica al viaggio degli alpinisti negli altopiani. Si scopre che in un'area situata ad un'altitudine di 3000-5000 m, il punto di ebollizione dell'acqua, a causa di una diminuzione della pressione atmosferica, diminuisce a valori ancora più bassi, il che porta a difficoltà di cottura durante le escursioni, perché per un'efficace trattamento termico prodotti in questo caso, ci vuole un tempo molto più lungo che in condizioni normali. Ad altitudini di circa 7000 m, il punto di ebollizione dell'acqua raggiunge , il che rende impossibile la cottura di molti prodotti in tali condizioni.

Su quel punto di ebollizione varie sostanze differiscono, si basano alcune tecnologie per la separazione delle sostanze. Ad esempio, se consideriamo il riscaldamento dell'olio, che è un liquido complesso costituito da molti componenti, nel processo di ebollizione può essere suddiviso in diverse sostanze. In questo caso, poiché i punti di ebollizione di cherosene, benzina, nafta e olio combustibile sono diversi, possono essere separati l'uno dall'altro mediante vaporizzazione e condensazione a temperature diverse. Questo processo viene solitamente chiamato frazionamento (Fig. 3).

Riso. 3 Separazione dell'olio in frazioni ()

Come qualsiasi processo fisico, l'ebollizione deve essere caratterizzata utilizzando un valore numerico, tale valore è chiamato calore specifico di vaporizzazione.

Per capire significato fisico di questo valore, considera il seguente esempio: prendi 1 kg di acqua e portala a ebollizione, quindi misura quanto calore è necessario per far evaporare completamente quest'acqua (escluse le dispersioni di calore) - questo valore sarà uguale al calore specifico di vaporizzazione dell'acqua. Per un'altra sostanza, questo valore di calore sarà diverso e sarà il calore specifico di vaporizzazione di questa sostanza.

Il calore specifico di vaporizzazione risulta essere una caratteristica molto importante in moderne tecnologie produzione di metallo. Si scopre che, ad esempio, durante la fusione e l'evaporazione del ferro, seguita dalla sua condensazione e solidificazione, cellula di cristallo con una struttura che fornisce una resistenza maggiore rispetto al campione originale.

Designazione: calore specifico di vaporizzazione e condensazione (a volte indicato con ).

unità di misura: .

Il calore specifico di vaporizzazione delle sostanze è determinato da esperimenti in condizioni di laboratorio e i suoi valori per le sostanze principali sono elencati nella tabella appropriata.

Sostanza

L'ebollizione è un'intensa vaporizzazione che si verifica quando un liquido viene riscaldato non solo dalla superficie, ma anche al suo interno.

L'ebollizione avviene con l'assorbimento del calore.
La maggior parte del calore fornito viene speso per rompere i legami tra le particelle della sostanza, il resto - per il lavoro svolto durante l'espansione del vapore.
Di conseguenza, l'energia di interazione tra le particelle di vapore diventa maggiore di quella tra le particelle liquide, quindi l'energia interna del vapore è maggiore dell'energia interna del liquido alla stessa temperatura.
La quantità di calore necessaria per trasferire il liquido al vapore durante il processo di ebollizione può essere calcolata utilizzando la formula:

dove m è la massa del liquido (kg),
L è il calore specifico di vaporizzazione.

Il calore specifico di vaporizzazione mostra quanto calore è necessario per trasformare 1 kg di una data sostanza in vapore al punto di ebollizione. Unità calore specifico vaporizzazione nel sistema SI:
[ L ] = 1 J/kg
All'aumentare della pressione, il punto di ebollizione del liquido aumenta e il calore specifico di vaporizzazione diminuisce e viceversa.

Durante l'ebollizione, la temperatura del liquido non cambia.
Il punto di ebollizione dipende dalla pressione esercitata sul liquido.
Ogni sostanza alla stessa pressione ha il proprio punto di ebollizione.
Con un aumento della pressione atmosferica, l'ebollizione inizia a una temperatura più alta, con una diminuzione della pressione - viceversa.
Ad esempio, l'acqua bolle a 100°C solo a pressione atmosferica normale.

COSA SUCCEDE DENTRO IL LIQUIDO DURANTE L'EBOLLIZIONE?

L'ebollizione è il passaggio di un liquido in vapore con la continua formazione e crescita di bolle di vapore nel liquido, all'interno delle quali il liquido evapora. All'inizio del riscaldamento, l'acqua è satura di aria e ha temperatura ambiente. Quando l'acqua viene riscaldata, il gas disciolto in essa viene rilasciato sul fondo e sulle pareti del recipiente, formando bolle d'aria. Cominciano ad apparire molto prima dell'ebollizione. L'acqua evapora in queste bolle. Una bolla piena di vapore inizia a gonfiarsi a una temperatura sufficientemente alta.

Dopo aver raggiunto una certa dimensione, si stacca dal fondo, sale sulla superficie dell'acqua e scoppia. In questo caso, il vapore lascia il liquido. Se l'acqua non viene riscaldata a sufficienza, la bolla di vapore, salendo negli strati freddi, collassa. Le fluttuazioni dell'acqua risultanti portano alla comparsa di un numero enorme di piccole bolle d'aria nell'intero volume dell'acqua: la cosiddetta "chiave bianca".

Una forza di sollevamento agisce su una bolla d'aria sul fondo della nave:
Fpod \u003d Farchimede - Fgravità
La bolla viene premuta sul fondo, poiché le forze di pressione non agiscono sulla superficie inferiore. Quando riscaldata, la bolla si espande a causa del rilascio di gas al suo interno e si stacca dal fondo quando la forza di sollevamento è leggermente superiore a quella di pressione. La dimensione di una bolla che può staccarsi dal fondo dipende dalla sua forma. La forma delle bolle sul fondo è determinata dalla bagnabilità del fondo del vaso.

La disomogeneità di bagnatura e la fusione delle bolle sul fondo hanno portato ad un aumento delle loro dimensioni. In grandi formati Quando una bolla sorge dietro di essa, si formano vuoti, spazi vuoti e vortici.

Quando la bolla scoppia, tutto il liquido che la circonda si precipita verso l'interno e si verifica un'onda anulare. Chiudendo, vomita una colonna d'acqua.

Quando le bolle che scoppiano collassano in un liquido, le onde d'urto delle frequenze ultrasoniche si propagano, accompagnate da un rumore udibile. Le fasi iniziali dell'ebollizione sono caratterizzate dal più forte e suoni alti(sul palco " chiave bianca"teiera" canta").

(fonte: virlib.eunnet.net)

GRAFICO DELLA TEMPERATURA DELLE VARIAZIONI DEGLI STATI AGGREGATI DELL'ACQUA

GUARDA LA LIBRERIA!

INTERESSANTE

Perché c'è un buco nel coperchio della teiera?
Per rilasciare vapore. Senza un foro nel coperchio, il vapore può far fuoriuscire acqua dall'erogatore del bollitore.
___

La durata della cottura delle patate, a partire dal momento dell'ebollizione, non dipende dalla potenza del riscaldatore. La durata è determinata dal tempo di permanenza del prodotto al punto di ebollizione.
La potenza del riscaldatore non influisce sul punto di ebollizione, ma solo sulla velocità di evaporazione dell'acqua.

L'ebollizione può far congelare l'acqua. Per fare ciò, è necessario pompare aria e vapore acqueo dal recipiente in cui si trova l'acqua, in modo che l'acqua bolle continuamente.

"Le pentole possono facilmente bollire oltre il bordo - al maltempo!"
Il calo della pressione barometrica che accompagna il peggioramento del tempo fa "scappare" il latte più velocemente.
___

L'acqua bollente molto calda può essere ottenuta sul fondo di miniere profonde, dove la pressione dell'aria è molto maggiore che sulla superficie della Terra. Quindi a una profondità di 300 m, l'acqua bolle a 101 ͦ C. Con una pressione dell'aria di 14 atmosfere, l'acqua bolle a 200 ͦ C.
Sotto la campana della pompa dell'aria, puoi ottenere "acqua bollente" a 20 ͦ C.
Su Marte, berremmo "acqua bollente" a 45 C.
L'acqua salata bolle sopra i 100 ͦ C. ___

Nelle regioni montuose ad un'altezza considerevole, a pressione atmosferica ridotta, l'acqua bolle a temperature inferiori a 100 ͦ Celsius.

L'attesa per la cottura di un pasto del genere richiede più tempo.

Versiamola fredda...e bollirà!

Normalmente, l'acqua bolle a 100 gradi Celsius. Scaldare l'acqua nel pallone sul fuoco a bollore. Spegniamo il fornello. L'acqua smette di bollire. Chiudiamo il pallone con un tappo e iniziamo a versare con cura acqua fredda sul tappo. Che cos'è? L'acqua bolle di nuovo!

..............................

sotto il getto acqua fredda un po' d'acqua nella fiaschetta e con essa il vapore acqueo inizia a raffreddarsi.
Il volume del vapore diminuisce e la pressione sopra la superficie dell'acqua cambia...
Cosa ne pensi, in che direzione?
... Il punto di ebollizione dell'acqua a pressione ridotta è inferiore a 100 gradi e l'acqua nel pallone bolle di nuovo!
____

Durante la cottura, la pressione all'interno della pentola - "pentola a pressione" - è di circa 200 kPa e la zuppa in una tale pentola cuocerà molto più velocemente.

Puoi aspirare acqua nella siringa fino a circa la metà, chiuderla con lo stesso tappo e tirare bruscamente il pistone. Appariranno molte bolle nell'acqua, indicando che il processo di ebollizione dell'acqua è iniziato (e questo è a temperatura ambiente!).
___

Quando una sostanza passa allo stato gassoso, la sua densità diminuisce di circa 1000 volte.
___

I primi bollitori elettrici avevano dei riscaldatori sotto il fondo. L'acqua non è entrata in contatto con il riscaldatore e ha fatto bollire per molto tempo. Nel 1923 Arthur Large fece una scoperta: collocò una stufa in uno speciale tubo di rame e lo mise dentro la teiera. L'acqua bolliva velocemente.

Negli Stati Uniti sono state sviluppate lattine autoraffreddanti per bibite. Nel barattolo è montato uno scomparto con un liquido a basso punto di ebollizione. Se schiacci la capsula in una giornata calda, il liquido inizierà a bollire rapidamente, allontanando il calore dal contenuto del barattolo, e in 90 secondi la temperatura della bevanda scende di 20-25 gradi Celsius.

PERCHÉ?

Pensi che sia possibile bollire un uovo sodo se l'acqua bolle a una temperatura inferiore a 100 gradi Celsius?
____

L'acqua bolle in una pentola che galleggia in un'altra pentola di acqua bollente?
Come mai? ___

Si può far bollire l'acqua senza scaldarla?

Questa conoscenza scompare rapidamente e gradualmente le persone smettono di prestare attenzione all'essenza dei fenomeni familiari. A volte è utile richiamare le conoscenze teoriche.

Definizione

Cos'è un punto d'ebollizione? Si tratta di un processo fisico durante il quale avviene un'intensa vaporizzazione sia sulla superficie libera del liquido che all'interno della sua struttura. Uno dei segni dell'ebollizione è la formazione di bolle, che consistono in vapore saturo e aria.

Vale la pena notare l'esistenza di una cosa come il punto di ebollizione. La velocità di formazione del vapore dipende anche dalla pressione. Deve essere permanente. Di norma, la caratteristica principale del liquido sostanze chimicheè il punto di ebollizione a pressione atmosferica normale. Tuttavia, questo processo può anche essere influenzato da fattori come l'intensità onde sonore, ionizzazione dell'aria.

Fasi di ebollizione dell'acqua

Il vapore inizierà sicuramente a formarsi durante una procedura come il riscaldamento. La bollitura prevede il passaggio di un liquido attraverso 4 fasi:

Sul fondo della nave, così come sulle sue pareti, iniziano a formarsi piccole bolle. Questo è il risultato del fatto che l'aria è contenuta nelle fessure del materiale di cui è composto il contenitore, che si espande sotto l'influenza dell'alta temperatura.
Le bolle iniziano ad aumentare di volume, per cui escono sulla superficie dell'acqua. Se un strato superiore il liquido non ha ancora raggiunto il punto di ebollizione, le cavità affondano sul fondo, dopodiché ricominciano a salire. Questo processo porta alla formazione di onde sonore. Ecco perché possiamo sentire il rumore quando l'acqua bolle.
Galleggia in superficie il numero più grande bolle, che danno l'impressione Dopodiché, il liquido diventa pallido. Considerando effetto visivo, questa fase di ebollizione è chiamata "chiave bianca".
C'è un ribollente intenso, che è accompagnato dalla formazione di grandi bolle che scoppiano rapidamente. Questo processo è accompagnato dalla comparsa di schizzi e dall'intensa formazione di vapore.

Calore specifico di vaporizzazione

Quasi ogni giorno ci troviamo di fronte a un fenomeno come l'ebollizione. Il calore specifico di vaporizzazione è una quantità fisica che determina la quantità di calore. Con il suo aiuto sostanza liquida può essere convertito in par. Per calcolare questo parametro, è necessario dividere il calore di evaporazione per la massa.

Com'è la misurazione

L'indicatore specifico viene misurato in laboratorio conducendo opportuni esperimenti. Includono quanto segue:

misurato importo richiesto liquido, che viene poi versato nel calorimetro;
viene effettuata una prima misurazione della temperatura dell'acqua;
sul bruciatore è installato un pallone con la sostanza di prova inserita in anticipo;
il vapore emesso dalla sostanza in esame viene lanciato nel calorimetro;
la temperatura dell'acqua viene rimisurata;
viene pesato il calorimetro, che consente di calcolare la massa del vapore condensato.

modalità di ebollizione delle bolle

Affrontando la domanda su cosa sia l'ebollizione, vale la pena notare che ha diverse modalità. Quindi, una volta riscaldato, il vapore può formarsi sotto forma di bolle. Periodicamente crescono e scoppiano. Questa modalità di ebollizione è chiamata frizzante. Di solito, le cavità riempite di vapore si formano proprio sulle pareti del recipiente. Ciò è dovuto al fatto che di solito sono surriscaldati. Questo è condizione necessaria per l'ebollizione, perché altrimenti le bolle collasseranno, non raggiungendo grandi dimensioni.

Modalità di bollitura del film

Cos'è un punto d'ebollizione? Il modo più semplice per spiegare questo processo è la vaporizzazione a una certa temperatura e pressione costante. Oltre alla modalità bolla, si distingue anche una modalità film. La sua essenza sta nel fatto che quando si rafforza flusso di calore le singole bolle si combinano per formare uno strato di vapore sulle pareti del recipiente. Quando viene raggiunto un indicatore critico, irrompono sulla superficie dell'acqua. Questa modalità di ebollizione differisce in quanto il grado di trasferimento di calore dalle pareti del recipiente al liquido stesso è significativamente ridotto. La ragione di ciò è lo stesso film di vapore.

Temperatura di ebollizione

Va notato che esiste una dipendenza del punto di ebollizione dalla pressione che viene esercitata sulla superficie del liquido riscaldato. Quindi, è generalmente accettato che l'acqua bolle quando viene riscaldata a 100 gradi Celsius. Tuttavia, questo indicatore può essere considerato equo solo se l'indicatore di pressione atmosferica è considerato normale (101 kPa). Se aumenta, anche il punto di ebollizione cambierà verso l'alto. Quindi, ad esempio, nelle pentole a pressione popolari, la pressione è di circa 200 kPa. Pertanto, il punto di ebollizione aumenta di 20 punti (fino a 20 gradi).

Le zone montuose possono essere considerate un esempio di bassa pressione atmosferica. Quindi, dato che lì è piuttosto piccolo, l'acqua inizia a bollire a una temperatura di circa 90 gradi. I residenti di tali aree devono dedicare molto più tempo alla preparazione del cibo. Quindi, ad esempio, per far bollire un uovo, dovrai riscaldare l'acqua di almeno 100 gradi, altrimenti le proteine non si rapprenderanno.

Il punto di ebollizione di una sostanza dipende dalla pressione del vapore di saturazione. Il suo effetto sulla temperatura è inversamente proporzionale. Ad esempio, il mercurio bolle quando viene riscaldato a 357 gradi Celsius. Ciò può essere spiegato dal fatto che la pressione del vapore saturo è solo 114 Pa (per l'acqua, questa cifra è 101.325 Pa).

Bollire in diverse condizioni

A seconda delle condizioni e delle condizioni del liquido, il punto di ebollizione può variare in modo significativo. Ad esempio, vale la pena aggiungere sale al liquido. Gli ioni di cloro e sodio si trovano tra le molecole d'acqua. Pertanto, l'ebollizione richiede un ordine di grandezza in più di energia e, di conseguenza, tempo. Inoltre, tale acqua produce molto meno vapore.

Il bollitore serve per far bollire l'acqua condizioni di vita. Se viene utilizzato un liquido pulito, la temperatura di questo processo è lo standard di 100 gradi. In condizioni simili, l'acqua distillata bolle. Tuttavia, ci vorrà un po' meno tempo se si tiene conto dell'assenza di impurità estranee.

Qual è la differenza tra ebollizione ed evaporazione

Ogni volta che l'acqua bolle, il vapore viene rilasciato nell'atmosfera. Ma questi due processi non possono essere identificati. Sono solo modi di vaporizzazione, che si verifica in determinate condizioni. Quindi, l'ebollizione è il primo tipo. Questo processo è più intenso rispetto alla formazione di sacche di vapore. Vale anche la pena notare che il processo di evaporazione avviene esclusivamente sulla superficie dell'acqua. L'ebollizione si applica all'intero volume del liquido.

Da cosa dipende l'evaporazione?

L'evaporazione è il processo di conversione di un liquido o di un solido in uno stato gassoso. Si verifica un "volo" di atomi e molecole, la cui connessione con il resto delle particelle è indebolita dall'influenza di determinate condizioni. La velocità di evaporazione può variare sotto l'influenza dei seguenti fattori:

superficie liquida;
la temperatura della sostanza stessa, nonché l'ambiente;
la velocità di movimento delle molecole;
tipo di sostanza.

L'energia dell'acqua bollente è ampiamente utilizzata dall'uomo nella vita di tutti i giorni. Questo processo è diventato così comune e familiare che nessuno pensa alla sua natura e alle sue caratteristiche. Tuttavia, una serie di fatti interessanti sono associati all'ebollizione:

Probabilmente tutti hanno notato che c'è un buco nel coperchio della teiera, ma poche persone pensano al suo scopo. È fatto per rilasciare parzialmente il vapore. In caso contrario, l'acqua potrebbe fuoriuscire dall'erogatore.
Il tempo di cottura di patate, uova e altri alimenti non dipende dalla potenza del riscaldatore. L'unica cosa che conta è per quanto tempo sono rimasti sotto l'influenza dell'acqua bollente.
La potenza del dispositivo di riscaldamento non influisce su un indicatore come il punto di ebollizione. Può influenzare solo la velocità di evaporazione del liquido.
L'ebollizione non riguarda solo il riscaldamento dell'acqua. Questo processo può anche causare il congelamento del liquido. Quindi, nel processo di ebollizione, è necessario pompare continuamente aria fuori dalla nave.
Uno dei più problemi reali per le massaie è che il latte può "scappare". Pertanto, il rischio di questo fenomeno aumenta notevolmente durante il deterioramento meteorologico, che è accompagnato da un calo della pressione atmosferica.
L'acqua bollente più calda si ottiene in profonde miniere sotterranee.
strada studi sperimentali Gli scienziati sono stati in grado di stabilire che l'acqua su Marte bolle a una temperatura di 45 gradi Celsius.

L'acqua può bollire a temperatura ambiente?

Con semplici calcoli, gli scienziati sono stati in grado di stabilire che l'acqua può bollire a livello della stratosfera. Condizioni simili possono essere ricreate utilizzando pompa a vuoto. Tuttavia, un esperimento simile può essere condotto in condizioni più semplici e banali.

Far bollire 200 ml di acqua in una fiaschetta da un litro, e quando il contenitore si sarà riempito di vapore, chiuderlo ermeticamente e togliere dal fuoco. Dopo averlo posizionato sopra il cristallizzatore, è necessario attendere la fine del processo di ebollizione. Successivamente, viene versata la fiaschetta acqua fredda. Successivamente, nel contenitore riprenderà l'ebollizione intensiva. Ciò è dovuto al fatto che sotto l'influenza della bassa temperatura, il vapore nella parte superiore del pallone scende.

Sapete qual è la temperatura della zuppa bollita? 100°C. Ne più ne meno. Alla stessa temperatura, il bollitore bolle e la pasta viene lessata. Cosa significa?

Perché la temperatura dell'acqua all'interno non supera i cento gradi quando una casseruola o un bollitore sono costantemente riscaldati con gas acceso? Il fatto è che quando l'acqua raggiunge una temperatura di cento gradi, tutto entra energia termica viene speso per la transizione dell'acqua in uno stato gassoso, cioè l'evaporazione. Fino a cento gradi, l'evaporazione avviene principalmente dalla superficie e quando raggiunge questa temperatura, l'acqua bolle. Anche l'ebollizione è evaporazione, ma solo sull'intero volume del liquido. All'interno dell'acqua si formano bolle di vapore caldo e, essendo più leggere dell'acqua, queste bolle escono in superficie e il vapore da esse fuoriesce nell'aria.

Fino a cento gradi, la temperatura dell'acqua aumenta quando riscaldata. Dopo cento gradi, con un ulteriore riscaldamento, la temperatura del vapore acqueo aumenterà. Ma finché tutta l'acqua non bolle via a cento gradi, la sua temperatura non aumenterà, non importa quanta energia applichi. Abbiamo già capito dove va questa energia: alla transizione dell'acqua in uno stato gassoso. Ma se un tale fenomeno esiste, allora deve esserci descrivere questo fenomeno. quantità fisica. E un tale valore esiste. Si chiama calore specifico di vaporizzazione.

Calore specifico di vaporizzazione dell'acqua

Il calore specifico di vaporizzazione è una quantità fisica che indica la quantità di calore necessaria per trasformare un liquido di 1 kg in vapore al punto di ebollizione. Il calore specifico di vaporizzazione è indicato dalla lettera L. E l'unità di misura è il joule per chilogrammo (1 J / kg).

Il calore specifico di vaporizzazione può essere ricavato dalla formula:

dove Q è la quantità di calore,
m - peso corporeo.

A proposito, la formula è la stessa del calcolo del calore specifico di fusione, la differenza è solo nella designazione. λ e L

Empiricamente sono stati trovati i valori del calore specifico di vaporizzazione di varie sostanze e sono state compilate tabelle da cui è possibile ricavare i dati per ciascuna sostanza. Pertanto, il calore specifico di vaporizzazione dell'acqua è 2,3*106 J/kg. Ciò significa che per ogni chilogrammo di acqua è necessario spendere una quantità di energia pari a 2,3 * 106 J per trasformarla in vapore. Ma allo stesso tempo, l'acqua dovrebbe già avere un punto di ebollizione. Se l'acqua era inizialmente a una temperatura inferiore, è necessario calcolare la quantità di calore necessaria per riscaldare l'acqua a cento gradi.

In condizioni reali, spesso è necessario determinare la quantità di calore richiesta la trasformazione di una certa massa di un liquido in vapore, quindi, più spesso si ha a che fare con una formula della forma: Q \u003d Lm, e i valori del calore specifico di vaporizzazione per una particolare sostanza sono presi da tabelle già pronte.

Argomento: Stati aggregati della materia

Lezione: bollire. Calore specifico di vaporizzazione e condensazione

Consideriamo più in dettaglio il corso del processo di ebollizione. Immaginiamo una situazione che molti di noi hanno incontrato ripetutamente: si tratta di riscaldare e far bollire l'acqua in una determinata nave, ad esempio in una casseruola. Durante il riscaldamento, una certa quantità di calore verrà trasferita all'acqua, il che comporterà un aumento della sua energia interna e un aumento dell'attività del movimento molecolare. Questo processo procederà fino a un certo stadio, fino a quando l'energia del movimento molecolare diventa sufficiente per iniziare a bollire.

È importante evidenziare il fatto che la temperatura alla quale avviene il processo di ebollizione rimane invariata anche se si aumenta l'intensità dell'apporto di calore al liquido. In parole semplici, se durante il processo di ebollizione aggiungi gas al bruciatore, che riscalda la pentola d'acqua, questo aumenterà solo l'intensità dell'ebollizione e non aumenterà la temperatura del liquido. Se approfondiamo più seriamente il processo di ebollizione, vale la pena notare che ci sono aree nell'acqua in cui può essere surriscaldata al di sopra del punto di ebollizione, ma l'entità di tale surriscaldamento, di regola, non supera uno o un paio di gradi ed è insignificante nel volume totale del liquido. Il punto di ebollizione dell'acqua a pressione normale è di 100°C.

Il principio di funzionamento di un noto elettrodomestico da cucina come una pentola a pressione si basa su questa dipendenza del punto di ebollizione dalla pressione ambiente (Fig. 2). È una pentola con un coperchio ermetico, sotto il quale, nel processo di vaporizzazione dell'acqua, la pressione dell'aria con il vapore raggiunge fino a 2 pressioni atmosferiche, il che porta ad un aumento del punto di ebollizione dell'acqua in essa contenuta a . Per questo motivo, l'acqua con il cibo ha l'opportunità di riscaldarsi a una temperatura superiore al normale () e il processo di cottura viene accelerato. A causa di questo effetto, il dispositivo ha preso il nome.

Riso. 2. Pentola a pressione ()

Anche la situazione con una diminuzione del punto di ebollizione di un liquido con una diminuzione della pressione atmosferica ha un esempio dalla vita, ma per molte persone non è più quotidiana. Questo esempio si applica al viaggio degli alpinisti negli altopiani. Si scopre che in un'area situata ad un'altitudine di 3000-5000 m, il punto di ebollizione dell'acqua, a causa di una diminuzione della pressione atmosferica, diminuisce a valori ancora più bassi, il che porta a difficoltà di cottura durante le escursioni, perché per un efficace trasformazione degli alimenti in In questo caso è necessario un tempo molto più lungo rispetto alle condizioni normali. Ad altitudini di circa 7000 m, il punto di ebollizione dell'acqua raggiunge , il che rende impossibile la cottura di molti prodotti in tali condizioni.

Alcune tecnologie per la separazione delle sostanze si basano sul fatto che i punti di ebollizione delle varie sostanze sono diversi. Ad esempio, se consideriamo il riscaldamento dell'olio, che è un liquido complesso costituito da molti componenti, nel processo di ebollizione può essere suddiviso in diverse sostanze. In questo caso, poiché i punti di ebollizione di cherosene, benzina, nafta e olio combustibile sono diversi, possono essere separati l'uno dall'altro mediante vaporizzazione e condensazione a temperature diverse. Questo processo viene solitamente chiamato frazionamento (Fig. 3).

Riso. 3 Separazione dell'olio in frazioni ()

Come ogni processo fisico, l'ebollizione deve essere caratterizzata utilizzando un valore numerico, tale valore è chiamato calore specifico di vaporizzazione.

Per comprendere il significato fisico di questa quantità, considera il seguente esempio: prendi 1 kg di acqua e portala al punto di ebollizione, quindi misura quanto calore è necessario per far evaporare completamente quest'acqua (escluse le dispersioni di calore) - questo valore sarà essere uguale al calore specifico di vaporizzazione dell'acqua. Per un'altra sostanza, questo valore di calore sarà diverso e sarà il calore specifico di vaporizzazione di questa sostanza.

Il calore specifico di vaporizzazione risulta essere una caratteristica molto importante nelle moderne tecnologie per la produzione dei metalli. Si scopre che, ad esempio, durante la fusione e l'evaporazione del ferro, seguita dalla sua condensazione e solidificazione, si forma un reticolo cristallino con una struttura che fornisce una resistenza maggiore rispetto al campione originale.

Designazione: calore specifico di vaporizzazione e condensazione (a volte indicato con ).

unità di misura: .

Il calore specifico di vaporizzazione delle sostanze è determinato da esperimenti in condizioni di laboratorio e i suoi valori per le sostanze principali sono elencati nella tabella appropriata.

Sostanza