Savitoji vandens garavimo šiluma esant skirtingoms temperatūroms. Kokia yra savitoji garavimo šiluma ir kaip ją nustatyti

Šioje pamokoje atkreipsime dėmesį į tokį garinimo būdą kaip virimas, aptarsime jo skirtumus nuo anksčiau svarstyto garinimo proceso, pristatysime tokią reikšmę kaip virimo temperatūra ir aptarsime nuo ko ji priklauso. Pamokos pabaigoje supažindinsime su labai svarbiu garavimo procesą apibūdinančiu dydžiu – specifine garavimo ir kondensacijos šiluma.

Tema: agreguotos medžiagos būsenos

Pamoka: užvirkite. Savitoji garavimo ir kondensacijos šiluma

Paskutinėje pamokoje jau svarstėme vieną iš garinimo rūšių – išgarinimą – ir pabrėžėme šio proceso savybes. Šiandien aptarsime tokį garinimo tipą kaip virimo procesas ir pristatysime vertę, kuri skaitiniu būdu apibūdina garinimo procesą – savitąją garavimo ir kondensacijos šilumą.

Apibrėžimas.Virimas(1 pav.) – tai intensyvaus skysčio perėjimo į dujinę būseną procesas, lydimas garų burbuliukų susidarymo ir vykstantis visame skysčio tūryje tam tikroje temperatūroje, kuri vadinama virimo temperatūra.

Palyginkime du garinimo tipus tarpusavyje. Virimo procesas yra intensyvesnis nei garinimo procesas. Be to, kaip prisimename, garavimo procesas vyksta bet kurioje temperatūroje, aukštesnėje nei lydymosi taškas, o virimo – griežtai tam tikroje temperatūroje, kuri kiekvienai iš medžiagų yra skirtinga ir vadinama virimo temperatūra. Taip pat reikia atkreipti dėmesį į tai, kad garavimas vyksta tik nuo laisvo skysčio paviršiaus, t.y. nuo zonos, ribojančios jį nuo aplinkinių dujų, o virimas įvyksta iš karto nuo viso tūrio.

Leiskite mums išsamiau apsvarstyti virimo proceso eigą. Įsivaizduokime situaciją, su kuria daugelis iš mūsų ne kartą susidūrė – tai vandens kaitinimas ir virinimas tam tikrame inde, pavyzdžiui, puode. Šildymo metu tam tikras šilumos kiekis bus perduotas vandeniui, o tai padidins jo kiekį vidinė energija ir molekulių judėjimo aktyvumo padidėjimas. Šis procesas tęsis iki tam tikro etapo, kol molekulinio judėjimo energijos pakaks virti.

Vandenyje yra ištirpusių dujų (ar kitų priemaišų), kurios išsiskiria jo struktūroje, todėl susidaro vadinamieji garavimo centrai. Tai yra, būtent šiuose centruose išsiskiria garai, o visame vandens tūryje susidaro burbuliukai, kurie stebimi verdant. Svarbu suprasti, kad šie burbuliukai yra ne oras, o garai, kurie susidaro virimo metu. Susidarius burbuliukams, garų kiekis juose didėja, jie pradeda didėti. Dažnai burbuliukai iš pradžių susidaro šalia indo sienelių ir iš karto nepakyla į paviršių; pirma, jie, didėjant dydžiui, yra veikiami didėjančios Archimedo jėgos, o paskui atitrūksta nuo sienos ir iškyla į paviršių, kur sprogsta ir išleidžia dalį garų.

Pažymėtina, kad ne visi garų burbuliukai iš karto pasiekia laisvą vandens paviršių. Virimo proceso pradžioje vanduo dar toli gražu nėra įkaitęs tolygiai, o apatiniai sluoksniai, šalia kurių vyksta šilumos perdavimo procesas, net ir atsižvelgiant į konvekcinį procesą yra karštesni nei viršutiniai. Tai veda prie to, kad iš apačios kylantys garų burbuliukai subyra dėl paviršiaus įtempimo reiškinio, dar nepasiekę laisvo vandens paviršiaus. Tuo pačiu metu burbuliukų viduje buvę garai patenka į vandenį, taip jį papildomai kaitindami ir pagreitindami vienodo vandens kaitinimo visame tūryje procesą. Dėl to, kai vanduo įkaista beveik tolygiai, beveik visi garų burbuliukai pradeda pasiekti vandens paviršių ir prasideda intensyvaus garavimo procesas.

Svarbu pabrėžti, kad temperatūra, kurioje vyksta virimo procesas, išlieka nepakitusi net padidinus šilumos tiekimo skysčiui intensyvumą. Paprastais žodžiais Jei virimo metu į degiklį įpilama dujų, kurios šildo vandens puodą, tai tik padidins virimo intensyvumą, o ne padidins skysčio temperatūrą. Jei rimčiau įsigilintume į virimo procesą, verta pastebėti, kad vandenyje yra vietų, kuriose jis gali perkaisti virš virimo temperatūros, tačiau tokio perkaitimo mastas, kaip taisyklė, neviršija vienos ar poros. laipsnių ir yra nereikšmingas bendrame skysčio tūryje. Vandens virimo temperatūra esant normaliam slėgiui yra 100°C.

Verdant vandenį galite pastebėti, kad jį lydi būdingi vadinamojo virtimo garsai. Šie garsai kyla vien dėl aprašyto garų burbuliukų subyrėjimo proceso.

Kitų skysčių virimo procesai vyksta taip pat, kaip ir vandens virimas. Pagrindinis šių procesų skirtumas yra skirtingos medžiagų virimo temperatūros, kurios esant normaliam atmosferos slėgiui jau yra išmatuotos lentelės reikšmės. Lentelėje nurodykime pagrindines šių temperatūrų reikšmes.

Įdomus faktas yra tai, kad skysčių virimo temperatūra priklauso nuo atmosferos slėgio vertės, todėl nurodėme, kad visos lentelėje pateiktos vertės pateiktos esant normaliam atmosferos slėgiui. Didėjant oro slėgiui, didėja ir skysčio virimo temperatūra, o mažėjant – atvirkščiai – mažėja.

Dėl šios virimo temperatūros priklausomybės nuo slėgio aplinką remiantis tokio gerai žinomo veikimo principu virtuvės prietaisas kaip greitpuodis (2 pav.). Tai keptuvė su sandariai uždarytu dangčiu, po kuriuo vandens garavimo metu oro slėgis su garais pasiekia iki 2 atmosferos slėgių, todėl jame pakyla vandens virimo temperatūra. į . Dėl šios priežasties vanduo su jame esančiu maistu turi galimybę įkaisti iki aukštesnės nei įprastai temperatūros (), o gaminimo procesas paspartėja. Dėl šio efekto įrenginys gavo savo pavadinimą.

Ryžiai. 2. Slėginė viryklė ()

Situacija, kai sumažėjusi skysčio virimo temperatūra sumažėjus atmosferos slėgiui, taip pat turi pavyzdį iš gyvenimo, tačiau daugeliui žmonių jau nebe kasdienybė. Šis pavyzdys tinka alpinistų kelionėms aukštumose. Pasirodo, vietovėje, esančioje 3000-5000 m aukštyje, vandens virimo temperatūra, sumažėjus atmosferos slėgiui, sumažėja iki dar žemesnių reikšmių, todėl kyla sunkumų gaminant maistą žygiuose, nes karščio gydymas gaminius, šiuo atveju tai užtrunka daug ilgiau nei įprastomis sąlygomis. Maždaug 7000 m aukštyje vandens virimo temperatūra pasiekia , todėl daugelio produktų tokiomis sąlygomis virti neįmanoma.

Ant tos virimo temperatūros įvairių medžiagų skiriasi, yra pagrįstos kai kurios medžiagų atskyrimo technologijos. Pavyzdžiui, jei atsižvelgsime į aliejaus, kuris yra sudėtingas skystis, susidedantis iš daugelio komponentų, kaitinimą, tada virimo procese jis gali būti suskirstytas į keletą skirtingų medžiagų. Šiuo atveju dėl to, kad skiriasi žibalo, benzino, benzino ir mazuto virimo temperatūra, jie gali būti atskirti vienas nuo kito garinant ir kondensuojantis esant skirtingoms temperatūroms. Šis procesas paprastai vadinamas frakcionavimu (3 pav.).

Ryžiai. 3 Aliejaus padalijimas į frakcijas ()

Kaip ir bet kuri fizinis procesas, virimas turi būti apibūdintas naudojant kokią nors skaitinę reikšmę, tokia reikšmė vadinama specifine garavimo šiluma.

Kad suprastum fizinę reikšmę apsvarstykite tokį pavyzdį: paimkite 1 kg vandens ir pašildykite iki virimo temperatūros, tada išmatuokite, kiek šilumos reikia šiam vandeniui visiškai išgaruoti (neįskaitant šilumos nuostolių) – ši vertė bus lygi savitajai vandens šilumai. vandens garinimas. Kitos medžiagos ši šilumos reikšmė bus kitokia ir bus specifinė šios medžiagos garavimo šiluma.

Specifinė garavimo šiluma yra labai svarbi charakteristika šiuolaikinės technologijos metalo gamyba. Pasirodo, kad, pavyzdžiui, lydantis ir išgarinant geležį, po kurios kondensuojasi ir kietėja, kristalo ląstelė su konstrukcija, kuri užtikrina didesnį stiprumą nei pradinis pavyzdys.

Paskyrimas: savitoji garavimo ir kondensacijos šiluma (kartais žymima ).

Matavimo vienetas: .

Specifinė medžiagų garavimo šiluma nustatoma atliekant eksperimentus laboratorinėmis sąlygomis, o jos reikšmės pagrindinėms medžiagoms pateikiamos atitinkamoje lentelėje.

Medžiaga

Virimas – tai intensyvus garavimas, atsirandantis kaitinant skystį ne tik nuo paviršiaus, bet ir jo viduje.

Virimas įvyksta absorbuojant šilumą.
Didžioji dalis tiekiamos šilumos išleidžiama ryšiams tarp medžiagos dalelių nutraukti, likusi dalis - darbui, atliekamam garų plėtimosi metu.
Dėl to sąveikos energija tarp garų dalelių tampa didesnė nei tarp skysčio dalelių, todėl garų vidinė energija yra didesnė už vidinę skysčio energiją toje pačioje temperatūroje.
Šilumos kiekį, reikalingą skysčiui pernešti į garus virimo metu, galima apskaičiuoti pagal formulę:

kur m yra skysčio masė (kg),
L yra savitoji garavimo šiluma.

Savitoji garavimo šiluma parodo, kiek šilumos reikia, kad 1 kg tam tikros medžiagos virimo temperatūroje virstų garais. Vienetas specifinė šiluma garinimas SI sistemoje:
[ L ] = 1 J/kg
Didėjant slėgiui, pakyla skysčio virimo temperatūra, mažėja savitoji garavimo šiluma ir atvirkščiai.

Verdant skysčio temperatūra nekinta.
Virimo temperatūra priklauso nuo skysčio slėgio.
Kiekviena medžiaga, esanti to paties slėgio, turi savo virimo temperatūrą.
Didėjant atmosferos slėgiui, virimas prasideda aukštesnėje temperatūroje, mažėjant slėgiui – atvirkščiai.
Pavyzdžiui, vanduo užverda 100°C temperatūroje tik esant normaliam atmosferos slėgiui.

KAS VYKSTA SKYSČIO VIDUJE VIRANT?

Virimas – tai skysčio perėjimas į garus, kai skystyje nuolat susidaro ir auga garų burbuliukai, kurių viduje skystis išgaruoja. Šildymo pradžioje vanduo prisotinamas oro ir turi kambario temperatūra. Kaitinamas vanduo, jame ištirpusios dujos išleidžiamos indo dugne ir sienelėse, susidaro oro burbuliukai. Jie pradeda pasirodyti dar ilgai prieš verdant. Vanduo išgaruoja į šiuos burbuliukus. Garų pripildytas burbulas pradeda pūsti esant pakankamai aukštai temperatūrai.

Pasiekęs tam tikrą dydį, jis atitrūksta nuo dugno, iškyla į vandens paviršių ir sprogsta. Tokiu atveju garai palieka skystį. Jei vanduo nepakankamai pašildytas, tada garų burbulas, pakilęs į šaltus sluoksnius, subyra. Dėl vandens svyravimų visame vandens tūryje atsiranda daugybė mažų oro burbuliukų: vadinamasis „baltasis raktas“.

Kėlimo jėga veikia oro burbuliuką laivo apačioje:
Fpod \u003d Farchimede - Fgravitacija
Burbulas prispaudžiamas prie dugno, nes slėgio jėgos neveikia apatinio paviršiaus. Kaitinamas burbulas plečiasi dėl į jį išsiskiriančių dujų ir atitrūksta nuo dugno, kai kėlimo jėga yra šiek tiek didesnė nei spaudžianti. Burbulo, kuris gali atitrūkti nuo dugno, dydis priklauso nuo jo formos. Dugne esančių burbuliukų formą lemia indo dugno drėgnumas.

Drėkinantis nehomogeniškumas ir burbuliukų susiliejimas apačioje padidino jų dydį. At dideli dydžiai Kai už jo kyla burbulas, susidaro tuštumos, tarpai ir sūkuriai.

Kai burbulas sprogsta, visas jį supantis skystis veržiasi į vidų ir atsiranda žiedinė banga. Uždariusi ji išmeta vandens stulpelį.

Kai sprogstantys burbuliukai subyra skystyje, sklinda ultragarso dažnių smūginės bangos, kurias lydi garsinis triukšmas. Pradinėms virimo stadijoms būdingi garsiausi ir aukšti garsai(ant scenos " baltas raktas„arbatinukas“ dainuoja“).

(šaltinis: virlib.eunnet.net)

VANDENS BŪKLĖS POKYČIŲ TEMPERATŪROS GRAFIKA

PAŽIŪRĖKITE Į KNYGŲ LENTYNĄ!

ĮDOMUS

Kodėl arbatinuko dangtelyje yra skylė?
Norėdami išleisti garus. Jei dangtelyje nėra skylės, garai gali tekėti vandeniu virš virdulio snapelio.
___

Bulvių virimo trukmė, pradedant nuo virimo momento, nepriklauso nuo šildytuvo galios. Trukmė nustatoma pagal produkto buvimo laiką virimo taške.
Šildytuvo galia neturi įtakos virimo temperatūrai, o tik vandens garavimo greičiui.

Verdant vanduo gali užšalti. Norėdami tai padaryti, iš indo, kuriame yra vanduo, reikia išpumpuoti orą ir vandens garus, kad vanduo visą laiką virtų.

„Puodai lengvai verda per kraštą – į blogą orą!
Atmosferos slėgio kritimas, lydintis prastėjančius orus, yra priežastis, kodėl pienas „bėga“ greičiau.
___

Labai karšto verdančio vandens galima gauti gilių kasyklų dugne, kur oro slėgis daug didesnis nei Žemės paviršiuje. Taigi 300 m gylyje vanduo užvirs 101 ͦ C temperatūroje. Kai oro slėgis yra 14 atmosferų, vanduo užverda 200 ͦ C temperatūroje.
Po oro siurblio varpeliu galite gauti „verdantį vandenį“, kurio temperatūra yra 20 ° C.
Marse gertume „verdantį vandenį“ 45 C temperatūroje.
Sūrus vanduo verda aukštesnėje nei 100°C temperatūroje. ___

Kalnuotuose regionuose, esančiuose dideliame aukštyje, esant sumažintam atmosferos slėgiui, vanduo užverda žemesnėje nei 100°C temperatūroje.

Laukti, kol toks patiekalas iškeps, užtrunka ilgiau.

Supilkite šaltai... ir užvirs!

Paprastai vanduo užverda 100 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Vandenį kolboje ant degiklio pakaitinkite iki virimo. Išjungiame degiklį. Vanduo nustoja virti. Kolbą uždarome kamščiu ir pradedame atsargiai pilti šaltą vandenį ant kamščio. Kas tai? Vanduo vėl verda!

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

po srove saltas vanduo kolboje šiek tiek vandens, o kartu su juo pradeda vėsti vandens garai.
Garų tūris mažėja, o slėgis virš vandens paviršiaus keičiasi...
Kaip manote, kuria kryptimi?
... Vandens virimo temperatūra sumažintame slėgyje yra mažesnė nei 100 laipsnių, ir vanduo kolboje vėl užverda!
____

Gaminant puodo – „slėginės viryklės“ viduje slėgis yra apie 200 kPa, o sriuba tokiame puode išvirs daug greičiau.

Į švirkštą galite įtraukti vandens iki maždaug pusės, uždaryti jį tuo pačiu kamščiu ir staigiai patraukti stūmoklį. Vandenyje atsiras daug burbuliukų, rodančių, kad prasidėjo vandens virimo procesas (ir tai kambario temperatūros!).
___

Kai medžiaga pereina į dujinę būseną, jos tankis sumažėja apie 1000 kartų.
___

Pirmieji elektriniai virduliai turėjo šildytuvus po dugnu. Vanduo nesiliečia su šildytuvu ir virė labai ilgai. 1923 m. Arthuras Large'as padarė atradimą: jis įdėjo šildytuvą į specialųjį varinis vamzdis ir įdėjo į arbatinuką. Vanduo greitai užvirė.

JAV buvo sukurtos savaime auštančios gaiviųjų gėrimų skardinės. Į stiklainį įmontuotas skyrius su žemai verdančiu skysčiu. Susmulkinus kapsulę karštą dieną, skystis ims greitai virti, atimdamas šilumą iš indelio turinio, o per 90 sekundžių gėrimo temperatūra nukris 20-25 laipsniais Celsijaus.

KODĖL?

Kaip manote, ar galima kietai išvirti kiaušinį, jei vanduo verda žemesnėje nei 100 laipsnių Celsijaus temperatūroje?
____

Ar užvirs vanduo puode, kuris plūduriuoja kitame verdančio vandens puode?
Kodėl? ___

Ar galima užvirti vandenį jo nekaitinant?

Šios žinios greitai išnyksta, ir pamažu žmonės nustoja kreipti dėmesį į pažįstamų reiškinių esmę. Kartais pravartu prisiminti teorines žinias.

Apibrėžimas

Kas yra virimas? Tai fizinis procesas, kurio metu vyksta intensyvus garavimas tiek laisvajame skysčio paviršiuje, tiek jo struktūros viduje. Vienas iš virimo požymių yra burbuliukų susidarymas, susidedantis iš sočiųjų garų ir oro.

Verta paminėti, kad egzistuoja toks dalykas kaip virimo temperatūra. Garų susidarymo greitis taip pat priklauso nuo slėgio. Jis turi būti nuolatinis. Kaip taisyklė, pagrindinė skysčio savybė cheminių medžiagų yra virimo temperatūra esant normaliam atmosferos slėgiui. Tačiau šiam procesui įtakos gali turėti ir tokie veiksniai kaip intensyvumas garso bangos, oro jonizacija.

Vandens virimo etapai

Garai tikrai pradės formuotis atliekant tokią procedūrą kaip kaitinimas. Virimas apima skysčio pratekėjimą per 4 etapus:

Indo apačioje, taip pat ant jo sienelių, pradeda formuotis maži burbuliukai. Taip yra dėl to, kad medžiagos, iš kurios pagamintas indas, plyšiuose yra oro, kuris plečiasi veikiant aukštai temperatūrai.
Burbuliukų tūris pradeda didėti, todėl išsiveržia į vandens paviršių. Jeigu viršutinis sluoksnis skystis dar nepasiekė virimo temperatūros, ertmės grimzta į dugną, po to vėl pradeda kilti. Šis procesas veda prie garso bangų susidarymo. Štai kodėl girdime triukšmą, kai vanduo verda.
Išplaukia į paviršių didžiausias skaičius burbuliukai, todėl susidaro įspūdis. Po to skystis pablysta. Atsižvelgiant į vizualinis efektas, šis virimo etapas vadinamas „baltuoju raktu“.
Yra intensyvus šnypštimas, kurį lydi dideli burbuliukai, kurie greitai sprogsta. Šį procesą lydi purslų atsiradimas, taip pat intensyvus garų susidarymas.

Savitoji garavimo šiluma

Beveik kiekvieną dieną susiduriame su tokiu reiškiniu kaip virimas. Savitoji garavimo šiluma yra fizikinis dydis, lemiantis šilumos kiekį. Su jos pagalba skysta medžiaga galima konvertuoti į par. Norint apskaičiuoti šį parametrą, garavimo šilumą reikia padalyti iš masės.

Kaip vyksta matavimas

Specifinis rodiklis matuojamas laboratorijoje, atliekant atitinkamus eksperimentus. Jie apima:

išmatuotas reikalinga suma skystis, kuris vėliau pilamas į kalorimetrą;
atliekamas pirminis vandens temperatūros matavimas;
ant degiklio sumontuojama kolba su iš anksto įdėta tiriamąja medžiaga;
bandomosios medžiagos išskiriami garai paleidžiami į kalorimetrą;
pakartotinai išmatuojama vandens temperatūra;
pasveriamas kalorimetras, kuris leidžia apskaičiuoti kondensuotų garų masę.

burbulinio virimo režimas

Sprendžiant klausimą, kas yra virimas, verta paminėti, kad jis turi keletą režimų. Taigi, kaitinant, garai gali susidaryti burbuliukų pavidalu. Jie periodiškai auga ir sprogsta. Šis virimo būdas vadinamas burbuliniu. Paprastai ertmės, užpildytos garais, susidaro būtent ties indo sienelėmis. Taip yra dėl to, kad jie dažniausiai būna perkaitinti. Tai yra būtina sąlyga virimui, nes kitaip burbuliukai subyrės, nepasiekdami didelių dydžių.

Plėvelės virimo režimas

Kas yra virimas? Lengviausias būdas paaiškinti šį procesą yra garinimas esant tam tikrai temperatūrai ir pastoviam slėgiui. Be burbulo režimo, išskiriamas ir filmavimo režimas. Jo esmė slypi tame, kad stiprinant šilumos srautas atskiri burbuliukai susijungia ir sudaro garų sluoksnį ant indo sienelių. Pasiekus kritinį rodiklį, jie prasiskverbia į vandens paviršių. Šis virimo būdas skiriasi tuo, kad žymiai sumažėja šilumos perdavimo iš indo sienelių į patį skystį laipsnis. To priežastis – ta pati garų plėvelė.

Virimo temperatūra

Reikėtų pažymėti, kad virimo temperatūra priklauso nuo slėgio, kuris veikia šildomo skysčio paviršių. Taigi, visuotinai priimta, kad vanduo užverda, kai įkaista iki 100 laipsnių Celsijaus. Nepaisant to, šis rodiklis gali būti laikomas teisingu tik tuo atveju, jei atmosferos slėgio indikatorius laikomas normaliu (101 kPa). Jei jis padidės, virimo temperatūra taip pat pasikeis į viršų. Taigi, pavyzdžiui, populiariuose greitpuodiuose slėgis yra apie 200 kPa. Taigi virimo temperatūra pakyla 20 taškų (iki 20 laipsnių).

Kalnuotos vietovės gali būti laikomos žemo atmosferos slėgio pavyzdžiu. Taigi, atsižvelgiant į tai, kad jis ten yra gana mažas, vanduo pradeda virti maždaug 90 laipsnių temperatūroje. Tokių vietovių gyventojams maisto ruošimui tenka skirti kur kas daugiau laiko. Taigi, pavyzdžiui, norėdami virti kiaušinį, vandenį turėsite pašildyti bent 100 laipsnių, kitaip baltymai nesustings.

Medžiagos virimo temperatūra priklauso nuo sočiųjų garų slėgio. Jo poveikis temperatūrai yra atvirkščiai proporcingas. Pavyzdžiui, gyvsidabris užverda kaitinant iki 357 laipsnių Celsijaus. Tai galima paaiškinti tuo, kad sočiųjų garų slėgis yra tik 114 Pa (vandeniui šis skaičius yra 101 325 Pa).

Virimas skirtingomis sąlygomis

Priklausomai nuo skysčio sąlygų ir būklės, virimo temperatūra gali labai skirtis. Pavyzdžiui, į skystį verta įberti druskos. Chloro ir natrio jonai yra tarp vandens molekulių. Taigi virimui reikia daug daugiau energijos ir atitinkamai laiko. Be to, toks vanduo gamina daug mažiau garų.

Virdulys naudojamas vandeniui užvirti gyvenimo sąlygos. Jei naudojamas švarus skystis, šio proceso temperatūra yra standartinė 100 laipsnių. Panašiomis sąlygomis distiliuotas vanduo užverda. Tačiau tai užtruks šiek tiek mažiau laiko, jei atsižvelgsite į tai, kad nėra pašalinių priemaišų.

Kuo skiriasi virimas ir garinimas

Kai vanduo užverda, į atmosferą patenka garai. Tačiau šių dviejų procesų neįmanoma nustatyti. Tai tik garinimo būdai, kurie vyksta tam tikromis sąlygomis. Taigi, virimas yra pirmasis tipas. Šis procesas yra intensyvesnis nei dėl garų kišenių susidarymo. Taip pat verta paminėti, kad garavimo procesas vyksta tik vandens paviršiuje. Virimas taikomas visam skysčio tūriui.

Nuo ko priklauso garavimas?

Garinimas yra skystos arba kietos medžiagos pavertimo dujine būsena procesas. Vyksta atomų ir molekulių „skrydis“, kurių ryšys su likusiomis dalelėmis tam tikromis sąlygomis susilpnėja. Garavimo greitis gali skirtis dėl šių veiksnių:

skysčio paviršiaus plotas;
pačios medžiagos, taip pat aplinkos temperatūra;
molekulių judėjimo greitis;
medžiagos tipas.

Verdančio vandens energiją žmogus plačiai naudoja kasdieniame gyvenime. Šis procesas tapo toks įprastas ir pažįstamas, kad niekas nesusimąsto apie jo prigimtį ir ypatybes. Nepaisant to, su virimu siejama keletas įdomių faktų:

Turbūt visi pastebėjo, kad arbatinuko dangtelyje yra skylutė, tačiau apie jos paskirtį mažai kas susimąsto. Tai daroma norint iš dalies išleisti garą. Priešingu atveju pro snapelį gali išsitaškyti vanduo.
Bulvių, kiaušinių ir kitų maisto produktų kepimo laikas nepriklauso nuo šildytuvo galingumo. Svarbu tik tai, kiek laiko jie buvo veikiami verdančio vandens.
Šildymo įrenginio galia neturi įtakos tokiam indikatoriui kaip virimo temperatūra. Tai gali turėti įtakos tik skysčio išgaravimo greičiui.
Virimas – tai ne tik vandens šildymas. Šis procesas taip pat gali sukelti skysčio užšalimą. Taigi verdant būtina nuolat siurbti orą iš indo.
Vienas is labiausiai tikrosios problemos namų šeimininkėms yra tai, kad pienas gali "pabėgti". Taigi šio reiškinio rizika žymiai padidėja prastėjant orams, kuriuos lydi atmosferos slėgio kritimas.
Karščiausias verdantis vanduo gaunamas giliose požeminėse kasyklose.
būdu eksperimentiniai tyrimai Mokslininkams pavyko nustatyti, kad vanduo Marse užverda 45 laipsnių Celsijaus temperatūroje.

Ar vanduo gali virti kambario temperatūroje?

Paprastais skaičiavimais mokslininkai sugebėjo nustatyti, kad vanduo gali užvirti stratosferos lygyje. Panašias sąlygas galima atkurti naudojant vakuuminis siurblys. Nepaisant to, panašų eksperimentą galima atlikti paprastesnėmis, kasdieniškesnėmis sąlygomis.

Litro kolboje užvirinkite 200 ml vandens, o kai indas prisipildys garų, sandariai uždarykite ir nukelkite nuo ugnies. Padėję jį virš kristalizatoriaus, turite palaukti, kol baigsis virimo procesas. Toliau kolba pilama saltas vanduo. Po to inde vėl prasidės intensyvus virimas. Taip yra dėl to, kad esant žemai temperatūrai, viršutinėje kolbos dalyje esantys garai nusileidžia.

Ar žinote, kokia yra verdamos sriubos temperatūra? 100 ˚С. Ne daugiau ne maziau. Toje pačioje temperatūroje virdulys verda ir makaronai verdami. Ką tai reiškia?

Kodėl vandens temperatūra viduje nepakyla aukščiau šimto laipsnių, kai puodas ar virdulys nuolat kaitinamas degančiomis dujomis? Faktas yra tas, kad kai vanduo pasiekia šimto laipsnių temperatūrą, visa tai patenka šiluminė energija sunaudojama vandens perėjimui į dujinę būseną, tai yra, išgarinant. Iki šimto laipsnių garavimas vyksta daugiausia iš paviršiaus, o pasiekus tokią temperatūrą vanduo užverda. Virimas taip pat yra išgarinimas, bet tik per visą skysčio tūrį. Vandens viduje susidaro karšti garų burbuliukai ir, būdami lengvesni už vandenį, šie burbuliukai išsiveržia į paviršių, o garai iš jų patenka į orą.

Kaitinant vandens temperatūra pakyla iki šimto laipsnių. Po šimto laipsnių, toliau kaitinant, vandens garų temperatūra padidės. Tačiau kol visas vanduo neužvirs šimtu laipsnių, jo temperatūra nepakils, kad ir kiek energijos panaudotumėte. Mes jau išsiaiškinome, kur eina ši energija - į vandens perėjimą į dujinę būseną. Bet jei toks reiškinys egzistuoja, vadinasi, turi būti aprašantis šį reiškinį. fizinis kiekis. Ir tokia vertybė egzistuoja. Ji vadinama specifine garavimo šiluma.

Savitoji vandens garavimo šiluma

Savitoji garavimo šiluma yra fizikinis dydis, nurodantis šilumos kiekį, reikalingą 1 kg skysčio paversti garais virimo temperatūroje. Savitoji garavimo šiluma žymima raide L. O matavimo vienetas yra džaulis kilogramui (1 J / kg).

Specifinę garavimo šilumą galima rasti pagal formulę:

kur Q yra šilumos kiekis,
m - kūno svoris.

Beje, formulė yra tokia pati kaip ir skaičiuojant savitąją lydymosi šilumą, skirtumas yra tik pavadinime. λ ir L

Empiriškai buvo rastos įvairių medžiagų savitosios garavimo šilumos reikšmės ir sudarytos lentelės, iš kurių galima rasti kiekvienos medžiagos duomenis. Taigi savitoji vandens garavimo šiluma yra 2,3*106 J/kg. Tai reiškia, kad kiekvienam vandens kilogramui reikia išleisti 2,3 * 106 J energijos kiekį, kad jis virstų garais. Bet tuo pačiu metu vanduo jau turi turėti virimo temperatūrą. Jei vanduo iš pradžių buvo žemesnės temperatūros, tuomet reikia apskaičiuoti šilumos kiekį, kurio reikės vandeniui pašildyti iki šimto laipsnių.

Realiomis sąlygomis dažnai reikia nustatyti reikiamą šilumos kiekį tam tikros skysčio masės pavertimas garais, todėl dažniau tenka susidurti su formule, kurios forma yra: Q \u003d Lm, o konkrečios medžiagos savitosios garavimo šilumos reikšmės paimtos iš paruoštų lentelių.

Tema: agreguotos medžiagos būsenos

Pamoka: užvirkite. Savitoji garavimo ir kondensacijos šiluma

Leiskite mums išsamiau apsvarstyti virimo proceso eigą. Įsivaizduokime situaciją, su kuria daugelis iš mūsų ne kartą susidūrė – tai vandens kaitinimas ir virinimas tam tikrame inde, pavyzdžiui, puode. Šildymo metu tam tikras šilumos kiekis bus perduotas vandeniui, todėl padidės jo vidinė energija ir padidės molekulinio judėjimo aktyvumas. Šis procesas tęsis iki tam tikro etapo, kol molekulinio judėjimo energijos pakaks virti.

Svarbu pabrėžti, kad temperatūra, kurioje vyksta virimo procesas, išlieka nepakitusi net padidinus šilumos tiekimo skysčiui intensyvumą. Paprasčiau tariant, jei virimo metu į degiklį įpilsite dujų, kurios įkaitina puodą su vandeniu, tai tik padidins virimo intensyvumą, o ne padidins skysčio temperatūrą. Jei rimčiau įsigilintume į virimo procesą, verta pastebėti, kad vandenyje yra vietų, kuriose jis gali perkaisti virš virimo temperatūros, tačiau tokio perkaitimo mastas, kaip taisyklė, neviršija vienos ar poros. laipsnių ir yra nereikšmingas bendrame skysčio tūryje. Vandens virimo temperatūra esant normaliam slėgiui yra 100°C.

Verdant vandenį galite pastebėti, kad jį lydi būdingi vadinamojo virtimo garsai. Šie garsai kyla vien dėl aprašyto garų burbuliukų subyrėjimo proceso.

Tokio gerai žinomo virtuvės prietaiso kaip greitpuodis veikimo principas pagrįstas šia virimo temperatūros priklausomybe nuo aplinkos slėgio (2 pav.). Tai keptuvė su sandariai uždarytu dangčiu, po kuriuo vandens garavimo metu oro slėgis su garais pasiekia iki 2 atmosferos slėgių, todėl jame pakyla vandens virimo temperatūra. į . Dėl šios priežasties vanduo su jame esančiu maistu turi galimybę įkaisti iki aukštesnės nei įprastai temperatūros (), o gaminimo procesas paspartėja. Dėl šio efekto įrenginys gavo savo pavadinimą.

Ryžiai. 2. Slėginė viryklė ()

Situacija, kai sumažėjusi skysčio virimo temperatūra sumažėjus atmosferos slėgiui, taip pat turi pavyzdį iš gyvenimo, tačiau daugeliui žmonių jau nebe kasdienybė. Šis pavyzdys tinka alpinistų kelionėms aukštumose. Pasirodo, vietovėje, esančioje 3000-5000 m aukštyje, vandens virimo temperatūra, sumažėjus atmosferos slėgiui, sumažėja iki dar žemesnių reikšmių, todėl kyla sunkumų gaminant maistą žygiuose, nes efektyviam terminiui maisto perdirbimas Šiuo atveju reikia daug ilgesnio laiko nei įprastomis sąlygomis. Maždaug 7000 m aukštyje vandens virimo temperatūra pasiekia , todėl daugelio produktų tokiomis sąlygomis virti neįmanoma.

Kai kurios medžiagų atskyrimo technologijos pagrįstos tuo, kad įvairių medžiagų virimo temperatūra skiriasi. Pavyzdžiui, jei atsižvelgsime į aliejaus, kuris yra sudėtingas skystis, susidedantis iš daugelio komponentų, kaitinimą, tada virimo procese jis gali būti suskirstytas į keletą skirtingų medžiagų. Šiuo atveju dėl to, kad skiriasi žibalo, benzino, benzino ir mazuto virimo temperatūra, jie gali būti atskirti vienas nuo kito garinant ir kondensuojantis esant skirtingoms temperatūroms. Šis procesas paprastai vadinamas frakcionavimu (3 pav.).

Ryžiai. 3 Aliejaus padalijimas į frakcijas ()

Kaip ir bet kuris fizinis procesas, virimas turi būti apibūdintas naudojant tam tikrą skaitinę reikšmę, tokia reikšmė vadinama specifine garavimo šiluma.

Norėdami suprasti fizinę šio kiekio reikšmę, apsvarstykite tokį pavyzdį: paimkite 1 kg vandens ir pašildykite iki virimo temperatūros, tada išmatuokite, kiek šilumos reikia šiam vandeniui visiškai išgaruoti (neįskaitant šilumos nuostolių) – ši vertė būti lygi savitajai vandens garavimo šilumai. Kitos medžiagos ši šilumos reikšmė bus kitokia ir bus specifinė šios medžiagos garavimo šiluma.

Savitoji garavimo šiluma yra labai svarbi šiuolaikinių metalų gamybos technologijų savybė. Pasirodo, kad, pavyzdžiui, lydantis ir išgarinant geležį, po jos kondensuojantis ir kietėjant, susidaro kristalinė gardelė, kurios struktūra suteikia didesnį stiprumą nei pirminis mėginys.

Paskyrimas: savitoji garavimo ir kondensacijos šiluma (kartais žymima ).

Matavimo vienetas: .

Specifinė medžiagų garavimo šiluma nustatoma atliekant eksperimentus laboratorinėmis sąlygomis, o jos reikšmės pagrindinėms medžiagoms pateikiamos atitinkamoje lentelėje.

Medžiaga