Īpatnējais ūdens iztvaikošanas siltums dažādās temperatūrās. Kāds ir īpatnējais iztvaikošanas siltums un kā to noteikt

Šajā nodarbībā mēs pievērsīsim uzmanību tādam iztvaikošanas veidam kā vārīšana, pārrunāsim tā atšķirības no iepriekš aplūkotā iztvaikošanas procesa, ieviesīsim tādu vērtību kā viršanas temperatūra un apspriedīsim, no kā tas ir atkarīgs. Nodarbības noslēgumā iepazīstinām ar ļoti svarīgu lielumu, kas raksturo iztvaikošanas procesu – īpatnējo iztvaikošanas un kondensācijas siltumu.

Tēma: Vielas agregāti

Nodarbība: Vāra. Īpatnējais iztvaikošanas un kondensācijas siltums

Pēdējā nodarbībā mēs jau esam apsvēruši vienu no iztvaikošanas veidiem - iztvaicēšanu - un izcēlām šī procesa īpašības. Šodien mēs apspriedīsim tādu iztvaikošanas veidu kā viršanas process un ieviesīsim vērtību, kas skaitliski raksturo iztvaikošanas procesu - īpatnējo iztvaikošanas un kondensācijas siltumu.

Definīcija.Vāra(1. att.) ir šķidruma intensīvas pārejas process gāzveida stāvoklī, ko pavada tvaika burbuļu veidošanās un kas notiek visā šķidruma tilpumā noteiktā temperatūrā, ko sauc par viršanas temperatūru.

Salīdzināsim divus iztvaikošanas veidus savā starpā. Vārīšanās process ir intensīvāks nekā iztvaikošanas process. Turklāt, kā atceramies, iztvaikošanas process notiek jebkurā temperatūrā virs kušanas temperatūras, bet viršanas process - stingri noteiktā temperatūrā, kas katrai no vielām ir atšķirīga un tiek saukta par viršanas temperatūru. Jāņem vērā arī tas, ka iztvaikošana notiek tikai no šķidruma brīvās virsmas, tas ir, no zonas, kas to norobežo no apkārtējām gāzēm, un vārīšanās notiek uzreiz no visa tilpuma.

Ļaujiet mums sīkāk apsvērt viršanas procesa gaitu. Iedomāsimies situāciju, ar kuru daudzi no mums ir vairākkārt saskārušies – tā ir ūdens sildīšana un vārīšana noteiktā traukā, piemēram, katliņā. Sildīšanas laikā ūdenī tiks nodots noteikts siltuma daudzums, kas novedīs pie tā palielināšanās iekšējā enerģija un molekulu kustības aktivitātes palielināšanās. Šis process turpināsies līdz noteiktam posmam, līdz molekulārās kustības enerģija kļūst pietiekama, lai sāktu vārīties.

Ūdenī atrodas izšķīdušas gāzes (vai citi piemaisījumi), kas izdalās tā struktūrā, kas noved pie tā saukto iztvaikošanas centru rašanās. Tas ir, tieši šajos centros izdalās tvaiks, un visā ūdens tilpumā veidojas burbuļi, kas tiek novēroti vārīšanās laikā. Ir svarīgi saprast, ka šie burbuļi nav gaiss, bet gan tvaiki, kas veidojas vārīšanās procesā. Pēc burbuļu veidošanās tajos palielinās tvaiku daudzums, un tie sāk palielināties. Bieži vien burbuļi sākotnēji veidojas netālu no kuģa sienām un uzreiz nepaceļas uz virsmu; Pirmkārt, tie, palielinoties izmēram, atrodas pieaugošā Arhimēda spēka ietekmē, un pēc tam atraujas no sienas un paceļas virspusē, kur tie pārsprāgst un izdala daļu tvaika.

Jāņem vērā, ka ne visi tvaika burbuļi uzreiz sasniedz brīvo ūdens virsmu. Vārīšanās procesa sākumā ūdens joprojām ir tālu no vienmērīgi uzkarsēts, un apakšējie slāņi, pie kuriem notiek siltuma pārneses process, ir pat karstāki nekā augšējie, pat ņemot vērā konvekcijas procesu. Tas noved pie tā, ka no apakšas paceļošie tvaika burbuļi sabrūk virsmas spraiguma fenomena dēļ, vēl nesasniedzot brīvo ūdens virsmu. Tajā pašā laikā tvaiks, kas atradās burbuļu iekšpusē, nonāk ūdenī, tādējādi to papildus sasildot un paātrinot vienmērīgas ūdens sildīšanas procesu visā tilpumā. Rezultātā, ūdenim uzkarsējot gandrīz vienmērīgi, gandrīz visi tvaika burbuļi sāk sasniegt ūdens virsmu un sākas intensīvas iztvaikošanas process.

Ir svarīgi izcelt faktu, ka temperatūra, kurā notiek viršanas process, paliek nemainīga pat tad, ja tiek palielināta šķidruma siltuma padeves intensitāte. Vienkāršiem vārdiem sakot Ja vārīšanas procesā deglim pievieno gāzi, kas uzsilda ūdens katlu, tas tikai palielinās vārīšanās intensitāti, nevis paaugstinās šķidruma temperatūru. Ja nopietnāk iedziļināmies vārīšanās procesā, ir vērts atzīmēt, ka ūdenī ir vietas, kurās tas var pārkarst virs viršanas temperatūras, taču šādas pārkaršanas apjoms parasti nepārsniedz vienu vai pāris grādiem un ir nenozīmīgs kopējā šķidruma tilpumā. Ūdens viršanas temperatūra normālā spiedienā ir 100°C.

Ūdens vārīšanas procesā var pamanīt, ka to pavada raksturīgas tā sauktās viršanas skaņas. Šīs skaņas rodas tikai aprakstītā tvaika burbuļu sabrukšanas procesa dēļ.

Citu šķidrumu vārīšanas procesi notiek tāpat kā ūdens vārīšana. Galvenā atšķirība šajos procesos ir vielu atšķirīgās viršanas temperatūras, kuras normālā atmosfēras spiedienā jau ir izmērītas tabulas vērtības. Norādīsim tabulā galvenās šo temperatūru vērtības.

Interesants fakts ir tas, ka šķidrumu viršanas temperatūra ir atkarīga no atmosfēras spiediena vērtības, tāpēc mēs norādījām, ka visas tabulā norādītās vērtības ir norādītas normālā atmosfēras spiedienā. Palielinoties gaisa spiedienam, palielinās arī šķidruma viršanas temperatūra, bet, samazinoties, gluži pretēji, samazinās.

Par šo viršanas punkta atkarību no spiediena vide pamatojoties uz darbības principu tik labi zināms virtuves iekārta kā spiediena katls (2. att.). Tā ir panna ar cieši pieguļošu vāku, zem kuras ūdens iztvaikošanas procesā gaisa spiediens ar tvaiku sasniedz līdz pat 2 atmosfēras spiedienu, kas noved pie ūdens viršanas temperatūras paaugstināšanās tajā līdz . Sakarā ar to ūdenim ar tajā esošo pārtiku ir iespēja uzkarst līdz temperatūrai, kas ir augstāka nekā parasti (), un gatavošanas process tiek paātrināts. Šī efekta dēļ ierīce ieguva savu nosaukumu.

Rīsi. 2. Spiediena katls ()

Situācijai ar šķidruma viršanas temperatūras pazemināšanos līdz ar atmosfēras spiediena pazemināšanos ir arī piemērs no dzīves, bet daudziem cilvēkiem vairs nav ikdiena. Šis piemērs attiecas uz kāpēju ceļošanu augstienē. Izrādās, ka apvidū, kas atrodas 3000-5000 m augstumā, ūdens viršanas temperatūra atmosfēras spiediena pazemināšanās dēļ pazeminās līdz vēl zemākām vērtībām, kas rada grūtības gatavot pārgājienos, jo efektīvai termiskā apstrāde produkti šajā gadījumā aizņem daudz ilgāku laiku nekā parastos apstākļos. Apmēram 7000 m augstumā ūdens viršanas temperatūra sasniedz , kas padara neiespējamu daudzu produktu gatavošanu šādos apstākļos.

Uz šīs viršanas temperatūras dažādas vielas atšķiras, ir balstītas dažas vielu atdalīšanas tehnoloģijas. Piemēram, ja mēs uzskatām eļļas sildīšanu, kas ir sarežģīts šķidrums, kas sastāv no daudziem komponentiem, tad vārīšanas procesā to var sadalīt vairākās dažādās vielās. Šajā gadījumā, ņemot vērā to, ka petrolejas, benzīna, ligroīna un mazuta viršanas temperatūra ir atšķirīga, tos var atdalīt vienu no otra ar iztvaikošanu un kondensāciju dažādās temperatūrās. Šo procesu parasti sauc par frakcionēšanu (3. att.).

Rīsi. 3 Eļļas sadalīšana frakcijās ()

Tāpat kā jebkura fiziskais process, vārīšanās jāraksturo, izmantojot kādu skaitlisku vērtību, šādu vērtību sauc par īpatnējo iztvaikošanas siltumu.

Lai saprastu fiziskā nozīme no šīs vērtības, apsveriet šādu piemēru: ņemiet 1 kg ūdens un uzkarsējiet to līdz vārīšanās temperatūrai, pēc tam izmēriet, cik daudz siltuma nepieciešams, lai pilnībā iztvaicētu šo ūdeni (izņemot siltuma zudumus) - šī vērtība būs vienāda ar ūdens īpatnējo siltumu. ūdens iztvaikošana. Citai vielai šī siltuma vērtība būs atšķirīga un būs šīs vielas īpatnējais iztvaikošanas siltums.

Īpašais iztvaikošanas siltums izrādās ļoti svarīgs raksturlielums modernās tehnoloģijas metāla ražošana. Izrādās, ka, piemēram, dzelzs kušanas un iztvaikošanas laikā, kam seko tās kondensācija un sacietēšana, kristāla šūna ar struktūru, kas nodrošina lielāku izturību nekā sākotnējais paraugs.

Apzīmējums: īpatnējais iztvaikošanas un kondensācijas siltums (dažreiz apzīmēts ar ).

mērvienība: .

Vielu īpatnējo iztvaikošanas siltumu nosaka eksperimenti laboratorijas apstākļos, un tā vērtības galvenajām vielām ir norādītas attiecīgajā tabulā.

Viela

Vārīšanās ir intensīva iztvaikošana, kas notiek, kad šķidrums tiek uzkarsēts ne tikai no virsmas, bet arī no tā iekšpuses.

Vārīšanās notiek, absorbējot siltumu.
Lielākā daļa piegādātā siltuma tiek tērēta saišu pārraušanai starp vielas daļiņām, pārējais - darbam, kas veikts tvaika izplešanās laikā.
Tā rezultātā mijiedarbības enerģija starp tvaiku daļiņām kļūst lielāka nekā starp šķidruma daļiņām, tāpēc tvaika iekšējā enerģija ir lielāka par šķidruma iekšējo enerģiju tajā pašā temperatūrā.
Siltuma daudzumu, kas nepieciešams šķidruma pārnešanai uz tvaikiem viršanas procesā, var aprēķināt, izmantojot formulu:

kur m ir šķidruma masa (kg),
L ir īpatnējais iztvaikošanas siltums.

Īpatnējais iztvaikošanas siltums parāda, cik daudz siltuma nepieciešams, lai 1 kg dotās vielas pārvērstu tvaikā viršanas temperatūrā. Vienība īpašs karstums iztvaikošana SI sistēmā:
[ L ] = 1 J/kg
Palielinoties spiedienam, paaugstinās šķidruma viršanas temperatūra, samazinās īpatnējais iztvaikošanas siltums un otrādi.

Vārīšanās laikā šķidruma temperatūra nemainās.
Viršanas temperatūra ir atkarīga no spiediena, kas tiek iedarbināts uz šķidrumu.
Katrai vielai pie tāda paša spiediena ir savs viršanas punkts.
Palielinoties atmosfēras spiedienam, viršana sākas augstākā temperatūrā, ar spiediena pazemināšanos - otrādi.
Piemēram, ūdens vārās 100°C tikai normālā atmosfēras spiedienā.

KAS NOTIEK ŠĶIDRUMĀ VAIROŠANĀ?

Vārīšanās ir šķidruma pāreja tvaikos ar nepārtrauktu tvaika burbuļu veidošanos un augšanu šķidrumā, kurā šķidrums iztvaiko. Sildīšanas sākumā ūdens ir piesātināts ar gaisu un ir telpas temperatūra. Sildot ūdeni, tajā izšķīdinātā gāze izdalās trauka dibenā un sieniņās, veidojot gaisa burbuļus. Tie sāk parādīties ilgi pirms vārīšanās. Ūdens iztvaiko šajos burbuļos. Burbulis, kas piepildīts ar tvaiku, sāk uzpūsties pietiekami augstā temperatūrā.

Sasniedzis noteiktu izmēru, tas atraujas no dibena, paceļas uz ūdens virsmu un pārsprāgst. Šajā gadījumā tvaiki atstāj šķidrumu. Ja ūdens nav pietiekami uzsildīts, tvaika burbulis, paceļoties aukstajos slāņos, sabrūk. Iegūtās ūdens svārstības noved pie tā, ka visā ūdens tilpumā parādās milzīgs skaits mazu gaisa burbuļu: tā sauktā "baltā atslēga".

Pacelšanas spēks iedarbojas uz gaisa burbuli kuģa apakšā:
Fpod \u003d Farhimēds — gravitācija
Burbulis tiek nospiests līdz apakšai, jo spiediena spēki nedarbojas uz apakšējo virsmu. Karsējot, burbulis izplešas, jo tajā izdalās gāze, un atraujas no apakšas, kad pacelšanas spēks ir nedaudz lielāks par nospiešanas spēku. Burbuļa izmērs, kas var atrauties no apakšas, ir atkarīgs no tā formas. Burbuļu formu apakšā nosaka trauka dibena mitrināmība.

Neviendabīguma mitrināšana un burbuļu saplūšana apakšā izraisīja to lieluma palielināšanos. Plkst lieli izmēri Kad aiz tā paceļas burbulis, veidojas tukšumi, spraugas un virpuļi.

Kad burbulis pārsprāgst, viss apkārt esošais šķidrums plūst uz iekšu, un rodas gredzenveida vilnis. Aizverot, viņa izmet ūdens stabu.

Kad plīstošie burbuļi sabrūk šķidrumā, izplatās ultraskaņas frekvenču triecienviļņi, ko pavada dzirdams troksnis. Sākotnējās vārīšanās stadijas raksturo visskaļākais un augstas skaņas(uz skatuves " balta atslēga"tējkanna" dzied").

(avots: virlib.eunnet.net)

ŪDENS AGREGĀTU STĀVOKĻU IZMAIŅU TEMPERATŪRAS GRĀFIKS

SKATĪTIES GRĀMATŪTĀ!

INTERESANTI

Kāpēc tējkannas vākā ir caurums?
Lai atbrīvotu tvaiku. Ja vākā nav cauruma, tvaiks var izšļakstīt ūdeni pāri tējkannas snīpim.
___

Kartupeļu gatavošanas ilgums, sākot no vārīšanās brīža, nav atkarīgs no sildītāja jaudas. Ilgumu nosaka produkta uzturēšanās laiks viršanas temperatūrā.
Sildītāja jauda neietekmē viršanas temperatūru, bet tikai ūdens iztvaikošanas ātrumu.

Vārīšana var izraisīt ūdens sasalšanu. Lai to izdarītu, no trauka, kurā atrodas ūdens, ir nepieciešams izsūknēt gaisu un ūdens tvaikus, lai ūdens visu laiku vārītos.

"Kadi viegli vārās pāri malai - uz sliktiem laikapstākļiem!"
Atmosfēras spiediena kritums, kas pavada laikapstākļu pasliktināšanos, ir iemesls, kāpēc piens "aiztek" ātrāk.
___

Ļoti karstu verdošu ūdeni var iegūt dziļo raktuvju apakšā, kur gaisa spiediens ir daudz lielāks nekā uz Zemes virsmas. Tātad 300 m dziļumā ūdens vārīsies 101 ͦ C temperatūrā. Ar gaisa spiedienu 14 atmosfēras ūdens vārās 200 ͦ C temperatūrā.
Zem gaisa sūkņa zvana var iegūt "verdošu ūdeni" 20 ͦ C temperatūrā.
Uz Marsa mēs dzeram "verdošu ūdeni" 45 C temperatūrā.
Sālsūdens vārās virs 100 ͦ C. ___

Kalnu reģionos ievērojamā augstumā zem pazemināta atmosfēras spiediena ūdens vārās temperatūrā, kas ir zemāka par 100 ͦ Celsija.

Gaidīšana, līdz šāda maltīte tiks pagatavota, aizņem ilgāku laiku.

Lej aukstu ... un tas uzvārīsies!

Parasti ūdens vārās 100 grādos pēc Celsija. Uzkarsē ūdeni kolbā uz degļa līdz vārīšanās temperatūrai. Izslēgsim degli. Ūdens pārstāj vārīties. Mēs aizveram kolbu ar aizbāzni un sākam uzmanīgi ielej aukstu ūdeni uz aizbāžņa. Kas tas ir? Ūdens atkal vārās!

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

zem strūklas auksts ūdens nedaudz ūdens kolbā, un līdz ar to ūdens tvaiki sāk atdzist.
Tvaika tilpums samazinās un spiediens virs ūdens virsmas mainās...
Kā jūs domājat, kurā virzienā?
... Ūdens viršanas temperatūra pazeminātā spiedienā ir mazāka par 100 grādiem, un ūdens kolbā atkal vārās!
____

Gatavojot, spiediens katlā - "spiedienkatlā" - ir aptuveni 200 kPa, un zupa šādā katlā izcepsies daudz ātrāk.

Jūs varat ievilkt ūdeni šļircē līdz apmēram pusei, aizvērt to ar to pašu korķi un strauji pavelciet virzuli. Ūdenī parādīsies daudz burbuļu, kas norāda, ka ir sācies ūdens vārīšanās process (un tas ir istabas temperatūrā!).
___

Kad viela nonāk gāzveida stāvoklī, tās blīvums samazinās apmēram 1000 reizes.
___

Pirmajām elektriskajām tējkannām zem apakšas bija sildītāji. Ūdens nesaskārās ar sildītāju un vārījās ļoti ilgi. 1923. gadā Arturs Large veica atklājumu: viņš ievietoja sildītāju īpašā vara caurule un ievietoja to tējkannā. Ūdens ātri uzvārījās.

ASV ir izstrādātas pašatdzesējošas kannas bezalkoholiskajiem dzērieniem. Burkā ir uzstādīts nodalījums ar zemu vārīšanās temperatūru. Sasmalcinot kapsulu karstā dienā, šķidrums sāks strauji vārīties, atņemot siltumu no burciņas satura, un 90 sekunžu laikā dzēriena temperatūra pazeminās par 20-25 grādiem pēc Celsija.

KĀPĒC?

Vai, jūsuprāt, ir iespējams cieti novārīt olu, ja ūdens vārās temperatūrā, kas zemāka par 100 grādiem pēc Celsija?
____

Vai ūdens vārīsies katlā, kas peld citā katlā ar verdošu ūdeni?
Kāpēc? ___

Vai var likt ūdenim vārīties, to nesildot?

Šīs zināšanas ātri pazūd, un pamazām cilvēki pārstāj pievērst uzmanību pazīstamo parādību būtībai. Dažreiz ir lietderīgi atsaukt atmiņā teorētiskās zināšanas.

Definīcija

Kas ir vārīšanās? Tas ir fizisks process, kura laikā notiek intensīva iztvaikošana gan uz šķidruma brīvās virsmas, gan tā struktūras iekšpusē. Viena no viršanas pazīmēm ir burbuļu veidošanās, kas sastāv no piesātināta tvaika un gaisa.

Ir vērts atzīmēt tādas lietas kā viršanas temperatūras esamību. Tvaika veidošanās ātrums ir atkarīgs arī no spiediena. Tam jābūt pastāvīgam. Kā likums, galvenā šķidruma īpašība ķīmiskās vielas ir viršanas punkts normālā atmosfēras spiedienā. Tomēr šo procesu var ietekmēt arī tādi faktori kā intensitāte skaņas viļņi, gaisa jonizācija.

Ūdens viršanas stadijas

Tvaiks noteikti sāks veidoties tādas procedūras laikā kā karsēšana. Vārīšana ietver šķidruma izvadīšanu 4 posmos:

Kuģa apakšā, kā arī uz tā sienām sāk veidoties mazi burbuļi. Tas ir rezultāts tam, ka materiāla, no kura izgatavots konteiners, plaisās atrodas gaiss, kas augstas temperatūras ietekmē izplešas.
Burbuļi sāk palielināties, kā rezultātā tie izplūst līdz ūdens virsmai. Ja augšējais slānisšķidrums vēl nav sasniedzis viršanas temperatūru, dobumi nogrimst apakšā, pēc tam tie atkal sāk celties. Šis process noved pie skaņas viļņu veidošanās. Tāpēc mēs varam dzirdēt troksni, kad ūdens vārās.
Uzpeld uz virsmas lielākais skaits burbuļi, kas rada iespaidu Pēc tam šķidrums kļūst bāls. Ņemot vērā vizuālais efekts, šo vārīšanās posmu sauc par "balto atslēgu".
Notiek intensīva viršana, ko pavada lielu burbuļu veidošanās, kas ātri plīst. Šo procesu pavada šļakatu parādīšanās, kā arī intensīva tvaika veidošanās.

Īpatnējais iztvaikošanas siltums

Gandrīz katru dienu mēs saskaramies ar tādu parādību kā vārīšanās. Īpatnējais iztvaikošanas siltums ir fizikāls lielums, kas nosaka siltuma daudzumu. Ar viņas palīdzību šķidra viela var pārvērst par par. Lai aprēķinātu šo parametru, iztvaikošanas siltums jāsadala ar masu.

Kā notiek mērīšana

Specifiskais indikators tiek mērīts laboratorijā, veicot atbilstošus eksperimentus. Tie ietver:

izmērīts nepieciešamo summušķidrums, ko pēc tam ielej kalorimetrā;
tiek veikts sākotnējais ūdens temperatūras mērījums;
uz degļa uzstāda kolbu ar tajā iepriekš ievietotu pārbaudāmo vielu;
testējamās vielas izdalītie tvaiki tiek palaisti kalorimetrā;
ūdens temperatūra tiek mērīta atkārtoti;
tiek nosvērts kalorimetrs, kas ļauj aprēķināt kondensētā tvaika masu.

burbuļu vārīšanas režīms

Risinot jautājumu par to, kas ir vārīšana, ir vērts atzīmēt, ka tai ir vairāki režīmi. Tātad, sildot, tvaiks var veidoties burbuļu veidā. Viņi periodiski aug un pārsprāgst. Šo vārīšanas režīmu sauc par burbuļošanu. Parasti dobumi, kas piepildīti ar tvaiku, veidojas tieši pie trauka sieniņām. Tas ir saistīts ar faktu, ka tie parasti ir pārkarsēti. Tas ir nepieciešamais nosacījums vārīšanai, jo pretējā gadījumā burbuļi sabruks, nesasniedzot lielus izmērus.

Filmas vārīšanas režīms

Kas ir vārīšanās? Vienkāršākais veids, kā izskaidrot šo procesu, ir iztvaikošana noteiktā temperatūrā un nemainīgā spiedienā. Papildus burbuļu režīmam tiek izdalīts arī filmas režīms. Tās būtība slēpjas faktā, ka, stiprinot siltuma plūsma atsevišķi burbuļi apvienojas, veidojot tvaika slāni uz trauka sienām. Kad tiek sasniegts kritiskais rādītājs, tie izlaužas līdz ūdens virsmai. Šis vārīšanas režīms atšķiras ar to, ka ievērojami samazinās siltuma pārneses pakāpe no trauka sienām uz pašu šķidrumu. Iemesls tam ir tā pati tvaika plēve.

Vārīšanās temperatūra

Jāņem vērā, ka viršanas temperatūra ir atkarīga no spiediena, kas tiek iedarbināts uz uzkarsētā šķidruma virsmu. Tātad, ir vispārpieņemts, ka ūdens vārās, kad tas tiek uzkarsēts līdz 100 grādiem pēc Celsija. Tomēr šo rādītāju var uzskatīt par godīgu tikai tad, ja atmosfēras spiediena indikators tiek uzskatīts par normālu (101 kPa). Ja tas palielinās, tad arī viršanas temperatūra mainīsies uz augšu. Tā, piemēram, populārajos spiediena katlos spiediens ir aptuveni 200 kPa. Tādējādi viršanas temperatūra paaugstinās par 20 punktiem (līdz 20 grādiem).

Kalnu apvidus var uzskatīt par zema atmosfēras spiediena piemēru. Tātad, ņemot vērā, ka tas tur ir diezgan mazs, ūdens sāk vārīties aptuveni 90 grādu temperatūrā. Šādu rajonu iedzīvotājiem ēdiena pagatavošanai jāpavada daudz vairāk laika. Tā, piemēram, lai uzvārītu olu, ūdens būs jāuzsilda vismaz par 100 grādiem, pretējā gadījumā olbaltumvielas nesarecēs.

Vielas viršanas temperatūra ir atkarīga no piesātinājuma tvaika spiediena. Tās ietekme uz temperatūru ir apgriezti proporcionāla. Piemēram, dzīvsudrabs vārās, kad to sakarsē līdz 357 grādiem pēc Celsija. Tas izskaidrojams ar to, ka piesātinātā tvaika spiediens ir tikai 114 Pa (ūdenim šis rādītājs ir 101 325 Pa).

Vārīšana dažādos apstākļos

Atkarībā no šķidruma apstākļiem un stāvokļa viršanas temperatūra var ievērojami atšķirties. Piemēram, šķidrumam ir vērts pievienot sāli. Hlora un nātrija joni atrodas starp ūdens molekulām. Tādējādi vārīšanai ir nepieciešams par lielumu vairāk enerģijas un attiecīgi arī laika. Turklāt šāds ūdens rada daudz mazāk tvaika.

Tējkannu izmanto ūdens vārīšanai dzīves apstākļi. Ja tiek izmantots tīrs šķidrums, šī procesa temperatūra ir standarta 100 grādi. Līdzīgos apstākļos destilēts ūdens vārās. Tomēr tas prasīs nedaudz mazāk laika, ja ņemsiet vērā svešu piemaisījumu neesamību.

Kāda ir atšķirība starp vārīšanu un iztvaicēšanu

Ikreiz, kad ūdens vārās, atmosfērā izplūst tvaiks. Bet šos divus procesus nevar identificēt. Tie ir tikai iztvaikošanas veidi, kas notiek noteiktos apstākļos. Tātad, vārīšana ir pirmais veids. Šis process ir intensīvāks nekā tvaika kabatu veidošanās dēļ. Ir arī vērts atzīmēt, ka iztvaikošanas process notiek tikai uz ūdens virsmas. Vārīšanās attiecas uz visu šķidruma tilpumu.

No kā ir atkarīga iztvaikošana?

Iztvaikošana ir process, kurā šķidra vai cieta viela pārvēršas gāzveida stāvoklī. Notiek atomu un molekulu "lidojums", kuru savienojums ar pārējām daļiņām noteiktu apstākļu ietekmē tiek vājināts. Iztvaikošanas ātrums var mainīties šādu faktoru ietekmē:

šķidruma virsmas laukums;
pašas vielas, kā arī vides temperatūra;
molekulu kustības ātrums;
vielas veids.

Verdoša ūdens enerģiju cilvēks plaši izmanto ikdienas dzīvē. Šis process ir kļuvis tik ierasts un pazīstams, ka neviens neaizdomājas par tā būtību un iezīmēm. Tomēr ar vārīšanu ir saistīti vairāki interesanti fakti:

Droši vien visi pamanīja, ka tējkannas vākā ir caurums, taču reti kurš domā par tā mērķi. Tas tiek darīts, lai daļēji atbrīvotu tvaiku. Pretējā gadījumā pa snīpi var izšļakstīties ūdens.
Kartupeļu, olu un citu pārtikas produktu gatavošanas laiks nav atkarīgs no sildītāja jaudas. Svarīgi ir tikai tas, cik ilgi viņi atradās verdoša ūdens ietekmē.
Sildīšanas ierīces jauda neietekmē tādu indikatoru kā viršanas temperatūra. Tas var ietekmēt tikai šķidruma iztvaikošanas ātrumu.
Vārīšana nav tikai ūdens sildīšana. Šis process var izraisīt arī šķidruma sasalšanu. Tātad viršanas procesā ir nepieciešams nepārtraukti izsūknēt gaisu no trauka.
Viens no visvairāk faktiskās problēmas mājsaimniecēm ir tas, ka piens var "aizbēgt". Tādējādi šīs parādības risks ievērojami palielinās laika apstākļu pasliktināšanās laikā, ko pavada atmosfēras spiediena pazemināšanās.
Karstāko verdošo ūdeni iegūst dziļās pazemes raktuvēs.
veidā eksperimentālie pētījumi Zinātniekiem izdevās noskaidrot, ka ūdens uz Marsa vārās 45 grādu temperatūrā pēc Celsija.

Vai ūdens var vārīties istabas temperatūrā?

Ar vienkāršiem aprēķiniem zinātnieki varēja noteikt, ka ūdens var vārīties stratosfēras līmenī. Līdzīgus apstākļus var atjaunot, izmantojot vakuuma sūknis. Tomēr līdzīgu eksperimentu var veikt vienkāršākos, ikdienišķākos apstākļos.

Litra kolbā uzvāra 200 ml ūdens un, kad trauks ir piepildīts ar tvaiku, to cieši aizver un noņem no uguns. Novietojot to virs kristalizatora, jums jāgaida vārīšanās procesa beigas. Tālāk kolbu ielej auksts ūdens. Pēc tam traukā atkal sāksies intensīva vārīšanās. Tas ir saistīts ar faktu, ka zemas temperatūras ietekmē tvaiki kolbas augšējā daļā nolaižas.

Vai jūs zināt, kāda ir vārītās zupas temperatūra? 100 ˚С. Ne vairāk, ne mazāk. Tādā pašā temperatūrā tējkanna vārās un makaroni tiek vārīti. Ko tas nozīmē?

Kāpēc iekšā esošā ūdens temperatūra nepaaugstinās virs simts grādiem, kad katliņu vai tējkannu nepārtraukti karsē ar degošu gāzi? Fakts ir tāds, ka tad, kad ūdens sasniedz simts grādu temperatūru, viss ienākošais siltumenerģija tiek tērēts ūdens pārejai gāzveida stāvoklī, tas ir, iztvaikošanai. Līdz simts grādiem iztvaikošana notiek galvenokārt no virsmas, un, sasniedzot šo temperatūru, ūdens vārās. Vārīšana ir arī iztvaicēšana, bet tikai visā šķidruma tilpumā. Karsti tvaika burbuļi veidojas ūdens iekšienē un, būdami vieglāki par ūdeni, šie burbuļi izplūst uz virsmu, un tvaiki no tiem izplūst gaisā.

Karsējot ūdens temperatūra paaugstinās līdz simts grādiem. Pēc simts grādiem, tālāk karsējot, paaugstināsies ūdens tvaiku temperatūra. Bet līdz brīdim, kad viss ūdens uzvārīsies simts grādos, tā temperatūra nepaaugstināsies neatkarīgi no tā, cik daudz enerģijas jūs pieliekat. Mēs jau esam izdomājuši, kur šī enerģija nonāk - uz ūdens pāreju gāzveida stāvoklī. Bet, ja tāda parādība pastāv, tad jābūt aprakstot šo fenomenu. fiziskais daudzums. Un tāda vērtība pastāv. To sauc par īpatnējo iztvaikošanas siltumu.

Īpatnējais ūdens iztvaikošanas siltums

Īpatnējais iztvaikošanas siltums ir fizikāls lielums, kas norāda siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai 1 kg šķidruma pārvērstu tvaikos viršanas temperatūrā. Īpašo iztvaikošanas siltumu apzīmē ar burtu L. Un mērvienība ir džouls uz kilogramu (1 J / kg).

Īpatnējo iztvaikošanas siltumu var atrast pēc formulas:

kur Q ir siltuma daudzums,
m - ķermeņa svars.

Starp citu, formula ir tāda pati kā īpatnējā kausēšanas siltuma aprēķināšanai, atšķirība ir tikai apzīmējumā. λ un L

Empīriski tika atrastas dažādu vielu īpatnējā iztvaikošanas siltuma vērtības un sastādītas tabulas, no kurām var atrast datus par katru vielu. Tādējādi ūdens īpatnējais iztvaikošanas siltums ir 2,3*106 J/kg. Tas nozīmē, ka uz katru kilogramu ūdens ir jāiztērē enerģijas daudzums, kas vienāds ar 2,3 * 106 J, lai to pārvērstu tvaikā. Bet tajā pašā laikā ūdenim jau vajadzētu būt ar viršanas temperatūru. Ja ūdens sākotnēji bija zemākā temperatūrā, tad ir jāaprēķina siltuma daudzums, kas būs nepieciešams ūdens uzsildīšanai līdz simts grādiem.

Reālos apstākļos bieži vien ir nepieciešams noteikt nepieciešamo siltuma daudzumu noteiktas šķidruma masas pārvēršana tvaikos, tāpēc biežāk nākas saskarties ar formulu šādā formā: Q \u003d Lm, un īpatnējā iztvaikošanas siltuma vērtības konkrētai vielai tiek ņemtas no gatavām tabulām.

Tēma: Vielas agregāti

Nodarbība: Vāra. Īpatnējais iztvaikošanas un kondensācijas siltums

Ļaujiet mums sīkāk apsvērt viršanas procesa gaitu. Iedomāsimies situāciju, ar kuru daudzi no mums ir vairākkārt saskārušies – tā ir ūdens sildīšana un vārīšana noteiktā traukā, piemēram, katliņā. Sildīšanas laikā noteikts siltuma daudzums tiks nodots ūdenim, kas novedīs pie tā iekšējās enerģijas palielināšanās un molekulu kustības aktivitātes palielināšanās. Šis process turpināsies līdz noteiktam posmam, līdz molekulārās kustības enerģija kļūst pietiekama, lai sāktu vārīties.

Ir svarīgi izcelt faktu, ka temperatūra, kurā notiek viršanas process, paliek nemainīga pat tad, ja tiek palielināta šķidruma siltuma padeves intensitāte. Vienkārši sakot, ja vārīšanās procesā pievienojat deglim gāzi, kas uzsilda ūdens katlu, tas tikai palielinās vārīšanās intensitāti, nevis paaugstinās šķidruma temperatūru. Ja nopietnāk iedziļināmies vārīšanās procesā, ir vērts atzīmēt, ka ūdenī ir vietas, kurās tas var pārkarst virs viršanas temperatūras, taču šādas pārkaršanas apjoms parasti nepārsniedz vienu vai pāris grādiem un ir nenozīmīgs kopējā šķidruma tilpumā. Ūdens viršanas temperatūra normālā spiedienā ir 100°C.

Ūdens vārīšanas procesā var pamanīt, ka to pavada raksturīgas tā sauktās viršanas skaņas. Šīs skaņas rodas tikai aprakstītā tvaika burbuļu sabrukšanas procesa dēļ.

Šī viršanas temperatūras atkarība no apkārtējās vides spiediena ir tādas plaši pazīstamas virtuves iekārtas kā spiediena katls (2. att.) darbības principa pamatā. Tā ir panna ar cieši pieguļošu vāku, zem kuras ūdens iztvaikošanas procesā gaisa spiediens ar tvaiku sasniedz līdz pat 2 atmosfēras spiedienu, kas noved pie ūdens viršanas temperatūras paaugstināšanās tajā līdz . Sakarā ar to ūdenim ar tajā esošo pārtiku ir iespēja uzkarst līdz temperatūrai, kas ir augstāka nekā parasti (), un gatavošanas process tiek paātrināts. Šī efekta dēļ ierīce ieguva savu nosaukumu.

Rīsi. 2. Spiediena katls ()

Situācijai ar šķidruma viršanas temperatūras pazemināšanos līdz ar atmosfēras spiediena pazemināšanos ir arī piemērs no dzīves, bet daudziem cilvēkiem vairs nav ikdiena. Šis piemērs attiecas uz kāpēju ceļošanu augstienē. Izrādās, ka teritorijā, kas atrodas 3000-5000 m augstumā, ūdens viršanas temperatūra atmosfēras spiediena pazemināšanās dēļ pazeminās līdz vēl zemākām vērtībām, kas rada grūtības gatavot pārgājienos, jo efektīvai termiskai pārtikas pārstrāde šajā gadījumā ir nepieciešams daudz ilgāks laiks nekā parastos apstākļos. Apmēram 7000 m augstumā ūdens viršanas temperatūra sasniedz , kas padara neiespējamu daudzu produktu gatavošanu šādos apstākļos.

Dažas vielu atdalīšanas tehnoloģijas ir balstītas uz faktu, ka dažādu vielu viršanas temperatūras ir atšķirīgas. Piemēram, ja mēs uzskatām eļļas sildīšanu, kas ir sarežģīts šķidrums, kas sastāv no daudziem komponentiem, tad vārīšanas procesā to var sadalīt vairākās dažādās vielās. Šajā gadījumā, ņemot vērā to, ka petrolejas, benzīna, ligroīna un mazuta viršanas temperatūra ir atšķirīga, tos var atdalīt vienu no otra ar iztvaikošanu un kondensāciju dažādās temperatūrās. Šo procesu parasti sauc par frakcionēšanu (3. att.).

Rīsi. 3 Eļļas sadalīšana frakcijās ()

Tāpat kā jebkurš fizisks process, arī vārīšanās ir jāraksturo, izmantojot kādu skaitlisku vērtību, šādu vērtību sauc par īpatnējo iztvaikošanas siltumu.

Lai saprastu šī daudzuma fizisko nozīmi, apsveriet šādu piemēru: ņemiet 1 kg ūdens un uzkarsējiet to līdz vārīšanās temperatūrai, pēc tam izmēriet, cik daudz siltuma nepieciešams, lai pilnībā iztvaicētu šo ūdeni (izņemot siltuma zudumus) - šī vērtība jābūt vienādam ar ūdens īpatnējo iztvaikošanas siltumu. Citai vielai šī siltuma vērtība būs atšķirīga un būs šīs vielas īpatnējais iztvaikošanas siltums.

Īpatnējais iztvaikošanas siltums izrādās ļoti svarīgs mūsdienu metālu ražošanas tehnoloģiju raksturlielums. Izrādās, ka, piemēram, dzelzs kušanas un iztvaikošanas laikā, kam seko tās kondensācija un sacietēšana, veidojas kristāla režģis ar struktūru, kas nodrošina lielāku izturību nekā sākotnējais paraugs.

Apzīmējums: īpatnējais iztvaikošanas un kondensācijas siltums (dažreiz apzīmēts ar ).

mērvienība: .

Vielu īpatnējo iztvaikošanas siltumu nosaka eksperimenti laboratorijas apstākļos, un tā vērtības galvenajām vielām ir norādītas attiecīgajā tabulā.

Viela