Specifična toplota izhlapevanja vode pri različnih temperaturah. Kakšna je specifična toplota izhlapevanja in kako jo določiti

V tej lekciji bomo pozorni na takšno vrsto izhlapevanja, kot je vrenje, razpravljali o njenih razlikah od prej obravnavanega procesa izhlapevanja, uvedli takšno vrednost, kot je vrelišče, in razpravljali, od česa je odvisna. Na koncu lekcije bomo predstavili zelo pomembno količino, ki opisuje proces uparjanja – specifično toploto uparjanja in kondenzacije.

Tema: Agregatna stanja snovi

Lekcija: Zavreti. Specifična toplota izhlapevanja in kondenzacije

V zadnji lekciji smo že obravnavali eno od vrst uparjanja – izhlapevanje – in izpostavili lastnosti tega procesa. Danes bomo razpravljali o takšni vrsti uparjanja, kot je vrelni proces, in predstavili vrednost, ki številčno označuje proces uparjanja - specifično toploto uparjanja in kondenzacije.

Opredelitev.Vreti(slika 1) je proces intenzivnega prehoda tekočine v plinasto stanje, ki ga spremlja tvorba parnih mehurčkov in se pojavlja po vsej prostornini tekočine pri določeni temperaturi, ki se imenuje vrelišče.

Primerjajmo med seboj dve vrsti vaporizacije. Proces vrenja je intenzivnejši od procesa izhlapevanja. Poleg tega, kot se spomnimo, proces izhlapevanja poteka pri kateri koli temperaturi nad tališčem, proces vrelišča pa strogo pri določeni temperaturi, ki je za vsako od snovi drugačna in se imenuje vrelišče. Upoštevati je treba tudi, da izhlapevanje poteka samo s proste površine tekočine, torej s področja, ki jo ločuje od okoliških plinov, vrenje pa se pojavi takoj iz celotne prostornine.

Podrobneje razmislimo o poteku procesa vrenja. Predstavljajmo si situacijo, s katero so se mnogi od nas že večkrat srečali - to je segrevanje in prekuhavanje vode v določeni posodi, na primer v ponvi. Med segrevanjem se bo določena količina toplote prenesla na vodo, kar bo povzročilo povečanje njene notranja energija in povečanje aktivnosti gibanja molekul. Ta proces se bo nadaljeval do določene stopnje, dokler energija molekularnega gibanja ne bo zadostovala, da začne vreti.

V vodi so prisotni raztopljeni plini (ali druge nečistoče), ki se sproščajo v njeni strukturi, kar vodi v tako imenovani nastanek centrov izhlapevanja. To pomeni, da se v teh središčih sprošča para in po celotni prostornini vode nastanejo mehurčki, ki jih opazimo med vrenjem. Pomembno je razumeti, da ti mehurčki niso zrak, ampak para, ki nastane med postopkom vrenja. Po tvorbi mehurčkov se količina hlapov v njih poveča in začnejo se povečevati. Pogosto se mehurčki sprva tvorijo blizu sten posode in se ne dvignejo takoj na površino; najprej so, če se povečajo, pod vplivom naraščajoče Arhimedove sile, nato pa se odtrgajo od stene in dvignejo na površje, kjer počijo in sprostijo del pare.

Upoštevati je treba, da vsi parni mehurčki ne dosežejo proste površine vode naenkrat. Na začetku procesa vrenja voda še zdaleč ni enakomerno segreta, spodnje plasti, v bližini katerih poteka proces prenosa toplote, pa so še bolj vroče od zgornjih, tudi če upoštevamo proces konvekcije. To vodi v dejstvo, da se mehurčki pare, ki se dvigajo od spodaj, zrušijo zaradi pojava površinske napetosti in še ne dosežejo proste površine vode. Hkrati para, ki je bila znotraj mehurčkov, preide v vodo, s čimer jo dodatno segreje in pospeši proces enakomernega segrevanja vode po celotnem volumnu. Posledično, ko se voda skoraj enakomerno segreje, začnejo skoraj vsi mehurčki pare dosegati površino vode in začne se proces intenzivnega izhlapevanja.

Pomembno je poudariti dejstvo, da temperatura, pri kateri poteka proces vrenja, ostane nespremenjena, tudi če se poveča intenzivnost dovajanja toplote tekočini. Z enostavnimi besedamiČe se med vrenjem v gorilnik doda plin, ki segreva lonec z vodo, bo to samo povečalo intenzivnost vretja, ne pa tudi zvišalo temperature tekočine. Če se resneje poglobimo v proces vrenja, velja omeniti, da obstajajo območja v vodi, v katerih se lahko pregreje nad vreliščem, vendar obseg takšnega pregrevanja praviloma ne presega enega ali nekaj stopinj in je v skupni prostornini tekočine nepomemben. Vrelišče vode pri normalnem tlaku je 100°C.

V procesu vrele vode lahko opazite, da jo spremljajo značilni zvoki tako imenovanega kipenja. Ti zvoki nastanejo prav zaradi opisanega procesa kolapsa parnih mehurčkov.

Postopki vretja drugih tekočin potekajo na enak način kot pri vrenju vode. Glavna razlika v teh procesih so različna vrelišče snovi, ki so pri normalnem atmosferskem tlaku že izmerjene tabelarno. Naj v tabeli navedemo glavne vrednosti teh temperatur.

Zanimivo dejstvo je, da je vrelišče tekočin odvisno od vrednosti atmosferskega tlaka, zato smo navedli, da so vse vrednosti v tabeli podane pri normalnem atmosferskem tlaku. Ko se zračni tlak poveča, se poveča tudi vrelišče tekočine, pri zmanjšanju pa se, nasprotno, zmanjša.

Na tej odvisnosti vrelišča od tlaka okolje temelji na principu delovanja tako znanega kuhinjski aparat kot lonec pod pritiskom (slika 2). Gre za ponev s tesno prilegajočim se pokrovom, pod katerim v procesu uparjanja vode zračni tlak s paro doseže do 2 atmosferskega tlaka, kar vodi do povečanja vrelišča vode v njej na . Zaradi tega se voda s hrano v njej lahko segreje na temperaturo, višjo od običajne (), proces kuhanja pa se pospeši. Zaradi tega učinka je naprava dobila ime.

riž. 2. Ekspres kuhalnik ()

Situacija z znižanjem vrelišča tekočine z znižanjem atmosferskega tlaka ima tudi zgled iz življenja, a za marsikoga ne več vsakdanjega. Ta primer velja za potovanja plezalcev v visokogorju. Izkazalo se je, da se na območju, ki se nahaja na nadmorski višini 3000-5000 m, vrelišče vode zaradi zmanjšanja atmosferskega tlaka zniža na še nižje vrednosti, kar vodi do težav pri kuhanju na pohodih, saj za učinkovito toplotna obdelava izdelkov v tem primeru traja veliko dlje kot v normalnih pogojih. Na nadmorski višini približno 7000 m vrelišče vode doseže , zaradi česar je v takšnih razmerah nemogoče kuhati veliko izdelkov.

Na tej točki vrelišča različne snovi razlikujejo, temeljijo nekatere tehnologije za ločevanje snovi. Na primer, če upoštevamo segrevanje olja, ki je zapletena tekočina, sestavljena iz številnih komponent, jo lahko v procesu vrenja razdelimo na več različnih snovi. V tem primeru zaradi dejstva, da so vrelišče kerozina, bencina, nafte in kurilnega olja različno, jih je mogoče med seboj ločiti z izhlapevanjem in kondenzacijo pri različnih temperaturah. Ta proces se običajno imenuje frakcioniranje (slika 3).

riž. 3 Ločevanje olja na frakcije ()

Kot katera koli fizični proces, je treba vrenje okarakterizirati z neko številčno vrednostjo, takšna vrednost se imenuje specifična toplota izhlapevanja.

Da bi razumeli fizični pomen te vrednosti upoštevajte naslednji primer: vzemite 1 kg vode in jo segrejte do vrelišča, nato izmerite, koliko toplote je potrebno za popolno izhlapevanje te vode (brez toplotnih izgub) - ta vrednost bo enaka specifični toploti izhlapevanje vode. Za drugo snov bo ta vrednost toplote drugačna in bo specifična toplota uparjanja te snovi.

Specifična toplota izhlapevanja se izkaže za zelo pomembno lastnost sodobne tehnologije proizvodnja kovin. Izkazalo se je, da na primer med taljenjem in izhlapevanjem železa, ki mu sledita kondenzacija in strjevanje, kristalna celica s strukturo, ki zagotavlja večjo trdnost kot originalni vzorec.

Poimenovanje: specifična toplota izhlapevanja in kondenzacije (včasih označena ).

merska enota: .

Specifično toploto izhlapevanja snovi določimo s poskusi v laboratorijskih pogojih, njene vrednosti za glavne snovi pa so navedene v ustrezni tabeli.

Snov

Vrenje je intenzivno izhlapevanje, ki nastane, ko se tekočina segreva ne samo s površine, ampak tudi znotraj nje.

Vrenje se pojavi z absorpcijo toplote.
Večina dobavljene toplote se porabi za prekinitev vezi med delci snovi, ostalo - za delo, opravljeno med širjenjem pare.
Posledično postane energija interakcije med parnimi delci večja kot med tekočimi delci, zato je notranja energija hlapov večja od notranje energije tekočine pri isti temperaturi.
Količina toplote, ki je potrebna za prenos tekočine v paro med postopkom vrenja, se lahko izračuna s formulo:

kjer je m masa tekočine (kg),
L je specifična toplota izhlapevanja.

Specifična toplota izhlapevanja kaže, koliko toplote je potrebno, da se 1 kg dane snovi pretvori v paro pri vrelišču. enota Specifična toplota izhlapevanje v sistemu SI:
[L] = 1 J/kg
Ko se tlak poveča, se vrelišče tekočine dvigne, specifična toplota izhlapevanja pa se zmanjša in obratno.

Med vrenjem se temperatura tekočine ne spremeni.
Vrelišče je odvisno od pritiska na tekočino.
Vsaka snov pri enakem tlaku ima svoje vrelišče.
S povečanjem atmosferskega tlaka se vrenje začne pri višji temperaturi, z znižanjem tlaka - obratno.
Voda na primer vre pri 100°C samo pri normalnem atmosferskem tlaku.

KAJ SE ZNOTRAJ TEKOČINE PRI vrenju?

Vretje je prehod tekočine v paro z nenehnim nastajanjem in rastjo parnih mehurčkov v tekočini, znotraj katerih tekočina izhlapi. Na začetku ogrevanja je voda nasičena z zrakom in ima sobna temperatura. Ko se voda segreje, se plin, raztopljen v njej, sprosti na dnu in stenah posode, pri čemer nastanejo zračni mehurčki. Začnejo se pojavljati že dolgo pred vrenjem. Voda izhlapi v te mehurčke. Mehurček, napolnjen s paro, se začne napihniti pri dovolj visoki temperaturi.

Ko doseže določeno velikost, se odcepi od dna, se dvigne na površino vode in poči. V tem primeru para zapusti tekočino. Če voda ni dovolj segreta, se mehurček pare, ki se dvigne v hladne plasti, zruši. Nastala nihanja vode vodijo do pojava ogromnega števila majhnih zračnih mehurčkov v celotnem volumnu vode: tako imenovani "beli ključ".

Na zračni mehurček na dnu posode deluje dvižna sila:
Fpod \u003d Farchimede - Fgravitacija
Mehurček je pritisnjen na dno, saj tlačne sile ne delujejo na spodnjo površino. Pri segrevanju se mehurček razširi zaradi sproščanja plina vanj in se odtrga od dna, ko je dvižna sila nekoliko večja od tlačne sile. Velikost mehurčka, ki se lahko odtrga od dna, je odvisna od njegove oblike. Oblika mehurčkov na dnu je določena z omočljivostjo dna posode.

Nehomogenost vlaženja in združevanje mehurčkov na dnu je povzročilo povečanje njihove velikosti. Pri velike velikosti Ko se za njim dvigne mehurček, nastanejo praznine, vrzeli in vrtinčki.

Ko mehurček poči, vsa tekočina, ki ga obdaja, steče navznoter in nastane obročast val. Ko se zapre, vrže navzgor stolpec vode.

Ko se poči mehurčkov sesede v tekočini, se širijo udarni valovi ultrazvočnih frekvenc, ki jih spremlja zvočni hrup. Za začetne faze vrenja so značilne najglasnejše in visoki zvoki(na odru " beli ključ"čajnik" poje").

(vir: virlib.eunnet.net)

TEMPERATURNI GRAF SPREMEMBE AGREGATNIH STANJ VODE

POGLEJ KNJIŽNO POLICO!

ZANIMIVO

Zakaj je v pokrovu čajnika luknja?
Za sprostitev pare. Brez luknje v pokrovu lahko para brizga vodo po izlivu kotlička.
___

Trajanje kuhanja krompirja, ki se začne od trenutka vrenja, ni odvisno od moči grelnika. Trajanje je določeno s časom zadrževanja proizvoda na vrelišču.
Moč grelnika ne vpliva na vrelišče, temveč le na hitrost izhlapevanja vode.

Vretje lahko povzroči zamrznitev vode. Za to je treba iz posode, kjer se nahaja voda, izčrpati zrak in vodno paro, tako da voda ves čas vre.

"Lonci zlahka zavrejo čez rob - na slabo vreme!"
Padec atmosferskega tlaka, ki spremlja slabšanje vremena, je razlog, da mleko hitreje »beži«.
___

Zelo vročo vrelo vodo je mogoče dobiti na dnu globokih rudnikov, kjer je zračni tlak veliko večji kot na površini Zemlje. Torej bo na globini 300 m voda vrela pri 101 ͦ C. Pri zračnem tlaku 14 atmosfer voda vre pri 200 ͦ C.
Pod zvonom zračne črpalke lahko dobite "vrelo vodo" pri 20 ͦ C.
Na Marsu bi pili "vrelo vodo" pri 45 C.
Slana voda zavre nad 100 ͦ C. ___

V gorskih predelih na precejšnji višini, pod znižanim atmosferskim tlakom, voda vre pri temperaturah, nižjih od 100 ͦ Celzija.

Čakanje, da se tak obrok skuha, traja dlje.

Hladno prelijte ... in zavrelo bo!

Običajno voda vre pri 100 stopinjah Celzija. V bučki na gorilniku segrejte vodo, da zavre. Ugasnimo gorilnik. Voda preneha vreti. Bučko zapremo z zamaškom in začnemo na zamašek previdno vlivati hladno vodo. Kaj je to? Voda spet vre!

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

pod curkom hladna voda nekaj vode v bučki in z njo se začne vodna para ohlajati.
Volumen pare se zmanjša in tlak nad vodno gladino se spremeni ...
Kaj menite, v katero smer?
... Vrelišče vode pri znižanem tlaku je manj kot 100 stopinj in voda v bučki ponovno zavre!
____

Pri kuhanju je tlak v notranjosti lonca – »lonec na pritisk« – približno 200 kPa, juha v takem loncu pa se bo kuhala veliko hitreje.

V brizgo lahko potegnete vodo do približno polovice, jo zaprete z isto pluto in močno potegnete bat. V vodi se bo pojavilo veliko mehurčkov, kar pomeni, da se je začel proces vrenja vode (in to pri sobni temperaturi!).
___

Ko snov preide v plinasto stanje, se njena gostota zmanjša za približno 1000-krat.
___

Prvi električni grelniki vode so imeli pod dnom grelnike. Voda ni prišla v stik z grelcem in je vrela zelo dolgo. Leta 1923 je Arthur Large odkril: grelec je postavil v posebno bakrena cev in ga postavil v čajnik. Voda je hitro zavrela.

V ZDA so razvili samohladilne pločevinke za brezalkoholne pijače. V kozarec je nameščen predelek s tekočino z nizkim vreliščem. Če kapsulo zdrobite v vročem dnevu, bo tekočina začela hitro vreti, odvzema toploto vsebini kozarca in v 90 sekundah temperatura pijače pade za 20-25 stopinj Celzija.

ZAKAJ?

Ali menite, da je mogoče trdo skuhati jajce, če voda zavre pri temperaturi, nižji od 100 stopinj Celzija?
____

Ali bo voda zavrela v loncu, ki plava v drugem loncu z vrelo vodo?
zakaj? ___

Ali lahko kuhate vodo, ne da bi jo segrevali?

To znanje hitro izgine in ljudje postopoma prenehajo biti pozorni na bistvo znanih pojavov. Včasih se je koristno spomniti teoretičnega znanja.

Opredelitev

Kaj je vrenje? To je fizični proces, med katerim pride do intenzivnega izhlapevanja tako na prosti površini tekočine kot znotraj njene strukture. Eden od znakov vrenja je nastanek mehurčkov, ki so sestavljeni iz nasičene pare in zraka.

Omeniti velja obstoj take stvari, kot je vrelišče. Hitrost nastajanja pare je odvisna tudi od tlaka. Mora biti trajna. Praviloma je glavna značilnost tekočine kemične snovi je vrelišče pri normalnem atmosferskem tlaku. Na ta proces pa lahko vplivajo tudi dejavniki, kot je intenzivnost zvočni valovi, ionizacija zraka.

Faze vrenja vode

Med postopkom, kot je segrevanje, se bo zagotovo začela tvoriti para. Vrenje vključuje prehod tekočine skozi 4 stopnje:

Na dnu posode, pa tudi na njenih stenah, se začnejo oblikovati majhni mehurčki. To je posledica dejstva, da se v razpokah materiala, iz katerega je posoda izdelana, nahaja zrak, ki se pod vplivom visoke temperature razširi.
Mehurčki se začnejo povečevati v prostornini, zaradi česar izbruhnejo na površino vode. Če zgornji sloj tekočina še ni dosegla vrelišča, votline se potopijo na dno, nato pa se začnejo ponovno dvigati. Ta proces vodi do nastanka zvočnih valov. Zato lahko slišimo hrup, ko voda zavre.
Priplava na površje največje število mehurčkov, kar daje vtis. Po tem tekočina bledi. ob upoštevanju vizualni učinek, ta stopnja vrenja se imenuje "beli ključ".
Pojavi se intenzivno vrenje, ki ga spremlja nastanek velikih mehurčkov, ki hitro počijo. Ta proces spremlja pojav brizganja, pa tudi intenzivno nastajanje pare.

Specifična toplota izhlapevanja

Skoraj vsak dan se soočamo s takšnim pojavom, kot je vrenje. Specifična toplota izhlapevanja je fizikalna količina, ki določa količino toplote. Z njeno pomočjo tekoča snov se lahko pretvori v par. Za izračun tega parametra morate toploto izhlapevanja deliti z maso.

Kako poteka merjenje

Specifični indikator se izmeri v laboratoriju z izvajanjem ustreznih poskusov. Vključujejo naslednje:

izmerjeno zahtevani znesek tekočina, ki se nato vlije v kalorimeter;
izvede se začetna meritev temperature vode;
na gorilnik je nameščena bučka z vnaprej nameščeno preskusno snovjo;
hlapi, ki jih oddaja preskusna snov, se izstrelijo v kalorimeter;
temperatura vode se ponovno izmeri;
kalorimeter se stehta, kar omogoča izračun mase kondenzirane pare.

način vrenja mehurčkov

Ko se ukvarjamo z vprašanjem, kaj je vrenje, je treba omeniti, da ima več načinov. Torej, ko se segreje, lahko nastane para v obliki mehurčkov. Občasno rastejo in počijo. Ta način vrenja se imenuje mehurček. Običajno na stenah posode nastanejo votline, napolnjene s paro. To je posledica dejstva, da so običajno pregreti. tole nujen pogoj za vrenje, ker se bodo v nasprotnem primeru mehurčki sesedli in ne bodo dosegli velikih velikosti.

Način vrenja filma

Kaj je vrenje? Ta proces najlažje razložimo z izhlapevanjem pri določeni temperaturi in konstantnem tlaku. Poleg načina mehurčkov se razlikuje tudi filmski način. Njegovo bistvo je v tem, da pri krepitvi toplotni tok posamezni mehurčki se združijo in tvorijo parno plast na stenah posode. Ko je dosežen kritični indikator, se prebijejo na površino vode. Ta način vrenja se razlikuje po tem, da se stopnja prenosa toplote s sten posode na samo tekočino znatno zmanjša. Razlog za to je isti parni film.

Temperatura vrelišča

Upoštevati je treba, da je vrelišče odvisno od tlaka, ki deluje na površino segrete tekočine. Torej je splošno sprejeto, da voda zavre, ko se segreje na 100 stopinj Celzija. Kljub temu se ta kazalnik lahko šteje za poštenega le, če je kazalnik atmosferskega tlaka normalen (101 kPa). Če se poveča, se bo tudi vrelišče spremenilo navzgor. Tako je na primer v priljubljenih loncih na pritisk tlak približno 200 kPa. Tako se vrelišče dvigne za 20 točk (do 20 stopinj).

Gorska območja lahko štejemo za primer nizkega atmosferskega tlaka. Torej, glede na to, da je tam precej majhna, začne voda vreti pri temperaturi približno 90 stopinj. Prebivalci takšnih območij morajo porabiti veliko več časa za pripravo hrane. Torej, na primer, če želite skuhati jajce, boste morali vodo segreti za vsaj 100 stopinj, sicer se beljakovine ne bodo strdile.

Vrelišče snovi je odvisno od nasičenega parnega tlaka. Njegov učinek na temperaturo je obratno sorazmeren. Na primer, živo srebro zavre, ko se segreje na 357 stopinj Celzija. To je mogoče razložiti z dejstvom, da je tlak nasičene pare le 114 Pa (za vodo je ta številka 101 325 Pa).

Vrenje pod različnimi pogoji

Glede na pogoje in stanje tekočine se lahko vrelišče močno razlikuje. V tekočino je na primer vredno dodati sol. Med molekulami vode se nahajajo ioni klora in natrija. Tako vrenje zahteva red velikosti več energije in s tem tudi časa. Poleg tega taka voda proizvaja veliko manj pare.

Kotliček se uporablja za prekuhavanje vode Življenjski pogoji. Če se uporablja čista tekočina, je temperatura tega postopka standardnih 100 stopinj. Pod podobnimi pogoji vre destilirana voda. Vendar pa bo trajalo nekoliko manj časa, če upoštevate odsotnost tujih nečistoč.

Kakšna je razlika med vrenjem in izhlapevanjem

Ko voda zavre, se para sprosti v ozračje. Vendar teh dveh procesov ni mogoče identificirati. So le načini izhlapevanja, ki se zgodi pod določenimi pogoji. Torej, vrenje je prva vrsta. Ta proces je bolj intenziven kot zaradi nastanka parnih žepov. Omeniti velja tudi, da se proces izhlapevanja odvija izključno na površini vode. Vretje velja za celotno prostornino tekočine.

Od česa je odvisno izhlapevanje?

Izhlapevanje je proces pretvorbe tekočine ali trdne snovi v plinasto stanje. Pojavi se "let" atomov in molekul, katerih povezava s preostalimi delci je pod vplivom določenih pogojev oslabljena. Hitrost izhlapevanja se lahko razlikuje pod vplivom naslednjih dejavnikov:

površina tekočine;
temperatura same snovi, pa tudi okolja;
hitrost gibanja molekul;
vrsta snovi.

Energijo vrele vode človek pogosto uporablja v vsakdanjem življenju. Ta proces je postal tako običajen in znan, da nihče ne razmišlja o njegovi naravi in značilnostih. Kljub temu je z vrenjem povezanih številna zanimiva dejstva:

Verjetno so vsi opazili, da je v pokrovu čajnika luknja, vendar le malo ljudi razmišlja o njegovem namenu. To se naredi za delno sprostitev pare. V nasprotnem primeru lahko voda brizga skozi izliv.
Čas kuhanja krompirja, jajc in drugih živil ni odvisen od moči grelnika. Pomembno je le, kako dolgo so bili pod vplivom vrele vode.
Moč grelne naprave ne vpliva na indikator, kot je vrelišče. Vpliva lahko le na hitrost izhlapevanja tekočine.
Pri vrenju ne gre samo za ogrevanje vode. Ta postopek lahko povzroči tudi zamrznitev tekočine. Torej, v procesu vrenja je potrebno nenehno črpati zrak iz posode.
Eden najbolj dejanske težave za gospodinje je, da lahko mleko "zbeži". Tako se tveganje za ta pojav znatno poveča ob poslabšanju vremena, ki ga spremlja padec atmosferskega tlaka.
Najbolj vroča vrela voda se pridobiva v globokih podzemnih rudnikih.
način eksperimentalne študije Znanstveniki so lahko ugotovili, da voda na Marsu vre pri temperaturi 45 stopinj Celzija.

Ali lahko voda zavre pri sobni temperaturi?

S preprostimi izračuni so znanstveniki lahko ugotovili, da lahko voda vre na ravni stratosfere. Podobne pogoje je mogoče poustvariti z uporabo vakuumska črpalka. Kljub temu je podoben poskus mogoče izvesti v enostavnejših, bolj vsakdanjih pogojih.

V litrski bučki zavremo 200 ml vode in ko je posoda napolnjena s paro, jo tesno zapremo in odstavimo z ognja. Ko ga postavite nad kristalizator, morate počakati na konec postopka vrenja. Nato se bučka vlije hladna voda. Po tem se bo v posodi ponovno začelo intenzivno vrenje. To je posledica dejstva, da se pod vplivom nizke temperature para v zgornjem delu bučke spusti.

Ali veste, kakšna je temperatura kuhane juhe? 100 ˚С. Nič več, nič manj. Pri isti temperaturi zavre kotliček in skuhajo testenine. Kaj to pomeni?

Zakaj se temperatura vode v notranjosti ne dvigne nad sto stopinj, ko se ponev ali kotliček nenehno segreva z gorečim plinom? Dejstvo je, da ko voda doseže temperaturo sto stopinj, vse prihaja termalna energija se porabi za prehod vode v plinasto stanje, to je za izhlapevanje. Do sto stopinj se izhlapevanje pojavlja predvsem s površine, in ko doseže to temperaturo, voda zavre. Vretje je tudi izhlapevanje, vendar le po celotnem volumnu tekočine. V vodi nastanejo mehurčki vroče pare in ti mehurčki, ki so lažji od vode, izbruhnejo na površje, para iz njih pa uide v zrak.

Pri segrevanju se temperatura vode dvigne do sto stopinj. Po sto stopinjah se bo z nadaljnjim segrevanjem temperatura vodne pare povečala. Toda dokler vsa voda ne zavre pri sto stopinjah, se njena temperatura ne bo dvignila, ne glede na to, koliko energije porabite. Kam gre ta energija - v prehod vode v plinasto stanje, smo že ugotovili. Toda če takšen pojav obstaja, potem mora obstajati opisovanje tega pojava. fizična količina. In taka vrednost obstaja. Imenuje se specifična toplota izhlapevanja.

Specifična toplota izhlapevanja vode

Specifična toplota izhlapevanja je fizikalna količina, ki označuje količino toplote, ki je potrebna za pretvorbo 1 kg tekočine v paro pri vrelišču. Specifična toplota izhlapevanja je označena s črko L. Merska enota pa je joul na kilogram (1 J / kg).

Specifično toploto izhlapevanja je mogoče najti iz formule:

kjer je Q količina toplote,
m - telesna teža.

Mimogrede, formula je enaka kot za izračun specifične toplote fuzije, razlika je le v oznaki. λ in L

Empirično so bile ugotovljene vrednosti specifične toplote izhlapevanja različnih snovi in sestavljene tabele, iz katerih je mogoče najti podatke za vsako snov. Tako je specifična toplota izhlapevanja vode 2,3*106 J/kg. To pomeni, da je treba za vsak kilogram vode porabiti količino energije, ki je enaka 2,3 * 106 J, da jo pretvorimo v paro. Toda hkrati bi morala voda že imeti vrelišče. Če je bila voda na začetku pri nižji temperaturi, je treba izračunati količino toplote, ki bo potrebna za segrevanje vode na sto stopinj.

V realnih razmerah je pogosto treba določiti količino toplote, ki je potrebna za pretvorba določene mase tekočine v paro, zato se je treba pogosteje ukvarjati s formulo v obliki: Q \u003d Lm, vrednosti specifične toplote uparjanja za določeno snov pa so vzete iz že pripravljenih tabel.

Tema: Agregatna stanja snovi

Lekcija: Zavreti. Specifična toplota izhlapevanja in kondenzacije

Podrobneje razmislimo o poteku procesa vrenja. Predstavljajmo si situacijo, s katero so se mnogi od nas že večkrat srečali - to je segrevanje in prekuhavanje vode v določeni posodi, na primer v ponvi. Med segrevanjem se bo določena količina toplote prenesla na vodo, kar bo povzročilo povečanje njene notranje energije in povečanje aktivnosti molekularnega gibanja. Ta proces se bo nadaljeval do določene stopnje, dokler energija molekularnega gibanja ne bo zadostovala, da začne vreti.

Pomembno je poudariti dejstvo, da temperatura, pri kateri poteka proces vrenja, ostane nespremenjena, tudi če se poveča intenzivnost dovajanja toplote tekočini. Preprosto povedano, če med vrenjem v gorilnik dodajate plin, ki segreva lonec z vodo, bo to samo povečalo intenzivnost vrenja in ne povečalo temperature tekočine. Če se resneje poglobimo v proces vrenja, velja omeniti, da obstajajo območja v vodi, v katerih se lahko pregreje nad vreliščem, vendar obseg takšnega pregrevanja praviloma ne presega enega ali nekaj stopinj in je v skupni prostornini tekočine nepomemben. Vrelišče vode pri normalnem tlaku je 100°C.

V procesu vrele vode lahko opazite, da jo spremljajo značilni zvoki tako imenovanega kipenja. Ti zvoki nastanejo prav zaradi opisanega procesa kolapsa parnih mehurčkov.

Načelo delovanja tako znanega kuhinjskega aparata, kot je lonec na pritisk, temelji na tej odvisnosti vrelišča od tlaka okolice (slika 2). Gre za ponev s tesno prilegajočim se pokrovom, pod katerim v procesu uparjanja vode zračni tlak s paro doseže do 2 atmosferskega tlaka, kar vodi do povečanja vrelišča vode v njej na . Zaradi tega se voda s hrano v njej lahko segreje na temperaturo, višjo od običajne (), proces kuhanja pa se pospeši. Zaradi tega učinka je naprava dobila ime.

riž. 2. Ekspres kuhalnik ()

Situacija z znižanjem vrelišča tekočine z znižanjem atmosferskega tlaka ima tudi zgled iz življenja, a za marsikoga ne več vsakdanjega. Ta primer velja za potovanja plezalcev v visokogorju. Izkazalo se je, da se na območju, ki se nahaja na nadmorski višini 3000-5000 m, vrelišče vode zaradi zmanjšanja atmosferskega tlaka zmanjša na še nižje vrednosti, kar vodi do težav pri kuhanju na pohodih, saj za učinkovito toplotno predelava hrane v V tem primeru je potreben veliko daljši čas kot v normalnih pogojih. Na nadmorski višini približno 7000 m vrelišče vode doseže , zaradi česar je v takšnih razmerah nemogoče kuhati veliko izdelkov.

Nekatere tehnologije za ločevanje snovi temeljijo na dejstvu, da so vrelišče različnih snovi različno. Na primer, če upoštevamo segrevanje olja, ki je zapletena tekočina, sestavljena iz številnih komponent, jo lahko v procesu vrenja razdelimo na več različnih snovi. V tem primeru zaradi dejstva, da so vrelišče kerozina, bencina, nafte in kurilnega olja različno, jih je mogoče med seboj ločiti z izhlapevanjem in kondenzacijo pri različnih temperaturah. Ta proces se običajno imenuje frakcioniranje (slika 3).

riž. 3 Ločevanje olja na frakcije ()

Kot vsak fizični proces je treba tudi vrenje okarakterizirati z neko številčno vrednostjo, taka vrednost se imenuje specifična toplota izhlapevanja.

Da bi razumeli fizični pomen te količine, upoštevajte naslednji primer: vzemite 1 kg vode in jo segrejte do vrelišča, nato izmerite, koliko toplote je potrebno, da ta voda popolnoma izhlapi (brez toplotnih izgub) - ta vrednost bo biti enak specifični toploti izhlapevanja vode. Za drugo snov bo ta vrednost toplote drugačna in bo specifična toplota uparjanja te snovi.

Specifična toplota izhlapevanja se izkaže za zelo pomembno lastnost sodobnih tehnologij za proizvodnjo kovin. Izkazalo se je, da na primer med taljenjem in izhlapevanjem železa, ki mu sledita njegova kondenzacija in strjevanje, nastane kristalna mreža s strukturo, ki zagotavlja večjo trdnost kot prvotni vzorec.

Poimenovanje: specifična toplota izhlapevanja in kondenzacije (včasih označena ).

merska enota: .

Specifično toploto izhlapevanja snovi določimo s poskusi v laboratorijskih pogojih, njene vrednosti za glavne snovi pa so navedene v ustrezni tabeli.

Snov