Specifik värme för förångning av vatten vid olika temperaturer. Vad är det specifika förångningsvärmet och hur man bestämmer det

I den här lektionen kommer vi att uppmärksamma en sådan typ av förångning som kokning, diskutera dess skillnader från den tidigare övervägda förångningsprocessen, introducera ett sådant värde som kokpunkten och diskutera vad det beror på. I slutet av lektionen kommer vi att introducera en mycket viktig kvantitet som beskriver förångningsprocessen - det specifika värmet för förångning och kondensation.

Ämne: Aggregat tillstånd av materia

Lektion: Koka. Specifik värme för förångning och kondensation

I den senaste lektionen har vi redan övervägt en av typerna av förångning - förångning - och lyft fram egenskaperna hos denna process. Idag kommer vi att diskutera en sådan typ av förångning som kokningsprocessen, och introducera ett värde som numeriskt karakteriserar förångningsprocessen - det specifika värmet för förångning och kondensation.

Definition.Kokande(Fig. 1) är processen med en intensiv övergång av en vätska till ett gasformigt tillstånd, åtföljd av bildandet av ångbubblor och som uppstår i hela vätskans volym vid en viss temperatur, som kallas kokpunkten.

Låt oss jämföra två typer av förångning med varandra. Kokningsprocessen är mer intensiv än förångningsprocessen. Dessutom, som vi minns, sker förångningsprocessen vid vilken temperatur som helst över smältpunkten, och kokningsprocessen - strikt vid en viss temperatur, som är olika för var och en av ämnena och kallas kokpunkten. Det bör också noteras att avdunstning endast sker från den fria ytan av vätskan, det vill säga från det område som avgränsar den från de omgivande gaserna, och kokning sker omedelbart från hela volymen.

Låt oss överväga kokningsprocessens förlopp mer i detalj. Låt oss föreställa oss en situation som många av oss har stött på flera gånger - det här är att värma och koka vatten i ett visst kärl, till exempel i en kastrull. Under uppvärmning kommer en viss mängd värme att överföras till vattnet, vilket kommer att leda till en ökning av dess inre energi och en ökning av aktiviteten av molekylers rörelse. Denna process kommer att fortsätta upp till ett visst stadium, tills energin för molekylär rörelse blir tillräcklig för att börja koka.

Upplösta gaser (eller andra föroreningar) finns i vatten, som frigörs i dess struktur, vilket leder till den så kallade uppkomsten av förångningscentra. Det vill säga, det är i dessa centra som ånga frigörs och bubblor bildas i hela vattenvolymen, som observeras under kokning. Det är viktigt att förstå att dessa bubblor inte är luft, utan ånga, som bildas under kokningsprocessen. Efter bildandet av bubblor ökar mängden ånga i dem, och de börjar öka i storlek. Ofta bildas bubblor initialt nära kärlets väggar och stiger inte omedelbart till ytan; först är de, ökande i storlek, under inflytande av Arkimedes växande kraft och bryter sig sedan loss från väggen och stiger till ytan, där de brister och släpper ut en del av ånga.

Det bör noteras att inte alla ångbubblor når vattnets fria yta på en gång. I början av kokningsprocessen är vattnet fortfarande långt ifrån jämnt uppvärmt, och de nedre skikten, nära vilka värmeöverföringsprocessen äger rum, är ännu varmare än de övre, även med hänsyn till konvektionsprocessen. Detta leder till det faktum att ångbubblorna som stiger upp underifrån kollapsar på grund av fenomenet ytspänning, som ännu inte når vattnets fria yta. Samtidigt passerar ångan som fanns inuti bubblorna in i vattnet, vilket ytterligare värms upp och påskyndar processen med enhetlig uppvärmning av vattnet i hela volymen. Som ett resultat, när vattnet värms upp nästan jämnt, börjar nästan alla ångbubblor nå vattenytan och processen med intensiv förångning börjar.

Det är viktigt att betona det faktum att temperaturen vid vilken kokningsprocessen äger rum förblir oförändrad även om intensiteten av värmetillförseln till vätskan ökas. Med enkla ord Om det under kokningsprocessen tillsätts gas till brännaren, som värmer upp grytan med vatten, kommer detta bara att öka intensiteten på kokningen och inte öka temperaturen på vätskan. Om vi fördjupar oss mer seriöst i kokningsprocessen är det värt att notera att det finns områden i vatten där det kan överhettas över kokpunkten, men omfattningen av sådan överhettning överstiger som regel inte en eller ett par av grader och är obetydlig i vätskans totala volym. Kokpunkten för vatten vid normalt tryck är 100°C.

I processen med att koka vatten kan du märka att det åtföljs av karakteristiska ljud av den så kallade sjudningen. Dessa ljud uppstår bara på grund av den beskrivna processen med kollaps av ångbubblor.

Processerna för att koka andra vätskor går på samma sätt som kokningen av vatten. Den största skillnaden i dessa processer är de olika kokpunkterna för ämnen, som vid normalt atmosfärstryck redan är uppmätta tabellvärden. Låt oss ange huvudvärdena för dessa temperaturer i tabellen.

Ett intressant faktum är att kokpunkten för vätskor beror på värdet av atmosfärstrycket, varför vi angav att alla värden i tabellen ges vid normalt atmosfärstryck. När lufttrycket ökar ökar också vätskans kokpunkt, och när det minskar, tvärtom, minskar det.

På detta beroende av kokpunkten på tryck miljö bygger på principen om driften av en sådan välkänd köksmaskin som en tryckkokare (fig. 2). Det är en panna med ett tättslutande lock, under vilket, under vattenförångningsprocessen, lufttrycket med ånga når upp till 2 atmosfärstryck, vilket leder till en ökning av kokpunkten för vattnet i den till . På grund av detta har vattnet med maten i den möjlighet att värmas upp till en temperatur som är högre än vanligt (), och tillagningsprocessen påskyndas. På grund av denna effekt fick enheten sitt namn.

Ris. 2. Tryckkokare ()

Situationen med en sänkning av kokpunkten för en vätska med en minskning av atmosfärstrycket har också ett exempel från livet, men inte längre vardagligt för många människor. Detta exempel gäller för klättrares resor i höglandet. Det visar sig att i ett område som ligger på en höjd av 3000-5000 m, sjunker vattnets kokpunkt, på grund av en minskning av atmosfärstrycket, till ännu lägre värden, vilket leder till svårigheter att laga mat på vandringar, eftersom det för effektiv värmebehandling produkter i detta fall tar det mycket längre tid än under normala förhållanden. På höjder av cirka 7000 m når vattnets kokpunkt , vilket gör det omöjligt att laga många produkter under sådana förhållanden.

På den kokpunkten olika ämnen skiljer sig, är vissa tekniker för separation av ämnen baserade. Om vi till exempel betraktar uppvärmning av olja, som är en komplex vätska som består av många komponenter, kan den i kokningsprocessen delas upp i flera olika ämnen. I det här fallet, på grund av att kokpunkterna för fotogen, bensin, nafta och eldningsolja är olika, kan de separeras från varandra genom förångning och kondensation vid olika temperaturer. Denna process kallas vanligtvis fraktionering (fig. 3).

Ris. 3 Separering av olja i fraktioner ()

Som vilken som helst fysisk process, kokning måste karakteriseras med hjälp av något numeriskt värde, ett sådant värde kallas det specifika förångningsvärmet.

För att förstå fysisk mening av detta värde, överväg följande exempel: ta 1 kg vatten och för det till kokpunkten, mät sedan hur mycket värme som behövs för att helt avdunsta detta vatten (exklusive värmeförluster) - detta värde kommer att vara lika med den specifika värmen av förångning av vatten. För ett annat ämne kommer detta värmevärde att vara annorlunda och kommer att vara det specifika förångningsvärmet för detta ämne.

Det specifika förångningsvärmet visar sig vara en mycket viktig egenskap i modern teknik metallproduktion. Det visar sig att till exempel under smältning och avdunstning av järn, följt av dess kondensation och stelning, kristallcell med en struktur som ger högre hållfasthet än originalprovet.

Beteckning: specifikt värme för förångning och kondensation (ibland betecknat ).

måttenhet: .

Den specifika värmen för förångning av ämnen bestäms av experiment i laboratorieförhållanden, och dess värden för huvudämnena listas i lämplig tabell.

Ämne

Kokning är en intensiv förångning som uppstår när en vätska värms upp inte bara från ytan utan även inuti den.

Kokning sker med absorption av värme.
Det mesta av den tillförda värmen går åt till att bryta bindningarna mellan ämnets partiklar, resten - på det arbete som utförs under expansionen av ångan.
Som ett resultat blir interaktionsenergin mellan ångpartiklar större än mellan vätskepartiklar, så ångans inre energi är större än vätskans inre energi vid samma temperatur.
Mängden värme som krävs för att överföra vätska till ånga under kokningsprocessen kan beräknas med formeln:

där m är massan av vätska (kg),
L är det specifika förångningsvärmet.

Det specifika förångningsvärmet visar hur mycket värme som behövs för att omvandla 1 kg av ett visst ämne till ånga vid kokpunkten. Enhet specifik värme förångning i SI-systemet:
[L] = 1 J/kg
När trycket ökar stiger vätskans kokpunkt, och det specifika förångningsvärmet minskar och vice versa.

Under kokning ändras inte vätskans temperatur.
Kokpunkten beror på trycket som utövas på vätskan.
Varje ämne vid samma tryck har sin egen kokpunkt.
Med en ökning av atmosfärstrycket börjar kokningen vid en högre temperatur, med en minskning av trycket - vice versa.
Till exempel kokar vatten vid 100°C endast vid normalt atmosfärstryck.

VAD HÄNDER INNE I VÄTSKAN VID KOKNING?

Kokning är övergången av en vätska till ånga med kontinuerlig bildning och tillväxt av ångbubblor i vätskan, inuti vilka vätskan avdunstar. I början av uppvärmningen är vattnet mättat med luft och har rumstemperatur. När vatten värms upp frigörs gasen som är löst i kärlets botten och väggar och bildar luftbubblor. De börjar dyka upp långt innan de kokar. Vatten avdunstar in i dessa bubblor. En bubbla fylld med ånga börjar blåsa upp vid en tillräckligt hög temperatur.

Efter att ha nått en viss storlek bryter den sig loss från botten, stiger till vattenytan och spricker. I detta fall lämnar ångan vätskan. Om vattnet inte är tillräckligt uppvärmt, kollapsar ångbubblan, som stiger upp i de kalla skikten. De resulterande vattenfluktuationerna leder till uppkomsten av ett stort antal små luftbubblor i hela vattenvolymen: den så kallade "vita nyckeln".

En lyftkraft verkar på en luftbubbla i botten av kärlet:
Fpod \u003d Farchimede - Fgravitation
Bubblan pressas till botten, eftersom tryckkrafter inte verkar på den nedre ytan. När den värms upp expanderar bubblan på grund av att gas släpps in i den och bryts bort från botten när lyftkraften är något större än den som trycker. Storleken på en bubbla som kan bryta sig loss från botten beror på dess form. Bubblornas form i botten bestäms av kärlbottens vätbarhet.

Vätning av inhomogenitet och sammanslagning av bubblor i botten ledde till en ökning av deras storlek. På stora storlekar När en bubbla reser sig bakom den bildas tomrum, luckor och virvlar.

När bubblan spricker rusar all vätska som omger den inåt och en ringformig våg uppstår. När hon avslutar kastar hon upp en vattenpelare.

När sprängande bubblor kollapsar i en vätska sprids chockvågor av ultraljudsfrekvenser, åtföljda av hörbart brus. De inledande stadierna av kokningen kännetecknas av de mest högljudda och höga ljud(på scenen " vit nyckel"tekanna" sjunger ").

(källa: virlib.eunnet.net)

TEMPERATURGRAF ÖVER ÄNDRINGAR I VATTENS AGREGAT TILLSTÅND

TITTA PÅ BOKHYLLAN!

INTRESSANT

Varför finns det ett hål i locket på tekannan?
För att släppa ut ånga. Utan ett hål i locket kan ånga skvätta vatten över vattenkokarens pip.
___

Varaktigheten för att koka potatis, från och med kokningsögonblicket, beror inte på värmarens kraft. Varaktigheten bestäms av produktens uppehållstid vid kokpunkten.
Värmarens kraft påverkar inte kokpunkten, utan bara hastigheten på vattnets avdunstning.

Kokning kan göra att vatten fryser. För att göra detta är det nödvändigt att pumpa ut luft och vattenånga från kärlet där vattnet ligger, så att vattnet kokar hela tiden.

"Grytor kokar lätt över kanten - till dåligt väder!"
Det sänkta atmosfärstrycket som följer med försämrat väder är anledningen till att mjölk "rinner iväg" snabbare.
___

Mycket varmt kokande vatten kan erhållas på botten av djupa gruvor, där lufttrycket är mycket större än på jordens yta. Så på ett djup av 300 m kommer vattnet att koka vid 101 ͦ C. Med ett lufttryck på 14 atmosfärer kokar vattnet vid 200 ͦ C.
Under ringklockan på luftpumpen kan du få "kokande vatten" vid 20 ͦ C.
På Mars skulle vi dricka "kokande vatten" vid 45 C.
Saltvatten kokar över 100 ͦ C. ___

I bergsområden på en avsevärd höjd, under reducerat atmosfärstryck, kokar vattnet vid temperaturer lägre än 100 ͦ Celsius.

Att vänta på att en sådan måltid ska lagas tar längre tid.

Häll den kall ... så kommer den att koka!

Normalt kokar vattnet vid 100 grader Celsius. Värm vattnet i kolven på brännaren till en kokning. Låt oss stänga av brännaren. Vattnet slutar koka. Vi stänger kolven med en propp och börjar försiktigt hälla kallt vatten på proppen. Vad är det? Vattnet kokar igen!

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

under strålen kallt vatten lite vatten i kolven, och med det börjar vattenångan svalna.
Ångvolymen minskar och trycket över vattenytan ändras...
Vad tycker du, åt vilket håll?
... Kokpunkten för vatten vid reducerat tryck är mindre än 100 grader, och vattnet i kolven kokar igen!
____

När du lagar mat är trycket inuti grytan - "tryckkokare" - cirka 200 kPa, och soppan i en sådan gryta kommer att koka mycket snabbare.

Du kan dra in vatten i sprutan upp till ungefär hälften, stäng den med samma kork och dra kraftigt i kolven. Många bubblor kommer att dyka upp i vattnet, vilket indikerar att processen med att koka vatten har börjat (och detta är vid rumstemperatur!).
___

När ett ämne övergår i ett gasformigt tillstånd minskar dess densitet med cirka 1000 gånger.
___

De första vattenkokarna hade värmare under botten. Vattnet kom inte i kontakt med värmaren och kokade väldigt länge. 1923 gjorde Arthur Large en upptäckt: han placerade en värmare i en special kopparrör och placerade den inuti tekannan. Vattnet kokade snabbt.

Självkylande burkar för läsk har utvecklats i USA. Ett fack med lågkokande vätska är monterat i burken. Om du krossar kapseln en varm dag kommer vätskan att börja koka snabbt, ta bort värme från innehållet i burken, och på 90 sekunder sjunker temperaturen på drycken med 20-25 grader Celsius.

VARFÖR?

Tror du att det går att hårdkoka ett ägg om vattnet kokar vid en temperatur lägre än 100 grader Celsius?
____

Kommer vatten att koka i en kastrull som flyter i en annan kastrull med kokande vatten?
Varför? ___

Kan du få vatten att koka utan att värma det?

Denna kunskap försvinner snabbt, och gradvis slutar människor att uppmärksamma kärnan i välbekanta fenomen. Ibland är det användbart att återkalla teoretisk kunskap.

Definition

Vad är en böld? Detta är en fysisk process under vilken intensiv förångning sker både på vätskans fria yta och inuti dess struktur. Ett av tecknen på kokning är bildandet av bubblor, som består av mättad ånga och luft.

Det är värt att notera att det finns något sådant som kokpunkt. Hastigheten för ångbildning beror också på trycket. Det måste vara permanent. Som regel är den huvudsakliga egenskapen hos vätska kemiska substanserär kokpunkten vid normalt atmosfärstryck. Men denna process kan också påverkas av faktorer som intensiteten ljudvågor, luftjonisering.

Kokande stadier av vatten

Ånga kommer säkert att börja bildas under en procedur som uppvärmning. Kokning innebär att en vätska passerar genom fyra steg:

På botten av kärlet, såväl som på dess väggar, börjar små bubblor bildas. Detta är resultatet av det faktum att luft finns i sprickorna i materialet från vilket behållaren är gjord, som expanderar under inverkan av hög temperatur.
Bubblorna börjar öka i volym, som ett resultat av vilket de bryter ut till vattenytan. Om en övre lager vätskan har ännu inte nått kokpunkten, hålrummen sjunker till botten, varefter de börjar stiga igen. Denna process leder till bildandet av ljudvågor. Det är därför vi kan höra ljud när vattnet kokar.
Flyter upp till ytan det största antalet bubblor, vilket ger intrycket. Därefter blir vätskan blek. Med tanke på visuell effekt, detta steg av kokning kallas "vit nyckel".
Det är intensivt sjudande, vilket åtföljs av bildandet av stora bubblor som snabbt spricker. Denna process åtföljs av uppkomsten av stänk, såväl som den intensiva bildandet av ånga.

Specifik förångningsvärme

Nästan varje dag ställs vi inför ett sådant fenomen som att koka. Det specifika förångningsvärmet är en fysisk storhet som bestämmer mängden värme. Med hennes hjälp flytande ämne kan omvandlas till par. För att beräkna denna parameter måste du dividera avdunstningsvärmen med massan.

Hur är mätningen

Den specifika indikatorn mäts i laboratoriet genom att utföra lämpliga experiment. De inkluderar följande:

mätt ut erforderligt belopp vätska, som sedan hälls i kalorimetern;
en initial mätning av vattentemperaturen utförs;
en kolv med testämnet placerat i den i förväg installeras på brännaren;
ångan som avges av testämnet släpps in i kalorimetern;
vattentemperaturen mäts igen;
kalorimetern vägs, vilket gör det möjligt att beräkna massan av den kondenserade ångan.

bubbelkokningsläge

När det gäller frågan om vad kokning är, är det värt att notera att det har flera lägen. Så när den värms upp kan ånga bildas i form av bubblor. De växer och spricker med jämna mellanrum. Detta koksätt kallas bubbel. Vanligtvis bildas håligheter fyllda med ånga exakt vid kärlets väggar. Detta beror på att de vanligtvis är överhettade. Detta är nödvändigt tillstånd för kokning, för annars kommer bubblorna att kollapsa och inte nå stora storlekar.

Filmkokningsläge

Vad är en böld? Det enklaste sättet att förklara denna process är som förångning vid en viss temperatur och konstant tryck. Förutom bubbelläget urskiljs även ett filmläge. Dess väsen ligger i det faktum att när man stärker värmeflöde individuella bubblor kombineras för att bilda ett ångskikt på kärlets väggar. När en kritisk indikator nås bryter de igenom till vattenytan. Detta kokningssätt skiljer sig genom att graden av värmeöverföring från kärlets väggar till själva vätskan reduceras avsevärt. Anledningen till detta är samma ångfilm.

Koktemperatur

Det bör noteras att det finns ett beroende av kokpunkten på trycket som utövas på ytan av den uppvärmda vätskan. Så det är allmänt accepterat att vatten kokar när det värms upp till 100 grader Celsius. Ändå kan denna indikator endast anses rättvis om atmosfärstrycksindikatorn anses vara normal (101 kPa). Om den ökar ändras även kokpunkten uppåt. Så, till exempel, i populära tryckkokare är trycket cirka 200 kPa. Således stiger kokpunkten med 20 poäng (upp till 20 grader).

Bergsområden kan betraktas som ett exempel på lågt atmosfärstryck. Så, med tanke på att det är ganska litet där, börjar vattnet koka vid en temperatur på cirka 90 grader. Invånare i sådana områden måste lägga mycket mer tid på att laga mat. Så för att till exempel koka ett ägg måste du värma vattnet med minst 100 grader, annars kommer proteinet inte att kura.

Ett ämnes kokpunkt beror på mättnadsångtrycket. Dess effekt på temperaturen är omvänt proportionell. Till exempel kokar kvicksilver vid upphettning till 357 grader Celsius. Detta kan förklaras av det faktum att det mättade ångtrycket endast är 114 Pa (för vatten är denna siffra 101 325 Pa).

Kokning under olika förhållanden

Beroende på vätskans tillstånd och tillstånd kan kokpunkten variera avsevärt. Till exempel är det värt att tillsätta salt till vätskan. Klor- och natriumjoner finns mellan vattenmolekyler. Sålunda kräver kokning en storleksordning mer energi, och följaktligen tid. Dessutom producerar sådant vatten mycket mindre ånga.

Vattenkokaren används för att koka in vatten levnadsvillkor. Om en ren vätska används, är temperaturen för denna process standarden 100 grader. Under liknande förhållanden kokar destillerat vatten. Det kommer dock att ta lite kortare tid om du tar hänsyn till frånvaron av främmande föroreningar.

Vad är skillnaden mellan kokning och avdunstning

När vattnet kokar släpps ånga ut i atmosfären. Men dessa två processer kan inte identifieras. De är bara sätt att förånga, vilket sker under vissa förhållanden. Så kokning är den första sorten. Denna process är mer intensiv än på grund av bildandet av ångfickor. Det är också värt att notera att förångningsprocessen uteslutande sker på vattenytan. Kokning gäller hela vätskans volym.

Vad beror avdunstning på?

Avdunstning är processen att omvandla en vätska eller fast substans till ett gasformigt tillstånd. En "flykt" av atomer och molekyler uppstår, vars förbindelse med resten av partiklarna försvagas under påverkan av vissa förhållanden. Avdunstningshastigheten kan variera under påverkan av följande faktorer:

flytande ytarea;
temperaturen på själva ämnet, såväl som miljön;
molekylernas rörelsehastighet;
typ av ämne.

Energin från kokande vatten används i stor utsträckning av människan i vardagen. Denna process har blivit så vanlig och välbekant att ingen tänker på dess natur och egenskaper. Ändå är ett antal intressanta fakta förknippade med kokning:

Förmodligen märkte alla att det finns ett hål i locket på tekannan, men få människor tänker på dess syfte. Det görs för att delvis släppa ut ånga. Annars kan vatten stänka ut genom pipen.
Tillagningstiden för potatis, ägg och andra livsmedel beror inte på hur kraftfull värmaren är. Det enda som spelar roll är hur länge de var påverkade av kokande vatten.
Värmeanordningens kraft påverkar inte en sådan indikator som kokpunkten. Det kan bara påverka vätskans avdunstning.
Kokning handlar inte bara om att värma vatten. Denna process kan också göra att vätskan fryser. Så under kokningsprocessen är det nödvändigt att kontinuerligt pumpa ut luft ur kärlet.
En av de mest faktiska problem för hemmafruar är att mjölk kan "rinna iväg". Således ökar risken för detta fenomen avsevärt under väderförsämringar, vilket åtföljs av ett fall i atmosfärstrycket.
Det hetaste kokande vattnet får man i djupa underjordiska gruvor.
sätt experimentella studier Forskare kunde konstatera att vattnet på Mars kokar vid en temperatur på 45 grader Celsius.

Kan vatten koka i rumstemperatur?

Genom enkla beräkningar kunde forskare fastställa att vatten kan koka i nivå med stratosfären. Liknande förhållanden kan återskapas med hjälp av vakuumpump. Ändå kan ett liknande experiment utföras under enklare, mer vardagliga förhållanden.

Koka upp 200 ml vatten i en liters kolv och när behållaren är fylld med ånga, stäng den tätt och ta bort från värmen. Efter att ha placerat den över kristallisatorn måste du vänta på slutet av kokningsprocessen. Därefter hälls kolven kallt vatten. Därefter börjar intensiv kokning igen i behållaren. Detta beror på det faktum att under påverkan av låg temperatur sjunker ångan i den övre delen av kolven.

Vet du vad temperaturen på den kokta soppan är? 100 ˚С. Inte mer inte mindre. Vid samma temperatur kokar vattenkokaren och pastan kokas. Vad betyder det?

Varför stiger inte temperaturen på vattnet inuti över hundra grader när en kastrull eller vattenkokare ständigt värms upp med brinnande gas? Faktum är att när vattnet når en temperatur på hundra grader, allt inkommande värmeenergi spenderas på övergången av vatten till ett gasformigt tillstånd, det vill säga förångning. Upp till hundra grader sker avdunstning främst från ytan, och när den når denna temperatur kokar vattnet. Kokning är också avdunstning, men bara över hela vätskans volym. Heta ångbubblor bildas inuti vattnet och eftersom de är lättare än vatten bryter dessa bubblor ut till ytan och ångan från dem flyr ut i luften.

Upp till hundra grader stiger vattnets temperatur vid uppvärmning. Efter hundra grader, med ytterligare uppvärmning, kommer temperaturen på vattenångan att öka. Men tills allt vatten kokar bort vid hundra grader kommer dess temperatur inte att stiga, oavsett hur mycket energi du applicerar. Vi har redan räknat ut var denna energi går - till övergången av vatten till ett gasformigt tillstånd. Men om ett sådant fenomen existerar, så måste det finnas beskriver detta fenomen. fysisk kvantitet. Och ett sådant värde finns. Det kallas det specifika förångningsvärmet.

Specifik värme för förångning av vatten

Det specifika förångningsvärmet är en fysisk kvantitet som anger mängden värme som krävs för att förvandla en vätska på 1 kg till ånga vid kokpunkten. Det specifika förångningsvärmet betecknas med bokstaven L. Och måttenheten är joule per kilogram (1 J / kg).

Det specifika förångningsvärmet kan hittas från formeln:

där Q är mängden värme,
m - kroppsvikt.

Förresten, formeln är densamma som för att beräkna det specifika fusionsvärmet, skillnaden är bara i beteckningen. λ och L

Empiriskt har värdena för den specifika förångningsvärmen för olika ämnen hittats och tabeller sammanställts från vilka data kan hittas för varje ämne. Sålunda är vattnets specifika förångningsvärme 2,3*106 J/kg. Det betyder att för varje kilo vatten måste en mängd energi lika med 2,3 * 106 J spenderas för att omvandla det till ånga. Men samtidigt ska vattnet redan ha en kokpunkt. Om vattnet ursprungligen hade en lägre temperatur, är det nödvändigt att beräkna mängden värme som kommer att krävas för att värma vattnet till hundra grader.

Under verkliga förhållanden är det ofta nödvändigt att bestämma mängden värme som krävs för omvandling av en viss massa av en vätska till ånga, därför måste man oftare ta itu med en formel av formen: Q \u003d Lm, och värdena för den specifika förångningsvärmen för ett visst ämne hämtas från färdiga tabeller.

Ämne: Aggregat tillstånd av materia

Lektion: Koka. Specifik värme för förångning och kondensation

Låt oss överväga kokningsprocessens förlopp mer i detalj. Låt oss föreställa oss en situation som många av oss har stött på flera gånger - det här är att värma och koka vatten i ett visst kärl, till exempel i en kastrull. Under uppvärmning kommer en viss mängd värme att överföras till vattnet, vilket kommer att leda till en ökning av dess inre energi och en ökning av aktiviteten av molekylär rörelse. Denna process kommer att fortsätta upp till ett visst stadium, tills energin för molekylär rörelse blir tillräcklig för att börja koka.

Det är viktigt att betona det faktum att temperaturen vid vilken kokningsprocessen äger rum förblir oförändrad även om intensiteten av värmetillförseln till vätskan ökas. Enkelt uttryckt, om du tillsätter gas till brännaren under kokningsprocessen, som värmer upp grytan med vatten, kommer detta bara att öka intensiteten på kokningen och inte öka temperaturen på vätskan. Om vi fördjupar oss mer seriöst i kokningsprocessen är det värt att notera att det finns områden i vatten där det kan överhettas över kokpunkten, men omfattningen av sådan överhettning överstiger som regel inte en eller ett par av grader och är obetydlig i vätskans totala volym. Kokpunkten för vatten vid normalt tryck är 100°C.

Detta beroende av kokpunkten på omgivningstrycket är grunden för funktionsprincipen för en så välkänd köksapparat som en tryckkokare (fig. 2). Det är en panna med ett tättslutande lock, under vilket, under vattenförångningsprocessen, lufttrycket med ånga når upp till 2 atmosfärstryck, vilket leder till en ökning av kokpunkten för vattnet i den till . På grund av detta har vattnet med maten i den möjlighet att värmas upp till en temperatur som är högre än vanligt (), och tillagningsprocessen påskyndas. På grund av denna effekt fick enheten sitt namn.

Ris. 2. Tryckkokare ()

Situationen med en sänkning av kokpunkten för en vätska med en minskning av atmosfärstrycket har också ett exempel från livet, men inte längre vardagligt för många människor. Detta exempel gäller för klättrares resor i höglandet. Det visar sig att i ett område som ligger på en höjd av 3000-5000 m sjunker vattnets kokpunkt, på grund av en minskning av atmosfärstrycket, till ännu lägre värden, vilket leder till svårigheter att laga mat på vandringar, eftersom för effektiv termisk bearbetning av livsmedel i I detta fall krävs mycket längre tid än under normala förhållanden. På höjder av cirka 7000 m når vattnets kokpunkt , vilket gör det omöjligt att laga många produkter under sådana förhållanden.

Vissa tekniker för separation av ämnen är baserade på det faktum att olika ämnens kokpunkter är olika. Om vi till exempel betraktar uppvärmning av olja, som är en komplex vätska som består av många komponenter, kan den i kokningsprocessen delas upp i flera olika ämnen. I det här fallet, på grund av att kokpunkterna för fotogen, bensin, nafta och eldningsolja är olika, kan de separeras från varandra genom förångning och kondensation vid olika temperaturer. Denna process kallas vanligtvis fraktionering (fig. 3).

Ris. 3 Separering av olja i fraktioner ()

Liksom alla fysiska processer måste kokning karakteriseras med hjälp av något numeriskt värde, ett sådant värde kallas det specifika förångningsvärmet.

För att förstå den fysiska innebörden av denna mängd, överväg följande exempel: ta 1 kg vatten och för det till kokpunkten, mät sedan hur mycket värme som behövs för att helt förånga detta vatten (exklusive värmeförluster) - detta värde kommer att vara lika med vattnets specifika förångningsvärme. För ett annat ämne kommer detta värmevärde att vara annorlunda och kommer att vara det specifika förångningsvärmet för detta ämne.

Det specifika förångningsvärmet visar sig vara en mycket viktig egenskap i modern teknik för framställning av metaller. Det visar sig att till exempel under smältning och avdunstning av järn, följt av dess kondensation och stelning, bildas ett kristallgitter med en struktur som ger högre styrka än originalprovet.

Beteckning: specifikt värme för förångning och kondensation (ibland betecknat ).

måttenhet: .

Den specifika värmen för förångning av ämnen bestäms av experiment i laboratorieförhållanden, och dess värden för huvudämnena listas i lämplig tabell.

Ämne