ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำที่อุณหภูมิต่างกัน ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอคืออะไรและจะตรวจสอบได้อย่างไร

ในบทเรียนนี้ เราจะให้ความสนใจกับการกลายเป็นไอประเภทหนึ่ง เช่น การเดือด อภิปรายความแตกต่างจากกระบวนการระเหยที่พิจารณาก่อนหน้านี้ แนะนำค่าเช่นจุดเดือด และอภิปรายสิ่งที่ขึ้นอยู่กับกระบวนการ ในตอนท้ายของบทเรียน เราจะแนะนำปริมาณที่สำคัญมากซึ่งอธิบายกระบวนการของการกลายเป็นไอ - ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

หัวข้อ: สถานะรวมของสสาร

บทเรียน: ต้ม. ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

ในบทเรียนที่แล้ว เราได้พิจารณาประเภทของการทำให้เป็นไอ - การระเหย - และเน้นคุณสมบัติของกระบวนการนี้แล้ว วันนี้เราจะมาพูดถึงประเภทของการกลายเป็นไอเช่นกระบวนการเดือด และแนะนำค่าที่อธิบายลักษณะเชิงตัวเลขของกระบวนการกลายเป็นไอ - ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

คำนิยาม.เดือด(รูปที่ 1) เป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงอย่างเข้มข้นของของเหลวให้อยู่ในสถานะก๊าซ ควบคู่ไปกับการเกิดฟองไอระเหยและเกิดขึ้นตลอดปริมาตรของของเหลวที่อุณหภูมิหนึ่งซึ่งเรียกว่าจุดเดือด

ลองเปรียบเทียบการกลายเป็นไอสองประเภทด้วยกัน กระบวนการเดือดจะเข้มข้นกว่ากระบวนการระเหย นอกจากนี้ ดังที่เราจำได้ กระบวนการระเหยจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใด ๆ เหนือจุดหลอมเหลว และกระบวนการเดือด - อย่างเคร่งครัดที่อุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งแตกต่างกันไปสำหรับสารแต่ละชนิด และเรียกว่าจุดเดือด นอกจากนี้ควรสังเกตด้วยว่าการระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวที่ว่างของของเหลวเท่านั้นนั่นคือจากพื้นที่ที่แยกออกจากก๊าซโดยรอบและการเดือดจะเกิดขึ้นทันทีจากปริมาตรทั้งหมด

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการต้ม ลองนึกภาพสถานการณ์ที่เราหลายคนต้องเผชิญซ้ำแล้วซ้ำเล่า นั่นคือการให้ความร้อนและการต้มน้ำในภาชนะบางประเภท เช่น ในกระทะ ในระหว่างการให้ความร้อน ความร้อนจำนวนหนึ่งจะถูกถ่ายเทไปยังน้ำ ซึ่งจะทำให้ . เพิ่มขึ้น กำลังภายในและการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมการเคลื่อนที่ของโมเลกุล กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนถึงระยะหนึ่ง จนกว่าพลังงานของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพียงพอที่จะเริ่มเดือด

ก๊าซที่ละลายน้ำ (หรือสิ่งเจือปนอื่น ๆ ) มีอยู่ในน้ำซึ่งถูกปล่อยออกมาในโครงสร้างซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของศูนย์กลางของการกลายเป็นไอ กล่าวคือในศูนย์เหล่านี้มีการปล่อยไอน้ำและฟองอากาศก่อตัวขึ้นทั่วทั้งปริมาตรของน้ำซึ่งสังเกตได้ระหว่างการเดือด สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าฟองอากาศเหล่านี้ไม่ใช่อากาศ แต่เป็นไอน้ำซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเดือด หลังจากการก่อตัวของฟองอากาศปริมาณของไอในพวกมันจะเพิ่มขึ้นและพวกมันก็เริ่มมีขนาดเพิ่มขึ้น บ่อยครั้งที่ฟองสบู่ก่อตัวใกล้กับผนังของเรือและไม่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำทันที ประการแรก พวกมันซึ่งมีขนาดเพิ่มขึ้นนั้นอยู่ภายใต้อิทธิพลของพลังที่เพิ่มขึ้นของอาร์คิมิดีส จากนั้นจึงแยกตัวออกจากกำแพงและขึ้นสู่ผิวน้ำ ซึ่งพวกมันจะระเบิดและปล่อยไอน้ำส่วนหนึ่งออกมา

ควรสังเกตว่าฟองไอน้ำบางฟองไม่ไปถึงพื้นผิวที่ว่างของน้ำในคราวเดียว ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการเดือด น้ำยังคงได้รับความร้อนไม่เท่ากัน และชั้นล่างใกล้กับกระบวนการถ่ายเทความร้อนจะร้อนกว่าชั้นบน แม้จะคำนึงถึงกระบวนการพาความร้อนด้วย นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าฟองไอน้ำที่เพิ่มขึ้นจากด้านล่างยุบเนื่องจากปรากฏการณ์ของแรงตึงผิวยังไม่ถึงพื้นผิวฟรีของน้ำ ในเวลาเดียวกัน ไอน้ำที่อยู่ภายในฟองอากาศจะผ่านเข้าไปในน้ำ ซึ่งจะทำให้ความร้อนเพิ่มขึ้นและเร่งกระบวนการให้ความร้อนสม่ำเสมอของน้ำตลอดปริมาตร เป็นผลให้เมื่อน้ำอุ่นเกือบเท่ากันฟองไอน้ำเกือบทั้งหมดเริ่มไปถึงผิวน้ำและกระบวนการของการกลายเป็นไอที่รุนแรงเริ่มต้นขึ้น

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นย้ำถึงความจริงที่ว่าอุณหภูมิที่กระบวนการเดือดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าความเข้มของความร้อนที่จ่ายให้กับของเหลวจะเพิ่มขึ้น พูดง่ายๆหากในระหว่างกระบวนการเดือด แก๊สถูกเติมลงในหัวเตา ซึ่งจะทำให้หม้อน้ำร้อน จะเป็นการเพิ่มความเข้มข้นของการต้มเท่านั้น และไม่เพิ่มอุณหภูมิของของเหลว หากเราเจาะลึกลงไปในกระบวนการเดือดอย่างจริงจังมากขึ้น ก็ควรสังเกตว่ามีพื้นที่ในน้ำที่สามารถทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปเหนือจุดเดือดได้ แต่ขนาดของความร้อนสูงเกินไปนั้นตามกฎแล้วไม่เกินหนึ่งหรือสอง องศาและไม่มีนัยสำคัญในปริมาตรรวมของของเหลว จุดเดือดของน้ำที่ความดันปกติคือ 100 องศาเซลเซียส

ในกระบวนการต้มน้ำคุณสามารถสังเกตได้ว่ามันมาพร้อมกับเสียงที่มีลักษณะเฉพาะของสิ่งที่เรียกว่าเดือด เสียงเหล่านี้เกิดขึ้นเพียงเพราะกระบวนการอธิบายของการยุบตัวของฟองไอน้ำ

กระบวนการต้มของเหลวอื่น ๆ ดำเนินการในลักษณะเดียวกับการต้มน้ำ ความแตกต่างที่สำคัญในกระบวนการเหล่านี้คือจุดเดือดต่างๆ ของสาร ซึ่งวัดค่าแบบตารางที่ความดันบรรยากาศปกติแล้ว ให้เราระบุค่าหลักของอุณหภูมิเหล่านี้ในตาราง

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือจุดเดือดของของเหลวขึ้นอยู่กับค่าความดันบรรยากาศ ซึ่งเป็นสาเหตุที่เราระบุว่าค่าทั้งหมดในตารางจะได้รับที่ความดันบรรยากาศปกติ เมื่อความดันอากาศเพิ่มขึ้น จุดเดือดของของเหลวก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน และเมื่อลดลง ในทางกลับกัน ของเหลวจะลดลง

ขึ้นอยู่กับจุดเดือดบนความดันนี้ สิ่งแวดล้อมโดยอาศัยหลักการทำงานของผู้มีชื่อเสียงดังกล่าว เครื่องครัวเหมือนหม้ออัดแรงดัน (รูปที่ 2) เป็นกระทะที่มีฝาปิดแน่นซึ่งในกระบวนการระเหยของน้ำความดันอากาศที่มีไอน้ำสูงถึง 2 ความดันบรรยากาศซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของน้ำในนั้น . ด้วยเหตุนี้น้ำที่มีอาหารในนั้นจึงมีโอกาสให้ความร้อนสูงถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าปกติ () และกระบวนการทำอาหารก็เร่งขึ้น ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์จึงมีชื่อ

ข้าว. 2. หม้ออัดแรงดัน ()

สถานการณ์ที่มีจุดเดือดของของเหลวลดลงพร้อมกับความดันบรรยากาศลดลงก็มีตัวอย่างจากชีวิตเช่นกัน แต่สำหรับคนจำนวนมากไม่ได้ทุกวันอีกต่อไป ตัวอย่างนี้ใช้กับการเดินทางของนักปีนเขาในที่ราบสูง ปรากฎว่าในพื้นที่ที่ระดับความสูง 3,000-5,000 ม. จุดเดือดของน้ำเนื่องจากความดันบรรยากาศลดลงลดลงจนมีค่าต่ำกว่าซึ่งนำไปสู่ความยุ่งยากในการปรุงอาหารในการเดินป่าเพราะมีประสิทธิภาพ การรักษาความร้อนสินค้าในกรณีนี้ใช้เวลานานกว่าในสภาวะปกติมาก ที่ระดับความสูงประมาณ 7000 ม. จุดเดือดของน้ำถึง ซึ่งทำให้ไม่สามารถปรุงอาหารหลายชนิดในสภาวะเช่นนี้ได้

ที่จุดเดือดนั้น สารต่างๆแตกต่างกัน เทคโนโลยีบางอย่างสำหรับการแยกสารเป็นพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น หากเราพิจารณาความร้อนของน้ำมันซึ่งเป็นของเหลวเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง ในกระบวนการเดือด มันสามารถแบ่งออกเป็นสารต่างๆ ได้ ในกรณีนี้ เนื่องจากจุดเดือดของน้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน แนฟทา และน้ำมันเชื้อเพลิงต่างกัน จึงสามารถแยกออกจากกันโดยการกลายเป็นไอและการควบแน่นที่อุณหภูมิต่างกัน กระบวนการนี้มักเรียกว่าการแยกส่วน (รูปที่ 3)

ข้าว. 3 การแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วน ()

ชอบทุกอย่าง กระบวนการทางกายภาพการต้มต้องกำหนดลักษณะโดยใช้ค่าตัวเลข ค่าดังกล่าวเรียกว่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

เพื่อให้เข้าใจ ความหมายทางกายภาพของค่านี้ให้พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้: นำน้ำ 1 กิโลกรัมแล้วนำไปที่จุดเดือดแล้ววัดว่าต้องใช้ความร้อนเท่าไรในการระเหยน้ำนี้ให้หมด (ไม่รวมการสูญเสียความร้อน) - ค่านี้จะเท่ากับความร้อนจำเพาะของ การกลายเป็นไอของน้ำ สำหรับสารอื่น ค่าความร้อนนี้จะแตกต่างกันและจะเป็นความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารนี้

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอกลายเป็นคุณสมบัติที่สำคัญมากใน เทคโนโลยีที่ทันสมัยการผลิตโลหะ ปรากฎว่าตัวอย่างเช่นในระหว่างการหลอมและการระเหยของเหล็กตามด้วยการควบแน่นและการแข็งตัว คริสตัลเซลล์ด้วยโครงสร้างที่ให้ความแข็งแรงสูงกว่าตัวอย่างเดิม

การกำหนด: ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น (บางครั้งแสดงแทน )

หน่วยวัด: .

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารถูกกำหนดโดยการทดลองในห้องปฏิบัติการ และค่าของสารหลักแสดงอยู่ในตารางที่เหมาะสม

สาร

การเดือดคือการกลายเป็นไออย่างรุนแรงที่เกิดขึ้นเมื่อของเหลวได้รับความร้อนไม่เพียงแต่จากพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงภายในด้วย

การเดือดเกิดขึ้นจากการดูดซับความร้อน
ความร้อนที่จ่ายไปส่วนใหญ่จะใช้เพื่อทำลายพันธะระหว่างอนุภาคของสาร ส่วนที่เหลือ - กับงานที่ทำระหว่างการขยายตัวของไอน้ำ
เป็นผลให้พลังงานปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคไอมีมากกว่าระหว่างอนุภาคของเหลว ดังนั้นพลังงานภายในของไอจึงมากกว่าพลังงานภายในของของเหลวที่อุณหภูมิเดียวกัน
ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการถ่ายเทของเหลวให้เป็นไอระหว่างกระบวนการเดือดสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

โดยที่ m คือมวลของของเหลว (กก.)
L คือความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอแสดงให้เห็นว่าต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการเปลี่ยนสารที่กำหนด 1 กิโลกรัมให้เป็นไอน้ำที่จุดเดือด หน่วย ความร้อนจำเพาะการกลายเป็นไอในระบบ SI:
[ L ] = 1 จูล/กก.
เมื่อความดันเพิ่มขึ้น จุดเดือดของของเหลวจะเพิ่มขึ้น และความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอจะลดลง และในทางกลับกัน

ในระหว่างการเดือดอุณหภูมิของของเหลวจะไม่เปลี่ยนแปลง
จุดเดือดขึ้นอยู่กับแรงดันที่กระทำต่อของเหลว
สารแต่ละตัวที่ความดันเท่ากันมีจุดเดือดของตัวเอง
เมื่อความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้น การเดือดจะเริ่มที่อุณหภูมิสูงขึ้นและความดันลดลง - ในทางกลับกัน
ตัวอย่างเช่น น้ำเดือดที่ 100°C ที่ความดันบรรยากาศปกติเท่านั้น

จะเกิดอะไรขึ้นภายในของเหลวเมื่อเดือด?

การเดือดคือการเปลี่ยนแปลงของของเหลวให้กลายเป็นไอด้วยการก่อตัวและการเติบโตของฟองไอระเหยในของเหลวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งภายในของเหลวจะระเหยไป เมื่อเริ่มให้ความร้อน น้ำจะอิ่มตัวด้วยอากาศและมี อุณหภูมิห้อง. เมื่อน้ำร้อนขึ้น ก๊าซที่ละลายในนั้นจะถูกปล่อยออกมาที่ด้านล่างและผนังของถังบรรจุ ทำให้เกิดฟองอากาศ พวกเขาเริ่มปรากฏนานก่อนที่จะเดือด น้ำระเหยกลายเป็นฟองอากาศเหล่านี้ ฟองอากาศที่เต็มไปด้วยไอน้ำเริ่มพองตัวที่อุณหภูมิสูงพอสมควร

เมื่อถึงขนาดหนึ่งแล้วมันก็แตกออกจากด้านล่างขึ้นไปที่ผิวน้ำและแตกออก ในกรณีนี้ไอระเหยออกจากของเหลว หากน้ำอุ่นไม่เพียงพอฟองไอน้ำที่ลอยขึ้นสู่ชั้นเย็นจะยุบตัว ความผันผวนของน้ำที่เป็นผลทำให้เกิดฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมากในปริมาตรน้ำทั้งหมด ซึ่งเรียกว่า "ปุ่มสีขาว"

แรงยกกระทำต่อฟองอากาศที่ด้านล่างของเรือ:
Fpod \u003d Farchimede - Fgravity
ฟองอากาศถูกกดลงไปที่ด้านล่าง เนื่องจากแรงกดจะไม่ทำปฏิกิริยากับพื้นผิวด้านล่าง เมื่อถูกความร้อน ฟองอากาศจะขยายตัวเนื่องจากการปลดปล่อยก๊าซเข้าไป และแตกตัวออกจากด้านล่างเมื่อแรงยกมากกว่าแรงกดเล็กน้อย ขนาดของฟองสบู่ที่สามารถแตกออกจากด้านล่างได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของมัน รูปร่างของฟองอากาศที่ด้านล่างถูกกำหนดโดยความสามารถในการเปียกของก้นภาชนะ

ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันที่เปียกและการรวมตัวของฟองอากาศที่ด้านล่างทำให้มีขนาดเพิ่มขึ้น ที่ ขนาดใหญ่เมื่อฟองสบู่ลอยขึ้นมาด้านหลัง จะเกิดช่องว่าง ช่องว่าง และกระแสน้ำวน

เมื่อฟองสบู่แตก ของเหลวทั้งหมดที่อยู่รอบๆ จะพุ่งเข้าด้านใน และเกิดคลื่นวงแหวน ปิดเธอโยนคอลัมน์น้ำขึ้น

เมื่อฟองสบู่แตกสลายในของเหลว คลื่นกระแทกของความถี่อัลตราโซนิกจะแพร่กระจายไปพร้อมกับเสียงที่ได้ยิน ระยะเริ่มต้นของการเดือดจะมีลักษณะดังที่สุดและ เสียงสูง(บนเวที " ปุ่มสีขาว"กาน้ำชา" ร้องเพลง ")

(ที่มา: virlib.eunnet.net)


กราฟอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงในรัฐโดยรวมของน้ำ


ดูชั้นหนังสือสิ!


น่าสนใจ

ทำไมถึงมีรูที่ฝากาน้ำชา?
เพื่อปล่อยไอน้ำ หากไม่มีรูที่ฝา ไอน้ำสามารถราดน้ำบนรางกาน้ำได้
___

ระยะเวลาในการปรุงอาหารมันฝรั่งโดยเริ่มจากช่วงเวลาที่เดือดไม่ขึ้นอยู่กับกำลังของเครื่องทำความร้อน ระยะเวลากำหนดโดยเวลาที่อยู่อาศัยของผลิตภัณฑ์ที่จุดเดือด
พลังของเครื่องทำความร้อนไม่ส่งผลต่อจุดเดือด แต่เฉพาะอัตราการระเหยของน้ำเท่านั้น

การต้มอาจทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็งได้ ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องสูบลมและไอน้ำออกจากภาชนะที่มีน้ำเพื่อให้น้ำเดือดตลอดเวลา


"หม้อต้มที่ขอบได้อย่างง่ายดาย - สำหรับสภาพอากาศเลวร้าย!"
ความกดอากาศที่ลดลงที่มาพร้อมกับสภาพอากาศที่เลวร้ายเป็นสาเหตุที่ทำให้นม "วิ่งหนี" เร็วขึ้น
___

สามารถรับน้ำเดือดที่ร้อนจัดได้ที่ด้านล่างของเหมืองลึก ซึ่งแรงดันอากาศจะมากกว่าบนพื้นผิวโลกมาก ดังนั้นที่ความลึก 300 เมตร น้ำจะเดือดที่ 101 ͦ C ด้วยแรงดันอากาศ 14 บรรยากาศ น้ำจะเดือดที่ 200 ͦ C
ใต้กระดิ่งปั๊มลม ได้ "น้ำเดือด" ที่อุณหภูมิ 20 ͦ C
บนดาวอังคารเราจะดื่ม "น้ำเดือด" ที่อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส
น้ำเกลือเดือดเกิน 100 ͦ C. ___

ในพื้นที่ภูเขาที่ระดับความสูงพอสมควร ภายใต้ความกดอากาศต่ำ น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 ͦ องศาเซลเซียส

การรอให้อาหารปรุงสุกใช้เวลานานขึ้น


เทเย็น...จะเดือด!

โดยปกติน้ำจะเดือดที่ 100 องศาเซลเซียส ต้มน้ำในขวดบนเตาให้เดือด มาปิดเตากันเถอะ น้ำหยุดเดือด เราปิดขวดด้วยจุกและเริ่มเทน้ำเย็นลงบนจุกอย่างระมัดระวัง มันคืออะไร? น้ำเดือดอีกแล้ว!

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

ภายใต้เจ็ท น้ำเย็นน้ำในขวดและด้วยไอน้ำก็เริ่มเย็นลง
ปริมาณไอระเหยลดลง ความดันเหนือผิวน้ำเปลี่ยน...
คุณคิดอย่างไรในทิศทางใด?
... จุดเดือดของน้ำที่แรงดันลดลงน้อยกว่า 100 องศา และน้ำในขวดก็เดือดอีกครั้ง!
____

เมื่อปรุงอาหาร แรงดันภายในหม้อ - "หม้อหุงความดัน" - อยู่ที่ประมาณ 200 kPa และซุปในหม้อนั้นจะปรุงเร็วขึ้นมาก

คุณสามารถดึงน้ำเข้าไปในกระบอกฉีดยาได้มากถึงครึ่งหนึ่ง ปิดด้วยจุกไม้ก๊อกเดิมแล้วดึงลูกสูบออกอย่างรวดเร็ว ฟองสบู่จำนวนมากจะปรากฏในน้ำ แสดงว่ากระบวนการต้มน้ำได้เริ่มขึ้นแล้ว (และนี่คืออุณหภูมิห้อง!)
___

เมื่อสารผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ ความหนาแน่นของสารจะลดลงประมาณ 1,000 เท่า
___

กาต้มน้ำไฟฟ้าเครื่องแรกมีเครื่องทำความร้อนอยู่ใต้ด้านล่าง น้ำไม่ได้สัมผัสกับเครื่องทำความร้อนและต้มเป็นเวลานานมาก ในปี 1923 Arthur Large ได้ค้นพบ: เขาวางเครื่องทำความร้อนในห้องพิเศษ ท่อทองแดงและวางไว้ในกาน้ำชา น้ำเดือดเร็ว

กระป๋องแช่เย็นตัวเองสำหรับน้ำอัดลมได้รับการพัฒนาในสหรัฐอเมริกา ช่องที่มีของเหลวเดือดต่ำติดตั้งอยู่ในโถ หากคุณบดแคปซูลในวันที่อากาศร้อน ของเหลวจะเริ่มเดือดอย่างรวดเร็ว นำความร้อนออกจากขวดโหล และใน 90 วินาที อุณหภูมิของเครื่องดื่มจะลดลง 20-25 องศาเซลเซียส


ทำไม?

คุณคิดว่าเป็นไปได้ไหมที่จะต้มไข่ให้แข็งถ้าน้ำเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียส?
____

น้ำจะเดือดในหม้อที่ลอยอยู่ในน้ำเดือดอีกหม้อหรือไม่?
ทำไม ___

คุณสามารถต้มน้ำโดยไม่ให้ความร้อนได้หรือไม่?

ความรู้นี้หายไปอย่างรวดเร็ว และค่อยๆ ผู้คนเลิกสนใจแก่นแท้ของปรากฏการณ์ที่คุ้นเคย บางครั้งการระลึกถึงความรู้เชิงทฤษฎีก็มีประโยชน์

คำนิยาม

ต้มคืออะไร? นี่เป็นกระบวนการทางกายภาพที่เกิดการระเหยอย่างรุนแรงทั้งบนพื้นผิวที่ว่างของของเหลวและภายในโครงสร้าง สัญญาณของการเดือดอย่างหนึ่งคือการก่อตัวของฟองอากาศซึ่งประกอบด้วยไอน้ำและอากาศอิ่มตัว

เป็นที่น่าสังเกตว่าการมีอยู่ของสิ่งนั้นเป็นจุดเดือด อัตราการเกิดไอน้ำก็ขึ้นอยู่กับความดันด้วย มันต้องถาวร ตามกฎแล้วคุณสมบัติหลักของของเหลว สารเคมีคือ จุดเดือดที่ความดันบรรยากาศปกติ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้อาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มข้น คลื่นเสียง, อากาศไอออไนซ์

ระยะเดือดของน้ำ

ไอน้ำจะเริ่มก่อตัวขึ้นอย่างแน่นอนในระหว่างขั้นตอนเช่นการให้ความร้อน การเดือดเกี่ยวข้องกับการผ่านของของเหลวผ่าน 4 ขั้นตอน:

  1. ที่ด้านล่างของภาชนะเช่นเดียวกับบนผนัง ฟองอากาศขนาดเล็กเริ่มก่อตัว นี่เป็นผลมาจากความจริงที่ว่าอากาศอยู่ในรอยแตกของวัสดุที่ใช้ทำภาชนะซึ่งขยายตัวภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง
  2. ฟองอากาศเริ่มมีปริมาตรเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากการที่พวกมันแตกออกสู่ผิวน้ำ ถ้า ชั้นบนของเหลวยังไม่ถึงจุดเดือดโพรงจมลงไปด้านล่างหลังจากนั้นก็เริ่มลอยขึ้นอีกครั้ง กระบวนการนี้นำไปสู่การก่อตัวของคลื่นเสียง นั่นคือเหตุผลที่เราได้ยินเสียงเมื่อน้ำเดือด
  3. ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ จำนวนมากที่สุดฟองอากาศซึ่งสร้างความประทับใจ หลังจากนั้นของเหลวจะเปลี่ยนเป็นสีซีด พิจารณา เอฟเฟกต์ภาพ, ระยะเดือดนี้เรียกว่า "แป้นขาว"
  4. มีความเดือดจัดซึ่งมาพร้อมกับการก่อตัวของฟองอากาศขนาดใหญ่ที่แตกออกอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้มาพร้อมกับลักษณะของการกระเซ็นเช่นเดียวกับการก่อตัวของไอน้ำที่เข้มข้น

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

เกือบทุกวันเราต้องเผชิญกับปรากฏการณ์เช่นเดือด ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอคือปริมาณทางกายภาพที่กำหนดปริมาณความร้อน ด้วยความช่วยเหลือของเธอ สารเหลวสามารถแปลงเป็นพาร์ได้ ในการคำนวณค่าพารามิเตอร์นี้ คุณต้องหารความร้อนของการระเหยด้วยมวล

การวัดผลเป็นอย่างไร

ตัวบ่งชี้เฉพาะถูกวัดในห้องปฏิบัติการโดยทำการทดลองที่เหมาะสม ได้แก่

  • วัดออก จำนวนเงินที่ต้องการของเหลวซึ่งถูกเทลงในเครื่องวัดความร้อน
  • ทำการวัดอุณหภูมิน้ำเบื้องต้น
  • มีการติดตั้งขวดที่มีสารทดสอบวางไว้ล่วงหน้าบนเตา
  • ไอที่ปล่อยออกมาจากสารทดสอบจะถูกปล่อยเข้าสู่แคลอรีมิเตอร์
  • วัดอุณหภูมิของน้ำอีกครั้ง
  • มีการชั่งน้ำหนักแคลอรีมิเตอร์ซึ่งทำให้สามารถคำนวณมวลของไอระเหยควบแน่นได้

โหมดเดือดฟอง

การจัดการกับคำถามว่าเดือดคืออะไร เป็นที่น่าสังเกตว่ามีหลายโหมด ดังนั้น เมื่อถูกความร้อน ไอน้ำสามารถก่อตัวเป็นฟองได้ พวกมันเติบโตและแตกออกเป็นระยะ โหมดเดือดนี้เรียกว่าฟอง โดยปกติโพรงที่เต็มไปด้วยไอน้ำจะเกิดขึ้นที่ผนังของเรืออย่างแม่นยำ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพวกเขามักจะทำให้ตื่นเต้นมากเกินไป นี่คือ เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการต้มเพราะไม่เช่นนั้นฟองจะยุบไม่ถึงขนาดใหญ่

โหมดเดือดฟิล์ม

ต้มคืออะไร? วิธีที่ง่ายที่สุดในการอธิบายกระบวนการนี้คือการทำให้กลายเป็นไอที่อุณหภูมิหนึ่งและความดันคงที่ นอกจากโหมดบับเบิ้ลแล้ว ยังมีโหมดฟิล์มอีกด้วย สาระสำคัญของมันอยู่ในความจริงที่ว่าเมื่อเสริมความแข็งแกร่ง การไหลของความร้อนฟองอากาศแต่ละฟองรวมกันเป็นชั้นไอบนผนังของเรือ เมื่อถึงตัวบ่งชี้วิกฤต พวกมันจะทะลุผ่านไปยังผิวน้ำ โหมดการเดือดนี้แตกต่างตรงที่ระดับการถ่ายเทความร้อนจากผนังของภาชนะไปยังของเหลวนั้นลดลงอย่างมาก เหตุผลก็คือฟิล์มไอน้ำแบบเดียวกัน

อุณหภูมิเดือด

ควรสังเกตว่าจุดเดือดขึ้นอยู่กับความดันที่กระทำบนพื้นผิวของของเหลวร้อน ดังนั้นจึงเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าน้ำจะเดือดเมื่อถูกความร้อนถึง 100 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม ตัวบ่งชี้นี้ถือว่ายุติธรรมก็ต่อเมื่อตัวบ่งชี้ความดันบรรยากาศถือว่าปกติ (101 kPa) ถ้ามันเพิ่มขึ้น จุดเดือดก็จะเปลี่ยนขึ้นไปด้วย ตัวอย่างเช่น ในหม้ออัดแรงดันยอดนิยม แรงดันจะอยู่ที่ประมาณ 200 kPa ดังนั้นจุดเดือดจะเพิ่มขึ้น 20 จุด (สูงสุด 20 องศา)

พื้นที่ภูเขาถือได้ว่าเป็นตัวอย่างของความกดอากาศต่ำ ดังนั้นเนื่องจากที่นั่นค่อนข้างเล็ก น้ำจึงเริ่มเดือดที่อุณหภูมิประมาณ 90 องศา ผู้อยู่อาศัยในพื้นที่ดังกล่าวต้องใช้เวลาเตรียมอาหารมากขึ้น ตัวอย่างเช่น หากต้องการต้มไข่ คุณจะต้องอุ่นน้ำอย่างน้อย 100 องศา มิฉะนั้น โปรตีนจะไม่ทำให้แข็งตัว

จุดเดือดของสารขึ้นอยู่กับความดันไออิ่มตัว ผลกระทบต่ออุณหภูมิเป็นสัดส่วนผกผัน ตัวอย่างเช่น ปรอทจะเดือดเมื่อถูกความร้อนถึง 357 องศาเซลเซียส นี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าความดันไออิ่มตัวเป็นเพียง 114 Pa (สำหรับน้ำ ตัวเลขนี้คือ 101,325 Pa)

เดือดภายใต้สภาวะต่างๆ

จุดเดือดอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับสภาวะและสภาพของของเหลว ตัวอย่างเช่น ควรเติมเกลือลงในของเหลว คลอรีนและโซเดียมไอออนตั้งอยู่ระหว่างโมเลกุลของน้ำ ดังนั้นการต้มจึงต้องใช้ลำดับความสำคัญของพลังงานมากขึ้นและตามลำดับเวลา นอกจากนี้น้ำดังกล่าวยังผลิตไอน้ำได้น้อยกว่ามาก

กาต้มน้ำใช้สำหรับต้มน้ำใน สภาพความเป็นอยู่. หากใช้ของเหลวสะอาด อุณหภูมิของกระบวนการนี้จะเท่ากับ 100 องศามาตรฐาน ภายใต้สภาวะที่คล้ายคลึงกัน น้ำกลั่นจะเดือด อย่างไรก็ตามจะใช้เวลาน้อยลงเล็กน้อยหากคุณคำนึงถึงการไม่มีสิ่งเจือปนจากต่างประเทศ

ความแตกต่างระหว่างการต้มกับการระเหยคืออะไร

เมื่อใดก็ตามที่น้ำเดือด ไอน้ำจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ แต่กระบวนการทั้งสองนี้ไม่สามารถระบุได้ เป็นเพียงวิธีการทำให้กลายเป็นไอซึ่งเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการ ดังนั้นการต้มจึงเป็นแบบแรก กระบวนการนี้เข้มข้นกว่าที่เกิดจากการสะสมของไอน้ำ นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่ากระบวนการระเหยเกิดขึ้นเฉพาะบนผิวน้ำเท่านั้น การเดือดมีผลกับปริมาตรทั้งหมดของของเหลว

การระเหยขึ้นอยู่กับอะไร?

การระเหยเป็นกระบวนการเปลี่ยนของเหลวหรือของแข็งให้เป็นสถานะก๊าซ อะตอมและโมเลกุลเกิด "การบิน" ซึ่งการเชื่อมต่อกับอนุภาคที่เหลือจะอ่อนแอลงภายใต้อิทธิพลของเงื่อนไขบางประการ อัตราการระเหยอาจแตกต่างกันไปภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่อไปนี้:

  • พื้นที่ผิวของเหลว
  • อุณหภูมิของสารเองตลอดจนสิ่งแวดล้อม
  • ความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุล
  • ประเภทของสาร

พลังงานของน้ำเดือดถูกใช้อย่างแพร่หลายโดยมนุษย์ในชีวิตประจำวัน กระบวนการนี้กลายเป็นเรื่องธรรมดาและคุ้นเคยจนไม่มีใครนึกถึงธรรมชาติและคุณลักษณะของมัน อย่างไรก็ตาม มีข้อเท็จจริงที่น่าสนใจหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการเดือด:

  • อาจเป็นไปได้ว่าทุกคนสังเกตเห็นว่ามีรูอยู่ที่ฝากาน้ำชา แต่มีเพียงไม่กี่คนที่คิดเกี่ยวกับจุดประสงค์ของมัน ทำเพื่อปล่อยไอน้ำบางส่วน มิฉะนั้น น้ำอาจกระเด็นออกทางพวยกาได้
  • เวลาในการปรุงอาหารสำหรับมันฝรั่ง ไข่ และอาหารอื่นๆ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของเครื่องทำความร้อน สิ่งเดียวที่สำคัญคือพวกเขาอยู่ภายใต้อิทธิพลของน้ำเดือดนานแค่ไหน
  • พลังของอุปกรณ์ทำความร้อนไม่ส่งผลต่อตัวบ่งชี้เช่นจุดเดือด สามารถส่งผลต่ออัตราการระเหยของของเหลวเท่านั้น
  • การต้มไม่ได้หมายความถึงแค่การทำน้ำร้อนเท่านั้น กระบวนการนี้อาจทำให้ของเหลวแข็งตัวได้ ดังนั้นในกระบวนการเดือดจึงจำเป็นต้องสูบลมออกจากถังอย่างต่อเนื่อง
  • หนึ่งในที่สุด ปัญหาที่เกิดขึ้นจริงสำหรับแม่บ้านคือนมสามารถ "หนี" ได้ ดังนั้นความเสี่ยงของปรากฏการณ์นี้จึงเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงที่สภาพอากาศเลวร้ายซึ่งมาพร้อมกับความกดอากาศที่ลดลง
  • น้ำเดือดที่ร้อนที่สุดได้มาจากเหมืองใต้ดินลึก
  • ทาง การศึกษาทดลองนักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าน้ำบนดาวอังคารเดือดที่อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส

น้ำเดือดที่อุณหภูมิห้องได้ไหม

โดยการคำนวณอย่างง่าย นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าน้ำสามารถเดือดได้ที่ระดับสตราโตสเฟียร์ เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกันสามารถสร้างขึ้นใหม่ได้โดยใช้ ปั๊มสุญญากาศ. อย่างไรก็ตาม การทดลองที่คล้ายคลึงกันสามารถทำได้ในสภาวะที่ง่ายกว่าและธรรมดากว่า

ต้มน้ำ 200 มล. ในขวดลิตร และเมื่อเติมไอน้ำลงในภาชนะแล้ว ให้ปิดฝาให้แน่นแล้วนำออกจากเตา เมื่อวางไว้บนเครื่องตกผลึก คุณต้องรอให้กระบวนการเดือดสิ้นสุด ต่อไปก็เทขวด น้ำเย็น. หลังจากนั้นจะเริ่มเดือดอีกครั้งในภาชนะ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิต่ำไอในส่วนบนของขวดจะตกลงมา

คุณรู้หรือไม่ อุณหภูมิของน้ำซุปต้มคืออะไร? 100 ˚С ไม่มากไม่น้อย. ที่อุณหภูมิเดียวกัน กาต้มน้ำจะเดือด และพาสต้าก็ต้ม มันหมายความว่าอะไร?

ทำไมอุณหภูมิของน้ำภายในไม่สูงกว่าร้อยองศาเมื่อกระทะหรือกาต้มน้ำร้อนตลอดเวลาด้วยก๊าซที่กำลังลุกไหม้? ความจริงก็คือเมื่อน้ำถึงอุณหภูมิหนึ่งร้อยองศา ที่เข้ามาทั้งหมด พลังงานความร้อนใช้ในการเปลี่ยนน้ำให้อยู่ในสถานะก๊าซซึ่งก็คือการระเหย การระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวเป็นส่วนใหญ่ถึงร้อยองศาและเมื่อถึงอุณหภูมินี้น้ำจะเดือด การเดือดก็เป็นการระเหยเช่นกัน แต่เฉพาะกับปริมาตรทั้งหมดของของเหลวเท่านั้น ฟองไอน้ำร้อนก่อตัวขึ้นในน้ำ และเบากว่าน้ำ ฟองเหล่านี้จะแตกออกสู่ผิวน้ำ และไอน้ำจากฟองเหล่านี้จะหลบหนีไปในอากาศ

อุณหภูมิของน้ำจะเพิ่มขึ้นเมื่อถูกความร้อนสูงถึงร้อยองศา หลังจากร้อยองศาด้วยความร้อนเพิ่มเติม อุณหภูมิของไอน้ำจะเพิ่มขึ้น แต่จนกว่าน้ำทั้งหมดจะเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศา อุณหภูมิจะไม่สูงขึ้น ไม่ว่าคุณจะใช้พลังงานมากเพียงใด เราได้ทราบแล้วว่าพลังงานนี้ไปอยู่ที่ใด - เพื่อเปลี่ยนน้ำให้เป็นสถานะก๊าซ แต่ถ้าปรากฏการณ์นั้นมีอยู่จริงก็ต้องมี อธิบายปรากฏการณ์นี้ ปริมาณทางกายภาพ. และมีค่าเช่นนั้นอยู่ เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำ

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอคือปริมาณทางกายภาพที่ระบุปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนของเหลว 1 กิโลกรัมให้เป็นไอที่จุดเดือด ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอจะแสดงด้วยตัวอักษร L และหน่วยของการวัดคือจูลต่อกิโลกรัม (1 J / kg)

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอสามารถพบได้จากสูตร:

โดยที่ Q คือปริมาณความร้อน
ม. - น้ำหนักตัว

โดยวิธีการที่สูตรจะเหมือนกับการคำนวณความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมความแตกต่างอยู่ในการกำหนดเท่านั้น λ และ L

โดยสังเกตพบว่าค่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารต่างๆ ถูกค้นพบและได้รวบรวมตารางซึ่งข้อมูลต่างๆ หาได้จากสารแต่ละชนิด ดังนั้นความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำคือ 2.3*106 จูล/กก. ซึ่งหมายความว่าสำหรับน้ำทุกกิโลกรัมจะต้องใช้พลังงานเท่ากับ 2.3 * 106 J เพื่อเปลี่ยนเป็นไอน้ำ แต่ในขณะเดียวกันน้ำก็ควรมีจุดเดือดอยู่แล้ว หากน้ำมีอุณหภูมิต่ำกว่าในขั้นต้น ก็จำเป็นต้องคำนวณปริมาณความร้อนที่จะต้องใช้เพื่อให้ความร้อนแก่น้ำถึงหนึ่งร้อยองศา

ในสภาพจริง มักจะจำเป็นต้องกำหนดปริมาณความร้อนที่จำเป็นต่อ การเปลี่ยนมวลของของเหลวให้เป็นไอดังนั้นบ่อยครั้งที่ต้องจัดการกับสูตรของรูปแบบ: Q \u003d Lm และค่าของความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอสำหรับสารเฉพาะนั้นนำมาจากตารางสำเร็จรูป

ในบทเรียนนี้ เราจะให้ความสนใจกับการกลายเป็นไอประเภทหนึ่ง เช่น การเดือด อภิปรายความแตกต่างจากกระบวนการระเหยที่พิจารณาก่อนหน้านี้ แนะนำค่าเช่นจุดเดือด และอภิปรายสิ่งที่ขึ้นอยู่กับกระบวนการ ในตอนท้ายของบทเรียน เราจะแนะนำปริมาณที่สำคัญมากซึ่งอธิบายกระบวนการของการกลายเป็นไอ - ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

หัวข้อ: สถานะรวมของสสาร

บทเรียน: ต้ม. ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

ในบทเรียนที่แล้ว เราได้พิจารณาประเภทของการทำให้เป็นไอ - การระเหย - และเน้นคุณสมบัติของกระบวนการนี้แล้ว วันนี้เราจะมาพูดถึงประเภทของการกลายเป็นไอเช่นกระบวนการเดือด และแนะนำค่าที่อธิบายลักษณะเชิงตัวเลขของกระบวนการกลายเป็นไอ - ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

คำนิยาม.เดือด(รูปที่ 1) เป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงอย่างเข้มข้นของของเหลวให้อยู่ในสถานะก๊าซ ควบคู่ไปกับการเกิดฟองไอระเหยและเกิดขึ้นตลอดปริมาตรของของเหลวที่อุณหภูมิหนึ่งซึ่งเรียกว่าจุดเดือด

ลองเปรียบเทียบการกลายเป็นไอสองประเภทด้วยกัน กระบวนการเดือดจะเข้มข้นกว่ากระบวนการระเหย นอกจากนี้ ดังที่เราจำได้ กระบวนการระเหยจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใด ๆ เหนือจุดหลอมเหลว และกระบวนการเดือด - อย่างเคร่งครัดที่อุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งแตกต่างกันไปสำหรับสารแต่ละชนิด และเรียกว่าจุดเดือด นอกจากนี้ควรสังเกตด้วยว่าการระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวที่ว่างของของเหลวเท่านั้นนั่นคือจากพื้นที่ที่แยกออกจากก๊าซโดยรอบและการเดือดจะเกิดขึ้นทันทีจากปริมาตรทั้งหมด

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการต้ม ลองนึกภาพสถานการณ์ที่เราหลายคนต้องเผชิญซ้ำแล้วซ้ำเล่า นั่นคือการให้ความร้อนและการต้มน้ำในภาชนะบางประเภท เช่น ในกระทะ ในระหว่างการให้ความร้อน ความร้อนจำนวนหนึ่งจะถูกถ่ายเทไปยังน้ำ ซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของพลังงานภายในและการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมการเคลื่อนที่ของโมเลกุล กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนถึงระยะหนึ่ง จนกว่าพลังงานของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพียงพอที่จะเริ่มเดือด

ก๊าซที่ละลายน้ำ (หรือสิ่งเจือปนอื่น ๆ ) มีอยู่ในน้ำซึ่งถูกปล่อยออกมาในโครงสร้างซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของศูนย์กลางของการกลายเป็นไอ กล่าวคือในศูนย์เหล่านี้มีการปล่อยไอน้ำและฟองอากาศก่อตัวขึ้นทั่วทั้งปริมาตรของน้ำซึ่งสังเกตได้ระหว่างการเดือด สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าฟองอากาศเหล่านี้ไม่ใช่อากาศ แต่เป็นไอน้ำซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเดือด หลังจากการก่อตัวของฟองอากาศปริมาณของไอในพวกมันจะเพิ่มขึ้นและพวกมันก็เริ่มมีขนาดเพิ่มขึ้น บ่อยครั้งที่ฟองสบู่ก่อตัวใกล้กับผนังของเรือและไม่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำทันที ประการแรก พวกมันซึ่งมีขนาดเพิ่มขึ้นนั้นอยู่ภายใต้อิทธิพลของพลังที่เพิ่มขึ้นของอาร์คิมิดีส จากนั้นจึงแยกตัวออกจากกำแพงและขึ้นสู่ผิวน้ำ ซึ่งพวกมันจะระเบิดและปล่อยไอน้ำส่วนหนึ่งออกมา

ควรสังเกตว่าฟองไอน้ำบางฟองไม่ไปถึงพื้นผิวที่ว่างของน้ำในคราวเดียว ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการเดือด น้ำยังคงได้รับความร้อนไม่เท่ากัน และชั้นล่างใกล้กับกระบวนการถ่ายเทความร้อนจะร้อนกว่าชั้นบน แม้จะคำนึงถึงกระบวนการพาความร้อนด้วย นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าฟองไอน้ำที่เพิ่มขึ้นจากด้านล่างยุบเนื่องจากปรากฏการณ์ของแรงตึงผิวยังไม่ถึงพื้นผิวฟรีของน้ำ ในเวลาเดียวกัน ไอน้ำที่อยู่ภายในฟองอากาศจะผ่านเข้าไปในน้ำ ซึ่งจะทำให้ความร้อนเพิ่มขึ้นและเร่งกระบวนการให้ความร้อนสม่ำเสมอของน้ำตลอดปริมาตร เป็นผลให้เมื่อน้ำอุ่นเกือบเท่ากันฟองไอน้ำเกือบทั้งหมดเริ่มไปถึงผิวน้ำและกระบวนการของการกลายเป็นไอที่รุนแรงเริ่มต้นขึ้น

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นย้ำถึงความจริงที่ว่าอุณหภูมิที่กระบวนการเดือดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าความเข้มของความร้อนที่จ่ายให้กับของเหลวจะเพิ่มขึ้น พูดง่ายๆ ก็คือ หากคุณเติมแก๊สลงในหัวเตาในระหว่างกระบวนการเดือด ซึ่งทำให้หม้อน้ำร้อน วิธีนี้จะเพิ่มความเข้มข้นของการต้มเท่านั้น และไม่เพิ่มอุณหภูมิของของเหลว หากเราเจาะลึกลงไปในกระบวนการเดือดอย่างจริงจังมากขึ้น ก็ควรสังเกตว่ามีพื้นที่ในน้ำที่สามารถทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปเหนือจุดเดือดได้ แต่ขนาดของความร้อนสูงเกินไปนั้นตามกฎแล้วไม่เกินหนึ่งหรือสอง องศาและไม่มีนัยสำคัญในปริมาตรรวมของของเหลว จุดเดือดของน้ำที่ความดันปกติคือ 100 องศาเซลเซียส

ในกระบวนการต้มน้ำคุณสามารถสังเกตได้ว่ามันมาพร้อมกับเสียงที่มีลักษณะเฉพาะของสิ่งที่เรียกว่าเดือด เสียงเหล่านี้เกิดขึ้นเพียงเพราะกระบวนการอธิบายของการยุบตัวของฟองไอน้ำ

กระบวนการต้มของเหลวอื่น ๆ ดำเนินการในลักษณะเดียวกับการต้มน้ำ ความแตกต่างที่สำคัญในกระบวนการเหล่านี้คือจุดเดือดต่างๆ ของสาร ซึ่งวัดค่าแบบตารางที่ความดันบรรยากาศปกติแล้ว ให้เราระบุค่าหลักของอุณหภูมิเหล่านี้ในตาราง

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือจุดเดือดของของเหลวขึ้นอยู่กับค่าความดันบรรยากาศ ซึ่งเป็นสาเหตุที่เราระบุว่าค่าทั้งหมดในตารางจะได้รับที่ความดันบรรยากาศปกติ เมื่อความดันอากาศเพิ่มขึ้น จุดเดือดของของเหลวก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน และเมื่อลดลง ในทางกลับกัน ของเหลวจะลดลง

หลักการทำงานของเครื่องใช้ในครัวที่มีชื่อเสียงเช่นหม้อหุงความดันนั้นขึ้นอยู่กับจุดเดือดบนความดันบรรยากาศ (รูปที่ 2) เป็นกระทะที่มีฝาปิดแน่นซึ่งในกระบวนการระเหยของน้ำความดันอากาศที่มีไอน้ำสูงถึง 2 ความดันบรรยากาศซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของน้ำในนั้น . ด้วยเหตุนี้น้ำที่มีอาหารในนั้นจึงมีโอกาสให้ความร้อนสูงถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าปกติ () และกระบวนการทำอาหารก็เร่งขึ้น ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์จึงมีชื่อ

ข้าว. 2. หม้ออัดแรงดัน ()

สถานการณ์ที่มีจุดเดือดของของเหลวลดลงพร้อมกับความดันบรรยากาศลดลงก็มีตัวอย่างจากชีวิตเช่นกัน แต่สำหรับคนจำนวนมากไม่ได้ทุกวันอีกต่อไป ตัวอย่างนี้ใช้กับการเดินทางของนักปีนเขาในที่ราบสูง ปรากฎว่าในพื้นที่ที่ระดับความสูง 3,000-5,000 ม. จุดเดือดของน้ำเนื่องจากความกดอากาศลดลงลดลงเป็นค่าที่ต่ำกว่าซึ่งนำไปสู่ความยากลำบากในการปรุงอาหารในการเดินป่าเพราะเพื่อความร้อนที่มีประสิทธิภาพ การแปรรูปอาหารในกรณีนี้ต้องใช้เวลานานกว่าสภาวะปกติมาก ที่ระดับความสูงประมาณ 7000 ม. จุดเดือดของน้ำถึง ซึ่งทำให้ไม่สามารถปรุงอาหารหลายชนิดในสภาวะเช่นนี้ได้

เทคโนโลยีการแยกสารบางอย่างขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าจุดเดือดของสารต่างๆ ต่างกัน ตัวอย่างเช่น หากเราพิจารณาความร้อนของน้ำมันซึ่งเป็นของเหลวเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง ในกระบวนการเดือด มันสามารถแบ่งออกเป็นสารต่างๆ ได้ ในกรณีนี้ เนื่องจากจุดเดือดของน้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน แนฟทา และน้ำมันเชื้อเพลิงต่างกัน จึงสามารถแยกออกจากกันโดยการกลายเป็นไอและการควบแน่นที่อุณหภูมิต่างกัน กระบวนการนี้มักเรียกว่าการแยกส่วน (รูปที่ 3)

ข้าว. 3 การแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วน ()

เช่นเดียวกับกระบวนการทางกายภาพอื่น ๆ การเดือดต้องกำหนดลักษณะเฉพาะโดยใช้ค่าตัวเลข ค่าดังกล่าวเรียกว่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

เพื่อให้เข้าใจความหมายทางกายภาพของปริมาณนี้ ให้พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้: นำน้ำ 1 กก. แล้วนำไปที่จุดเดือด จากนั้นวัดว่าต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการระเหยน้ำนี้จนหมด (ไม่รวมการสูญเสียความร้อน) - ค่านี้จะ เท่ากับความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำ สำหรับสารอื่น ค่าความร้อนนี้จะแตกต่างกันและจะเป็นความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารนี้

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอกลายเป็นคุณสมบัติที่สำคัญมากในเทคโนโลยีสมัยใหม่สำหรับการผลิตโลหะ ปรากฎว่า ในระหว่างการหลอมและการระเหยของเหล็ก ตามด้วยการควบแน่นและการแข็งตัวของเหล็ก ตะแกรงผลึกถูกสร้างขึ้นด้วยโครงสร้างที่ให้ความแข็งแรงสูงกว่าตัวอย่างเดิม

การกำหนด: ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น (บางครั้งแสดงแทน )

หน่วยวัด: .

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารถูกกำหนดโดยการทดลองในห้องปฏิบัติการ และค่าของสารหลักแสดงอยู่ในตารางที่เหมาะสม

สาร

กำลังโหลด...กำลังโหลด...