Випаровування і кипіння

Випаровування і кипіння

Що відбувається в рідині під час випаровування і кип'ятіння? Від чого залежить точка кипіння рідини?

Хімія

Ключові слова

випаровування, кипіння, фазовий перехід, точка кипіння, Тиск, теплопередача, температура, вибух, стан матерії, вода, рідина, зміна температури, Фізика, термодинаміка, окріп, фізична властивість, хімія

Пов'язані об'єкти

Сцени

Випаровування

  • ненасичена пара - Кількість молекул, що виходять з рідини, більша, ніж кількість яка повертається назад.
  • рідина
  • пара - Випарена рідина.
  • поверхня рідини
  • насичена пара - Стан, коли кількість молекул, що виходять з рідини і кількість яка повертається назад, однакова.

У рідинах, сила взаємного притягання частинок достатньо сильна, настільки, аби частинки тісно розміщувалися, рухаючись одна біля одної. При цьому йде постійне зіткнення, яке супроводжується взаємною передачею енергії. В процесі обміну енергією, деякі частинки отримують достатню енергію, щоб подолати сили притягання на поверхні рідини і покинути її. Це називається випаровуванням.

Під час випаровування рідину покидають частинки, енергія яких більша, ніж середня енергія частинок, тому частинки, що залишаються в рідині, в середньому мають менше енергії, тобто температура рідини знижується. Саме тому ми відчуваємо холод, коли наше тіло мокре. Іншими словами, випаровування передбачає зменшення тепла.

На швидкість випаровування, значною мірою, впливають площа поверхні і температура рідини, вміст пари над поверхнею рідини, а також рух повітря.

Насичена пара

  • насичена пара - Стан, коли кількість молекул, що виходять з рідини і кількість яка повертається назад, однакова.
  • Насичена пара при стисненні конденсується; її тиск не збільшується. - Тиск насиченої пари залежить тільки від температури.
  • рідина
  • поршень

Якщо випаровування рідини відбувається в замкнутому просторі, то з часом, все більше випаровуваних частинок збирається над поверхнею рідини, але і все більше цих частинок конденсуються, і повертаються назад в рідину.

Коли між процесами випаровування і конденсації пари досягається рівновага, то всередині замкнутого простору над поверхнею рідини утворюється насичена пара.

Частинки пари стикаються зі стінкою посудини, тобто чинять тиск на неї. Тиск пари залежить тільки від температури: чим вища температура, тим вищий тиск.
Коли газ стискається, його тиск зростає; однак, коли пара стискається, вона конденсується і її тиск залишається незмінним. Це найважливіша відмінність між газом і парою.

Кип'ятіння

  • бульбашки пари - У киплячій воді утворюються бульбашки пари.
  • рідина
  • атмосферний тиск - Середнє значення на рівні моря становить близько 101 000 Па.
  • термометр
  • тиск в бульбашці пари - Тиск у бульбашці пари залежить від температури.
  • молекули води
  • бульбашка пари

Фазовий перехід від рідини до газового стану може відбуватися двома різними способами: кип'ятінням або випаровуванням.

Випаровування процес який відбувається тільки на поверхні, водночас, під час кип'ятіння повітря всередині рідини утворює бульбашки пари і піднімається на поверхню.

Цей процес може відбутися лише тоді, коли при даній температурі, тиск насиченої пари досягає зовнішнього тиску повітря, інакше цей тиск повітря роздавить утворені бульбашки пари.
Тобто, для кип'ятіння, необхідна відповідна висока температура або низький зовнішній тиск повітря.

Точка кипіння

  • Низький атмосферний тиск точка температури кипіння води нижча
  • Нормальний атмосферний тиск точка температури кипіння води 100 °C
  • 0 м
  • 100 °С
  • 89,6 °С
  • 3 000 м
  • 74 °C
  • 8 000 м
  • 70,6 °С
  • 10 000 м

Температура кипіння рідин залежить від тиску.
При нормальному атмосферному тиску вода кипить при 100 °C однак, якщо тиск нижчий, наприклад у високогір'ї, температура кипіння також знижується.
Якщо вода під високим тиском, то температура її кипіння збільшується. Ось чому у герметичній скороварці ми можемо швидко готувати їжу, при температурі вище 100 °C.

Скороварка

  • вода високої температури - Температура рідини в скороварці вища, ніж температура кипіння рідини у відкритій каструлі.
  • клапан - Клапан залишається закритим, якщо внутрішній тиск пари не досягає необхідного максимального рівня. Якщо, всередині скороварки, тиск зростає вище заданого рівня, тоді клапан відкривається, пара виходить назовні, забезпечуючи постійний тиск всередині скороварки.
  • пара високого тиску - Якщо рідину нагрівати в закритому просторі тиск пари яка утворюється буде вищою, ніж атмосферний тиск зовні.
  • термометр
  • тиск пари

Скороварка - герметична посудина, в якій вода закипає при вищій, ніж її нормальна, температурі кипіння, тобто вище 100 °C, що дозволяє швидко готувати їжу.

Висока температура кипіння пояснюється тим, що кришка робить скороварку герметичною і пара не виходить. Тиск пари значно вищий, ніж тиск зовнішнього повітря, і через це, температура кипіння рідини в посудині збільшується.

На кришці скороварки знаходиться клапан, який регулює всередині каструлі тиск пари. Чим більша вага клапана, тим вищий тиск парів, а отже, вища температура кипіння рідини всередині.

Кавітація

  • фронт лопатей гвинта - високий тиск
  • тильна частина лопатей гвинта -низький тиск - На деяких точках гребного гвинта, де тиск води низький, вода може закипіти.

Кавітація виникає, коли об'єкт, наприклад, гвинт, швидко рухається у воді.
У певних точках поверхні об'єкта який швидко рухається тиск рідини може зменшуватися; як наслідок, рідина може закипіти і утворитися бульбашки.

Якщо ці бульбашки досягають області високого тиску, то вони миттєво руйнуються. При цьому виділяється значна кількість енергії у вигляді акустичної ударної хвилі, яка, крім гучного шуму, може пошкодити поверхню об'єкта.
У випадку насосів і гвинтів дуже важливо мінімізувати шкідливу дію кавітації. Однак це явище можна з користю використовувати для очищення поверхні різних об'єктів.

Пов'язані об'єкти

Фазові переходи

Фазовий перехід - це перехід речовини з одного агрегатного стану в інший.

Танення та замерзання

У процесі замерзання між молекулами води виникають водневі зв'язки і формується кристалічна структура льоду.

Куля Герона

Герон Олександрійський рахується винахідником першого парового двигуна, хоча сам винахідник вважав його лише цікавою іграшкою.

Термометри

Існують різні типи приладів, що використовуються для вимірювання температури.

Парова машина Джеймса Ватта (18 століття)

Удосконалена шотландським інженером парова машина здійснила технічну революцію.

Вода (H₂O)

Вода є дуже стабільною сполукою Гідрогену та Оксигену, яка життєво необхідна для життя. У природі вода зустрічається у всіх трьох агрегатних станах.

Як працює холодильник?

Цей анімаційний відеоролик демонструє модель і принцип роботи холодильника.

Як працює кондиціонер повітря?

Кондиціонер повітря поглинає тепло з приміщення й віддає його назовні.

Як працює активна парова турбіна?

Ця анімація демонструє принцип роботи активної парової турбіни та її будову.

Як працює фен?

Ця анімація демонструє будову і функціонування фену.

Added to your cart.