Глава 11. Взаємні перетворення рідин і газів
Кипіння. У міру збільшення температури рідини інтенсивність випаровування збільшується. Нарешті, рідина починає кипіти. При кипінні по всьому об'єму рідини утворюються швидко зростаючі бульбашки пара, які спливають на поверхню.
Кипіння - це процес пароутворення, що відбувається по всьому об'єму рідини при температурі кипіння.
Поспостерігайте уважно за процесом нагріву, закипання і кипіння води в чайнику. Ви виявите, що перед закипанням чайник майже перестає шуміти.
За яких умов починається кипіння?
На що витрачається при кипінні підводиться до рідини тепло з точки зору молекулярно-кінетичної теорії?
Температура кипіння рідини залишається постійною. Це відбувається тому, що вся що підводиться до рідини енергія витрачається на перетворення її в пару.
У рідині завжди присутні розчинені гази, що виділяються на дні і стінках посудини, а також на зважених в рідини порошинки, які є центрами пароутворення. Пари рідини, що знаходяться всередині бульбашок, є насиченими. Зі збільшенням температури тиск насиченої пари зростає і бульбашки збільшуються в розмірах. Під дією сили, що виштовхує вони спливають вгору. Якщо верхні шари рідини мають нижчу температуру, то в цих шарах відбувається конденсація пари в бульбашках. Тиск стрімко падає, і бульбашки закриваються. Закриття відбувається настільки швидко, що стінки бульбашки, стикаючись, роблять щось на зразок вибуху. Безліч таких мікровзривов створює характерний шум. Коли рідина достатньо прогріється, бульбашки перестануть закриватися і спливуть на поверхню. Рідина закипить.
Залежність тиску насиченої пари від температури пояснює, чому температура кипіння рідини залежить від тиску на її поверхню. Бульбашка пара може рости, коли тиск насиченої пари всередині його трохи перевершує тиск в рідині, що складається з тиску повітря на поверхню рідини (зовнішній тиск) і гідростатичного тиску стовпа рідини.
Звернемо увагу на те, що
важливо
випаровування рідини відбувається і при температурах, менших температури кипіння, але тільки з поверхні рідини, при кипінні ж освіту пара відбувається по всьому об'єму рідини.
Кипіння починається при температурі, при якій тиск насиченої пари в бульбашках порівнюється і стає трохи більше тиску в рідині.
важливо
Чим більше зовнішній тиск, тим вище температура кипіння.
Так, в паровому котлі при тиску, що досягає 1,6 • 106 Па, вода не кипить і при температурі 200 ° С. У медичних установах в герметично закритих судинах - автоклавах (рис. 11.3) кипіння води також відбувається при підвищеному тиску. Тому температура кипіння рідини значно вище 100 ° С. Автоклави застосовують, наприклад, для стерилізації хірургічних інструментів, прискорення приготування їжі (скороварка), консервації їжі, проведення хімічних реакцій.
І навпаки,
важливо
зменшуючи зовнішній тиск, ми тим самим знижуємо температуру кипіння.
Відкачуючи насосом повітря і пари води з колби, можна змусити воду кипіти при кімнатній температурі. При підйомі в гори атмосферний тиск зменшується, тому зменшується температура кипіння. На висоті 7134 м (пік Леніна на Памірі) тиск приблизно дорівнює 4 • 104 Па (300 мм рт. Ст.). Вода кипить там приблизно при 70 ° С. Зварити м'ясо в цих умовах неможливо.
У кожної рідини своя температура кипіння, яка залежить від властивостей рідини. При одній і тій же температурі тиск насиченої пари різних рідин різна.
Наприклад, при температурі 100 ° С тиск насичених парів води одно 101 325 Па (760 мм рт. Ст.), А пари ртуті - всього лише 117 Па (0,88 мм рт. Ст.). Так як кипіння відбувається при тій же температурі, при якій тиск насиченої пари дорівнює зовнішньому тиску, то вода при 100 ° С закипає, а ртуть немає. Кипить ртуть при температурі 357 ° С при нормальному тиску.
Тиск насиченої пари. критична температура
Питання до параграфу
1 Чому тиск насиченої пари не залежить від його обсягу?
2. Чому температура кипіння зростає зі збільшенням тиску?
3. Чому для кипіння істотно підвищення тиску насиченої пари в бульбашках, а не підвищення тиску наявного в них повітря?
4. Як змусити закипіти рідина, охолоджуючи посудину? (Питання це непросте.)
Наступна сторінка >>>
За яких умов починається кипіння?На що витрачається при кипінні підводиться до рідини тепло з точки зору молекулярно-кінетичної теорії?
2. Чому температура кипіння зростає зі збільшенням тиску?
3. Чому для кипіння істотно підвищення тиску насиченої пари в бульбашках, а не підвищення тиску наявного в них повітря?
4. Як змусити закипіти рідина, охолоджуючи посудину?
