1. А у вас молоко убежало...

    • О кипении

      1.1 Кипение - физическое явление

      Кипение - интенсивный переход жидкости в пар, вследствие образования и роста пузырьков пара по всему объёму жидкости при определенной температуре. Кипение может происходить лишь при определённой температуре и давлении.

      В жидкости всегда имеется растворенный газ, степень растворения которого понижается с ростом температуры. При нагревании жидкости снизу газ начинает выделяться в виде пузырьков у стенок сосуда. Это центры парообразования. В эти пузырьки происходит испарение жидкости. Поэтому в них, кроме воздуха, находится насыщенный пар, давление которого с ростом температуры быстро увеличивается, и пузырьки растут в объеме, а следовательно, увеличиваются действующие на них силы Архимеда. Когда выталкивающая сила станет больше силы тяжести пузырька, он начинает всплывать. Но пока жидкость не будет равномерно прогрета, по мере всплытия объем пузырька уменьшается при попадании в менее нагретые слои (давление насыщенного пара уменьшается с понижением температуры), пар в нём конденсируется, теплота которая выделяется при конденсации ускоряет прогревание жидкости по всему объёму. И, не достигнув свободной поверхности, пузырьки исчезают (захлопываются), вот почему мы слышим характерный шум перед закипанием. Когда температура жидкости выравняется, объем пузырька при подъеме будет возрастать, так как давление насыщенного пара не изменяется, а внешнее давление на пузырек, представляющее собой сумму давления жидкости, находящейся над пузырьком, и атмосферного давления уменьшается. Пузырек достигает свободной поверхности жидкости, лопается, и насыщенный пар выходит наружу — жидкость закипает. Давление внутри пузырька с паром складывается из давления насыщенных паров, гидростатического и лапласовского давления (капиллярного). Если последним можно пренебречь, то условием для кипения будет равенство давления насыщенного пара и атмосферного давления.

      Таким образом, для кипения жидкости должны выполняться условия:

      1. Наличие центров парообразования
      2. Постоянное подведение тепла. (Q=Lm )
      3. Равенство суммы атмосферного и гидрастатического давления суммарному давлению насыщенного пара.

      1.2 Факторы, влияющие на температуру кипения жидкости

      • Кипение вещества и атмосферное давление

      Температура кипения воды равна 100°С; можно подумать, что это неотъемлемое свойство воды, что вода, где бы и в каких условиях она ни находилась, всегда будет кипеть при 100°С.

      Но это не так, и об этом прекрасно осведомлены жители высокогорных селений.

      Вблизи вершины Эльбруса имеется домик для туристов и научная станция. Новички иногда удивляются, "как трудно сварить яйцо в кипятке" или "почему кипяток не обжигает". В этих условиях им указывают, что вода кипит на вершине Эльбруса уже при 82°С.

      Физическим фактором, влияющим на температуру кипения является давление, действующее на поверхность жидкости.

      Помещая подогреваемую воду под колокол и накачивая или выкачивая оттуда воздух, можно убедиться, что температура кипения растет при возрастании давления и падает при его уменьшении.

      Итак, определенному внешнему давлению соответствует определенная температура кипения. Но это утверждение можно и "перевернуть", сказав так: каждой температуре кипения воды соответствует свое определенное давление.

      При повышении атмосферного давления температура кипения повышается, в среднем на 1°С при изменении давления на 26 мм. рт. ст.

      • Кипение вещества с примесями

      Как правило, температура кипения при нормальном атмосферном давлении приводится как одна из основных характеристик химически чистых веществ. А если мы добавим в жидкость сахар или соль?

      Жидкость кипит при температуре при которой общее давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Если растворять нелетучее вещество, т.е. давлением его насыщенных паров над раствором можно пренебречь, то давление в пузырьках складывается из давления насыщенного пара каждого компонента смеси жидкости. Р1 + Р2 = Ратм Доля каждого парциального давления зависит от температуры и количества вещества. В случае растворения нелетучего вещества на поверхности оказывается меньше молекул растворителя (чистой жидкости), способных испариться - часть места занимают молекулы примеси (растворённого вещества). Тогда давление насыщенных паров над раствором при любой температуре будет меньше, чем над чистым растворителем и равенство его внешнему давлению будет достигаться при более высокой температуре. Таким образом, температура кипения раствора нелетучего вещества всегда выше, чем температура кипения чистой жидкости при том же давлении. Нелетучие примеси повышают температуру кипения.

      Таким образом, температура кипения зависит от наличия примесей, обычно увеличиваясь с ростом концентрации примесей.

      • Кипение различных веществ

      У каждой жидкости своя температура кипения. Она зависит от сил притяжения между молекулами (у газов они меньше, чем у жидкостей и твёрдых веществ, и у жидкостей меньше, чем у твёрдых веществ). Чем быстрей произойдет насышение пара над веществом (давление пара вещества = окружающему давлению), тем быстрей оно закипит. Так, например: tкип этилового спирта = 78,3 оС; tкип железа = 3200 оС; tкип азота = -195,3 оС.

      Comments: 0