Меню

Виды давления на жидкость температура ее кипения

При какой температуре вода кипит? Зависимость температуры кипения от давления

Кипение – процесс изменения агрегатного состояния вещества. Когда мы говорим о воде, то имеем в виду изменение жидкого состояния в парообразное. Важно отметить, что кипение – это не испарение, которое может протекать даже при комнатной температуре. Также не стоит путать с кипячением, что является процессом нагревания воды до определенной температуры. Теперь, когда мы разобрались с понятиями, можно определить, при какой температуре кипит вода.

Процесс

Сам процесс преобразования агрегатного состояния из жидкого в газообразное является сложным. И хотя люди этого не видят, существует 4 стадии:

  1. На первой стадии на дне нагреваемой емкости образуются небольшие пузырьки. Также их можно заметить по бокам или на поверхности воды. Они образуются из-за расширения воздушных пузырьков, которые всегда есть в трещинах емкости, где нагревается вода.
  2. На второй стадии объем пузырьков увеличивается. Все они начинают рваться к поверхности, так как внутри них находится насыщенный пар, который легче воды. При повышении температуры нагрева давление пузырьков возрастает, и они выталкиваются на поверхность благодаря известной силе Архимеда. При этом можно слышать характерный звук кипения, который образуется из-за постоянного расширения и уменьшения в размере пузырьков.
  3. На третьей стадии на поверхности можно видеть большое количество пузырьков. Это вначале создает помутнение воды. Данный процесс в народе называют «кипением белым ключом», и длится он короткий промежуток времени.
  4. На четвертой стадии вода интенсивно бурлит, на поверхности возникают большие лопающиеся пузыри, возможно появление брызг. Чаще всего брызги означают, что жидкость нагрелась до максимальной температуры. Из воды начнет исходить пар.

Известно, что вода кипит при температуре 100 градусов, которая возможна лишь на четвертой стадии.

Температура пара

Пар представляет собой одно из состояний воды. Когда он поступает в воздух, то, как и другие газы, оказывает на него определенное давление. При парообразовании температура пара и воды остаются постоянными до тех пор, пока вся жидкость не изменит свое агрегатное состояние. Это явление можно объяснить тем, что при кипении вся энергия расходуется на преобразование воды в пар.

В самом начале закипания образуется влажный насыщенный пар, который после испарения всей жидкости становится сухим. Если его температура начинает превышать температуру воды, то такой пар является перегретым, и по своим характеристикам он будет ближе к газу.

Кипение соленой воды

Достаточно интересно знать, при какой температура кипит вода с повышенным содержанием соли. Известно, что она должна быть выше из-за содержания в составе ионов Na+ и Cl-, которые между молекулами воды занимают область. Этим химический состав воды с солью отличается от обычной пресной жидкости.

Дело в том, что в соленой воде имеет место реакция гидратации – процесс присоединения молекул воды к ионам соли. Связь между молекулами пресной воды слабее тех, которые образуются при гидратации, поэтому закипание жидкости с растворенной солью будет происходить дольше. По мере роста температуры молекулы в воде с содержанием соли двигаются быстрее, но их становится меньше, из-за чего столкновения между ними осуществляются реже. В результате пара образуется меньше, и его давление из-за этого ниже, чем напор пара пресной воды. Следовательно, для полноценного парообразования потребуется больше энергии (температуры). В среднем для закипания одного литра воды с содержанием 60 граммов соли необходимо поднять градус кипения воды на 10% (то есть на 10 С).

Зависимости кипения от давления

Известно, что в горах вне зависимости от химического состава воды температура кипения будет ниже. Это происходит из-за того, что атмосферное давление на высоте ниже. Нормальным принято считать давление со значением 101.325 кПа. При нем температура закипания воды составляет 100 градусов по Цельсию. Но если подняться на гору, где давление составляет в среднем 40 кПа, то там вода закипит при 75.88 С. Но это не значит, что для приготовления еды в горах придется потратить почти вдвое меньше времени. Для термической обработки продуктов нужна определенная температура.

Читайте также:  Загорается лампа давления масла форд эскорт

Считается, что на высоте 500 метров над уровнем моря вода будет закипать при 98.3 С, а на высоте 3000 метров температура закипания составит 90 С.

Отметим, что данный закон действует и в обратном направлении. Если поместить жидкость в замкнутую колбу, через которую не может проходить пар, то с ростом температуры и образованием пара давление в этой колбе будет расти, и закипание при повышенном давлении произойдет при более высокой температуре. Например, при давлении 490.3 кПа температура кипения воды составит 151 С.

Кипение дистиллированной воды

Дистиллированной называется очищенная вода без содержания каких-либо примесей. Ее часто применяют в медицинских или технических целях. С учетом того, что в такой воде нет никаких примесей, ее не используют для приготовления пищи. Интересно заметить, что закипает дистиллированная вода быстрее обычной пресной, однако температура кипения остается такой же – 100 градусов. Впрочем, разница по времени закипания будет минимальной – всего доли секунды.

В чайнике

Часто люди интересуются, при какой температуре кипит вода в чайнике, так как именно этими приборами они пользуются для кипячения жидкости. С учетом того, что атмосферное давление в квартире равно стандартному, а используемая вода не содержит солей и других примесей, которых там не должно быть, то и температура закипания также будет стандартной – 100 градусов. Но если вода будет содержать соль, то температура закипания, как мы уже знаем, будет выше.

Заключение

Теперь вы знаете, при какой температуре кипит вода, и как атмосферное давление и состав жидкости влияют на данный процесс. В этом нет ничего сложного, и подобную информацию дети получают еще в школе. Главное — запомнить, что со снижением давления понижается и температура кипения жидкости, а с его ростом увеличивается и она.

В интернете можно найти множество разных таблиц, где указывается зависимость температуры кипения жидкости от атмосферного давления. Они доступны всем и активно используются школьниками, студентами и даже преподавателями в институтах.

Источник

Зависимость температуры кипения от давления.

Кипение жидкости ■ происходит при одинаковой температуре всей жидкости, когда давление насыщающего пара этой жидкости равно внешнему давлению.

Каждая жидкость при нормальных условиях кипит при определенной температуре, при которой давление насыщающих паров этой жидкости равно внешнему давлению на ее поверхность. Эту температуру называют температурой кипения.

Подводимая к жидкости в процессе кипения теплота расходуется на увеличение потенциальной энергии молекул, на работу против внешнего давления при образовании и движении пузырьков пара, на компенсацию потерь теплоты, связанных с процессом испарения жидкости в окружающую среду.

Из приведенных рассуждений ясно, что температура кипения жидкости зависит от внешнего давления. Чем ниже внешнее давление, тем ниже температура кипения жидкости. Этим объясняется хорошо известный факт, что на больших высотах, где атмосферное давление пониженное, жидкости кипят при температурах более низких, чем на уровне моря. Наоборот, в котлах паровых машин, где давление достигает порядка 15 атм (15 10 Па), температура кипения воды близка к 200° С (473 К).

Когда говорят о температуре кипения жидкости, не указывая давления, имеют в виду температуру кипения при нормальном давлении

(760 мм рт, ст. = 1,02 10 Па).

Читайте также:  Какой камень снижает артериальное давление

Смотри учебник стр. 301

2.ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА, упорядоченность в ориентации векторов напряженностей электрических E и магнитных H полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Различают линейную поляризацию света, когда E сохраняет постоянное направление (плоскостью поляризации называют плоскость, в которой лежат E и световой луч), эллиптическую поляризацию света, при которой конец E описывает эллипс в плоскости, перпендикулярной лучу, и круговую поляризацию света (конец E описывает окружность).

Поляроиды

Используя дихроизм таких двоякопреломляющих кристаллов, как, например, герапатит, изготовляют поляризационные светофильтры (поляроиды). Они представляют собой целлулоидную пленку, покрытую тонким слоем кристалликов герапатита, ориентированных определенным образом. Эти пленки ведут себя подобно пластинкам, вырезанным из кристалла турмалина: в них происходит двойное лучепреломление и, так же как в пластинке турмалина, один из поляризованных лучей поглощается в самом герапятите, а другой выходит наружу.

Такие устройства, как поляроиды и призмы, могут работать как поляризаторы и анализаторы. Опыт показывает, что некоторые кристаллы и растворы органических соединений при прохождении через них поляризованного луча поворачивают плоскость его поляризации, причем угол поворота плоскости колебаний вектора Е пропорционален пути, пройденному светом в этом веществе. Вещества, вращающие плоскость поляризации, называют оптически активными. К их числу принадлежат кварц, раствор сахара в воде и др.

Явление поляризации широко используют в народном хозяйстве. Оно применяется для определения концентрации растворов оптически активных веществ, для определения мест упругих напряжений, возникающих в результате механических нагрузок, при изучении быстро протекающих процессов, таких, например, как звукозапись и воспроизведение звука.

Билет № 20

  1. Характеристика жидкого состояния вещества. Смачивания. Кипение.
  2. Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.
  3. Задача на нахождение сопротивления электролиза.

Ответы: смотри учебник стр.84

1. ЖИДКОСТЬ, агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе черты твердого состояния (сохранение объема, определенная прочность на разрыв) и газообразного (изменчивость формы). Для жидкости характерны ближний порядок в расположении частиц (молекул, атомов) и малое различие в кинетической энергии теплового движения молекул и их потенциальной энергии взаимодействия. Тепловое движение молекул жидкости состоит из колебаний около положений равновесия и сравнительно редких перескоков из одного равновесного положения в другое, с этим связана текучесть жидкости.

Кипениепроцесс парообразования, происходящий во всем объеме жидкости при определенной температуре.

Наблюдая за нагреванием воды, можно заметить, что при повышении температуры в ней появляются мелкие пузырьки. Это воздух, который всегда присутствует в воде и при нагревании выделяется в виде пузырьков. В них находится также и водяной пар. При нагревании пузырьки растут таким образом, что сумма давления воздуха и пара в них остается равной внешнему давлению. Когда пузырьки становятся достаточно большими, выталкивающая сила воды заставляет их оторваться и подняться в верхние слои жидкости. Если же верхние слои воды недостаточно прогрелись, то, попадая в них, пузырьки уменьшаются в объеме и исчезают. При определенной температуре они подплывают к поверхности, объем их резко возрастает и на поверхности жидкости они лопаются. Находящийся в пузырьках водяной пар выходит наружу, вода кипит.

Температура, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения. Значение ее зависит от рода жидкости.

Некоторые жидкости кипят при очень низких температурах. Водород — при

t = -253 °С, кислород — при t — -183 °С. Железо кипит при очень высокой температуре — t = 2750 °С. Во время кипения температура жидкости не изменяется до тех пор, пока вся жидкость не превратится. Передаваемая жидкости энергия идет не на увеличение скорости молекул, что привело бы к увеличению температуры, а на разрыв связей между молекулами. Внутренняя энергия ее при этом увеличивается. Если нагретый пар охладить до температуры кипения, то он будет конденсироваться. Температура не будет изменятся до тех пор, пока весь пар не превратится в жидкость, участок EF. При этом выделяется энергия по величине энергии, поглощённой при образовании пара.

Читайте также:  Требование правил безопасности к сосудам работающим под давлением

Смачивание

При соприкосновении жидкости с поверхностью твердого тела возможны два случая: жидкость смачивает твердое тело и не смачивает его. Если, например, капли ртути поместить на поверхность чистого железа и на чистое стекло, то на поверхности железа они будут растекаться, а на поверхности стекла иметь форму, близкую к шарообразной. Если силы взаимодействия молекул твердого тела и молекул жидкости больше сил

взаимодействия между молекулами жидкости, то жидкость смачивает твердое тело (ртуть — железо). В другом случае жидкость не смачивает твердого тела (ртуть — стекло).

Искривленная поверхность жидкости в узких цилиндрических трубках или около стенок сосуда называется мениском. Поверхность смачивающей жидкости вблизи твердого тела поднимается, и мениск — вогнутый

(рис. 4.5, а). У несмачивающей жидкости ее поверхность вблизи твердого тела несколько опускается, и мениск — выпуклый (рис. 4.5, б).Определить, Смачивающей или несмачивающей по отношению к твердому телу является жидкость, можно по краевому углу в (угол между поверхностью твердого тела и касательной к поверхности жидкости в точке М; рис. 4.3 и 4.5).Для жидкости, смачивающей поверхность твердого тела, краевой угол 0 острый

Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; Нарушение авторского права страницы

Источник

Как зависит температура кипения от давления?

Это первый ответ автора, оцените его!

Кипением называется бурное парообразование по всей массе жидкости, происходящее при передаче жидкости через стенки сосуда определенного количества тепла. Температура кипения зависит от давления, под которым находится вода: чем больше давление, тем выше температура, при которой начинается кипение воды.

Кипением называется бурное парообразование по всей массе жидкости, происходящее при передаче жидкости через стенки сосуда определенного количества тепла. Температура кипения зависит от давления, под которым находится вода: чем больше давление, тем выше температура, при которой начинается кипение воды.

До какой максимальной температуры можно нагреть воду?

Имеется в виду жидкая вода или вода вообще?

Как верно заметил оратор выше, с увеличением давления увеличивается и температура кипения, однако продолжаться бесконечно это не может. Каждое вещество имеет критическую температуру фазового перехода — когда давление настолько большое, что различия между фазой жидкости и газа у вещества исчезают (плотность жидкости и её насыщенного пара уравниваются, а поверхностное натяжение вещества доходит до нуля). У воды это проходит при максимальном давлении в 218,3 атмосфер, тогда температура кипения будет равна 647 по Кельвину или примерно 374 по Цельсию.

Если имеется в виду максимальная температура вещества вообще, то здесь она для всех веществ одинаковая. Для начала, после нагрева молекул воды до температуры в несколько тысяч градусов, с орбит атомов слетят электроны и в целом получится уже не вода, а свободные ядра водорода и кислорода. Далее, на температуре около ста миллиардов градусов и ядра развалятся протоны с нейтронами, позже — протоны разделятся на кварки и глюоны.

Что будет, если нагревать дальше? Существует верхний предел температуры (планковская температура) для всех веществ во Вселенной. Выше планковской температуры энергия частиц становится настолько большой, что гравитационные силы между ними становятся сравнимы с остальными фундаментальными взаимодействиями. Проще говоря, вся материя переходит в энергию, ибо сама по себе температура в термодинамике — это кинетическая энергия молекул. Равна эта величина примерно 1,416808*10^32 (141 680 800 000 000 000 000 000 000 000 000 — сто сорок один нониллион, шестьсот восемьдесят октиллионов, восемьсот септиллионов) градуса Кельвина с погрешностью.

Источник

Adblock
detector