Кипение

Кипение

Кипение является процессом преобразования жидкости в пар, в течение которого парообразование происходит не только с поверхности жидкости, но и из её объема под воздействием большой температуры и давления. Результатом кипения является переход жидкости из одной термодинамической фазы в другую. Каждая жидкость имеет свою температуру кипения и необходимое для этого давление.

Кипение проходит интенсивными темпами, процесс сопровождается выделением растворённого воздуха в виде покидающих сосуд пузырьков, которые отрываются со дна и всплывают на поверхность, издавая характерный хлопающий звук. Перечисленные признаки отличают кипение от испарения, которое так же является процессом парообразования, однако происходит медленно, при любых температурах и только с поверхности жидкости.

Различают пузырьковое и плёночное кипение, разница которых определяется плотностью теплового потока. В первом случае образование пара проходит в виде отдельных и растущих пузырьков, а во втором случае единичные пузыри преобразовываются в сплошной слой пара в объеме жидкости.

При нагревании кипение жидкости достигается только подогревом снизу, так как жидкость снизу имеет большую плотность в сравнении с поверхностью, а подогревание сверху воздействует только на верхнюю часть с меньшей плотностью.

Как только жидкость достигает температуры кипения, её температура в дальнейшем остается неизменной, поскольку энергия полностью тратится на процесс парообразования. При этом внутри кипящей жидкости происходит разделение температур, у стенок сосуда жидкость всегда более нагрета в сравнении с остальным объёмом. Кипение начинается с изменения температуры слоёв у стенок сосуда до значений, превышающих температуру насыщения жидкости. Такая разница температур определяется давлением, содержанием растворенных веществ и так далее.

Кипение - интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости при определенной температуре.

Как доказать, что жидкость кипит и парообразуется? - Самый простой способ увидеть такое явление - это наблюдение за кипящей водой в стеклянном сосуде.

Например, в колбу нальем обычной воды и доведем ее до кипения, молекулы воды начнут оседать на свободных стенках сосуда, испаряться, стекло запотеет, пойдет пар. Отсюда можно задаться вопросом, а при какой температуре кипят жидкости"? - для каждой жидкости разная температура кипения, всегда стоит учитывать это в решении задач.

Процессы кипения других жидкостей протекают аналогичным образом, что и кипение воды. Основное отличие в этих процессах составляют различные температуры кипения веществ, которые при нормальном атмосферном давлении являются уже измеренными табличными величинами. Укажем основные значения этих температур в таблице.

Интересен тот факт, что температура кипения жидкостей зависит от величины атмосферного давления, поэтому мы и указывали, что все значения в таблице приведены при нормальном атмосферном давлении. При возрастании давления воздуха возрастает и температура кипения жидкости, при уменьшении, наоборот, уменьшается.

Еще один интересный опыт, показывающий кипение жидкости:

Оказывается, соль значительно повышает температуру кипения. Температура кипения повышается потому, что в пузырьках воздуха содержится не только пар исходящий от воды, но и пары поваренной соли.

Во время кипения температура жидкости не меняется. Температура кипения жидкостей зависит от двух факторов: рода вещества, внешнего давления. Так же важно учитывать, что вода быстрее выкипит, если площадь испарения будет большой. Быстрее испаряется та жидкость, молекулы которой притягиваются друг к другу с меньшей силой. Так же не маловажно значение внешних факторов, к примеру - ветра. Насыщенный пар - пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью.

Формула, по которой можно рассчитать количество теплоты, необходимое для обращения жидкости в пар:

Q = Lm

Q - количество теплоты - физическая величина, показывающая, какая энергия предана телу в результате теплообмена.

L - удельная теплота - теплота, которую необходимо предать единичной массе данного вещества для того , чтобы его температура изменилась на единицу.

m - масса вещества

Где применяется кипение?

Кипение порой может даже спасти жизнь, это вещь, без которой человечеству не выжить.

1.     Фильтрация воды путем кипячения. В повседневной жизни и суровых условиях, прокипятив воду, из нее испаряются болезенетворные бактерии и другие вредные для организма микробы. Кипяченую воду можно употреблять.

2.      Разделение смесей газов жидкости. Температура кипения веществ изменяется только от давления, так разделяют, например, воздух на отдельные газы.

3.     Варка продуктов, дезинфекция.

4.     Применение в атомных реакторах и при охлаждении реактивных двигателей.

5.     Химическая технология.

6.     Паровые котлы.

7.     Двигатели.

8.     Охлаждение элементов электронной аппаратуры.

9.     Опреснительные установки.

10. Холодильная техника.

Без кипения человечеству не выжить.