Физика как наука о наиболее общих законах природы, выступая в качестве учебного предмета в школе, вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире. Она раскрывает роль науки в экономическом и культурном развитии общества, способствует формированию современного научного мировоззрения.
Данная презентация рассказывает о физическом явлении "кипение" и об удельной теплоте парообразования.
«КИПЕНИЕ.
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА
ПАРООБРАЗОВАНИЯ.»
Преподаватель: Деменин Л.Н.
Что такое кипение?
Кипение это интенсивное
парообразование, которое
происходит при нагревании
жидкости не только с поверхности,
но и внутри неё.
Как происходит процесс кипения?
Почему пузырьки лопаются вблизи
поверхности жидкости
при температуре кипения?
Испарение ли это?
Температура
при кипении жидкости
изменяется?
Температура кипения
жидкостей одинакова?
Какое количество теплоты
необходимо, чтобы обратить
жидкость массой 1кг в пар без
изменения температуры?
А любой другой массы?
Почему пузырьки
увеличиваются и
поднимаются вверх?
Почему слышен
шум?
Почему в высокогорных
районах приготовление
пищи затруднительно?
Изменяется ли
температура
жидкости при
кипении?
Почему медицинские
инструменты стерилизуют
в автоклавах?
Рассмотрим,
как это происходит!
В начале нагревания
вода насыщена
воздухом и имеет
комнатную
температуру.
При дальнейшем
нагревании воды на дне
и стенках сосуда
появляются пузырьки
воздуха.
Откуда они
появляются?
При нагревании воды, растворенный в ней
газ выделяется на дне и стенках сосуда,
образуя воздушные пузырьки. Они начинают
появляться задолго до кипения. В эти
пузырьки испаряется вода. Пузырек,
наполненный паром, при достаточно
высокой температуре начинает раздуваться.
Достигнув определенных
размеров он отрывается от дна,
поднимается к поверхности
воды и лопается. При этом пар
покидает жидкость. Если вода
прогрета недостаточно, то
пузырек пара, поднимаясь в
холодные слои, схлопывается.
Возникающие при этом
колебания воды приводят к
появлению во всем объеме воды
огромного количества мелких
пузырьков воздуха: так
называемый "белый ключ".
На воздушный пузырек объемом на дне сосуда действует
подъемная сила:
F под = F Архимеда – F тяжести
Пузырек прижат ко дну, поскольку на нижнюю поверхность
силы давления не действуют. При нагреве пузырек
увеличивается за счет выделения в него газа и отрывается
от дна, когда подъемная сила будет немного больше
прижимающей. Размер пузырька, способного оторваться от
дна, зависит от его формы. Форма пузырьков на дне
определяется смачиваемостью дна сосуда.
Неоднородность
смачивания и слияние
пузырьков на дне приводят
к увеличению их размеров.
При больших размерах
пузырька при подъеме
сзади него образуются
пустоты, разрывы и
завихрения.
Когда пузырек лопается, вся окружающая его жидкость
устремляется внутрь, и возникает кольцевая волна.
Смыкаясь, она выбрасывает вверх столбик воды.
При схлопывании
лопающихся
пузырьков в
жидкости
распространяются
ударные волны
ультразвуковых
частот,
сопровождаемые слышимым шумом.
Для начальных стадий кипения характерны самые громкие и
высокие звуки (на стадии "белого ключа" чайник "поёт").
ВАЖНО ЗНАТЬ!
Температура воды в процессе кипения
не меняется
Зачем в крышке чайника делают
дырочку?
Для выхода пара!
Без дырочки в крышке пар
может выплеснуть воду через
носик чайника.
Кипением можно заставить воду
замерзнуть. Для этого надо
производить откачку воздуха и
водяного пара из сосуда, где находится
вода, так, чтобы вода всё время
кипела.
• Очень горячий кипяток можно получить на
дне глубоких шахт, где давление воздуха
значительно больше, чем на поверхности
Земли.
• На глубине 300 м вода закипит при 1 010ºС.
• При 14 атмосферах вода закипает при 2 000 ºС.
• Под колоколом воздушного насоса можно
получить «кипяток» при 200ºС.
• На Марсе мы пили бы «кипяток» при 450ºС.
• Соленая вода кипит при температуре выше
1 000ºС.
ВАЖНО ЗНАТЬ!
Температура кипения жидкости
зависит:
1. От давления:
Чем больше давление , тем выше температура
кипения.
2. От высоты над уровнем моря:
Чем выше тем меньше температура кипения.
Зависимость температуры кипения воды
от высоты над уровнем моря
• В горных районах на значительной высоте
при пониженном атмосферном давлении вода
кипит при температурах ниже, чем 100
градусов Цельсия.
Ждать, пока сварится такой обед,
приходится дольше.
Ответьте на вопрос!
Будет ли кипеть вода в
кастрюле, которая плавает
в другой кастрюле с
кипящей водой?
Почему?
Сходство и различие
Испарение
Процесс парообразования
Кипение
Процесс парообразования
Парообразование
происходит с
поверхности жидкости
Парообразование
происходит по всему
объему жидкости
Происходит при любой
температуре
Происходит только при
температуре кипения
ВАЖНО ЗНАТЬ!
Удельная теплота
парообразования
Физическая величина, показывающая,
какое количество теплоты необходимо,
чтобы обратить жидкость массой 1кг в
пар без изменения температуры.
L = Q/m
ВАЖНО ЗНАТЬ!
Формула
Q Количество теплоты
L Удельная теплота парообразования
m масса
Q = L m
Количество теплоты, необходимое
для обращения в пар жидкостей
массой 1кг
При температуре кипения внутренняя энергия
вещества в парообразном состоянии больше
внутренней энергии этого вещества в жидком
состоянии
При конденсации пара выделяется такое же
количество теплоты, какое было затрачено на
его образование
Вещество
Масса
m, кг
Удельная
теплота
Количество теплоты
Q, Дж
парообразования
L, Дж/кг
Эфир
5 кг
0,4 ∙ 10 Дж/кг
⁶
2 ∙106 Дж
Спирт
10 кг
0,9 ∙ 10 Дж/кг
⁶
9 ∙ 106 Дж
Вода
2 кг
2,3 ∙ 10 Дж/кг
⁶
4,6 ∙ 106 Дж
t,⁰С
100
80
60
40
20
А
На графиках показаны процессы нагревания и
кипения двух жидкостей одинаковой массы.
1. Для каких веществ
построены графики?
2. Какова начальная
температура
жидкостей?
3. Назовите участки
графика,
соответствующие
нагреванию и кипению
жидкостей.
D
Е
В
С
t,мин
Кипение в быту и промышленности
• Кипение используется на
электростанциях для выработки
электричества.
• Кипение используется в паровых
установках и котельных для
обогрева помещений.
• Кипение используется в медицине
для стерилизации инструментов.
• Кипение используется для
приготовления пищи.
Кастрюля скороварка
Процесс
приготовления
пищи происходит
при температуре
120 С и давлении
200 кПа
⁰
и суп в такой кастрюле сварится значительно быстрее.
Укажи на графике участок, отражающий
а) процесс нагревания;
б) процесс кипения;
в) охлаждения жидкости.
t,ºС
40
В
С
10
А
Д
t
Какое количество энергии
требуется для обращения воды
массой 150 г в пар при
температуре 100 ºС?
Какое количество теплоты
потребуется, чтобы 20 кг воды,
взятой при температуре 10 ºС,
нагреть до кипения и превратить в
пар?
Почему температура
кипения жидкостей
остается постоянной
независимо от
подводимого
количества теплоты?
Как понимать, что
удельная теплота
парообразования
воды равна
2,3 ∙ 106 Дж/кг?
Какие явления
наблюдаются в жидкости
перед тем, как она
начинает кипеть?
Экспериментальное задание:
Возьмите большую кастрюлю с водой. Поместите в нее
маленькую кастрюлю с водой так, чтобы она плавала, не
касаясь дна большой кастрюли. Поставьте их на плиту и
начните нагревать. Что будет с водой в маленькой
кастрюле, когда в большой кастрюле она будет кипеть?
Почему? Насыпьте в большую кастрюлю столовую ложку
соли. Что после этого произойдет с водой в маленькой
кастрюле? Объясните наблюдаемое явление. Что можно
сказать о температуре кипения соленой воды?
Кипение. Удельная теплота парообразования.ppt
