Кипіння рідин. Залежність температури кипіння від тиску

Кипіння – це пароутворення, яке відбувається одночасно і з поверхні, і по всьому об’єму рідини. Кипіння полягає в тому, що спливають і лопаються численні бульбашки, викликаючи при цьому характерне шипіння.

Як показує досвід, кипіння рідини при заданому зовнішньому тиску починається при цілком певній і не змінюваній в процесі кипіння температурі і може відбуватися тільки при підводі енергії ззовні в результаті теплообміну.

Механізм кипіння

У рідині завжди є розчинений газ, ступінь розчинення якого знижується з ростом температури. Крім того, на стінках посудини є адсорбований газ. При нагріванні рідини знизу газ починає виділятися у вигляді бульбашок у стінок посудини.

У цих бульбашках відбувається випаровування рідини.

Тому в них, крім повітря, знаходиться насичений пар, тиск якого із зростанням температури швидко збільшується, і бульбашки ростуть в обсязі, а отже, збільшуються діючі на них сили Архімеда.

Коли виштовхуюча сила стане більше сили тяжіння бульбашки, вона починає спливати. Але поки рідина не буде рівномірно прогріта, у міру спливання обсяг бульбашки зменшується (тиск насиченої пари зменшується з пониженням температури) і, не досягнувши вільної поверхні, бульбашки зникають (захлопуються), ось чому ми чуємо характерний шум перед закипанням.

Коли температура рідини вирівняється, обсяг бульбашки при підйомі буде зростати, так як тиск насиченої пари не змінюється, а зовнішній тиск на пухирець, що представляє собою суму гідростатичного тиску рідини, який знаходиться над бульбашкою, і атмосферного, зменшується.

Пухирець досягає вільної поверхні рідини, лопається, і насичений пар виходить назовні – рідина закипає.

Тиск насиченої пари при цьому в бульбашках практично дорівнює зовнішньому тиску.

Температура, при якій тиск насиченої пари рідини дорівнює зовнішньому тиску на її вільну поверхню, називається температурою кипіння рідини.

Так як тиск насиченої пари збільшується з ростом температури, а при кипінні він має дорівнювати зовнішньому, то при збільшенні зовнішнього тиску температура кипіння збільшується.

Температура кипіння залежить також від наявності домішок, зазвичай збільшуючись з ростом концентрації домішок.

Якщо попередньо звільнити рідину від розчиненого в ній газу, то її можна перегріти, тобто нагріти вище температури кипіння. Це нестійкий стан рідини. Досить невеликих струсів і рідина закипає, а її температура відразу знижується До Температури Кипіння.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Кипіння рідин. Залежність температури кипіння від тиску