Процес кипіння
Якщо рідина нагрівати, то при певній температурі вона закипить. При кипінні рідини утворюються бульбашки, які піднімаються наверх і лопаються. У бульбашках міститься повітря, в якому присутня водяна пара. Коли бульбашки лопаються, то пар виривається, і, таким чином, рідина інтенсивно випаровується.
Різні речовини, що знаходяться в рідкому стані, киплять при своїй, характерною для них температурі. Причому ця температура залежить не тільки від характеру речовини, але і від атмосферного тиску. Так вода при нормальному атмосферному тиску кипить при 100 ° C, а в горах, де тиск нижчий, вода кипить при більш низькій температурі.
Коли рідина закипає, то подальший підведення до неї енергії (тепла) не збільшує її температуру, а просто підтримує кипіння. Тобто енергія витрачається на підтримку процесу кипіння, а не на підняття температури речовини. Тому у фізиці вводиться таке поняття як питома теплота пароутворення (L). Вона дорівнює кількості тепла, необхідного для того, щоб повністю википів 1 кг рідини.
Зрозуміло, що у різних речовин своя питома теплота пароутворення. Так у води вона дорівнює 2,3 – 106 Дж / кг. У ефіру, який кипить при 35 ° C, L = 0,4 – 106 Дж / кг. У ртуті, киплячій при 357 ° C, L = 0,3 – 106 Дж / кг.
У чому ж полягає процес кипіння? Коли вода нагрівається, але ще не досягнута температура її кипіння, в ній починають утворюватися маленькі бульбашки. Зазвичай вони утворюються на дні ємності, так як зазвичай нагрівають під дном, і там температура вище.
Бульбашки містять повітря. Це означає, що з води при підвищенні температури виділяється розчинений у ній повітря. В бульбашки випаровується вода.
Бульбашки легше навколишнього їх води і тому починають підніматися у верхні шари. Однак тут температура ще нижча, ніж у дна. Тому пара конденсується, пляшечки стають менше і важче, знову опускаються вниз. Так відбувається до тих пір, поки вся вода не прогріється до температури кипіння. У цей час чути шум, що передує кипіння.
Коли досягнута температура кипіння, пляшечки вже не опускаються вниз, а спливають на поверхню і лопаються. З них виривається пар. У цей час чути вже не шум, а булькання рідини, яке говорить про те, що вона закипіла.
Таким чином, при кипінні, також як при випаровуванні, відбувається перехід рідини в пару. Однак, на відміну від випаровування, яке відбувається тільки на поверхні рідини, кипіння супроводжується утворенням бульбашок, що містять пар, по всьому об’єму. Також на відміну від випаровування, яке відбувається при будь-якій температурі, кипіння можливо лише при певній, характерною для даної рідини температурі.
Чому чим вище атмосферний тиск, тим температура кипіння рідини більше? Повітря тисне на воду, і, отже, створюється тиск всередині води. Коли утворюються бульбашки, в них пар також тисне, причому сильніше, ніж зовнішній тиск. Чим більший тиск з поза на бульбашки, тим сильніше в них має бути внутрішній тиск. Тому вони утворюються при більш високій температурі. А значить, і вода кипить при більш високій температурі.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)