A forrás függése a külső nyomástól. Forrásban lévő folyadékok. A forráspont függése a nyomástól. Túlhűtött gőz és túlhevített folyadék

Párolgás nem csak párolgás következtében, hanem forralás közben is előfordulhat. Tekintsük a forralást energetikai szempontból.

Egy folyadékban mindig feloldódik bizonyos mennyiségű levegő. Folyadék melegítésekor a benne oldott gáz mennyisége csökken, ennek következtében egy része kis buborékok formájában az edény alján és falán, illetve a folyadékban lebegő, fel nem oldott szilárd részecskéken szabadul fel. A folyadék ezekbe a légbuborékokba párolog. Idővel a bennük lévő gőzök telítődnek. További melegítéssel a buborékok belsejében lévő telített gőz nyomása és térfogata megnő. Amikor a buborékok belsejében a gőznyomás egyenlővé válik a légköri nyomással, Arkhimédész felhajtóerejének hatására felemelkednek a folyadék felszínére, felrobbannak, és gőz távozik belőlük. A párologtatást, amely egyszerre megy végbe a folyadék felszínéről és magában a folyadék belsejében légbuborékokká, forrásnak nevezzük. Azt a hőmérsékletet, amelyen a buborékokban lévő telített gőznyomás egyenlővé válik a külső nyomással, nevezzük forráspont.

Mivel ugyanazon a hőmérsékleten a különböző folyadékok telített gőzeinek nyomása eltérő, különböző hőmérsékleteken egyenlővé válnak légköri nyomás. Emiatt különböző folyadékok különböző hőmérsékleteken forrnak fel. A folyadékoknak ezt a tulajdonságát kőolajtermékek szublimálására használják. Az olaj hevítésekor annak legértékesebb, illékony részei (benzin) párolognak el először, amelyek így elkülönülnek a "nehéz" maradékoktól (olajok, fűtőolaj).

Abból a tényből, hogy a forrás akkor következik be, amikor a telített gőznyomás egyenlő a folyadékra nehezedő külső nyomással, ebből következik, hogy a folyadék forráspontja a külső nyomástól függ. Ha növeljük, akkor a folyadék magasabb hőmérsékleten forr, mivel magasabb hőmérséklet szükséges ahhoz, hogy a telített gőzök elérjék ezt a nyomást. Ezzel szemben csökkentett nyomáson a folyadék alacsonyabb hőmérsékleten forr. Ez tapasztalattal igazolható. A lombikban lévő vizet felforraljuk, és eltávolítjuk a szellemlámpát (37. ábra, a). A víz forrása leáll. Miután a lombikot dugóval lezártuk, elkezdjük szivattyúval eltávolítani belőle a levegőt és a vízgőzt, ezzel csökkentve a vízre nehezedő nyomást, amely „ennek hatására felforr. Miután nyitott lombikban felforraltuk, növeli a víz nyomását, ha levegőt pumpál a lombikba (37. ábra, b) A forrás leáll. 1 atm a víz 100°C-on forr, és at 10 atm- 180 °C-on. Ezt a függőséget használják például autoklávokban, a gyógyászatban sterilizálásra, főzésnél az élelmiszerek főzésének felgyorsítására.

Ahhoz, hogy a folyadék elkezd forrni, forráspontig kell melegíteni. Ehhez energiát kell adni a folyadéknak, például a hő mennyiségét Q \u003d cm (t ° - t ° 0). Forrás közben a folyadék hőmérséklete állandó marad. Ez azért van így, mert a forrás közben jelentett hőmennyiséget nem a folyadék molekuláinak mozgási energiájának növelésére fordítják, hanem a molekuláris kötések felszakítására, azaz a párologtatásra. A kondenzáció során a gőz az energiamegmaradás törvénye szerint olyan mennyiségű hőt ad le a környezetnek, amelyet a párologtatásra fordítottak. A kondenzáció a forrásponton megy végbe, amely állandó marad a kondenzációs folyamat során. (Mondd el miért).

Állítsuk össze a párolgás és a kondenzáció hőmérlegének egyenletét. A folyadék forráspontján felvett gőz az A. csövön keresztül bejut a kaloriméterben lévő vízbe (38. ábra, a), abban lecsapódik, és megadja a kinyerésére fordított hőmennyiséget. Ebben az esetben a víz és a kaloriméter nem csak a gőz kondenzációjából kap hőmennyiséget, hanem a belőle nyert folyadékból is. A fizikai mennyiségek adatait a táblázat tartalmazza. 3.

A lecsapódó gőz leadta a hőmennyiséget Q p \u003d rm 3(38. ábra, b). A gőzből nyert folyadék t ° 3 -ról θ ° -ra hűtve feladta a hőmennyiséget Q 3 \u003d c 2 m 3 (t 3 ° - θ °).

A kaloriméter és a víz, amely t ° 2 -ról θ ° -ra melegedett (38. ábra, c), megkapta a hőmennyiséget

Q 1 \u003d c 1 m 1 (θ ° - t ° 2); Q 2 \u003d c 2 m 2 (θ ° - t ° 2).

Az energia megmaradásának és átalakulásának törvénye alapján

Q p + Q 3 \u003d Q 1 + Q 2,

A folyadékhűtés jelenségének felhasználása annak párolgása során; a víz forráspontjának függése a nyomástól.

A párolgás során az anyag folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotba (gőz) megy át. Kétféle párologtatás létezik: párolgás és forralás.

Párolgás A párologtatás a folyadék szabad felületéről történik.

Hogyan történik a párolgás? Tudjuk, hogy bármely folyadék molekulái folyamatos és kaotikus mozgásban vannak, egyesek gyorsabban, mások lassabban. Az egymáshoz ható vonzóerő megakadályozza, hogy kirepüljenek. Ha azonban a folyadék felszíne közelében megjelenik egy kellően nagy kinetikus energiájú molekula, akkor az képes legyőzni az intermolekuláris vonzás erőit és kirepülni a folyadékból. Ugyanez megismétlődik egy másik gyors molekulával, a másodikkal, harmadikkal stb. Kirepülve ezek a molekulák gőzt képeznek a folyadék felett. Ennek a gőznek a képződése párolgás.

Mivel a párolgás során a leggyorsabb molekulák távoznak a folyadékból, a folyadékban maradó molekulák átlagos mozgási energiája egyre kisebb lesz. Ennek eredményeként a párolgó folyadék hőmérséklete csökken: a folyadék lehűl. Ez az oka annak, hogy egy vizes ruhában lévő ember hűvösebbnek érzi magát, mint száraz ruhában (főleg ha fúj a szél).

Ugyanakkor mindenki tudja, hogy ha vizet öntünk egy pohárba és az asztalon hagyjuk, akkor a párolgás ellenére sem hűl le folyamatosan, egyre hidegebb lesz, amíg meg nem fagy. Mi akadályozza meg ezt? A válasz nagyon egyszerű: a víz hőcseréje az üveget körülvevő meleg levegővel.

A folyadék párolgás közbeni lehűlése jobban észrevehető, ha a párolgás elég gyorsan megy végbe (hogy a folyadéknak ne legyen ideje visszaállítani a hőmérsékletét a hőcsere miatt környezet). Az illékony folyadékok gyorsan elpárolognak, amelyekben az intermolekuláris vonzási erők kicsik, például éter, alkohol, benzin. Ha ilyen folyadékot csepegtet a kezére, fázni fogunk. A kéz felületéről elpárologva az ilyen folyadék lehűl, és némi hőt vesz el belőle.

A párologtató anyagokat széles körben használják a mérnöki iparban. Például az űrtechnológiában a leszálló járműveket vonják be ilyen anyagokkal. A bolygó légkörén való áthaladáskor a test-készülék a súrlódás következtében felmelegszik, és az azt borító anyag párologni kezd. Párologtatva lehűti az űrhajót, ezáltal megóvja a túlmelegedéstől.

A víz párolgás közbeni hűtését a levegő páratartalmát mérő műszerekben is alkalmazzák - pszichrométerek(a görög "psychros" szóból - hideg). A pszichrométer két hőmérőből áll. Az egyik (száraz) a levegő hőmérsékletét mutatja, a másik pedig (amelynek tartálya kambriával van kötve, vízbe süllyesztve) - alacsonyabb hőmérséklet a nedves kambriumból való párolgás intenzitása miatt. Minél szárazabb a levegő, amelynek a páratartalmát mérjük, annál erősebb a párolgás, és ennélfogva annál alacsonyabb a nedves hőmérséklet mérése. Ezzel szemben minél nagyobb a levegő páratartalma, annál kevésbé intenzív a párolgás, és ezért annál inkább magas hőmérsékletű mutatja ezt a hőmérőt. A száraz és nedves hőmérők leolvasása alapján egy speciális (pszikrometriás) táblázat segítségével meghatározzuk a levegő páratartalmát százalékban kifejezve. A legmagasabb páratartalom 100% (ennél a páratartalomnál harmat jelenik meg a tárgyakon). Egy személy számára a legkedvezőbb páratartalom a 40 és 60% közötti tartományban van.

Egyszerű kísérletekkel könnyen megállapítható, hogy a párolgás sebessége a folyadék hőmérsékletének emelkedésével, valamint szabad felületének növekedésével és szél jelenlétében növekszik.

Miért párolog el gyorsabban a folyadék szél jelenlétében? A helyzet az, hogy a folyadék felszínén történő párolgással egyidejűleg fordított folyamat megy végbe - páralecsapódás. A kondenzáció annak a ténynek köszönhető, hogy a gőzmolekulák egy része, amely véletlenszerűen mozog a folyadék felett, ismét visszatér hozzá. A szél elhordja a folyadékból kirepült molekulákat, és nem engedi vissza őket.

Kondenzáció akkor is előfordulhat, ha a gőz nem érintkezik a folyadékkal. A felhőképződést például a kondenzáció magyarázza: a légkör hidegebb rétegeiben a föld fölé emelkedő vízgőz molekulái apró vízcseppekké csoportosulnak, amelyek felhalmozódása felhők. A légkörben lévő vízgőz lecsapódása esőt és harmatot is okoz.

Forráshőmérséklet a nyomás függvényében

A víz forráspontja 100°C; azt gondolhatnánk, hogy ez a víz velejárója, hogy a víz, bárhol és milyen körülmények között van, mindig 100 °C-on forr.

De ez nem így van, és ezt a magashegyi falvak lakói is jól tudják.

Az Elbrus tetejének közelében van egy turistaház és egy tudományos állomás. A kezdők néha azon tűnődnek, hogy "milyen nehéz forrásban lévő vízben megfőzni a tojást" vagy "miért nem ég meg a forrásban lévő víz". Ilyen körülmények között azt mondják nekik, hogy az Elbrus tetején már 82°C-on felforr a víz.

mi a baj itt? Milyen fizikai tényező zavarja a forralás jelenségét? Mi a magasság jelentősége?

Ez a fizikai tényező a folyadék felületére ható nyomás. Nem kell felmásznia a hegy tetejére, hogy ellenőrizze az elmondottak érvényességét.

Ha felmelegített vizet helyezünk a harang alá, és levegőt pumpálunk be vagy ki belőle, meggyőződhetünk arról, hogy a forráspont a nyomás növekedésével emelkedik, csökkenéssel pedig csökken.

A víz 100°C-on csak bizonyos nyomáson – 760 Hgmm – forr. Művészet. (vagy 1 atm).

A forráspont-nyomás görbe az ábrán látható. 4.2. Az Elbrus tetején a nyomás 0,5 atm, és ez a nyomás 82 ° C-os forráspontnak felel meg.

Rizs. 4.2

De a víz forráspontja 10-15 Hgmm. Art., felfrissülhet a melegben. Ezen a nyomáson a forráspont 10-15°C-ra csökken.

Még "forraló vizet" is kaphat, aminek a hőmérséklete fagyos. Ehhez csökkentenie kell a nyomást 4,6 Hgmm-re. Művészet.

Érdekes kép figyelhető meg, ha a harang alá helyezünk egy nyitott edényt vízzel, és kiszivattyúzzuk a levegőt. A szivattyúzás felforralja a vizet, de a forraláshoz hő kell. Nincs honnan venni, és a víznek fel kell adnia az energiáját. A forrásban lévő víz hőmérséklete csökkenni kezd, de ahogy a szivattyúzás folytatódik, úgy csökken a nyomás is. Ezért a forrás nem áll le, a víz tovább hűl, és végül megfagy.

Ilyen forralás hideg víz nem csak levegő szivattyúzásakor fordul elő. Például amikor egy hajó légcsavarja forog, a nyomás a fémfelület közelében gyorsan mozgó vízrétegben meredeken leesik, és a víz ebben a rétegben felforr, azaz számos gőzzel teli buborék jelenik meg benne. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik (a latin cavitas szóból - üreg).

A nyomás csökkentésével csökkentjük a forráspontot. Mi a helyzet növelésével? A miénkhez hasonló grafikon választ ad erre a kérdésre. A 15 atm-es nyomás késleltetheti a víz felforrását, csak 200°C-on indul el, 80 atm-es nyomásnál pedig csak 300°C-on forr fel a víz.

Tehát egy bizonyos külső nyomás megfelel egy bizonyos forráspontnak. De ezt az állítást meg is lehet "fordítani", mondván: a víz minden forráspontja a saját fajlagos nyomásának felel meg. Ezt a nyomást gőznyomásnak nevezik.

A forráspontot a nyomás függvényében ábrázoló görbe egyben a gőznyomás görbéje is a hőmérséklet függvényében.

A forráspont-grafikonon (vagy gőznyomás-grafikonon) ábrázolt ábrák azt mutatják, hogy a gőznyomás nagyon gyorsan változik a hőmérséklettel. 0°C-on (azaz 273 K-en) a gőznyomás 4,6 Hgmm. Art., 100 °C-on (373 K) 760 Hgmm-nek felel meg. Art., azaz 165-szörösére nő. Amikor a hőmérséklet megduplázódik (0 °C-ról, azaz 273 K-ről 273 °C-ra, azaz 546 K-re), a gőznyomás 4,6 Hgmm-ről növekszik. Művészet. közel 60 atm-ig, azaz körülbelül 10 000-szer.

Éppen ellenkezőleg, a forráspont meglehetősen lassan változik a nyomás hatására. Ha a nyomást megduplázzuk 0,5 atm-ről 1 atm-re, a forráspont 82 °C-ról (355 K) 100 °C-ra (373 K), ha pedig a nyomást 1-ről 2 atm-re duplázzuk, akkor 100 °C-ról (373). K) 120 °C-ra (393 K).

Ugyanaz a görbe, amelyet most vizsgálunk, szabályozza a gőz kondenzációját (sűrűsödését) vízben.

A gőz tömörítéssel vagy hűtéssel vízzé alakítható.

Mind a forralás, mind a kondenzáció során a pont addig nem mozdul el a görbéről, amíg a gőz vízzé vagy a víz gőzzé alakul. Ezt így is megfogalmazhatjuk: görbénk körülményei között, és csak ilyen feltételek mellett lehetséges a folyadék és a gőz együttélése. Ha egyidejűleg nem adnak hozzá hőt vagy nem vesznek el hőt, akkor a gőz és a folyadék mennyisége egy zárt edényben változatlan marad. Az ilyen gőzt és folyadékot egyensúlyban lévőnek, a folyadékkal egyensúlyban lévő gőzt pedig telítettnek mondjuk.

A forrás és a kondenzáció görbéjének, mint látjuk, van egy másik jelentése is: ez a folyadék és a gőz egyensúlyi görbéje. Az egyensúlyi görbe két részre osztja a diagrammezőt. Balra és felfelé (magasabb hőmérséklet és alacsonyabb nyomás felé) a gőz állandósult állapotának tartománya látható. Jobbra és lefelé - a folyadék stabil állapotának régiója.

A gőz-folyadék egyensúlyi görbe, vagyis a forráspont nyomástól, vagy ami ugyanaz, gőznyomástól való függése a hőmérséklettől, megközelítőleg minden folyadékra azonos. Egyes esetekben a változás valamivel élesebb, máskor valamivel lassabb lehet, de a gőznyomás mindig gyorsan növekszik a hőmérséklet emelkedésével.

Sokszor használtuk a "gáz" és a "gőz" szavakat. Ez a két szó nagyjából ugyanaz. Mondhatjuk: a vízgáz a víz gőze, a gázoxigén egy oxigén folyadék gőze. Ennek ellenére kialakult némi szokás e két szó használatában. Mivel hozzászoktunk egy bizonyos viszonylag kis hőmérsékleti tartományhoz, általában azokra az anyagokra használjuk a "gáz" szót, amelyek gőznyomása normál hőmérsékleten meghaladja a légköri nyomást. Ellenkezőleg, akkor beszélünk gőzről, ha szobahőmérsékleten és légköri nyomáson az anyag stabilabb folyadék formájában.

>>Fizika: A telített gőz nyomásának hőmérséklettől való függése. Forró

A folyadék nem csak elpárolog. Egy bizonyos hőmérsékleten felforr.
Telített gőznyomás a hőmérséklet függvényében. A telített gőz állapotát a tapasztalatok szerint (erről az előző bekezdésben beszéltünk) közelítőleg az ideális gáz állapotegyenlete (10.4) írja le, nyomását pedig a képlet határozza meg.

A hőmérséklet emelkedésével a nyomás emelkedik. Mivel A telített gőznyomás nem függ a térfogattól, ezért csak a hőmérséklettől függ.
Azonban a függőség r n.p. tól től T, amelyet kísérletileg találtunk, nem egyenesen arányos, mint egy állandó térfogatú ideális gázban. A hőmérséklet emelkedésével a valódi telített gőz nyomása gyorsabban növekszik, mint az ideális gázé ( ábra.11.1, a görbe szakasza AB). Ez nyilvánvalóvá válik, ha egy ideális gáz izohorjait a pontokon keresztül megrajzoljuk DEÉs BAN BEN(szaggatott vonal). Miért történik ez?

Amikor egy folyadékot zárt edényben hevítenek, a folyadék egy része gőzzé alakul. Ennek eredményeként a (11.1) képlet szerint a telített gőz nyomása nemcsak a folyadék hőmérsékletének emelkedése miatt növekszik, hanem a gőz molekulák koncentrációjának (sűrűségének) növekedése miatt is. Alapvetően a nyomás növekedését a hőmérséklet növekedésével pontosan a koncentráció növekedése határozza meg. Az ideális gáz és a telített gőz viselkedésében az a fő különbség, hogy amikor a gőz hőmérséklete egy zárt edényben változik (vagy ha a térfogat változik állandó hőmérsékleten), akkor a gőz tömege megváltozik. A folyadék részben gőzzé alakul, vagy fordítva, a gőz részben lecsapódik. Ideális gázzal semmi ilyesmi nem történik.
Amikor az összes folyadék elpárolgott, a gőz a további melegítés hatására megszűnik telítődni, és nyomása állandó térfogat mellett az abszolút hőmérséklettel egyenes arányban nő (lásd 1. ábra.11.1, a görbe szakasza nap).
. A folyadék hőmérsékletének növekedésével a párolgás sebessége nő. Végül a folyadék forrni kezd. Forráskor a folyadék teljes térfogatában gyorsan növekvő gőzbuborékok képződnek, amelyek a felszínre úsznak. A folyadék forráspontja állandó marad. Ennek az az oka, hogy a folyadékhoz juttatott összes energiát gőzzé alakítására fordítják. Milyen körülmények között kezdődik a forralás?
A folyadékban mindig vannak oldott gázok, amelyek az edény alján és falán, valamint a folyadékban szuszpendált porszemcséken szabadulnak fel, amelyek a párologtatás központjai. A buborékok belsejében lévő folyadékgőzök telítettek. A hőmérséklet növekedésével a gőznyomás nő, és a buborékok mérete nő. A felhajtóerő hatására felúsznak. Ha a folyadék felső rétegei alacsonyabb hőmérsékletűek, akkor a gőz ezekben a rétegekben kondenzálódik a buborékokban. A nyomás gyorsan csökken, és a buborékok összeomlanak. Az összeomlás olyan gyors, hogy a buborék falai összeütközve valami robbanásszerűséget produkálnak. Sok ilyen mikrorobbanás jellegzetes zajt kelt. Amikor a folyadék eléggé felmelegszik, a buborékok abbahagyják az összeesést, és a felszínre úsznak. A folyadék felforr. Óvatosan nézze meg a vízforralót a tűzhelyen. Látni fogja, hogy felforralás előtt szinte abbahagyja a zajt.
A telítési gőznyomás hőmérséklettől való függése megmagyarázza, hogy a folyadék forráspontja miért függ a felületén uralkodó nyomástól. Gőzbuborék akkor nőhet, ha a benne lévő telített gőz nyomása kissé meghaladja a folyadékban lévő nyomást, ami a folyadék felszínén uralkodó légnyomás (külső nyomás) és a folyadékoszlop hidrosztatikai nyomásának összege.
Figyeljünk arra, hogy a folyadék párolgása a forráspontnál alacsonyabb hőmérsékleten, és csak a folyadék felszínéről történik, forrás közben a gőzképződés a folyadék teljes térfogatában megy végbe.
A forralás olyan hőmérsékleten kezdődik, amelyen a buborékokban lévő telített gőz nyomása megegyezik a folyadék nyomásával.
Minél nagyobb a külső nyomás, annál magasabb a forráspont. Tehát egy gőzkazánban 1,6 10 6 Pa nyomáson a víz még 200 °C hőmérsékleten sem forr fel. Egészségügyi intézményekben hermetikusan lezárt edényekben - autoklávokban ( ábra.11.2) a víz emelt nyomáson is felforr. Ezért a folyadék forráspontja jóval magasabb, mint 100 °C. Az autoklávokat sebészeti műszerek sterilizálására használják, stb.

És fordítva, csökkentve a külső nyomást, ezáltal csökkentjük a forráspontot. A levegő és a vízgőz kiszivattyúzásával a lombikból a vizet szobahőmérsékleten forralhatja ( ábra.11.3). Ahogy felmászik a hegyekre, a légköri nyomás csökken, így a forráspont is csökken. 7134 m magasságban (Lenin-csúcs a Pamírban) a nyomás körülbelül 4 10 4 Pa ​​(300 Hgmm). A víz körülbelül 70 °C-on forr. Ilyen körülmények között lehetetlen húst sütni.

Minden folyadéknak megvan a saját forráspontja, amely a telített gőz nyomásától függ. Minél nagyobb a telített gőz nyomása, annál alacsonyabb a folyadék forráspontja, mivel alacsonyabb hőmérsékleten a telített gőz nyomása megegyezik a légköri nyomással. Például 100 °C-os forrásponton a telített vízgőz nyomása 101 325 Pa (760 Hgmm), a higanygőzé pedig csak 117 Pa (0,88 Hgmm). A higany 357 °C-on forr normál nyomás.
A folyadék felforr, amikor a telített gőznyomása megegyezik a folyadék belsejében lévő nyomással.

???
1. Miért nő a forráspont a nyomás növekedésével?
2. Miért elengedhetetlen a forralásnál a buborékokban lévő telített gőz nyomásának növelése, és nem a bennük lévő levegő nyomásának növelése?
3. Hogyan lehet folyadékot felforralni az edény lehűtésével? (Ez egy trükkös kérdés.)

G. Ya. Myakishev, B. B. Buhovcev, N. N. Szockij, fizika 10. osztály

Az óra tartalma óra összefoglalója támogatási keret óra bemutató gyorsító módszerek interaktív technológiák Gyakorlat feladatok és gyakorlatok önvizsgálat műhelyek, tréningek, esetek, küldetések házi feladat megbeszélés kérdések szónoki kérdések tanulóktól Illusztrációk audio, videoklippek és multimédia fotók, képek, grafikák, táblázatok, humorsémák, anekdoták, viccek, képregények, példázatok, mondások, keresztrejtvények, idézetek Kiegészítők absztraktokat cikkek chipek érdeklődő bölcsők tankönyvek alapvető és kiegészítő szószedet egyéb Tankönyvek és leckék javításaa tankönyv hibáinak javítása egy töredék frissítése a tankönyvben az innováció elemei a leckében az elavult ismeretek újakkal való helyettesítése Csak tanároknak tökéletes leckék naptári terv évre a vitaprogram módszertani ajánlásai Integrált leckék

Ha javításai vagy javaslatai vannak ehhez a leckéhez,

A fenti okfejtésből világosan kitűnik, hogy a folyadék forráspontjának a külső nyomástól kell függnie. A megfigyelések ezt igazolják.

Minél nagyobb a külső nyomás, annál magasabb a forráspont. Tehát egy gőzkazánban 1,6 10 6 Pa nyomáson a víz még 200 °C hőmérsékleten sem forr fel. Az egészségügyi intézményekben a forrásban lévő víz hermetikusan lezárt edényekben - autoklávokban (6.11. ábra) is előfordul megemelt nyomáson. Ezért a forráspont jóval magasabb, mint 100 °C. Az autoklávokat sebészeti eszközök, kötszerek stb. sterilizálására használják.

Ezzel szemben a külső nyomás csökkentésével csökkentjük a forráspontot. A légszivattyú harangja alatt szobahőmérsékletű vizet forralhat (6.12. ábra). Ahogy felmászik a hegyekre, a légköri nyomás csökken, így a forráspont is csökken. 7134 m magasságban (Lenin-csúcs a Pamírban) a nyomás körülbelül 4 10 4 Pa ​​(300 Hgmm). A víz körülbelül 70 °C-on forr. Ilyen körülmények között lehetetlen például húst főzni.

A 6.13. ábra a víz forráspontjának külső nyomástól való függését mutatja. Könnyen belátható, hogy ez a görbe egyben a telített vízgőz nyomásának a hőmérséklettől való függését is kifejező görbe.

A folyadékok forráspontjának különbsége

Minden folyadéknak megvan a maga forráspontja. A folyadékok forráspontjának különbségét a telített gőzeik azonos hőmérsékletű nyomáskülönbsége határozza meg. Például az étergőznek már szobahőmérsékleten a nyomása nagyobb, mint a légköri nyomás fele. Ezért ahhoz, hogy az éter gőznyomása megegyezzen a légköri nyomással, enyhe hőmérséklet-emelkedés szükséges (legfeljebb 35 ° C). A higanyban a telített gőzök nyomása szobahőmérsékleten nagyon elhanyagolható. A higany gőznyomása csak a hőmérséklet jelentős emelkedésével (357 ° C-ig) lesz egyenlő a légköri nyomással. Ezen a hőmérsékleten, ha a külső nyomás 105 Pa, a higany felforr.

Az anyagok forráspontjának különbsége nagy hasznát veszi a technológiában, például a kőolajtermékek szétválasztásánál. Az olaj melegítése során elsősorban annak legértékesebb, illékony részei (benzin) párolognak el, amelyek így elválaszthatók a „nehéz” maradványoktól (olajok, fűtőolaj).

A folyadék felforr, ha telített gőznyomása megegyezik a folyadék belsejében lévő nyomással.

§ 6.6. Párolgási hő

Kell-e energia a folyadék gőzzé alakításához? Valószínűleg igen! Nem?

Megjegyeztük (lásd 6.1. pont), hogy a folyadék elpárolgása együtt jár annak lehűlésével. Ahhoz, hogy a párolgó folyadék hőmérséklete változatlan maradjon, kívülről hőt kell szolgáltatni. Természetesen maga a hő átadható folyadéknak a környező testekből. Tehát az üvegben lévő víz elpárolog, de a víz hőmérséklete, amely valamivel alacsonyabb, mint a környező levegő hőmérséklete, változatlan marad. A hő a levegőből a vízbe kerül, amíg az összes víz el nem párolog.

A víz (vagy bármilyen más folyadék) forrásban tartásához folyamatosan hőt is kell adni rá, például égővel melegítve. Ebben az esetben a víz és az edény hőmérséklete nem emelkedik, hanem másodpercenként bizonyos mennyiségű gőz képződik.

Így ahhoz, hogy egy folyadékot párolgás vagy forralás útján gőzzé alakítsunk, hő beáramlásra van szükség. Azt a hőmennyiséget, amely egy adott tömegű folyadék gőzzé alakításához szükséges azonos hőmérsékleten, a folyadék párolgási hőjének nevezzük.

Mire használják fel a szervezetbe juttatott energiát? Először is, hogy növelje belső energiáját a folyadékból a gáz halmazállapotúvá történő átmenet során: végül is ebben az esetben az anyag térfogata a folyadék térfogatáról a telített gőz térfogatára nő. Következésképpen megnő a molekulák közötti átlagos távolság, és ezáltal a potenciális energiájuk is.

Ezen túlmenően, amikor egy anyag térfogata nő, a munka a külső nyomás erőivel szemben történik. A párolgáshőnek ez a része szobahőmérsékleten általában a teljes párolgási hő néhány százaléka.

A párolgáshő a folyadék típusától, tömegétől és hőmérsékletétől függ. A párolgáshőnek a folyadék típusától való függőségét egy fajlagos párolgási hőnek nevezett érték jellemzi.

Egy adott folyadék fajlagos párolgáshője a folyadék párolgáshőjének tömegéhez viszonyított aránya:

(6.6.1)

ahol r- a folyadék fajlagos párolgási hője; T- folyadék tömege; K n a párolgáshője. A fajlagos párolgáshő SI mértékegysége a joule per kilogramm (J/kg).

A víz fajpárolgási hője nagyon magas: 2,256 10 6 J/kg 100 °C hőmérsékleten. Más folyadékoknál (alkohol, éter, higany, kerozin stb.) a párolgási fajhő 3-10-szer kisebb.

Forrás -Ez a párologtatás, amely a teljes folyadék térfogatában állandó hőmérsékleten megy végbe.

A párolgási folyamat nem csak a folyadék felszínéről, hanem a folyadék belsejében is előfordulhat. A folyadék belsejében lévő gőzbuborékok kitágulnak és a felszínre úsznak, ha a telített gőznyomás egyenlő vagy nagyobb, mint a külső nyomás. Ezt a folyamatot forralásnak nevezik. Amíg a folyadék forr, hőmérséklete állandó marad.

100 0 C hőmérsékleten a telített vízgőz nyomása megegyezik a normál légköri nyomással, ezért normál nyomáson a víz 100 ° C-on forr. 80 °C-os hőmérsékleten a telített gőznyomás körülbelül a fele a normál légköri nyomásnak. Ezért a víz 80 °C-on forr, ha a felette lévő nyomást 0,5 normál légköri nyomásra csökkentjük (ábra).

A külső nyomás csökkenésével a folyadék forráspontja csökken, a nyomás növekedésével pedig a forráspont emelkedik.

folyadék forráspontja- Ez az a hőmérséklet, amelyen a telített gőz nyomása a folyadék buborékaiban megegyezik a felületén uralkodó külső nyomással.

kritikus hőmérséklet.

1861-ben D. I. Mengyelejev megállapította, hogy minden folyadékhoz olyan hőmérsékletnek kell lennie, amelyen a folyadék és gőze közötti különbség eltűnik. Mengyelejev nevezte el abszolút forráspont (kritikus hőmérséklet). Nincs alapvető különbség a gáz és a gőz között. Általában gáz gáz halmazállapotú anyagnak nevezzük, ha hőmérséklete a kritikus felett van, és komp- ha a hőmérséklet kritikus alatt van.

Egy anyag kritikus hőmérséklete az a hőmérséklet, amelyen a folyadék sűrűsége és telített gőzének sűrűsége azonos lesz.

Bármilyen gáz halmazállapotú anyag folyadékká alakulhat. Ilyen átalakulást azonban minden anyag csak egy bizonyos, minden anyagra jellemző érték alatti hőmérsékleten tapasztalhat, amelyet kritikus hőmérsékletnek neveznek T k. A kritikusnál magasabb hőmérsékleten az anyag nyomás alatt sem válik folyadékká.

Az ideális gázmodell a természetben ténylegesen létező gázok tulajdonságainak leírására alkalmazható korlátozott hőmérséklet- és nyomástartományban. Amikor a hőmérséklet az adott gázra vonatkozó kritikus érték alá esik, a molekulák közötti vonzó erők hatása már nem elhanyagolható, és kellően magas nyomású egy anyag molekulái kapcsolódnak egymáshoz.

Ha egy anyag kritikus hőmérsékleten és kritikus nyomáson van, akkor állapotát kritikus állapotnak nevezzük.

(A víz felmelegítésekor a benne oldott levegő az edény falainál felszabadul és a buborékok száma folyamatosan növekszik, térfogatuk pedig növekszik. Kellően nagy térfogatú buboréknál a rá ható Arkhimédész-erő szétszakítja. Az alsó felületről lefelé és felemeli, a levált buborék helyén pedig egy új embriója marad buborékban. Mivel ha egy folyadékot alulról melegítünk, a felső rétegei hidegebbek, mint az alsók, amikor a buborék felemelkedik, a benne lévő vízgőz lecsapódik, és a levegő újra feloldódik a vízben, és a buborék térfogata csökken. Sok buborék, mielőtt elérné a víz felszínét, eltűnik, néhány pedig eléri a felszínt. Nagyon kevés levegő és gőz maradt a vízben. Ez addig történik, amíg a konvekció következtében a teljes folyadék hőmérséklete azonos lesz. Amikor a folyadék hőmérséklete kiegyenlítődik, a buborékok térfogata megnő az emelkedés során . Ennek magyarázata a következő. Ha a folyadékban azonos hőmérséklet alakul ki és a buborék emelkedik, a buborék belsejében a telített gőznyomás állandó marad, a hidrosztatikus nyomás (a folyadék felső rétegének nyomása) pedig csökken, így a buborék nő. A buborékon belüli teljes tér növekedése során telített gőzzel telik meg. Amikor egy ilyen buborék eléri a folyadék felszínét, a benne lévő telített gőz nyomása megegyezik a folyadék felszínén uralkodó légköri nyomással.)

FELADATOK

1. A relatív páratartalom 20°C-on 58%. Miben maximális hőmérséklet harmat fog esni?

2. Mennyi vizet kell elpárologtatni 1000 ml levegőben? relatív páratartalom ami 283 K-on 40%, hogy 290 K-en 40%-ra nedvesítse?

3. A 303 K hőmérsékletű levegő harmatpontja 286 K. Határozza meg a levegő abszolút és relatív páratartalmát!

4.28°C-on a levegő relatív páratartalma 50%. Határozza meg a harmat tömegét, amely 1 km3 levegőből esett ki, amikor a hőmérséklet 12 ° C-ra esik.

5. Egy 200 m3 térfogatú helyiségben a relatív páratartalom 20 °C-on 70%. Határozza meg a szoba levegőjében lévő vízgőz tömegét!