Da li je moguće promijeniti tačku ključanja tečnosti? Molekularna fizika. Kipuća tečnost. Prehlađena para i pregrijana tečnost

Dom

Jedan od osnovnih zakona otkrio je francuski hemičar F. M. Raoul 1887. godine. obrazac koji određuje određena svojstva otopina koja ovise o koncentraciji, ali ne i o prirodi otopljene tvari. Francois Marie Raoult

(1830 - 1901) - francuski hemičar i fizičar, dopisni član Pariške akademije nauka (1890).

Od 1867 - na Univerzitetu u Grenoblu (profesor od 1870). Dopisni član Petrogradske akademije nauka (1899). Iznad bilo koje tekuće faze uvijek postoji određena (u zavisnosti od vanjskih uvjeta) količina plinovite faze koja se sastoji od iste tvari. Dakle, uvijek postoji vodena para iznad vode u atmosferi. Količina ove parne faze izražava se parcijalnim pritiskom (koncentracijom gasa) jednakim ukupnom, pod uslovom da gas zauzima ukupnu zapreminu gasa.

Fizička svojstva rastvora (topljivost, tačke smrzavanja i ključanja) su prvenstveno određena promenama pritiska zasićena para rastvarača preko rastvora. Francois Raoult je otkrio da je tlak zasićene pare rastvarača iznad otopine uvijek niži nego iznad čistog rastvarača i izveo sljedeću relaciju:

p 0 –

parcijalni pritisak

para rastvarača preko čistog rastvarača;

p i – parcijalni pritisak para rastvarača iznad rastvora;n i je molni udio otopljene tvari.

Dakle, jedan od osnovnih zakona koji određuju fizička svojstva rješenja može se formulirati na sljedeći način:

1. relativno smanjenje pritiska zasićene pare

otapala iznad otopine jednak je molskom udjelu otopljene tvari.

Razlika između temperature kristalizacije otapala T 0 fr i temperature na kojoj otopina počinje kristalizirati T fr je smanjenje temperature kristalizacije. Tada možemo formulirati sljedeći zaključak iz Raoultovog zakona:

Smanjenje temperature kristalizacije razrijeđenih otopina ne ovisi o prirodi otopljene tvari i direktno je proporcionalno molalnoj koncentraciji otopine:

ovdje: m– molalnost rastvora; TO– krioskopska konstanta, konstanta za svaki rastvarač. Za vodu, K = 1,86 0, što znači da se svi jednomolarni vodeni rastvori moraju smrznuti na temperaturi od -1,86 0 C.

Budući da se koncentracija potonjeg povećava kako otapalo kristalizira iz otopine, otopine nemaju određenu tačku smrzavanja i kristaliziraju u određenom temperaturnom rasponu.

1. Promjena tačaka ključanja

Tečnost ključa na temperaturi na kojoj ukupni pritisak zasićene pare postaje jednak spoljašnjem pritisku. Ako je otopljena tvar nehlapljiva (to jest, njen tlak zasićene pare iznad otopine se može zanemariti), tada je ukupni tlak zasićene pare iznad otopine jednak parcijalnom tlaku pare otapala. U ovom slučaju, pritisak zasićene pare iznad rastvora na bilo kojoj temperaturi biće manji nego iznad čistog rastvarača, a jednakost njegovog spoljašnjeg pritiska će se postići na višoj temperaturi. Dakle, tačka ključanja rastvora neisparljive supstance Tb je uvek viša od tačke ključanja čistog rastvarača pri istom pritisku Tb. Otuda druga posledica Raoultovog zakona:

Povećanje točke ključanja razrijeđenih otopina nehlapljivih tvari ne ovisi o prirodi otopljene tvari i direktno je proporcionalno molalnoj koncentraciji otopine:

ovdje: m– molalnost rastvora; E– ebulioskopska konstanta, konstanta za svaki rastvarač. Za vodu, E = 0,56 0, što znači da svi jednomolarni vodeni rastvori treba da počnu da ključaju na temperaturi od 100,56 0 C pri standardnom pritisku.

Svi znaju da je tačka ključanja vode pri normalnom atmosferskom pritisku (oko 760 mm Hg) 100 °C. Ali ne znaju svi da voda može ključati različite temperature. Tačka ključanja zavisi od brojnih faktora. Ako su ispunjeni određeni uslovi, voda može ključati i na +70 °C, i na +130 °C, pa čak i na 300 °C! Pogledajmo razloge detaljnije.

Šta određuje tačku ključanja vode?

Do ključanja vode u posudi dolazi kada određeni mehanizam. Kako se tečnost zagrijava, na zidovima posude u koju se sipa pojavljuju se mjehurići zraka. Unutar svakog mjehurića nalazi se para. Temperatura pare u mjehurićima je u početku mnogo viša od zagrijane vode. Ali njegov pritisak tokom ovog perioda je veći nego unutar mehurića. Dok se voda ne zagrije, para u mjehurićima je komprimirana. Zatim, pod utjecajem vanjskog pritiska, mjehurići pucaju. Proces se nastavlja sve dok se temperature tečnosti i pare u mjehurićima ne izjednače. Sada se parne kuglice mogu podići na površinu. Voda počinje da ključa. Tada se proces zagrijavanja zaustavlja, jer se višak topline odvodi parom u atmosferu. Ovo je termodinamička ravnoteža. Prisjetimo se fizike: pritisak vode se sastoji od težine same tečnosti i pritiska vazduha iznad posude sa vodom. Dakle, promjenom jednog od dva parametra (pritisak tekućine u posudi i atmosferski tlak), možete promijeniti tačku ključanja.

Koja je tačka ključanja vode u planinama?

U planinama, tačka ključanja tečnosti postepeno opada. To je zbog činjenice da se atmosferski tlak postepeno smanjuje prilikom penjanja na planinu. Da bi voda proključala, pritisak u mjehurićima koji se pojavljuju tokom procesa zagrijavanja mora biti jednak atmosferskom pritisku. Stoga, sa svakih 300 m povećanja nadmorske visine u planinama, tačka ključanja vode se smanjuje za otprilike jedan stepen. Ova vrsta kipuće vode nije tako vruća kao kipuća tekućina na ravnom terenu. On velika nadmorska visina Teško je, a ponekad i nemoguće, skuhati čaj. Ovisnost kipuće vode o pritisku izgleda ovako:

Šta je u drugim uslovima?

Koja je tačka ključanja vode u vakuumu? Vakum je retka sredina u kojoj je pritisak znatno niži od atmosferskog. Tačka ključanja vode u razrijeđenom okruženju također zavisi od preostalog pritiska. Pri vakuumskom pritisku od 0,001 atm. tečnost će ključati na 6,7 ​​°C. Tipično, preostali pritisak je oko 0,004 atm, tako da pri tom pritisku voda ključa na 30 °C. Sa povećanjem pritiska u razrijeđenom okruženju, temperatura ključanja tekućine će se povećati.

Zašto voda ključa na višoj temperaturi u zatvorenoj posudi?

U hermetički zatvorenoj posudi, tačka ključanja tečnosti je povezana sa pritiskom unutar posude. Tokom procesa zagrijavanja oslobađa se para, koja se taloži kao kondenzacija na poklopcu i zidovima posude. Dakle, pritisak unutar posude raste. Na primjer, u ekspres loncu pritisak dostiže 1,04 atm, pa tečnost u njemu ključa na 120 °C. Obično se u takvim posudama tlak može regulirati pomoću ugrađenih ventila, a samim tim i temperatura.

Kipuće- ovo je isparavanje koje se dešava istovremeno i sa površine i kroz čitavu zapreminu tečnosti. Sastoji se od toga da brojni mjehurići isplivaju i pucaju, uzrokujući karakteristično kiptanje.

Kao što pokazuje iskustvo, ključanje tečnosti pri datom spoljašnjem pritisku počinje na dobro definisanoj temperaturi koja se ne menja tokom procesa ključanja i može se desiti samo kada se energija dovodi spolja kao rezultat razmene toplote (slika 1. ):

gdje je L specifična toplina isparavanja na tački ključanja.

Mehanizam ključanja: tečnost uvijek sadrži otopljeni plin, čiji se stepen rastvaranja smanjuje s povećanjem temperature. Osim toga, na zidovima posude postoji adsorbirani plin. Kada se tečnost zagreje odozdo (slika 2), gas počinje da se oslobađa u obliku mehurića na zidovima posude. Tečnost isparava u ove mehuriće. Stoga, osim zraka, sadrže i zasićenu paru, čiji pritisak brzo raste s povećanjem temperature, a mjehurići rastu u volumenu, a posljedično se povećavaju i Arhimedove sile koje djeluju na njih. Kada sila uzgona postane veća od gravitacije mehurića, on počinje da pluta. Ali sve dok se tečnost ne zagreje ravnomerno, kako se uzdiže, zapremina mjehurića se smanjuje (pritisak zasićene pare opada sa smanjenjem temperature) i, prije nego što dosegnu slobodnu površinu, mjehurići nestaju (kolapse) (slika 2, a), što zato čujemo karakterističnu buku prije ključanja. Kada se temperatura tečnosti izjednači, zapremina mjehurića će se povećavati kako se diže, jer se pritisak zasićene pare ne mijenja, a vanjski pritisak na mjehur, koji je zbir hidrostatskog pritiska tečnosti iznad mjehurića a atmosferski pritisak se smanjuje. Mjehurić dopire do slobodne površine tečnosti, puca i izlazi zasićena para (slika 2, b) - tečnost ključa. Pritisak zasićene pare u mjehurićima je skoro jednak vanjskom pritisku.

Temperatura pri kojoj je pritisak zasićene pare tečnosti jednak spoljašnjem pritisku na njenoj slobodnoj površini naziva se tačka ključanja tečnosti.

Pošto pritisak zasićene pare raste sa povećanjem temperature, a tokom ključanja mora biti jednak spoljašnjem pritisku, onda sa povećanjem spoljašnjeg pritiska tačka ključanja raste.

Tačka ključanja također ovisi o prisutnosti nečistoća, koja se obično povećava sa povećanjem koncentracije nečistoća.

Ako prvo oslobodite tekućinu od plina otopljenog u njoj, onda se može pregrijati, tj. toplote iznad tačke ključanja. Ovo je nestabilno stanje tečnosti. Dovoljni su mali udari i tečnost proključa, a njena temperatura odmah pada na tačku ključanja.

Centri za isparavanje. Za proces ključanja neophodno je da u tečnosti postoje nehomogenosti - jezgra gasovite faze, koja igraju ulogu centara isparavanja. Obično tečnost sadrži otopljene gasove, koji se oslobađaju u mjehurićima na dnu i zidovima posude i na česticama prašine suspendovanim u tečnosti. Kada se zagreju, ovi mjehurići se povećavaju kako zbog smanjenja topljivosti plinova s ​​temperaturom, tako i zbog isparavanja tekućine u njima. Mjehurići koji su povećali volumen isplivavaju pod utjecajem Arhimedove sile uzgona. Ako gornji slojevi tečnosti imaju više niske temperature, zatim zbog kondenzacije pare pritisak u njima naglo opada i mjehurići se „kolapsiraju“ uz karakterističnu buku. Kako se cijela tečnost zagrije do temperature ključanja, mjehurići prestaju da se urušavaju i isplivaju na površinu: cijela tečnost ključa.

Ulaznica br. 15

1. Raspodjela temperature duž polumjera cilindrične šipke za gorivo.

Vrenje je intenzivan prelazak tečnosti u paru, koji se javlja formiranjem mjehurića pare po cijeloj zapremini tečnosti na određenoj temperaturi.

Isparavanje je, za razliku od ključanja, vrlo spor proces i događa se na bilo kojoj temperaturi, bez obzira na pritisak.

Kada se tečna tijela zagriju, njihova unutrašnja energija raste, a brzina kretanja molekula raste, a njihova kinetička energija raste. Kinetička energija nekih molekula raste toliko da postaje dovoljna da se prevaziđe interakcija između molekula i izleti iz tečnosti.

Eksperimentalno smo posmatrali ovaj fenomen. Da bismo to učinili, zagrijali smo vodu u otvorenoj staklenoj tikvici, mjereći njenu temperaturu. U staklenu tikvicu ulili smo 100 ml vode, koju smo zatim pričvrstili na držač i postavili na alkoholnu lampu. Početna temperatura vode bila je 28 ºC.

Vreme Temperatura Proces u tikvici

2 minute 50° Mnogo malih mehurića pojavilo se na zidovima tikvice

2min. 45 sec 62° Mjehurići su počeli da postaju sve veći. Čula se buka

4 minute 84° Mjehurići postaju veći i dižu se na površinu.

6 min 05 sec 100° Volumen mehurića se naglo povećao, oni aktivno pucaju na površini. Voda ključa.

Tabela br. 1

Na osnovu rezultata naših zapažanja možemo identifikovati faze ključanja.

Faze ključanja:

Isparavanje s površine tekućine povećava se kako temperatura raste. Ponekad može biti magle (sama para se ne vidi).

Na dnu i zidovima posude pojavljuju se mjehurići zraka.

Prvo se zagreva posuda, a zatim tečnost na dnu i na zidovima. Budući da u vodi uvijek postoji otopljeni zrak, pri zagrijavanju se mjehurići zraka šire i postaju vidljivi.

Mjehurići zraka počinju da se povećavaju i pojavljuju u cijelom volumenu, a u mjehurićima će biti ne samo zraka, već i vodene pare, jer će voda početi isparavati unutar ovih mjehurića zraka. Pojavljuje se karakterističan šum.

Ako je volumen mjehurića dovoljno velik, on počinje da se diže prema gore pod utjecajem Arhimedove sile. Pošto se tečnost zagreva konvekcijom, temperatura donjih slojeva je viša od temperature gornjih slojeva vode. Stoga će se u mjehuru koji se diže, vodena para kondenzirati i volumen mjehurića će se smanjiti. U skladu s tim, pritisak unutar mjehurića će biti manji od pritiska atmosfere i stupca tekućine koji djeluje na mjehur. Balon će se srušiti. Čuje se buka.

Na određenoj temperaturi, odnosno kada se cijela tekućina zagrije kao rezultat konvekcije, kako se približava površini, volumen mjehurića naglo raste, jer pritisak unutar mjehurića postaje jednak vanjskom tlaku (atmosfere i kolona tečnosti). Mjehurići pucaju na površini i puno pare se stvara iznad tekućine. Voda ključa.

Znakovi ključanja

Puno mjehurića koji pucaju. Puno pare na površini.

Stanje ključanja:

Pritisak unutar mehurića jednak je pritisku atmosfere plus pritisak kolone tečnosti iznad mehurića.

Da bi voda proključala, nije je dovoljno samo zagrijati na 100ºC, morate joj osigurati i značajnu zalihu topline kako bi se voda pretvorila u drugo agregatno stanje, odnosno paru.

Iskustvom smo potvrdili gornju izjavu.

Uzeli smo staklenu tikvicu, pričvrstili je za držač i stavili u lonac koji je stajao na vatri sa čista voda tako da boca ne dodiruje dno naše posude. Kada je voda u tiganju proključala, voda u tikvici nije ključala. Temperatura vode u tikvici dostigla je skoro 100ºC, ali nije proključala. Ovaj rezultat se mogao predvidjeti.

Zaključak: da biste vodu doveli do ključanja, nije je dovoljno samo zagrijati na 100º C, morate joj osigurati značajnu zalihu topline.

Ali koja je razlika između vode u tikvi i vode u tiganju? Uostalom, mjehur sadrži istu vodu, samo odvojenu od ostatka mase staklenom pregradom, zašto mu se ne dogodi isto što i ostatku vode?

Zato što pregrada sprečava vodu iz mehurića da učestvuje u onim strujama koje mešaju svu vodu u posudi. Svaka čestica vode u posudi može direktno dodirnuti zagrijano dno, ali voda u tikvi dolazi samo u dodir s kipućom vodom.

Dakle, primijetili smo da je nemoguće prokuhati vodu čistom kipućom vodom.

Nakon završetka eksperimenta 2, u vodu koja je ključala u šerpi smo sipali šaku soli. Voda je neko vreme prestala da ključa, ali je ponovo počela da ključa na temperaturi iznad 100 ºS. Ubrzo je voda u staklenoj tikvici počela da ključa.

Zaključak: Ovo se dogodilo jer je voda u tikvici dobila dovoljno toplote da proključa.

Na osnovu gore navedenog možemo jasno odrediti razliku između isparavanja i ključanja:

Isparavanje je miran, površan proces koji se događa na bilo kojoj temperaturi.

Vrenje je nasilan, volumetrijski proces, praćen otvaranjem mjehurića.

3. Tačka ključanja

Temperatura na kojoj tečnost ključa naziva se tačka ključanja.

Da bi se isparavanje odvijalo po cijelom volumenu tekućine, a ne samo s površine, odnosno da bi tekućina ključala, potrebno je da njeni molekuli imaju odgovarajuću energiju, a za to moraju imati odgovarajuću brzinu , što znači da se tečnost mora zagrijati na određenu temperaturu.

Treba imati na umu da različite tvari imaju različite točke ključanja. Tačke ključanja tvari određene su eksperimentalno i navedene u tabeli.

Naziv supstance Tačka ključanja °C

Vodik -253

Kiseonik -183

Mlijeko 100

Olovo 1740

Gvožđe 2750

Tabela br. 2

Neke supstance koje su u normalnim uslovima gasovi, kada se dovoljno ohlade, prelaze u tečnosti koje ključaju na veoma niskim temperaturama. Tečni kiseonik, na primer, ključa na atmosferskom pritisku na temperaturi od -183 ºS. Supstance koje obično posmatramo u čvrstom stanju se tope kada se rastape u tečnosti koje ključaju na veoma visokoj temperaturi.

Za razliku od isparavanja, koje se događa na bilo kojoj temperaturi, ključanje se događa na specifičnoj i konstantnoj temperaturi za svaku tekućinu. Stoga, na primjer, kada kuhate hranu, morate smanjiti vatru nakon što voda proključa, to će uštedjeti gorivo, a temperatura vode će i dalje ostati konstantna tokom ključanja.

Sproveli smo eksperiment da ispitamo tačku ključanja vode, mlijeka i alkohola.

Tokom eksperimenta naizmjenično smo zagrijavali vodu, mlijeko i alkohol do ključanja u staklenoj tikvici na alkoholnoj lampi. Istovremeno smo mjerili temperaturu tečnosti dok je ključala.

Zaključak: Voda i mlijeko ključaju na temperaturi od 100ºC, a alkohol - na 78ºC.

100ºC grafikon vremena ključanja ključale vode i mlijeka tºC

78ºC vrijeme ključanja alkohola grafik ključanja

Vrenje je neraskidivo povezano s toplinskom provodljivošću, zbog koje se toplina prenosi s površine grijanja na tekućinu. U kipućoj tekućini uspostavlja se određena raspodjela temperature. Toplotna provodljivost vode je vrlo niska, što smo potvrdili sljedećim iskustvom:

Uzeli smo epruvetu, napunili je vodom, uronili komad leda u nju i da ne bi isplivala, pritisnuli smo je metalnom maticom. Istovremeno, voda je imala slobodan pristup ledu. Zatim smo epruvetu nagnuli iznad plamena alkoholne lampe tako da je plamen dodirnuo samo vrh epruvete. Nakon 2 minute voda je počela da ključa na vrhu, ali je led ostao na dnu epruvete.

Misterija je da na dnu epruvete voda uopšte ne ključa, već ostaje hladna, ključa samo na vrhu. Šireći se od toplote, voda postaje lakša i ne tone na dno, već ostaje na vrhu epruvete. Currents toplu vodu a miješanje slojeva će se dogoditi samo u gornjem dijelu epruvete i neće uključivati ​​donje, gušće slojeve. Toplota se može prenositi naniže samo vođenjem, ali je toplotna provodljivost vode izuzetno niska.

Na osnovu navedenog u prethodnim paragrafima rada, ističemo karakteristike procesa ključanja.

Kipuće karakteristike

1) Prilikom ključanja energija se troši, a ne oslobađa.

2) Temperatura ostaje konstantna tokom procesa ključanja.

3) Svaka supstanca ima svoju tačku ključanja.

4. Od čega zavisi tačka ključanja?

Pri normalnom atmosferskom pritisku tačka ključanja je konstantna, ali kako se pritisak na tečnost menja, ona se menja. Što je veći pritisak na tečnost, to je viša tačka ključanja i obrnuto.

Proveli smo nekoliko eksperimenata kako bismo potvrdili tačnost ove izjave.

Uzeli smo pljosku vode i stavili je na alkoholnu lampu da se zagrije. Unaprijed smo pripremili čep sa gumenom kruškom umetnutom u nju. Kada je voda u tikvici proključala, tikvicu smo zatvorili čepom sa sijalicom. Zatim smo pritisnuli sijalicu i ključanje prema boci je prestalo. Kada smo pritisnuli sijalicu, povećali smo pritisak u tikvici i uslovi ključanja su bili narušeni.

Zaključak: Kako pritisak raste, temperatura ključanja se povećava.

Uzeli smo wok, napunili ga vodom i doveli vodu da proključa. Zatim su bocu zatvorili čvrstim čepom i okrenuli je, pričvrstivši je u držač. Sačekali smo da voda u tikvici prestane da ključa i prelili bocu kipućom vodom. Nije bilo promjena na boci. Zatim smo na dno tikvice stavili snijeg, a voda u tikvici je odmah proključala.

To se dogodilo jer je snijeg hladio stijenke boce, uslijed čega se para iznutra kondenzirala u kapljice vode. A pošto je tokom ključanja iz staklene boce izbačen vazduh, sada je voda u njoj podložna mnogo manjem pritisku. Ali poznato je da kada se pritisak na tečnost smanji, ona ključa na nižoj temperaturi. Prema tome, iako u našoj tikvici ima kipuće vode, kipuća voda nije vruća.

Zaključak: Kako pritisak opada, temperatura ključanja se smanjuje.

Kao što znate, vazdušni pritisak opada sa povećanjem nadmorske visine. Shodno tome, tačka ključanja tečnosti takođe opada sa povećanjem nadmorske visine, i, shodno tome, raste sa smanjenjem nadmorske visine.

Tako su američki naučnici otkrili na dnu Pacific Ocean, 400 km zapadno od Puuget Sounda, nalazi se supervruć izvor sa temperaturom vode od 400º C. Zbog visokog pritiska na vode izvora, koji se nalazi na velikim dubinama, voda u njemu ne ključa ni pri ovoj temperatura.

A u planinskim predelima, na nadmorskoj visini od 3000 m, gde je atmosferski pritisak 70 kPa, voda ključa na 90 ºC. Dakle, stanovnicima ovih krajeva koji koriste takvu ključalu vodu potrebno je mnogo više vremena za kuvanje hrane nego stanovnicima ravnica . Ali u ovoj kipućoj vodi općenito je nemoguće skuvati kokošje jaje, jer se bjelanjak ne zgrušava na temperaturama ispod 100 ºC.

U romanu Žila Verna "Djeca kapetana Granta", putnici na prijevoju u Andama otkrili su da termometar spušten u kipuću vodu pokazuje samo 87ºC.

Ova činjenica potvrđuje da se s povećanjem nadmorske visine temperatura ključanja smanjuje, jer se atmosferski tlak smanjuje.

5. Vrijednost ključanja

Vrenje je ogromno praktični značaj kako u svakodnevnom životu tako iu proizvodnim procesima.

Svi znaju da bez kuhanja ne bismo mogli pripremiti većinu jela u našoj ishrani. Iznad, u radu, ispitali smo zavisnost tačke ključanja od pritiska. Zahvaljujući stečenom znanju iz ove oblasti, domaćice sada mogu koristiti ekspres lonce. U ekspres loncu hrana se kuva pod pritiskom od oko 200 kPa. Tačka ključanja vode dostiže 120 ºC. U vodi na ovoj temperaturi, proces "ključanja" odvija se mnogo brže nego u običnoj kipućoj vodi. Ovo objašnjava naziv “lonac pod pritiskom”.

Smanjenje tačke ključanja tečnosti takođe može imati korisnost vrijednosti. Na primjer, pri normalnom atmosferskom tlaku tekući freon ključa na temperaturi od oko 30ºC. Smanjenjem pritiska, tačka ključanja freona se može spustiti ispod 0ºS. Ovo se koristi u isparivaču hladnjaka. Zahvaljujući radu kompresora, u njemu se stvara smanjeni tlak, a freon se počinje pretvarati u paru, uklanjajući toplinu sa zidova komore. Zbog toga se temperatura unutar frižidera smanjuje.

Proces vrenja je osnova za rad takvih medicinski neophodnih uređaja kao što su autoklav (uređaj za sterilizaciju instrumenata) i destilator (uređaj za proizvodnju destilovane vode).

Razlika u tačkama ključanja različitih supstanci se široko koristi u tehnologiji, na primer u procesu destilacije ulja. Kada se ulje zagrije na 360ºC, u njemu ostaje onaj njegov dio (lož ulje) koji ima visoku tačku ključanja, a oni dijelovi koji imaju tačku ključanja ispod 360ºC ispare. Iz nastale pare dobijaju se benzin i neke druge vrste goriva.

Naveli smo samo nekoliko primjera dobrobiti kuhanja, iz kojih već možemo izvući zaključke o nužnosti i značaju ovog procesa u našim životima.

6. Zaključak

U toku proučavanja teme ključanja u navedenom radu, ispunili smo ciljeve postavljene na početku rada: proučili smo pitanja o pojmu ključanja, identifikovali faze ključanja, uz objašnjenje razloga za nastanak procesa. koji se javljaju, identifikovali su znakove, uslove i karakteristike ključanja.

Zavisnost temperature ključanja od pritiska

Tačka ključanja vode je 100 °C; moglo bi se pomisliti da je to inherentno svojstvo vode, da će voda, bez obzira gdje i pod kojim uslovima bila, uvijek ključati na 100°C.

Ali to nije tako, a stanovnici visokoplaninskih sela su toga itekako svjesni.

U blizini vrha Elbrusa nalazi se kuća za turiste i naučna stanica. Početnici se ponekad iznenade "kako je teško skuvati jaje u kipućoj vodi" ili "zašto kipuća voda ne gori". U tim slučajevima kažu da voda na vrhu Elbrusa ključa već na 82 °C.

sta je bilo? Koji fizički faktor ometa pojavu ključanja? Koji je značaj nadmorske visine?

Ovaj fizički faktor je pritisak koji deluje na površinu tečnosti. Ne morate se penjati na vrh planine da biste potvrdili istinitost onoga što je rečeno.

Stavljanjem zagrijane vode ispod zvona i ispumpavanjem ili ispumpavanjem zraka odatle možete osigurati da se tačka ključanja povećava kako se pritisak povećava i smanjuje kako se smanjuje.

Voda ključa na 100 °C samo pri određenom pritisku - 760 mm Hg.

Kriva zavisnosti tačke ključanja u odnosu na pritisak prikazana je na Sl. 98. Na vrhu Elbrusa pritisak je 0,5 atm, a ovaj pritisak odgovara tački ključanja od 82 °C.

Ali s vodom koja ključa na 10-15 mm Hg, možete se osvježiti vruće vrijeme. Pri ovom pritisku tačka ključanja će pasti na 10-15 °C.

Možete dobiti čak i "ključalu vodu", koja ima temperaturu vode koja se smrzava. Da biste to učinili, morat ćete smanjiti pritisak na 4,6 mm Hg.

Zanimljiva slika se može uočiti ako ispod zvona stavite otvorenu posudu s vodom i ispumpate zrak. Pumpanje će uzrokovati da voda proključa, ali za ključanje je potrebna toplina. Nema ga odakle uzeti, a voda će morati da se odrekne svoje energije. Temperatura kipuće vode će početi da opada, ali kako se pumpanje nastavi, pritisak će takođe pasti. Stoga ključanje neće prestati, voda će se nastaviti hladiti i na kraju smrznuti.

Takav čir hladnom vodom nastaje ne samo pri pumpanju zraka. Na primjer, kada se propeler broda okreće, pritisak u brzom sloju vode u blizini metalne površine jako opada i voda u ovom sloju ključa, tj. U njemu se pojavljuju brojni mjehurići ispunjeni parom. Ova pojava se naziva kavitacija (od latinske riječi cavitas - šupljina).

Smanjenjem pritiska snižavamo tačku ključanja. A povećanjem? Grafikon poput našeg daje odgovor na ovo pitanje. Pritisak od 15 atm može odgoditi ključanje vode, ono će početi tek na 200 °C, a pritisak od 80 atm će uzrokovati ključanje vode tek na 300 °C.

Dakle, određeni vanjski pritisak odgovara određenoj tački ključanja. Ali ova se izjava može "okrenuti" ovako: svaka tačka ključanja vode odgovara svom specifičnom pritisku. Ovaj pritisak se zove pritisak pare.

Kriva koja prikazuje tačku ključanja kao funkciju pritiska je takođe kriva pritiska pare u funkciji temperature.

Brojevi ucrtani na grafikonu tačke ključanja (ili na grafikonu pritiska pare) pokazuju da se pritisak pare veoma oštro menja sa temperaturom. Na 0 °C (tj. 273 K) pritisak pare je 4,6 mm Hg, na 100 °C (373 K) iznosi 760 mm, odnosno povećava se 165 puta. Kada se temperatura udvostruči (sa 0 °C, tj. 273 K, na 273 °C, tj. 546 K), pritisak pare se povećava sa 4,6 mm Hg na skoro 60 atm, tj. otprilike 10.000 puta.

Stoga, naprotiv, tačka ključanja se mijenja s pritiskom prilično sporo. Kada se pritisak promeni za polovinu - sa 0,5 atm na 1 atm, tačka ključanja se povećava sa 82 °C (tj. 355 K) na 100 °C (tj. 373 K), a kada se udvostruči sa 1 atm na 2 atm - sa 100 °C (tj. 373 K) do 120 °C (tj. 393 K).

Ista kriva koju sada razmatramo također kontrolira kondenzaciju (kondenzaciju) pare u vodu.

Para se može pretvoriti u vodu bilo kompresijom ili hlađenjem.

I tokom ključanja i tokom kondenzacije, tačka se neće pomeriti sa krive sve dok se ne završi pretvaranje pare u vodu ili vode u paru. Ovo se može formulisati i na ovaj način: pod uslovima naše krive i samo pod tim uslovima moguć je koegzistencija tečnosti i pare. Ako se toplina ne dodaje ili uklanja, tada će količine pare i tekućine u zatvorenoj posudi ostati nepromijenjene. Za takvu para i tečnost se kaže da su u ravnoteži, a para koja je u ravnoteži sa svojom tečnošću naziva se zasićena.

Krivulja ključanja i kondenzacije, kao što vidimo, ima drugo značenje - to je kriva ravnoteže tečnosti i pare. Ravnotežna kriva dijeli polje dijagrama na dva dijela. Lijevo i gore (do visoke temperature i nižim pritiscima) postoji područje stabilnog stanja pare. Desno i dole je oblast stabilnog stanja tečnosti.

Kriva ravnoteže para-tečnost, tj. kriva zavisnosti tačke ključanja u odnosu na pritisak ili, što je isto, pritisak pare u odnosu na temperaturu, približno je ista za sve tečnosti. U nekim slučajevima promjena može biti nešto nagla, u drugim nešto sporija, ali pritisak pare uvijek raste brzo s povećanjem temperature.

Reči "gas" i "para" smo već koristili mnogo puta. Ove dvije riječi su prilično jednake. Možemo reći: vodeni gas je vodena para, gas kiseonik je tečna para kiseonika. Ipak, razvila se određena navika kada se koriste ove dvije riječi. Pošto smo navikli na određeni relativno mali temperaturni raspon, obično koristimo riječ „gas“ na one tvari čiji je tlak pare normalne temperature viši atmosferski pritisak. Naprotiv, govorimo o pari kada je supstanca na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku stabilnija u obliku tečnosti.

TO kvantna teorija apsolutna nulta temperatura D. Buck, G. Bethe, W. Riezler (Cambridge) “Prema kvantnoj teoriji apsolutne nulte temperature” i bilješke, čiji se prijevodi nalaze u nastavku: Za kvantnu teoriju apsolutne nulte temperature Pokret donje vilice u velikom

O kvantnoj teoriji apsolutne nulte temperature Ispod je prijevod bilješke koju su napisali poznati fizičari i objavili u Natur-wissenschaften. Urednici časopisa su „navukli mamac na velika imena“ i, ne ulazeći u suštinu napisanog, poslali su dobijeni materijal na