Кипение жидкости(уч.10кл.Стр.296-299,уч.8кл.Стр.44-45)

Физика кипения

Определение кипения

Определение температуры кипения

Зависимость температуры кипения от давления.

(Пример опреснительной установки)

Неизменность температуры кипения

Критическая температура

Понятие перегретой жидкости.

Испарение происходит с поверхности жидкости при любой температуре.

При определенных условиях процесс парообразования может происходить и внутри жидкости.

Кипение – парообразование, происходящее во всем объеме жидкости при определенной температуре.

Кипение – это интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости при определенной температуре.

При этой температуре, называемой температурой кипения, всплывают и лопаются

многочисленные пузырьки пара, вызывающие характерное бурление жидкости.

Температуру, при которой жидкость кипит, называют температурой кипения.

Во время кипения температура жидкости не меняется.

В жидкости всегда присутствуют растворенные газы, которые выделяются на дне и стенках сосуда, а так же на взвешенных в жидкости пылинках. Пары жидкости, которые находятся внутри пузырьков, являются ненасыщенными.

С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает, пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают.

Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает и пузырьки захлопываются с характерным шумом..

При дальнейшем увеличении температуры жидкость внутри пузырьков с их поверхности испаряются молекулы жидкости. Замкнутый объем пузырька оказывается заполненным не только воздухом, но и насыщенным паром.

С повышением температуры давление насыщенного пара растет быстрее, чем давление воздуха, поэтому в достаточно нагретой жидкости давление внутри пузырька можно считать равным давлению насыщенного пара.

Увеличение объема пузырька происходит, когда давление насыщенного пара внутри него превосходит внешнее давление, равно сумме атмосферного и гидростатического давления столба жидкости.

p = p_a + ρgh

При дальнейшем нагреве объем пузырька возрастает. Когда сила Архимеда превосходит силу сцепления пузырька со стенкой сосуда и силу тяжести пузырька mg, он отрывается от стенки и всплывает.

При подъеме в жидкости, имеющей постоянную температуру, пузырьки увеличиваются в объеме в соответствии с законом Бойля-Мариотта, так как внешнее давление по мере всплытия уменьшается.

Всплывшие пузырьки начинают лопаться, когда давление насыщенного пара, которым они наполнены, будет превосходить атмосферное давление:

p_нп > p_a

Температура кипения – температура, при которой давление насыщенного пара жидкости превосходит внешнее давление на жидкость.

Температура кипения зависит от внешнего давления на жидкость.

Температура кипения жидкости остается постоянной в процессе кипения

Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение ее в пар. (Каждый лопнувший пузырек охлаждает жидкость)

Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависти от давления на ее поверхность. Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости.

Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.

Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости. Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.

У каждой жидкости своя температура кипения, которая зависит от давления насыщенного пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения.

При увеличении температуры жидкости увеличивается давление насыщенного пара и одновременно растет его плотность. Плотность жидкости, находящейся в равновесии со своим паром, уменьшается вследствие расширения жидкости при нагревании.

Зависимость плотностей жидкости и ее насыщенного пара от температуры при постоянном объеме.

При некоторой температуре, называемой критической, плотности жидкости и пара сравняются.

Критическая температура – это температура, при которой исчезают различия в физических свойствах между жидкостью и ее насыщенным паром.

При критической температуре плотность и давление насыщенного пара становятся максимальными, а плотность жидкости , находящейся в равновесии с паром, - минимальной.

Особое значение критической температуры состоит в том, что при температуре выше критической ни при каких давлениях газ нельзя обратить в жидкость. Газ, имеющий температуру ниже критической, представляет собой ненасыщенный пар.

Понижение температуры кипения при понижении давления используется в опреснительных установках.

Жидкость, не содержащая газа и находящаяся в сосуде, со стенок которого удален газ, не кипит.

Жидкость, нагретая до температуры, превышающей температуру кипения при нормальном давлении, называется перегретой.