Кипение жидкостей. Зависимость температуры кипения от давления

Если жидкость получает теплоту, то она будет нагреваться и через некоторое время начнет кипеть. По наблюдениям этот про­цесс сопровождается образованием в объеме жидкости пузырьков насыщенного пара. С повышением температуры их количество на стенках сосуда возрастает, а размеры уве­личиваются. При определенной температуре давление пара в пузырьках становится рав­ным давлению в жидкости, и они под дей­ствием силы Архимеда начинают всплывать. Когда такой пузырек достигает поверхности жидкости, он лопается и выбрасывает пар наружу.

Кипение — это внут­реннее парообразование, которое происходит во всем объеме жидкости при температуре, когда давление насыщенного пара равно дав­лению в жидкости.

Установлено, что при кипении темпе­ратура жидкости остается постоянной — при достижении температуры кипения все пре­доставленное количество теплоты идет на парообразование. Если жидкость не получает теплоту, кипение прекратится, поскольку не будет поступать энергия для внутреннего парообразования.

Кипение осуществляется при температуре, когда давление насыщенного пара в пузырьках равно давлению в жидкости.

Рис. 3.3. Зависимость температуры ки­пения воды от давления

Каждое вещество имеет собственную тем­пературу кипения. Очевидно, что ее значение определяется давлением насыщенного пара при данной температуре, поскольку кипение наступает тогда, когда давление насыщенного пара уравнивается с давле­нием в жидкости. Поэтому температура кипения жидкостей зависит от внешнего давления — чем оно выше, тем выше долж­на быть температура кипения, и наоборот. Графически зависимость температуры ки­пения воды от давления изображена на рис. 3.3.

Это подтверждается на практике. Так, в паровых котлах, где давление может пре­вышать 1,5 • 10⁶ Па (15 атм), вода не кипит даже при 200 °C; на высокогорье, где давле­ние намного меньше, чем нормальное ат­мосферное, температура кипения воды бу­дет ниже 100 °C. Например, на вершине Говерлы (2062 м) вода будет кипеть при 90 °C, а на Эвересте (8848 м) температура кипения воды будет менее 70 °C.

При нормальном давлении жид­кий аммиак кипит при -33 °C, вода — при 100 °C, ртуть — при 357 °C.

Это свойство жидкостей широко исполь­зуют в разных технологических процессах. Например, в процессе нефтепереработки для разъединения нефтепродуктов — бензина, ма­зута и масел, имеющих разную температуру кипения; при сахароварении (благодаря по­ниженному давлению сироп кипит при низкой температуре, и поэтому сахар не пригорает). Материал с сайта http://worldof.school

Чтобы вычислить количество теп­лоты, необходимой для кипе­ния, следует учитывать: а) теп­лоту нагревания жидкости до тем­пературы кипения Q₁; б) теп­лоту парообразования Q₂: Q = Q₁ + Q₂.

Таким образом, все жидкости имеют по­стоянную температуру кипения, которая за­висит от рода вещества и внешнего дав­ления. Чтобы кипение продолжалось, не­обходимо жидкость нагреть до температуры кипения и продолжать нагревать ее, предо­ставляя количество теплоты, необходимое для парообразования:

Q = cmΔt + rm.

На этой странице материал по темам:

• Аммиачная вода температура кипения

• Температура испарения и кипения аммиака

• Температура. кипения. воды на высокогорье

• Расчет температуры кипения воды от давления формула

• Температура кипения аммиака в зависимости от давления

Вопросы по этому материалу:

• Чем отличается кипение от испарения?

• При каких условиях происходит кипение?

• От чего зависит температура кипения? Где используют это свойство жидкостей?

• Будет ли кипеть вода в стакане, который находится в кастрюле с кипятком? А спирт?