Кипение

Зависимость давления насыщенного пара от температуры.

Нагреем замкнутый сосуд, в котором находятся жидкость и насыщенный пар (рис. 3.5.1). Если бы в сосуде находился идеальный газ, то с увеличением температуры газа его давление линейно возрастало бы, согласно формуле , где n = const в случае идеального газа (рис. 3.6.1.).

Если в сосуде находится насыщенный пар, то при повышении температуры возрастает не только средняя кинетическая энергия движения молекул, но и их концентрация. Поэтому давление насыщенного пара при повышении температуры возрастает быстрее, чем давление идеального газа при постоянной концентрации молекул (рис. 3.6.1.).

Испарение может происходить не только с поверхности, но и в объеме жидкости. В жидкости всегда имеются мельчайшие пузырьки, которые наполнены насыщенным паром. Такие пузырьки образуются на границе жидкости и твердого тела. При повышении температуры жидкости давление пара в пузырьке возрастает, объём пузырька увеличивается. В результате увеличивается выталкивающая сила, действующая на пузырек. Выталкивающая сила может стать больше силы сцепления между пузырьком и твердой стенкой. В этом случае пузырек отрывается от стенки, всплывает и лопается, выбрасывая пар. Этот процесс называется кипением.

Кипением называется процесс бурного парообразования не только с поверхности жидкости, но и по всему объёму.

Условие всплывания пузырьков (условие кипения): кипение жидкости начинается при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению.

(3.6.1)

В частности, при нормальном атмосферном давлении вода кипит при температуре 100°С. Это значит, что при такой температуре давление насыщенных паров воды равно P _{насыщ. пара} = 10⁵ Па = 1 атм. При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, и поэтому температура кипения воды понижается (приблизительно на 1°С на каждые 300 метров высоты). На высоте 7 км давление составляет примерно 0,4 атм, и температура кипения понижается до 70°С.

С помощью кривой, изображенной на рис. 3.6.1, которую называют кривой кипения, можно, зная внешнее давление, определить температуру кипения.

Дата добавления: 2014-01-05