Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

КИПІННЯ

На відміну від випаровування кипіння рідини відбувається тільки при певній температурі.

Кипіння являє собою утворення і виділення парів по всьому об'єму рідини, тоді як випаровування пов'язано з утворенням пара з поверхні рідини.

Механізм утворення пари при кипінні полягає в наступному. У рідині завжди знаходиться певна кількість газу (повітря). У поверхневому шарі матеріалу судини також міститься деяка кількість газу. При нагріванні посудини газ виділяється перш за все з поверхні дна, утворюючи газові бульбашки. У ці бульбашки відбувається випаровування рідини, в результаті цього кожен пухирець буде містити насичений пар і деяку кількість повітря. Тиск газу і пари при цьому протидіє гідростатичного тиску стовпа рідини над бульбашкою і зовнішньому тиску на вільну поверхню рідини, переданому по закону Паскаля на бульбашку. Так як з ростом температури тиск насичує пара зростає, то при нагріванні рідини бульбашка збільшується в розмірах. При досягненні відповідного обсягу сила Архімеда виявляється достатньою для відриву його від дна і підйому вгору в менш прогріті шари рідини (рис. 18).

Коли ж температура всіх верств рідини приймає однакове значення, обсяг бульбашок при підйомі вгору збільшується. Збільшення обсягу пов'язане з падінням тиску, що так як зменшилася відстань до вільної поверхні рідини. Тиск же насиченої пари залишається при цьому незмінним відповідним даним чудом температури.

Мал. 18

Досягаючи поверхні рідини, пар з бульбашок виривається назовні, коли тиск насиченої пари в них дорівнюватиме зовнішньому тиску, виробленому на вільну поверхню рідини. Зауважимо, що тиском повітря в бульбашці можна знехтувати. При зовнішньому тиску, рівному нормальному атмосферному тиску (760 мм рт. Ст.), Температура насиченої пари в бульбашці дорівнює 100 ° С. Це і є температура кипіння води, яка називається також точкою кипіння.

Якщо ж тиск на вільну поверхню рідини збільшується, то і відповідно тиск насиченої пари теж має збільшитися. Це означає підвищення його температури і відповідно температури кипіння.

Як бачимо, кипіння можливо тільки при певній температурі, коли тиск насичується пара дорівнює зовнішньому тиску, виробленому на поверхню рідини. При підвищенні цього тиску температура кипіння підвищується, а при зниженні тиску температура кипіння зменшується.

Якщо посудина герметично закритий, то утворюються при кипінні пари створюють високий тиск на поверхню рідини, тому що почався процес кипіння спочатку припиняється, а потім починається знову, але вже при більш високій температурі. На теплових електростанціях, наприклад, використовується пар, одержуваний при температурі 500 ° С і вище. У спеціальних пристроях з герметичною кришкою (автоклавах) температура кипіння води

може становити близько 300 ° С, що використовується в медицині для стерилізації інструментів.

Зниження температури кипіння води спостерігається в горах, де атмосферний тиск знижений. Наприклад, в горах на висоті 7000 м вода у відкритому посуді кипить при температурі близько 70 ° С.

Історична довідка. Архімед (бл. 287-212 до н.е.) - давньогрецький вчений. Наукові праці відносяться до математики, механіки, фізики, астрономії. Заклав основи гідростатики. У творі про "0 плаваючих тілах» містяться основні положення гідростатики, зокрема її основний закон (закон Архімеда).

Паскаль Блез (1623-1662) - французький математик, фізик і філософ. Фізичні дослідження відносяться до гідростатики. У 1653 р сформулював основний закон гідростатики: тиск передається на всі боки рідини однаково, встановив принцип дії гідравлічного преса.

 
<<   ЗМІСТ   >>