Afhængighed af kogetemperatur på trykeksempler. Kogning af væsker

Ud fra ovenstående betragtninger er det klart, at en væskes kogepunkt skal afhænge af det ydre tryk. Observationer bekræfter dette.

Jo større ydre tryk, jo højere kogepunkt. I en dampkedel ved et tryk, der når 1,6 × 10 6 Pa, koger vand således ikke selv ved en temperatur på 200 °C. I medicinske institutioner forekommer vand, der koger i hermetisk lukkede kar - autoklaver (fig. 6.11) også ved forhøjet tryk. Derfor er kogepunktet væsentligt højere end 100 °C. Autoklaver bruges til at sterilisere kirurgiske instrumenter, forbindinger mv.

Omvendt, ved at reducere det ydre tryk, sænker vi derved kogepunktet. Under klokken på en luftpumpe kan du få vand til at koge ved stuetemperatur (fig. 6.12). Når du bestiger bjerge, falder det atmosfæriske tryk, derfor falder kogepunktet. I en højde af 7134 m (Lenin Peak in the Pamirs) er trykket cirka 4 · 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Vand koger der ved omkring 70 °C. Det er umuligt at tilberede kød, for eksempel under disse forhold.

Figur 6.13 viser en kurve over vands kogepunkt kontra eksternt tryk. Det er let at forstå, at denne kurve også er en kurve, der udtrykker afhængigheden af ​​det mættede vanddamptryk af temperaturen.

Forskelle i væskers kogepunkter

Hver væske har sit eget kogepunkt. Forskellen i væskers kogepunkter bestemmes af forskellen i trykket af deres mættede dampe ved samme temperatur. Eksempelvis har æterdampe allerede ved stuetemperatur et tryk, der er større end det halve atmosfæriske. For at etherdamptrykket skal blive lig med atmosfærisk tryk, er det derfor nødvendigt med en lille temperaturstigning (op til 35 ° C). I kviksølv har mættede dampe stuetemperatur meget lidt pres. Trykket af kviksølvdamp bliver kun lig med atmosfærisk tryk med en signifikant stigning i temperaturen (op til 357 ° C). Det er ved denne temperatur, hvis det ydre tryk er 105 Pa, at kviksølv koger.

Forskellen i stoffers kogepunkter er meget brugt i teknologi, for eksempel ved adskillelse af olieprodukter. Når olie opvarmes, fordamper dens mest værdifulde, flygtige dele (benzin) først, som dermed kan adskilles fra "tunge" rester (olier, brændselsolie).

En væske koger, når dens mættede damptryk er lig med trykket inde i væsken.

§ 6.6. Fordampningsvarme

Skal der energi til for at omdanne væske til damp? Sandsynligvis ja! Er det ikke?

Vi bemærkede (se § 6.1), at fordampningen af ​​en væske er ledsaget af dens afkøling. For at holde temperaturen på fordampningsvæsken uændret, skal varme tilføres udefra. Selvfølgelig kan selve varmen overføres til væsken fra omgivende legemer. Så vandet i glasset fordamper, men temperaturen af ​​vandet, lidt lavere end den omgivende temperatur, forbliver uændret. Varme overføres fra luft til vand, indtil alt vandet er fordampet.

For at opretholde kogningen af ​​vand (eller anden væske) skal der også løbende tilføres varme til det, for eksempel ved at opvarme det med en brænder. I dette tilfælde stiger temperaturen på vandet og beholderen ikke, men der produceres en vis mængde damp hvert sekund.

For at omdanne en væske til damp ved fordampning eller ved kogning kræves der således en tilførsel af varme. Mængden af ​​varme, der kræves for at omdanne en given væskemasse til damp ved samme temperatur, kaldes denne væskes fordampningsvarme.

Hvad bliver den energi, der tilføres kroppen brugt på? Først og fremmest at øge sin indre energi under overgangen fra flydende tilstand til gasformig: Dette øger trods alt stoffets volumen fra volumen af ​​væske til volumen af ​​mættet damp. Følgelig øges den gennemsnitlige afstand mellem molekyler, og dermed deres potentielle energi.

Derudover arbejdes der mod ydre trykkræfter i takt med at et stofs volumen øges. Denne del af fordampningsvarmen ved stuetemperatur er normalt flere procent af den samlede fordampningsvarme.

Fordampningsvarmen afhænger af væsketypen, dens masse og temperatur. Fordampningsvarmens afhængighed af væsketypen er karakteriseret ved en værdi kaldet den specifikke fordampningsvarme.

Den specifikke fordampningsvarme af en given væske er forholdet mellem en væskes fordampningsvarme og dens masse:

(6.6.1)

Hvor r - specifik varme væskefordampning; T- masse af væske; Q n- dens fordampningsvarme. SI-enheden for specifik fordampningsvarme er joule pr. kilogram (J/kg).

Vands specifikke fordampningsvarme er meget høj: 2.256·10 6 J/kg ved en temperatur på 100 °C. For andre væsker (alkohol, æter, kviksølv, petroleum osv.) er den specifikke fordampningsvarme 3-10 gange mindre.

Brug af fænomenet at afkøle en væske, mens den fordamper; afhængighed af vands kogepunkt af tryk.

Under fordampning går et stof fra en flydende tilstand til en gasformig tilstand (damp). Der er to typer fordampning: fordampning og kogning.

Fordampning- Dette er fordampning, der sker fra den frie overflade af en væske.

Hvordan opstår fordampning? Vi ved, at molekylerne i enhver væske er i kontinuerlig og tilfældig bevægelse, nogle af dem bevæger sig hurtigere, andre langsommere. De forhindres i at flyve ud af tiltrækningskræfterne mod hinanden. Hvis der imidlertid er et molekyle med en tilstrækkelig høj kinetisk energi på væskens overflade, så vil det være i stand til at overvinde kræfterne fra intermolekylær tiltrækning og flyve ud af væsken. Det samme vil blive gentaget med et andet hurtigt molekyle, med det andet, tredje osv. Når de flyver ud, danner disse molekyler damp over væsken. Dannelsen af ​​denne damp er fordampning.

Da de hurtigste molekyler flyver ud af en væske under fordampning, er gennemsnittet kinetisk energi Der er færre og færre molekyler tilbage i væsken. Som resultat temperaturen af ​​den fordampende væske falder: Væsken afkøles. Det er derfor især en person i vådt tøj føler sig koldere end i tørt tøj (især i vinden).

Samtidig ved alle, at hvis du hælder vand i et glas og lader det stå på bordet, så vil det på trods af fordampning ikke afkøle kontinuerligt, blive koldere og koldere, indtil det fryser. Hvad stopper det her? Svaret er meget enkelt: varmeudveksling mellem vand og den varme luft, der omgiver glasset.

Afkøling af en væske under fordampning er mere mærkbar i det tilfælde, hvor fordampning sker hurtigt nok (så væsken ikke når at genoprette sin temperatur på grund af varmeudveksling med miljø). Flygtige væsker, hvis intermolekylære tiltrækningskræfter er små, såsom æter, alkohol og benzin, fordamper hurtigt. Hvis du taber sådan en væske på din hånd, vil du føle dig kold. Fordamper fra overfladen af ​​hånden, vil en sådan væske afkøle og tage noget varme fra den.

Der findes hurtigt fordampende stoffer bred anvendelse i teknologi. For eksempel i rumteknologi er nedstigningskøretøjer belagt med sådanne stoffer. Når den passerer gennem planetens atmosfære, opvarmes apparatets krop som følge af friktion, og stoffet, der dækker det, begynder at fordampe. Når det fordamper, afkøler det rumfartøjet og sparer det derved fra overophedning.

Køling af vand under dets fordampning bruges også i instrumenter, der bruges til at måle luftfugtighed - psykrometre(fra det græske "psychros" - kold). Psykrometret består af to termometre. En af dem (tør) viser lufttemperaturen, og den anden (hvis reservoiret er bundet med cambric dyppet i vand) viser mere lav temperatur, på grund af intensiteten af ​​fordampning fra våd cambric. Jo tørrere luft, hvis fugtighed måles, jo større fordampning og derfor lavere våd-bulb-aflæsning. Og omvendt, jo højere luftfugtighed, jo mindre intens fordampning sker der og derfor jo højere temperatur viser dette termometer. Baseret på aflæsningerne af tørre og befugtede termometre bestemmes luftfugtighed, udtrykt i procent, ved hjælp af en speciel (psykrometrisk) tabel. Den højeste luftfugtighed er 100 % (ved denne luftfugtighed kommer der dug på genstande). For mennesker anses den mest gunstige luftfugtighed for at være mellem 40 og 60 %.

Ved hjælp af simple eksperimenter er det let at fastslå, at fordampningshastigheden stiger med stigende temperatur af væsken, såvel som med stigende areal af dens frie overflade og i nærvær af vind.

Hvorfor fordamper væske hurtigere, når der er vind? Faktum er, at samtidig med fordampning på overfladen af ​​væsken sker den omvendte proces også - kondensation. Kondensation opstår på grund af det faktum, at nogle af dampmolekylerne, der bevæger sig tilfældigt over væsken, vender tilbage til den igen. Vinden transporterer de molekyler, der flyver ud af væsken, og tillader dem ikke at vende tilbage.

Der kan også opstå kondens, når dampen ikke er i kontakt med væsken. Det er for eksempel kondens, der forklarer dannelsen af ​​skyer: molekyler af vanddamp, der stiger op over jorden i de koldere lag af atmosfæren, er grupperet i små vanddråber, hvis ophobninger udgør skyer. Kondensationen af ​​vanddamp i atmosfæren resulterer også i regn og dug.

Afhængighed af kogetemperaturen af ​​tryk

Vandets kogepunkt er 100°C; man kan tro, at dette er en iboende egenskab ved vand, at vand, uanset hvor og under hvilke forhold det er, altid vil koge ved 100°C.

Men det er ikke tilfældet, og indbyggerne i højbjerglandsbyer er godt klar over dette.

Nær toppen af ​​Elbrus er der et hus for turister og videnskabelig station. Begyndere bliver nogle gange overrasket over "hvor svært det er at koge et æg i kogende vand" eller "hvorfor brænder kogende vand ikke." Under disse forhold får de at vide, at vand koger i toppen af ​​Elbrus allerede ved 82°C.

Hvad er der galt? Hvilken fysisk faktor interfererer med kogefænomenet? Hvad er betydningen af ​​højde over havets overflade?

Denne fysiske faktor er trykket, der virker på væskens overflade. Du behøver ikke at klatre op på toppen af ​​et bjerg for at bekræfte sandheden af ​​det, der er blevet sagt.

Ved at placere opvarmet vand under en klokke og pumpe eller pumpe luft ud derfra, kan du sikre dig, at kogepunktet stiger, når trykket stiger og falder, når det falder.

Vand koger ved 100°C kun ved et vist tryk - 760 mm Hg. Kunst. (eller 1 atm).

Kurven for kogepunktet i forhold til tryk er vist i fig. 4.2. På toppen af ​​Elbrus er trykket 0,5 atm, og dette tryk svarer til et kogepunkt på 82°C.

Ris. 4.2

Men vand, der koger ved 10-15 mmHg. Art., kan du friske dig op i varmt vejr. Ved dette tryk falder kogepunktet til 10-15°C.

Du kan endda få "kogende vand", som har temperaturen som frysevand. For at gøre dette skal du reducere trykket til 4,6 mm Hg. Kunst.

Et interessant billede kan iagttages, hvis du placerer et åbent kar med vand under klokken og pumper luften ud. Pumping vil få vandet til at koge, men kogning kræver varme. Der er ingen steder at tage det fra, og vandet bliver nødt til at opgive sin energi. Temperaturen på det kogende vand vil begynde at falde, men efterhånden som pumpningen fortsætter, vil trykket også falde. Derfor vil kogningen ikke stoppe, vandet vil fortsætte med at afkøle og til sidst fryse.

Sådan en byld koldt vand opstår ikke kun ved pumpning af luft. For eksempel, når et skibs propel roterer, falder trykket i et hurtigt bevægende lag af vand nær en metaloverflade meget, og vandet i dette lag koger, det vil sige, at der opstår talrige dampfyldte bobler i det. Dette fænomen kaldes kavitation (fra latinske ord cavitas - hulrum).

Ved at reducere trykket sænker vi kogepunktet. Og ved at øge det? En graf som vores besvarer dette spørgsmål. Et tryk på 15 atm kan forsinke kogningen af ​​vand, det vil først begynde ved 200°C, og et tryk på 80 atm vil få vandet til kun at koge ved 300°C.

Så et vist eksternt tryk svarer til et bestemt kogepunkt. Men dette udsagn kan "vendes" ved at sige dette: hvert kogepunkt for vand svarer til sit eget specifikke tryk. Dette tryk kaldes damptryk.

Kurven, der viser kogepunktet som funktion af trykket, er også en kurve over damptrykket som funktion af temperaturen.

Tallene plottet på en kogepunktsgraf (eller på en damptryksgraf) viser, at damptrykket ændrer sig meget skarpt med temperaturen. Ved 0°C (dvs. 273 K) er damptrykket 4,6 mmHg. Art., ved 100°C (373 K) er det lig med 760 mm Hg. Art., dvs. stiger 165 gange. Når temperaturen fordobles (fra 0°C, dvs. 273 K, til 273°C, dvs. 546 K), stiger damptrykket fra 4,6 mm Hg. Kunst. næsten op til 60 atm, dvs. cirka 10.000 gange.

Derfor ændres kogepunktet tværtimod med tryk ret langsomt. Når trykket fordobles fra 0,5 atm til 1 atm, stiger kogepunktet fra 82°C (355 K) til 100°C (373 K), og når trykket fordobles fra 1 til 2 atm - fra 100°C (373 K) til 120°C (393 K).

Den samme kurve, som vi nu overvejer, styrer også kondensationen (kondensationen) af damp til vand.

Damp kan omdannes til vand enten ved kompression eller afkøling.

Både under kogning og under kondensering vil punktet ikke flytte sig fra kurven, før omdannelsen af ​​damp til vand eller vand til damp er afsluttet. Dette kan også formuleres på denne måde: under betingelserne i vores kurve og kun under disse forhold er sameksistensen af ​​væske og damp mulig. Hvis du ikke tilføjer eller fjerner varme, vil mængden af ​​damp og væske i en lukket beholder forblive uændret. Sådan damp og væske siges at være i ligevægt, og damp, der er i ligevægt med sin væske, kaldes mættet.

Koge- og kondensationskurven har, som vi ser, en anden betydning: det er ligevægtskurven for væske og damp. Ligevægtskurven deler diagramfeltet i to dele. Venstre og op (til høje temperaturer og lavere tryk) er der et område med stabil tilstand af damp. Til højre og ned er området for væskens stabile tilstand.

Damp-væske ligevægtskurven, dvs. kurven for kogepunktets afhængighed af trykket eller, som er det samme, damptrykket af temperaturen, er omtrent den samme for alle væsker. I nogle tilfælde kan ændringen være noget mere brat, i andre noget langsommere, men damptrykket stiger altid hurtigt med stigende temperatur.

Vi har allerede brugt ordene "gas" og "damp" mange gange. Disse to ord er ret lige. Vi kan sige: vandgas er vanddamp, oxygengas er oxygenvæskedamp. Ikke desto mindre har der udviklet sig en vis vane ved at bruge disse to ord. Da vi er vant til et vist relativt lille temperaturområde, anvender vi normalt ordet "gas" om de stoffer, hvis dampelasticitet ved almindelige temperaturer er højere end atmosfærisk tryk. Tværtimod taler vi om damp, når stoffet ved stuetemperatur og atmosfærisk tryk er mere stabilt i form af en væske.

>>Fysik: Temperaturens afhængighed af mættet damptryk. Kogende

Væsken fordamper ikke kun. Ved en vis temperatur koger det.
Temperaturens afhængighed af det mættede damptryk. Tilstanden af ​​mættet damp, som erfaring viser (vi talte om dette i det foregående afsnit), er omtrent beskrevet af tilstandsligningen for en ideel gas (10.4), og dens tryk bestemmes af formlen

Når temperaturen stiger, stiger trykket. Fordi Mættet damptryk afhænger ikke af volumen, derfor afhænger det kun af temperaturen.
Dog afhængighed r n.p. fra T, fundet eksperimentelt, er ikke direkte proportional, som for en ideel gas ved konstant volumen. Med stigende temperatur stiger trykket af virkelig mættet damp hurtigere end trykket af en ideel gas ( Fig.11.1, en del af kurven AB). Dette bliver tydeligt, hvis vi trækker isochorer af en ideel gas gennem punkterne EN Og I(stiplede linjer). Hvorfor sker dette?

Når en væske opvarmes i en lukket beholder, bliver noget af væsken til damp. Som et resultat, ifølge formel (11.1) det mættede damptryk stiger ikke kun på grund af en stigning i væskens temperatur, men også på grund af en stigning i koncentrationen af ​​molekyler (densiteten) af dampen. Grundlæggende bestemmes stigningen i tryk med stigende temperatur præcist af stigningen i koncentrationen. Den største forskel i opførselen af ​​en ideel gas og mættet damp er, at når temperaturen på dampen i en lukket beholder ændres (eller når volumen ændres ved en konstant temperatur), ændres dampens masse. Væsken bliver delvist til damp, eller tværtimod kondenserer dampen delvist. MED ideel gas sådan noget sker ikke.
Når al væsken er fordampet, vil dampen ophøre med at være mættet ved yderligere opvarmning, og dens tryk ved et konstant volumen vil stige i direkte forhold absolut temperatur(cm. Fig.11.1, en del af kurven Sol).
. Når væskens temperatur stiger, stiger fordampningshastigheden. Til sidst begynder væsken at koge. Ved kogning dannes der hurtigt voksende dampbobler i hele væskens volumen, som flyder til overfladen. Væskens kogepunkt forbliver konstant. Dette sker, fordi al den energi, der tilføres væsken, bruges på at omdanne den til damp. Under hvilke forhold begynder kogningen?
En væske indeholder altid opløste gasser, frigivet i bunden og væggene af beholderen, samt på støvpartikler suspenderet i væsken, som er fordampningscentre. Væskedampene inde i boblerne er mættede. Med stigende temperatur trykket mættede dampeøges, og boblerne øges i størrelse. Under påvirkning af flydende kraft flyder de opad. Hvis de øverste lag af væsken har en lavere temperatur, så sker der dampkondensation i bobler i disse lag. Trykket falder hurtigt, og boblerne kollapser. Sammenbruddet sker så hurtigt, at boblens vægge støder sammen og frembringer noget som en eksplosion. Mange sådanne mikroeksplosioner skaber en karakteristisk støj. Når væsken varmer nok op, vil boblerne holde op med at kollapse og flyde op til overfladen. Væsken vil koge. Hold nøje øje med kedlen på komfuret. Du vil opdage, at den næsten holder op med at larme, før den koger.
Det mættede damptryks afhængighed af temperaturen forklarer, hvorfor en væskes kogepunkt afhænger af trykket på dens overflade. En dampboble kan vokse, når trykket af den mættede damp inde i den lidt overstiger trykket i væsken, som er summen af ​​lufttrykket på væskens overflade (ydre tryk) og væskesøjlens hydrostatiske tryk.
Lad os være opmærksomme på, at fordampningen af ​​en væske sker ved temperaturer under kogepunktet, og kun fra væskens overflade under kogningen sker der dampdannelse i hele væskens volumen.
Kogning begynder ved den temperatur, hvor det mættede damptryk i boblerne er lig med trykket i væsken.
Jo større ydre tryk, jo højere kogepunkt. I en dampkedel ved et tryk, der når 1,6 10 6 Pa, koger vand således ikke selv ved en temperatur på 200 ° C. I medicinske institutioner i hermetisk lukkede kar - autoklaver ( Fig.11.2) kogning af vand sker også ved forhøjet tryk. Derfor er væskens kogepunkt meget højere end 100°C. Autoklaver bruges til at sterilisere kirurgiske instrumenter mv.

Og omvendt, ved at reducere det ydre tryk, sænker vi derved kogepunktet. Ved at pumpe luft og vanddamp ud af kolben kan du få vandet til at koge ved stuetemperatur ( Fig.11.3). Når du bestiger bjerge, falder det atmosfæriske tryk, derfor falder kogepunktet. I en højde af 7134 m (Lenin-toppen i Pamirs) er trykket cirka 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Vand koger der ved omkring 70°C. Det er umuligt at tilberede kød under disse forhold.

Hver væske har sit eget kogepunkt, som afhænger af dets mættede damptryk. Jo højere det mættede damptryk er, jo lavere er væskens kogepunkt, da det mættede damptryk ved lavere temperaturer bliver lig med atmosfærisk tryk. For eksempel ved et kogepunkt på 100°C er vands mættede damptryk 101.325 Pa (760 mm Hg), og trykket af kviksølvdamp er kun 117 Pa (0,88 mm Hg). Kviksølv koger ved en temperatur på 357°C ved normalt tryk.
En væske koger, når dens mættede damptryk bliver lig med trykket inde i væsken.

???
1. Hvorfor stiger kogepunktet med stigende tryk?
2. Hvorfor er det vigtigt for kogningen at øge trykket af mættet damp i boblerne, og ikke at øge trykket af luften i dem?
3. Hvordan får man en væske til at koge, mens beholderen afkøles? (Dette er ikke et nemt spørgsmål.)

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fysik 10. klasse

Lektionens indhold lektionsnotater understøttende frame lektion præsentation acceleration metoder interaktive teknologier Øve sig opgaver og øvelser selvtest workshops, træninger, cases, quests lektier diskussion spørgsmål retoriske spørgsmål fra elever Illustrationer lyd, videoklip og multimedier fotografier, billeder, grafik, tabeller, diagrammer, humor, anekdoter, vittigheder, tegneserier, lignelser, ordsprog, krydsord, citater Tilføjelser abstracts artikler tricks for de nysgerrige krybber lærebøger grundlæggende og yderligere ordbog over begreber andet Forbedring af lærebøger og lektionerrette fejl i lærebogen opdatering af et fragment i en lærebog, elementer af innovation i lektionen, udskiftning af forældet viden med ny Kun for lærere perfekte lektioner kalenderplan for året retningslinier diskussionsprogrammer Integrerede lektioner

Hvis du har rettelser eller forslag til denne lektion,

Hvorfor begyndte folk at koge vand, før de brugte det direkte? Det er rigtigt, for at beskytte dig selv mod mange patogene bakterier og vira. Denne tradition kom til det middelalderlige Ruslands territorium selv før Peter den Store, selv om det menes, at det var ham, der bragte den første samovar til landet og introducerede ritualet med afslappet aftentedrikning. Faktisk brugte vores folk en slags samovar tilbage i det gamle Rusland til tilberedning af drikke fra urter, bær og rødder. Kogning var påkrævet her hovedsageligt for at udvinde nyttige planteekstrakter snarere end til desinfektion. På det tidspunkt vidste man trods alt ikke engang om mikrokosmos, hvor disse bakterier og vira levede. Men takket være kogning blev vores land skånet for globale pandemier af forfærdelige sygdomme som kolera eller difteri.

Celsius

Den store meteorolog, geolog og astronom fra Sverige brugte oprindeligt værdien af ​​100 grader til at angive vands frysepunkt under normale forhold, og vands kogepunkt blev taget til nul grader. Og efter hans død i 1744, intet mindre Kendt person, botaniker Carl Linnaeus og Celsius-modtager Morten Stremer, vendte denne skala for at lette brugen. Men ifølge andre kilder gjorde Celsius selv dette kort før sin død. Men under alle omstændigheder påvirkede stabiliteten af ​​aflæsningerne og den forståelige kalibrering den udbredte udbredelse af dets anvendelse blandt de mest prestigefyldte videnskabelige erhverv på det tidspunkt - kemikere. Og på trods af, at omvendt skalamærket på 100 grader etablerede det stabile kogepunkt for vand, og ikke begyndelsen på dets frysning, begyndte vægten at bære navnet på sin primære skaber, Celsius.

Under atmosfæren

Men ikke alt er så enkelt, som det ser ud ved første øjekast. Ser vi på ethvert fasediagram i P-T eller P-S koordinater (entropi S er en direkte funktion af temperaturen), ser vi, hvor tæt temperatur og tryk er forbundet. Ligeledes ændrer vand sine værdier afhængigt af tryk. Og enhver klatrer er godt klar over denne egenskab. Enhver, der har oplevet højder over 2000-3000 meter over havets overflade mindst én gang i deres liv, ved, hvor svært det er at trække vejret i højden. Det skyldes, at jo højere vi stiger, jo tyndere bliver luften. Atmosfærisk tryk falder under én atmosfære (under havoverfladen, dvs. under " normale forhold"). Vandets kogepunkt falder også. Afhængigt af trykket i hver højde kan det koge ved enten firs eller tres

Trykkogere

Det skal dog huskes, at selvom de fleste mikrober dør ved temperaturer over tres grader Celsius, kan mange overleve ved firs grader eller mere. Det er derfor, vi opnår kogende vand, det vil sige, at vi bringer dets temperatur til 100 ° C. Der er dog interessante køkkenapparater, der giver dig mulighed for at reducere tiden og opvarme væsken til høje temperaturer uden at koge den og miste masse gennem fordampning. Idet de indså, at vands kogepunkt kan ændre sig afhængigt af tryk, introducerede ingeniører fra USA, baseret på en fransk prototype, verden for en trykkoger i 1920'erne. Princippet for dets drift er baseret på det faktum, at låget presses tæt mod væggene uden mulighed for at dampen slipper ud. Skabt indeni højt blodtryk, og vand koger mere høje temperaturer. Sådanne enheder er dog ret farlige og fører ofte til eksplosioner og alvorlige forbrændinger for brugerne.

Ideelt set

Lad os se på, hvordan selve processen begynder og går igennem. Lad os forestille os en ideelt glat og uendelig stor varmeflade, hvor varmefordelingen sker jævnt (den samme mængde termisk energi tilføres hver kvadratmillimeter af overfladen), og overfladeruhedskoefficienten har en tendens til nul. I dette tilfælde ved n. u. kogning i et laminært grænselag vil begynde samtidigt over hele overfladearealet og forekomme øjeblikkeligt, idet hele enhedsvolumenet af væske placeret på overfladen straks fordamper. Det her ideelle forhold, V I virkeligheden Dette sker ikke.

I virkeligheden

Lad os finde ud af, hvad det oprindelige kogepunkt for vand er. Afhængig af trykket ændrer den også sine værdier, men hovedpointen her ligger i dette. Selv hvis vi efter vores mening tager den glatteste pande og bringer den under et mikroskop, så vil vi i dens okular se ujævne kanter og skarpe, hyppige toppe, der rager ud over hovedoverfladen. Vi vil antage, at varme tilføres jævnt til grydens overflade, selvom dette i virkeligheden heller ikke er et helt sandt udsagn. Selv når gryden er på den største brænder, er temperaturgradienten på komfuret ujævnt fordelt, og der er altid lokale overophedningszoner, der er ansvarlige for den tidlige kogning af vand. Hvor mange grader er der ved overfladens toppe og ved dens dale? Toppe af overfladen, med uafbrudt tilførsel af varme, opvarmes hurtigere end lavland og såkaldte lavninger. Desuden, omgivet på alle sider af lavtemperaturvand, overfører de bedre energi til vandmolekyler. Den termiske diffusivitetskoefficient for toppe er halvanden til to gange højere end lavlandets.

Temperaturer

Det er derfor, at det oprindelige kogepunkt for vand er omkring firs grader Celsius. Ved denne værdi leverer overfladetoppene nok af det nødvendige til øjeblikkelig kogning af væsken og dannelsen af ​​de første bobler, synlig for øjet, som frygtsomt begynder at stige til overfladen. Mange spørger, hvad kogepunktet for vand ved normalt tryk er. Svaret på dette spørgsmål kan nemt findes i tabellerne. På atmosfærisk tryk stabil kogning etableres ved 99,9839 °C.

Kogende- dette er fordampning, der sker samtidigt både fra overfladen og gennem hele væskevolumenet. Det består i, at talrige bobler flyder op og brister, hvilket forårsager en karakteristisk sydende.

Som erfaringen viser, begynder kogningen af ​​en væske ved et givet ydre tryk ved en veldefineret temperatur, der ikke ændrer sig under kogeprocessen og kun kan ske, når der tilføres energi udefra som følge af varmeveksling (fig. 1) ):

hvor L er den specifikke fordampningsvarme ved kogepunktet.

Kogemekanisme: en væske indeholder altid en opløst gas, hvis opløsningsgrad falder med stigende temperatur. Derudover er der adsorberet gas på karrets vægge. Når væsken opvarmes nedefra (fig. 2), begynder der at blive frigivet gas i form af bobler ved beholderens vægge. Væske fordamper til disse bobler. Derfor indeholder de ud over luft mættet damp, hvis tryk hurtigt stiger med stigende temperatur, og boblerne vokser i volumen, og følgelig øges Archimedes-kræfterne, der virker på dem. Når den flydende kraft bliver mere kraft boblens tyngdekraft begynder den at flyde. Men indtil væsken er ensartet opvarmet, efterhånden som den stiger op, falder boblens volumen (mættet damptryk falder med faldende temperatur), og før de når den frie overflade, forsvinder boblerne (falder sammen) (fig. 2, a), hvilket derfor hører vi en karakteristisk støj før kogning. Når væskens temperatur udlignes, vil boblens rumfang stige, når den stiger, da det mættede damptryk ikke ændres, og det ydre tryk på boblen, som er summen af ​​væskens hydrostatiske tryk over boblen og det atmosfæriske tryk, falder. Boblen når væskens frie overflade, brister, og der kommer mættet damp ud (fig. 2, b) - væsken koger. Det mættede damptryk i boblerne er næsten lig det ydre tryk.

Den temperatur, ved hvilken det mættede damptryk af en væske er lig med det ydre tryk på dens frie overflade kaldes kogepunkt væsker.

Da det mættede damptryk stiger med stigende temperatur, og under kogning skal det være lig med det ydre tryk, så stiger kogepunktet med stigende ydre tryk.

Kogepunktet afhænger også af tilstedeværelsen af ​​urenheder, normalt stigende med stigende koncentration af urenheder.

Hvis du først frigør væsken fra gassen, der er opløst i den, så kan den blive overophedet, dvs. varme over kogepunktet. Dette er en ustabil væsketilstand. Små stød er nok, og væsken koger, og dens temperatur falder straks til kogepunktet.