क्वथनांक वायुमंडलीय दबाव पर कैसे निर्भर करता है? दबाव के साथ पानी का क्वथनांक कैसे बदलता है?

उबालना किसी पदार्थ की समग्र अवस्था को बदलने की प्रक्रिया है। जब हम पानी के बारे में बात करते हैं, तो हमारा मतलब तरल से वाष्प में परिवर्तन होता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि उबालना वाष्पीकरण नहीं है, जो यहां तक ​​कि पर भी हो सकता है कमरे का तापमान. इसके अलावा, उबालने से भ्रमित न हों, जो एक निश्चित तापमान पर पानी गर्म करने की प्रक्रिया है। अब जब हम अवधारणाओं को समझ गए हैं, तो हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि पानी किस तापमान पर उबलता है।

प्रक्रिया

एकत्रीकरण की स्थिति को तरल से गैसीय में बदलने की प्रक्रिया जटिल है। और यद्यपि लोग इसे नहीं देखते हैं, इसके 4 चरण हैं:

1. पहले चरण में, गर्म कंटेनर के तल पर छोटे बुलबुले बनते हैं। उन्हें किनारों पर या पानी की सतह पर भी देखा जा सकता है। वे हवा के बुलबुले के विस्तार के कारण बनते हैं, जो हमेशा टैंक की दरारों में मौजूद होते हैं, जहां पानी गर्म होता है।
2. दूसरे चरण में, बुलबुले की मात्रा बढ़ जाती है। वे सभी सतह पर भागना शुरू कर देते हैं, क्योंकि उनके अंदर संतृप्त भाप होती है, जो पानी से हल्की होती है। हीटिंग तापमान में वृद्धि के साथ, बुलबुले का दबाव बढ़ जाता है, और वे प्रसिद्ध आर्किमिडीज बल के कारण सतह पर धकेल दिए जाते हैं। इस मामले में, आप उबलने की विशेषता ध्वनि सुन सकते हैं, जो बुलबुले के आकार में निरंतर विस्तार और कमी के कारण बनती है।
3. तीसरे चरण में, सतह पर कोई देख सकता है एक बड़ी संख्या कीबुलबुले इससे शुरू में पानी में बादल छा जाते हैं। इस प्रक्रिया को लोकप्रिय रूप से "एक सफेद कुंजी के साथ उबालना" कहा जाता है, और यह थोड़े समय तक रहता है।
4. चौथे चरण में, पानी तीव्रता से उबलता है, सतह पर बड़े फटने वाले बुलबुले दिखाई देते हैं, और छींटे दिखाई दे सकते हैं। अक्सर, स्प्लैशिंग का मतलब है कि तरल गर्म हो गया है अधिकतम तापमान. पानी से भाप निकलने लगेगी।

यह ज्ञात है कि पानी 100 डिग्री के तापमान पर उबलता है, जो केवल चौथे चरण में ही संभव है।

भाप का तापमान

भाप जल की अवस्थाओं में से एक है। जब यह हवा में प्रवेश करती है, तो अन्य गैसों की तरह उस पर एक निश्चित दबाव डालती है। वाष्पीकरण के दौरान, भाप और पानी का तापमान तब तक स्थिर रहता है जब तक कि सभी तरल अपना तापमान नहीं बदल लेते। एकत्रीकरण की स्थिति. इस घटना को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि उबालने के दौरान पानी को भाप में बदलने में सारी ऊर्जा खर्च हो जाती है।

उबलने की शुरुआत में, नम संतृप्त भाप बनती है, जो सभी तरल के वाष्पीकरण के बाद सूख जाती है। यदि इसका तापमान पानी के तापमान से अधिक होने लगे, तो ऐसी भाप सुपरहीट हो जाती है, और इसकी विशेषताओं के संदर्भ में यह गैस के करीब होगी।

उबलता नमक का पानी

यह जानना काफी दिलचस्प है कि उच्च नमक सामग्री वाला पानी किस तापमान पर उबलता है। यह ज्ञात है कि संरचना में Na + और Cl- आयनों की सामग्री के कारण यह अधिक होना चाहिए, जो पानी के अणुओं के बीच के क्षेत्र पर कब्जा कर लेते हैं। नमक के साथ पानी की यह रासायनिक संरचना सामान्य ताजे तरल से भिन्न होती है।

तथ्य यह है कि खारे पानी में एक जलयोजन प्रतिक्रिया होती है - पानी के अणुओं को नमक आयनों से जोड़ने की प्रक्रिया। अणुओं के बीच संचार ताजा पानीजलयोजन के दौरान बनने वाले पदार्थों की तुलना में कमजोर, इसलिए घुले हुए नमक के साथ तरल को उबालने में अधिक समय लगेगा। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, पानी में नमक युक्त अणु तेजी से चलते हैं, लेकिन उनमें से कम होते हैं, इसलिए उनके बीच टकराव कम होता है। नतीजतन, कम भाप का उत्पादन होता है और इसका दबाव ताजे पानी के भाप के सिर से कम होता है। इसलिए, पूर्ण वाष्पीकरण के लिए अधिक ऊर्जा (तापमान) की आवश्यकता होती है। औसतन, एक लीटर पानी जिसमें 60 ग्राम नमक होता है, उबालने के लिए, पानी के क्वथनांक को 10% (अर्थात 10 C) बढ़ाना आवश्यक है।

उबलते दबाव निर्भरता

मालूम हो कि पहाड़ों में चाहे कुछ भी हो रासायनिक संरचनापानी का क्वथनांक कम होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव कम होता है। सामान्य दबाव 101.325 kPa माना जाता है। इसके साथ, पानी का क्वथनांक 100 डिग्री सेल्सियस होता है। लेकिन अगर आप किसी ऐसे पहाड़ पर चढ़ते हैं, जहां दबाव औसतन 40 kPa है, तो वहां पानी 75.88 C पर उबल जाएगा। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि पहाड़ों में खाना पकाने में लगभग आधा समय लगेगा। उत्पादों के गर्मी उपचार के लिए, एक निश्चित तापमान की आवश्यकता होती है।

ऐसा माना जाता है कि समुद्र तल से 500 मीटर की ऊंचाई पर पानी 98.3 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है और 3000 मीटर की ऊंचाई पर क्वथनांक 90 डिग्री सेल्सियस होता है।

ध्यान दें कि यह कानून इस पर भी लागू होता है विपरीत दिशा. यदि एक बंद फ्लास्क में एक तरल रखा जाता है जिसमें से वाष्प नहीं गुजर सकता है, तो तापमान में वृद्धि और भाप के गठन के साथ, इस फ्लास्क में दबाव बढ़ जाएगा, और उबलने पर उच्च रक्तचापअधिक तापमान पर होगा। उदाहरण के लिए, 490.3 kPa के दबाव पर, पानी का क्वथनांक 151 C होगा।

उबलते आसुत जल

आसुत जल बिना किसी अशुद्धियों के शुद्ध जल है। इसका उपयोग अक्सर चिकित्सा या तकनीकी उद्देश्यों के लिए किया जाता है। यह देखते हुए कि इस तरह के पानी में कोई अशुद्धता नहीं है, इसका उपयोग खाना पकाने के लिए नहीं किया जाता है। यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि आसुत जल साधारण ताजे पानी की तुलना में तेजी से उबलता है, लेकिन क्वथनांक वही रहता है - 100 डिग्री। हालांकि, उबलने के समय में अंतर न्यूनतम होगा - केवल एक सेकंड का एक अंश।

एक चायदानी में

अक्सर लोगों की दिलचस्पी इस बात में होती है कि केतली में पानी किस तापमान पर उबलता है, क्योंकि ये ऐसे उपकरण हैं जिनका उपयोग वे तरल पदार्थ उबालने के लिए करते हैं। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि अपार्टमेंट में वायुमंडलीय दबाव मानक एक के बराबर है, और इस्तेमाल किए गए पानी में लवण और अन्य अशुद्धियां नहीं होनी चाहिए, तो क्वथनांक भी मानक होगा - 100 डिग्री। लेकिन अगर पानी में नमक है, तो क्वथनांक, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, अधिक होगा।

निष्कर्ष

अब आप जानते हैं कि पानी किस तापमान पर उबलता है, और वायुमंडलीय दबाव और तरल की संरचना इस प्रक्रिया को कैसे प्रभावित करती है। इसमें कुछ भी जटिल नहीं है, और बच्चों को स्कूल में ऐसी जानकारी मिलती है। याद रखने वाली मुख्य बात यह है कि दबाव में कमी के साथ, तरल का क्वथनांक भी कम हो जाता है, और इसके बढ़ने के साथ-साथ यह भी बढ़ जाता है।

इंटरनेट पर आप कई पा सकते हैं अलग टेबल, जहां एक तरल के क्वथनांक की निर्भरता वायुमण्डलीय दबाव. वे सभी के लिए उपलब्ध हैं और संस्थानों में स्कूली बच्चों, छात्रों और यहां तक ​​कि शिक्षकों द्वारा सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं।

उपरोक्त तर्क से यह स्पष्ट है कि किसी द्रव का क्वथनांक किस पर निर्भर करता है? बाहरी दबाव. अवलोकन इसकी पुष्टि करते हैं।

बाहरी दबाव जितना अधिक होगा, क्वथनांक उतना ही अधिक होगा। तो, एक भाप बॉयलर में 1.6 10 6 Pa तक पहुंचने के दबाव में, पानी 200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर भी नहीं उबलता है। पर चिकित्सा संस्थानभली भांति बंद करके सील किए गए बर्तनों में उबलता पानी - आटोक्लेव (चित्र 6.11) भी ऊंचे दबाव पर होता है। इसलिए, क्वथनांक 100 डिग्री सेल्सियस से बहुत अधिक है। आटोक्लेव का उपयोग सर्जिकल उपकरणों, ड्रेसिंग आदि को निष्फल करने के लिए किया जाता है।

इसके विपरीत, बाहरी दबाव को कम करके, हम क्वथनांक को कम करते हैं। वायु पंप की घंटी के नीचे आप कमरे के तापमान पर पानी उबाल सकते हैं (चित्र 6.12)। जैसे ही आप पहाड़ों पर चढ़ते हैं, वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है, इसलिए क्वथनांक कम हो जाता है। 7134 मीटर (पामीर में लेनिन चोटी) की ऊंचाई पर, दबाव लगभग 4 10 4 पा (300 मिमी एचजी) है। वहां पानी लगभग 70 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। उदाहरण के लिए, इन परिस्थितियों में मांस पकाना असंभव है।

चित्र 6.13 बाहरी दबाव पर पानी के क्वथनांक की निर्भरता को दर्शाता है। यह देखना आसान है कि यह वक्र भी तापमान पर संतृप्त जल वाष्प दबाव की निर्भरता को व्यक्त करने वाला एक वक्र है।

द्रवों के क्वथनांक में अंतर

प्रत्येक तरल का अपना क्वथनांक होता है। द्रवों के क्वथनांक में अंतर समान तापमान पर उनके संतृप्त वाष्प के दबाव में अंतर से निर्धारित होता है। उदाहरण के लिए, पहले से ही कमरे के तापमान पर ईथर वाष्प का दबाव आधे वायुमंडलीय दबाव से अधिक होता है। इसलिए, ईथर वाष्प दबाव वायुमंडलीय के बराबर होने के लिए, तापमान में मामूली वृद्धि (35 डिग्री सेल्सियस तक) की आवश्यकता होती है। पारा में, कमरे के तापमान पर संतृप्त वाष्प का दबाव बहुत ही नगण्य होता है। तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि (357 डिग्री सेल्सियस तक) के साथ ही पारा का वाष्प दबाव वायुमंडलीय के बराबर हो जाता है। इस तापमान पर, यदि बाहरी दबाव 105 Pa है, तो पारा उबलता है।

पदार्थों के क्वथनांक के अंतर का प्रौद्योगिकी में बहुत उपयोग होता है, उदाहरण के लिए, पेट्रोलियम उत्पादों के पृथक्करण में। जब तेल गरम किया जाता है, तो उसके सबसे मूल्यवान, वाष्पशील भाग (गैसोलीन) सबसे पहले वाष्पित हो जाते हैं, जिसे इस प्रकार "भारी" अवशेषों (तेल, ईंधन तेल) से अलग किया जा सकता है।

कोई द्रव तब उबलता है जब उसका दाब संतृप्त भापतरल के अंदर दबाव की तुलना में।

6.6। वाष्पीकरण का ताप

क्या द्रव को वाष्प में बदलने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है? शायद हाँ! ऐसा नहीं है?

हमने नोट किया (देखें 6.1) कि एक तरल का वाष्पीकरण उसके शीतलन के साथ होता है। वाष्पित होने वाले तरल के तापमान को अपरिवर्तित बनाए रखने के लिए, इसे बाहर से गर्मी की आपूर्ति की जानी चाहिए। बेशक, गर्मी को आसपास के निकायों से तरल में स्थानांतरित किया जा सकता है। तो, गिलास में पानी वाष्पित हो जाता है, लेकिन पानी का तापमान, जो आसपास की हवा के तापमान से कुछ कम होता है, अपरिवर्तित रहता है। गर्मी को हवा से पानी में तब तक स्थानांतरित किया जाता है जब तक कि सारा पानी वाष्पित न हो जाए।

पानी (या कोई अन्य तरल) को उबलने के लिए, उसे लगातार गर्मी की आपूर्ति भी करनी चाहिए, उदाहरण के लिए, इसे बर्नर से गर्म करके। इस मामले में, पानी और बर्तन का तापमान नहीं बढ़ता है, लेकिन हर सेकंड एक निश्चित मात्रा में भाप बनती है।

इस प्रकार, किसी तरल को वाष्पीकरण द्वारा या उबालकर वाष्प में बदलने के लिए, ऊष्मा के प्रवाह की आवश्यकता होती है। किसी दिए गए द्रव्यमान को उसी तापमान पर वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा को उस तरल के वाष्पीकरण की ऊष्मा कहा जाता है।

शरीर को आपूर्ति की जाने वाली ऊर्जा का उपयोग किसके लिए किया जाता है? सबसे पहले, एक तरल से गैसीय अवस्था में संक्रमण के दौरान अपनी आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाने के लिए: आखिरकार, इस मामले में, किसी पदार्थ की मात्रा तरल की मात्रा से संतृप्त वाष्प की मात्रा तक बढ़ जाती है। नतीजतन, अणुओं के बीच औसत दूरी बढ़ जाती है, और इसलिए उनकी संभावित ऊर्जा।

इसके अलावा, जब किसी पदार्थ का आयतन बढ़ता है, तो बाहरी दबाव की ताकतों के खिलाफ काम किया जाता है। कमरे के तापमान पर वाष्पीकरण की गर्मी का यह हिस्सा आमतौर पर वाष्पीकरण की कुल गर्मी का कुछ प्रतिशत होता है।

वाष्पीकरण की गर्मी तरल के प्रकार, उसके द्रव्यमान और तापमान पर निर्भर करती है। तरल के प्रकार पर वाष्पीकरण की गर्मी की निर्भरता को वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी कहा जाता है।

किसी दिए गए तरल के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी एक तरल के वाष्पीकरण की गर्मी का उसके द्रव्यमान का अनुपात है:

(6.6.1)

कहाँ पे आर - विशिष्ट ऊष्मातरल का वाष्पीकरण; टी- तरल का द्रव्यमान; क्यू एनइसकी वाष्पीकरण की गर्मी है। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा के लिए SI इकाई जूल प्रति किलोग्राम (J/kg) है।

पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा बहुत अधिक होती है: 100 °C के तापमान पर 2.256 10 6 J/kg। अन्य तरल पदार्थों (शराब, ईथर, पारा, मिट्टी के तेल, आदि) के लिए, वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी 3-10 गुना कम होती है।

चूंकि संतृप्त वाष्प का दबाव विशिष्ट रूप से तापमान द्वारा निर्धारित किया जाता है, और तरल का उबलना उस समय होता है जब इस तरल के संतृप्त वाष्प का दबाव बाहरी दबाव के बराबर होता है, उबलते तापमान को बाहरी दबाव पर निर्भर होना चाहिए। . प्रयोगों की मदद से, यह दिखाना आसान है कि बाहरी दबाव में कमी के साथ, क्वथनांक कम हो जाता है, और दबाव बढ़ने पर यह बढ़ जाता है।

निम्न प्रयोग द्वारा निम्न दाब पर किसी द्रव का क्वथनांक दिखाया जा सकता है। एक गिलास में नल का पानी डालें और उसमें थर्मामीटर डालें। वैक्यूम यूनिट के कांच के गुंबद के नीचे एक गिलास पानी रखा जाता है और पंप चालू कर दिया जाता है। जब ढक्कन के नीचे का दबाव पर्याप्त रूप से कम हो जाता है, तो गिलास में पानी उबलने लगता है। चूंकि वाष्पीकरण पर ऊर्जा खर्च होती है, उबलने के दौरान गिलास में पानी का तापमान कम होने लगता है, और जब पंप अच्छी तरह से काम करता है, तो पानी अंततः जम जाता है।

ताप जल अप करने के लिए उच्च तापमानबॉयलर और आटोक्लेव में किया जाता है। आटोक्लेव डिवाइस अंजीर में दिखाया गया है। 8.6, जहां K एक सुरक्षा वाल्व है, वाल्व को दबाने वाला लीवर है, M एक दबाव नापने का यंत्र है। 100 एटीएम से अधिक दबाव पर, पानी 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर गरम किया जाता है।

तालिका 8.2। कुछ पदार्थों के क्वथनांक

सामान्य वायुमंडलीय दाब पर किसी द्रव का क्वथनांक क्वथनांक कहलाता है। टेबल से। 8.1 और 8.2 यह स्पष्ट है कि क्वथनांक पर ईथर, पानी और अल्कोहल के लिए संतृप्त वाष्प दबाव 1.013 105 Pa (1 एटीएम) है।

ऊपर से यह इस प्रकार है कि गहरी खदानों में पानी 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर उबालना चाहिए, और in पहाड़ी इलाके- 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे। चूंकि पानी का क्वथनांक समुद्र तल से ऊंचाई पर निर्भर करता है, थर्मामीटर के पैमाने पर, तापमान के बजाय, आप उस ऊंचाई को इंगित कर सकते हैं जिस पर पानी इस तापमान पर उबलता है। ऐसे थर्मामीटर का उपयोग करके ऊंचाई के निर्धारण को हाइपोमेट्री कहा जाता है।

अनुभव से पता चलता है कि किसी घोल का क्वथनांक हमेशा शुद्ध विलायक के क्वथनांक से अधिक होता है, और घोल की बढ़ती सांद्रता के साथ बढ़ता है। हालांकि, उबलते समाधान की सतह के ऊपर वाष्प का तापमान शुद्ध विलायक के क्वथनांक के बराबर होता है। इसलिए, एक शुद्ध तरल के क्वथनांक को निर्धारित करने के लिए, थर्मामीटर को तरल में नहीं, बल्कि उबलते तरल की सतह के ऊपर वाष्प में रखना बेहतर होता है।

उबलने की प्रक्रिया तरल में घुली हुई गैस की उपस्थिति से निकटता से संबंधित है। यदि इसमें घुली हुई गैस को तरल से हटा दिया जाता है, उदाहरण के लिए, लंबे समय तक उबालने से, तो इस तरल को उसके क्वथनांक से काफी अधिक तापमान पर गर्म किया जा सकता है। इस तरह के तरल को सुपरहिट कहा जाता है। गैस के बुलबुले की अनुपस्थिति में, सबसे छोटे वाष्प बुलबुले का निर्माण, जो वाष्पीकरण का केंद्र बन सकता है, लाप्लास दबाव द्वारा रोका जाता है, जो एक छोटे बुलबुले त्रिज्या के लिए बड़ा होता है। यह तरल के अधिक गरम होने की व्याख्या करता है। जब यह उबलता है तो बहुत तेज उबलता है।

उबलना- यह वाष्पीकरण है जो सतह से और तरल के पूरे आयतन में एक साथ होता है। यह इस तथ्य में समाहित है कि कई बुलबुले पॉप और फट जाते हैं, जिससे एक विशिष्ट उबाल आता है।

जैसा कि अनुभव से पता चलता है, किसी दिए गए बाहरी दबाव पर एक तरल का उबलना एक निश्चित तापमान पर शुरू होता है जो उबलने की प्रक्रिया के दौरान नहीं बदलता है और केवल तभी हो सकता है जब गर्मी हस्तांतरण के परिणामस्वरूप बाहर से ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है (चित्र 1) :

जहाँ L क्वथनांक पर वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा है।

क्वथनांक : द्रव में हमेशा एक घुली हुई गैस होती है, जिसके घुलने की मात्रा बढ़ते तापमान के साथ घटती जाती है। इसके अलावा, बर्तन की दीवारों पर अधिशोषित गैस होती है। जब द्रव को नीचे से गर्म किया जाता है (चित्र 2), गैस बर्तन की दीवारों के पास बुलबुले के रूप में विकसित होने लगती है। इन बुलबुले में तरल वाष्पित हो जाता है। इसलिए, हवा के अलावा, उनमें संतृप्त भाप होती है, जिसका दबाव बढ़ते तापमान के साथ तेजी से बढ़ता है, और बुलबुले मात्रा में बढ़ते हैं, और परिणामस्वरूप, आर्किमिडीज की ताकतें उन पर कार्य करती हैं। जब उत्प्लावन बल बुलबुले के गुरुत्वाकर्षण से अधिक हो जाता है, तो वह तैरने लगता है। लेकिन जब तक तरल समान रूप से गर्म नहीं होता है, तब तक बुलबुले का आयतन कम हो जाता है (घटते तापमान के साथ संतृप्त वाष्प का दबाव कम हो जाता है) और, मुक्त सतह पर पहुंचने से पहले, बुलबुले गायब हो जाते हैं (पतन) (चित्र 2, ए), यही कारण है कि हम उबालने से पहले एक विशिष्ट शोर सुनते हैं। जब तरल का तापमान बराबर हो जाता है, तो बुलबुले का आयतन बढ़ने पर बढ़ जाएगा, क्योंकि संतृप्त वाष्प का दबाव नहीं बदलता है, और बुलबुले पर बाहरी दबाव, जो बुलबुले के ऊपर तरल के हाइड्रोस्टेटिक दबाव का योग है और वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है। बुलबुला तरल की मुक्त सतह पर पहुंच जाता है, फट जाता है और संतृप्त वाष्प बाहर आ जाता है (चित्र 2, बी) - तरल उबलता है। बुलबुले में संतृप्ति वाष्प का दबाव व्यावहारिक रूप से बाहरी दबाव के बराबर होता है।

वह ताप जिस पर किसी द्रव का संतृप्त वाष्प दाब उसकी मुक्त सतह पर बाह्य दाब के बराबर होता है, कहलाता है क्वथनांकतरल पदार्थ।

चूंकि बढ़ते तापमान के साथ संतृप्त वाष्प का दबाव बढ़ता है, और उबलने के दौरान यह बाहरी दबाव के बराबर होना चाहिए, बाहरी दबाव में वृद्धि के साथ उबलते तापमान में वृद्धि होती है।

क्वथनांक अशुद्धियों की उपस्थिति पर भी निर्भर करता है, जो आमतौर पर अशुद्धियों की बढ़ती सांद्रता के साथ बढ़ता है।

यदि द्रव को पहले उसमें घुली गैस से मुक्त किया जाता है, तो उसे अधिक गरम किया जा सकता है, अर्थात्। उबलते बिंदु से ऊपर गर्मी। यह द्रव की अस्थिर अवस्था है। पर्याप्त छोटे झटकों और तरल उबलता है, और इसका तापमान तुरंत क्वथनांक तक गिर जाता है।

वाष्पीकरण केंद्र।उबलने की प्रक्रिया के लिए, यह आवश्यक है कि तरल में विषमताएं मौजूद हों - गैसीय चरण के नाभिक, जो वाष्पीकरण के केंद्रों की भूमिका निभाते हैं। आमतौर पर, घुली हुई गैसें तरल में मौजूद होती हैं, जो बर्तन के तल और दीवारों पर और तरल में निलंबित धूल कणों पर बुलबुले द्वारा छोड़ी जाती हैं। गर्म होने पर, ये बुलबुले तापमान के साथ गैसों की घुलनशीलता में कमी और उनमें तरल के वाष्पीकरण के कारण दोनों में वृद्धि करते हैं। आर्किमिडीयन उत्प्लावक बल की क्रिया के तहत बुलबुले जो मात्रा में बढ़ गए हैं, ऊपर तैरते हैं। यदि द्रव की ऊपरी परतों में अधिक है हल्का तापमान, फिर वाष्प संघनन के कारण, उनमें दबाव तेजी से गिरता है और बुलबुले एक विशिष्ट शोर के साथ "ढह" जाते हैं। जैसे ही पूरा तरल क्वथनांक तक गर्म होता है, बुलबुले गिरना बंद हो जाते हैं और सतह पर तैरने लगते हैं: पूरा तरल उबल जाता है।

टिकट संख्या 15

1. बेलनाकार ईंधन तत्व की त्रिज्या के साथ तापमान वितरण।

हर कोई जानता है कि सामान्य वायुमंडलीय दबाव (लगभग 760 मिमी एचजी) पर पानी का क्वथनांक 100 डिग्री सेल्सियस होता है। लेकिन हर कोई नहीं जानता कि पानी कब उबल सकता है अलग तापमान. क्वथनांक कई कारकों पर निर्भर करता है। यदि कुछ शर्तों को ट्रिगर किया जाता है, तो पानी +70 °C, और +130 °C, और यहाँ तक कि 300 °C पर भी उबल सकता है! आइए कारणों पर अधिक विस्तार से विचार करें।

पानी का क्वथनांक किस पर निर्भर करता है?

एक कंटेनर में उबलता पानी एक निश्चित तंत्र के अनुसार होता है। तरल को गर्म करने की प्रक्रिया में, कंटेनर की दीवारों पर हवा के बुलबुले दिखाई देते हैं जिसमें इसे डाला जाता है। प्रत्येक बुलबुले के अंदर भाप है। बुलबुले में भाप का तापमान शुरू में गर्म पानी की तुलना में बहुत अधिक होता है। लेकिन इस अवधि के दौरान इसका दबाव बुलबुले के अंदर की तुलना में अधिक होता है। जब तक पानी गर्म न हो जाए, बुलबुले में वाष्प संकुचित हो जाती है। फिर, बाहरी दबाव के प्रभाव में, बुलबुले फट गए। प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि बुलबुले में तरल और वाष्प का तापमान बराबर न हो जाए। अब यह है कि भाप वाली गेंदें सतह पर उठ सकती हैं। पानी उबलने लगता है। इसके अलावा, हीटिंग प्रक्रिया बंद हो जाती है, क्योंकि भाप द्वारा अतिरिक्त गर्मी को वायुमंडल में बाहर से हटा दिया जाता है। यह थर्मोडायनामिक संतुलन है। भौतिकी को याद करें: पानी के दबाव में तरल का वजन और पानी के साथ बर्तन के ऊपर हवा का दबाव होता है। इस प्रकार, दो मापदंडों में से एक (बर्तन में तरल का दबाव और वायुमंडल का दबाव) में से एक को बदलकर, क्वथनांक को बदलना संभव है।

पहाड़ों में पानी का क्वथनांक क्या है?

पर्वतों में द्रव का क्वथनांक धीरे-धीरे कम हो जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि पहाड़ पर चढ़ते समय वायुमंडलीय दबाव धीरे-धीरे कम हो जाता है। पानी को उबालने के लिए, पानी को गर्म करने के दौरान दिखाई देने वाले बुलबुले में दबाव वायुमंडलीय दबाव के बराबर होना चाहिए। इसलिए, प्रत्येक 300 मीटर के लिए पहाड़ों में ऊंचाई में वृद्धि के साथ, पानी का क्वथनांक लगभग एक डिग्री कम हो जाता है। ऐसा उबलता पानी समतल देश में उबलते हुए तरल जितना गर्म नहीं होता है। अधिक ऊंचाई पर चाय बनाना मुश्किल और कभी-कभी असंभव होता है। दबाव पर उबलते पानी की निर्भरता इस तरह दिखती है:

और अन्य स्थितियों में?

निर्वात में पानी का क्वथनांक क्या होता है? निर्वात एक दुर्लभ माध्यम है जिसमें वायुमंडलीय दबाव की तुलना में दबाव बहुत कम होता है। विरल माध्यम में पानी का क्वथनांक भी अवशिष्ट दबाव पर निर्भर करता है। 0.001 एटीएम के निर्वात दबाव पर। द्रव 6.7°C पर उबलने लगेगा। आमतौर पर, अवशिष्ट दबाव लगभग 0.004 एटीएम होता है, इसलिए इस दबाव में पानी 30 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। विरल माध्यम में दाब बढ़ने पर द्रव का क्वथनांक बढ़ जाता है।

सीलबंद बर्तन में पानी उच्च तापमान पर क्यों उबलता है?

भली भांति बंद करके सील किए गए बर्तन में किसी द्रव का क्वथनांक बर्तन के अंदर के दबाव से संबंधित होता है। गर्म करने की प्रक्रिया में भाप निकलती है, जो बर्तन के ढक्कन और दीवारों पर घनीभूत होकर जम जाती है। इस प्रकार, बर्तन के अंदर दबाव बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, प्रेशर कुकर में प्रेशर 1.04 atm तक पहुँच जाता है, इसलिए इसमें तरल 120 ° C पर उबलता है। आमतौर पर, ऐसे कंटेनरों में, अंतर्निर्मित वाल्वों का उपयोग करके दबाव को नियंत्रित किया जा सकता है, और इसलिए तापमान भी।