क्वथनांक बाहरी दबाव के व्युत्क्रमानुपाती होता है। पानी का क्वथनांक अलग-अलग परिस्थितियों में अलग-अलग क्यों होता है? क्वथनांक परिवर्तन

वाष्पीकरण न केवल वाष्पीकरण के परिणामस्वरूप हो सकता है, बल्कि उबलने के दौरान भी हो सकता है। ऊर्जावान दृष्टिकोण से उबलने पर विचार करें।

हवा की एक निश्चित मात्रा हमेशा तरल में घुलती है। जब द्रव को गर्म किया जाता है तो उसमें घुली हुई गैस की मात्रा कम हो जाती है, जिसके फलस्वरूप उसका कौन-सा भाग बर्तन के तल और दीवारों पर छोटे-छोटे बुलबुलों के रूप में तथा द्रव में निलंबित अघुलनशील ठोस कणों पर निकलता है। इन हवाई बुलबुले के अंदर तरल का वाष्पीकरण होता है। समय के साथ, उनमें वाष्प संतृप्त हो जाते हैं। अधिक ताप के साथ, दबाव बढ़ जाता है संतृप्त भापबुलबुले और उनकी मात्रा के अंदर। जब बुलबुले के अंदर वाष्प का दबाव वायुमंडलीय के बराबर हो जाता है, तो आर्किमिडीज के उत्प्लावन बल की क्रिया के तहत, वे तरल की सतह पर उठते हैं, फटते हैं और उनमें से भाप निकलती है। वाष्पीकरण जो एक साथ तरल की सतह से और तरल के अंदर ही हवा के बुलबुले में होता है, उबलना कहलाता है।वह तापमान जिस पर दाब संतृप्त वाष्पबुलबुलों में बराबर हो जाता है बाहरी दबावकहा जाता है क्वथनांक.

चूंकि एक ही तापमान पर विभिन्न तरल पदार्थों के संतृप्त वाष्प के दबाव अलग-अलग होते हैं, इसलिए अलग-अलग तापमान पर वे वायुमंडलीय दबाव के बराबर हो जाते हैं। इसके कारण अलग-अलग तरल पदार्थ अलग-अलग तापमान पर उबलने लगते हैं। द्रवों के इस गुण का उपयोग पेट्रोलियम उत्पादों के उर्ध्वपातन में किया जाता है। जब तेल को गर्म किया जाता है, तो सबसे मूल्यवान, वाष्पशील भाग (गैसोलीन) सबसे पहले वाष्पित हो जाते हैं, जो इस प्रकार "भारी" अवशेषों (तेल, ईंधन तेल) से अलग हो जाते हैं।

इस तथ्य से कि उबलना तब होता है जब संतृप्त वाष्प का दबाव तरल पर बाहरी दबाव के बराबर होता है, यह इस प्रकार है कि तरल का क्वथनांक बाहरी दबाव पर निर्भर करता है। यदि इसे बढ़ाया जाता है, तो तरल उच्च तापमान पर उबलता है, क्योंकि संतृप्त वाष्प को इस तरह के दबाव तक पहुंचने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, कम दबाव में, तरल कम तापमान पर उबलता है। यह अनुभव से देखा जा सकता है। फ्लास्क में पानी को उबालने के लिए गर्म करें और अल्कोहल लैंप को हटा दें (चित्र 37, ए)। पानी उबलना बंद कर देता है। एक डाट के साथ फ्लास्क को बंद करने के बाद, हम एक पंप के साथ उसमें से हवा और जल वाष्प को निकालना शुरू कर देंगे, जिससे पानी पर दबाव कम हो जाएगा, जो "इस फोड़े के परिणामस्वरूप। इसे एक खुले फ्लास्क में उबालना, हवा को पंप करना फ्लास्क में, हम पानी पर दबाव बढ़ाएंगे (चित्र 37, बी) यह उबलना बंद कर देता है। 1 एटीएमपानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, और at 10 एटीएम- 180 डिग्री सेल्सियस पर। इस निर्भरता का उपयोग, उदाहरण के लिए, आटोक्लेव में, नसबंदी के लिए दवा में, खाना पकाने में खाना पकाने में तेजी लाने के लिए किया जाता है।

तरल को उबालना शुरू करने के लिए, इसे क्वथनांक तक गर्म किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, तरल को ऊर्जा प्रदान करना आवश्यक है, उदाहरण के लिए, गर्मी की मात्रा क्यू = सेमी (टी ° के - टी ° 0)... उबलते समय, तरल का तापमान स्थिर रहता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उबलने के दौरान संचारित ऊष्मा की मात्रा तरल अणुओं की गतिज ऊर्जा को बढ़ाने पर नहीं, बल्कि आणविक बंधों को तोड़ने के काम पर, यानी वाष्पीकरण पर खर्च की जाती है। संघनन के दौरान, भाप, ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अनुसार, तक का त्याग करती है वातावरणवाष्पीकरण पर खर्च की गई गर्मी की मात्रा। संक्षेपण क्वथनांक पर होता है, जो संक्षेपण प्रक्रिया के दौरान स्थिर रहता है। (समझाइए क्यों)।

आइए समीकरण बनाते हैं गर्मी संतुलनवाष्पीकरण और संघनन के साथ। तरल के क्वथनांक पर लिया गया वाष्प कैलोरीमीटर (चित्र 38, ए) में ट्यूब ए के माध्यम से पानी में प्रवेश करता है, इसमें संघनित होता है, इसे प्राप्त करने के लिए खर्च की गई गर्मी की मात्रा देता है। पानी और कैलोरीमीटर इस मामले में न केवल भाप के संघनन से, बल्कि इससे प्राप्त तरल से भी गर्मी की मात्रा प्राप्त करते हैं। आंकड़े भौतिक मात्रातालिका में दिए गए हैं। 3.

संघनक भाप ने ऊष्मा की मात्रा छोड़ दी है क्यू पी = आरएम 3(चित्र। 38, बी)। भाप से प्राप्त तरल, t ° 3 से ° तक ठंडा होने पर, ऊष्मा की मात्रा को छोड़ देता है क्यू 3 = सी 2 एम 3 (टी 3 ° - °)।

कैलोरीमीटर और पानी, t ° 2 से ° (चित्र 38, c) तक गर्म करके, ऊष्मा की मात्रा प्राप्त की

क्यू 1 = सी 1 एम 1 (θ ° - टी ° 2); क्यू 2 = सी 2 एम 2 (θ ° - टी ° 2)।

ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के नियम पर आधारित

क्यू पी + क्यू 3 = क्यू 1 + क्यू 2,

उबालना तरल का वाष्प में एक तीव्र संक्रमण है, जो एक निश्चित तापमान पर तरल के पूरे आयतन में वाष्प के बुलबुले के गठन के साथ होता है।

उबलने के विपरीत, वाष्पीकरण एक बहुत धीमी प्रक्रिया है और किसी भी तापमान पर होता है, दबाव की परवाह किए बिना।

जब तरल पिंडों को गर्म किया जाता है, तो उनकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है, जबकि अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है, उनकी गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है। कुछ अणुओं की गतिज ऊर्जा इतनी बढ़ जाती है कि यह अणुओं के बीच परस्पर क्रिया को दूर करने और तरल से बाहर निकलने के लिए पर्याप्त हो जाती है।

हमने इस घटना को अनुभव से देखा है। ऐसा करने के लिए, हमने एक खुले कांच के फ्लास्क में पानी गर्म किया, जिससे उसका तापमान मापा गया। हमने एक गिलास फ्लास्क में 100 मिलीलीटर पानी डाला, जिसे हमने बाद में एक धारक के पास सुरक्षित कर दिया और एक अल्कोहल लैंप पर रख दिया। प्रारंभिक पानी का तापमान 28 C था।

फ्लास्क में समय तापमान प्रक्रिया

2 मिनट 50° फ्लास्क की दीवारों पर कई छोटे-छोटे बुलबुले दिखाई देने लगे

दो मिनट। 45 सेकंड 62° बुलबुले बड़े होने लगे। वहां शोर हो रहा था

4 मिनट 84° बुलबुले बड़े हो जाते हैं और सतह पर आ जाते हैं।

6 मिनट 05 सेकंड 100 ° बुलबुले की मात्रा में तेजी से वृद्धि हुई है, वे सक्रिय रूप से सतह पर फट जाते हैं। पानी उबल रहा है।

तालिका संख्या 1

किए गए अवलोकनों के परिणामों के आधार पर, हम उबलने के चरणों को अलग कर सकते हैं।

उबलने के चरण:

तापमान बढ़ने पर तरल की सतह से वाष्पीकरण बढ़ता है। कभी-कभी कोहरा देखा जा सकता है (वाष्प स्वयं दिखाई नहीं दे रहा है)।

बर्तन के तल और दीवारों पर हवा के बुलबुले दिखाई देते हैं।

सबसे पहले, बर्तन गरम किया जाता है, और फिर नीचे और दीवारों पर तरल। चूंकि पानी में हवा हमेशा घुली रहती है, गर्म करने पर हवा के बुलबुले फैलते हैं और दिखाई देने लगते हैं।

हवा के बुलबुले बड़े होने लगते हैं, पूरे आयतन में दिखाई देने लगते हैं, और बुलबुले में न केवल हवा होगी, बल्कि जल वाष्प भी होगी, क्योंकि इन हवाई बुलबुले के अंदर पानी का वाष्पीकरण होना शुरू हो जाएगा। एक विशिष्ट शोर प्रकट होता है।

बुलबुले की पर्याप्त बड़ी मात्रा के साथ, यह आर्किमिडीज बल की कार्रवाई के तहत ऊपर की ओर बढ़ना शुरू कर देता है। चूंकि तरल को संवहन द्वारा गर्म किया जाता है, निचली परतों का तापमान तापमान से अधिक होता है ऊपरी परतेंपानी। इसलिए, बढ़ते बुलबुले में, जल वाष्प संघनित हो जाएगा, और बुलबुले का आयतन कम हो जाएगा। तदनुसार, बुलबुले के अंदर का दबाव वायुमंडल के दबाव और बुलबुले पर लगाए गए तरल स्तंभ से कम होगा। बुलबुला बंद हो जाएगा। शोर सुनाई देता है।

एक निश्चित तापमान पर, यानी, जब संवहन के परिणामस्वरूप सभी तरल गर्म हो जाते हैं, बुलबुले की मात्रा तेजी से बढ़ जाती है क्योंकि वे सतह पर पहुंचते हैं, क्योंकि बुलबुले के अंदर का दबाव बाहरी दबाव (वायुमंडल और तरल) के बराबर हो जाएगा। स्तंभ)। सतह पर, बुलबुले फट जाते हैं और तरल के ऊपर बहुत अधिक वाष्प उत्पन्न होती है। पानी उबल रहा है।

उबलने के संकेत

बहुत सारे बुलबुले फूटते हैं। सतह पर बहुत सारी भाप।

उबलने की स्थिति:

बुलबुले के अंदर का दबाव वायुमंडल के दबाव और बुलबुले के ऊपर तरल स्तंभ के दबाव के बराबर होता है।

पानी को उबालने के लिए, इसे केवल 100 ° तक गर्म करना पर्याप्त नहीं है, पानी को दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करने के लिए इसे गर्मी की एक महत्वपूर्ण आपूर्ति देना भी आवश्यक है। एकत्रीकरण की स्थिति, अर्थात् बराबर में।

हमने अनुभव से उपरोक्त कथन की पुष्टि की है।

हमने एक कांच का फ्लास्क लिया, उसे एक धारक पर लगाया और एक सॉस पैन में आग पर रख दिया साफ पानीताकि बोतल हमारे बर्तन के तले को न छुए। जब पैन में पानी उबलता है, तो पानी फ्लास्क में नहीं उबलता। फ्लास्क में पानी का तापमान लगभग 100 तक पहुंच गया, लेकिन उबाल नहीं आया। इस परिणाम का अनुमान लगाया जा सकता था।

निष्कर्ष: पानी को उबालने के लिए, इसे केवल 100 ° तक गर्म करने के लिए पर्याप्त नहीं है, इसे गर्मी की एक महत्वपूर्ण आपूर्ति के साथ आपूर्ति करना आवश्यक है।

लेकिन फ्लास्क में पानी और सॉस पैन में पानी में क्या अंतर है? दरअसल, बुलबुले में एक ही पानी होता है, जो केवल कांच के विभाजन से बाकी द्रव्यमान से अलग होता है, बाकी पानी के समान ही क्यों नहीं होता है?

क्योंकि बाधक बुलबुले के पानी को उन धाराओं में भाग लेने से रोकता है जो पैन में सारा पानी हिलाते हैं। पैन में पानी का प्रत्येक कण सीधे गर्म तल को छू सकता है, जबकि फ्लास्क में पानी केवल उबलते पानी के संपर्क में आता है।

इसलिए, हमने देखा कि शुद्ध उबलते पानी के साथ पानी उबालना असंभव है।

प्रयोग 2 की समाप्ति के बाद, हमने एक सॉस पैन में उबलते पानी में मुट्ठी भर नमक डाला। पानी थोड़ी देर के लिए उबलना बंद हो गया, और 100 से ऊपर के तापमान पर फिर से उबाला गया। जल्द ही कांच के फ्लास्क में पानी उबलने लगा।

निष्कर्ष: ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि फ्लास्क में पानी को उबालने के लिए पर्याप्त गर्मी की आपूर्ति की गई थी।

उपरोक्त के आधार पर, हम स्पष्ट रूप से परिभाषित कर सकते हैं कि वाष्पीकरण और उबलने में क्या अंतर है:

वाष्पीकरण एक शांत, सतही प्रक्रिया है जो किसी भी तापमान पर होती है।

उबालना एक हिंसक प्रक्रिया है, बड़ी मात्रा में, बुलबुले के खुलने के साथ।

3. क्वथनांक

जिस तापमान पर कोई द्रव उबलता है उसे क्वथनांक कहते हैं।

तरल के पूरे आयतन में वाष्पीकरण होने के लिए, और न केवल सतह से, यानी तरल को उबालने के लिए, यह आवश्यक है कि इसके अणुओं में उपयुक्त ऊर्जा हो, और इसके लिए उनके पास उचित गति होनी चाहिए। , जिसका अर्थ है कि तरल को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाना चाहिए।

यह याद रखना चाहिए कि विभिन्न पदार्थों के अलग-अलग क्वथनांक होते हैं। पदार्थों के क्वथनांक एक प्रयोगात्मक विधि द्वारा निर्धारित किए जाते हैं और तालिका में सूचीबद्ध होते हैं।

पदार्थ का नाम क्वथनांक °

हाइड्रोजन -253

ऑक्सीजन -183

दूध 100

लीड 1740

आयरन 2750

तालिका संख्या 2

कुछ पदार्थ जो सामान्य रूप से गैसीय होते हैं, पर्याप्त रूप से ठंडा होने पर बहुत कम तापमान पर उबलने वाले तरल पदार्थों में बदल जाते हैं। तरल ऑक्सीजन, उदाहरण के लिए, जब वायुमण्डलीय दबाव-183 के तापमान पर उबलता है। वे पदार्थ जिन्हें हम सामान्य रूप से ठोस अवस्था में देखते हैं, पिघल जाने पर बहुत अधिक तापमान पर उबलकर तरल पदार्थ में बदल जाते हैं।

वाष्पीकरण के विपरीत, जो किसी भी तापमान पर होता है, उबलना प्रत्येक तरल के लिए एक निश्चित तापमान स्थिरांक पर होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, भोजन पकाते समय, आपको पानी में उबाल आने के बाद गर्मी कम करने की आवश्यकता होती है, इससे ईंधन की बचत होगी, और पूरे उबाल के दौरान पानी का तापमान स्थिर रहता है।

हमने पानी, दूध और शराब के क्वथनांक की जांच के लिए एक प्रयोग किया।

प्रयोग के दौरान, हम बारी-बारी से शराब के दीपक, पानी, दूध और शराब पर एक गिलास फ्लास्क में उबालने के लिए गर्म करते हैं। उसी समय, हमने तरल को उबालने पर उसका तापमान मापा।

निष्कर्ष: पानी और दूध को 100 के तापमान पर उबाला जाता है, और शराब - 78 पर।

100ºC उबलते पानी और दूध का उबलता समय ग्राफ tºC

78ºC क्वथनांक शराब क्वथनांक ग्राफ

उबालना तापीय चालकता के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है, जिसके कारण गर्मी को हीटिंग सतह से तरल में स्थानांतरित किया जाता है। उबलते तरल में एक निश्चित तापमान वितरण स्थापित होता है। पानी की तापीय चालकता बहुत कम है, जिसकी पुष्टि हमने निम्नलिखित अनुभव से की है:

हमने एक परखनली ली, उसमें पानी भर दिया, उसमें बर्फ का एक टुकड़ा डुबोया और ताकि वह ऊपर न तैरे, हमने उसे धातु के नट से दबा दिया। इसके अलावा, पानी की बर्फ तक मुफ्त पहुंच थी। फिर हमने टेस्ट ट्यूब को स्पिरिट लैंप की लौ के ऊपर झुका दिया ताकि लौ केवल ट्यूब के शीर्ष को छू सके। 2 मिनिट बाद पानी ऊपर से उबलने लगा, लेकिन परखनली के नीचे बर्फ रह गई.

रहस्य इस बात में है कि परखनली के तल पर पानी बिल्कुल नहीं उबलता, बल्कि ठंडा रहता है, ऊपर से ही उबलता है। गर्मी से फैलने पर पानी हल्का हो जाता है और नीचे तक नहीं डूबता, बल्कि ट्यूब के ऊपरी हिस्से में रहता है। गर्म पानी की धाराएं और परतों का मिश्रण केवल परखनली के ऊपरी भाग में होगा और निचली, सघन परतों पर कब्जा नहीं करेगा। ताप को केवल चालन द्वारा नीचे की ओर स्थानांतरित किया जा सकता है, लेकिन पानी की तापीय चालकता बेहद कम है।

काम के पिछले पैराग्राफ में जो कहा गया था, उसके आधार पर हम उबलने की प्रक्रिया की विशेषताओं पर प्रकाश डालते हैं।

उबलने की विशेषताएं

1) उबालने पर ऊर्जा खर्च होती है, मुक्त नहीं होती।

2) पूरी उबलने की प्रक्रिया के दौरान तापमान स्थिर रहता है।

3) प्रत्येक पदार्थ का अपना क्वथनांक होता है।

4. क्वथनांक क्या निर्धारित करता है

सामान्य वायुमंडलीय दबाव में, क्वथनांक स्थिर होता है, लेकिन जैसे-जैसे तरल पर दबाव बदलता है, यह बदलता है। क्वथनांक जितना अधिक होगा, तरल पर उतना ही अधिक दबाव लागू होगा और इसके विपरीत।

इस कथन की सत्यता को सत्यापित करने के लिए हमने कई प्रयोग किए।

हमने पानी की एक कुप्पी ली, उसे गर्म करने के लिए शराब के दीपक पर रख दिया। रबर के बल्ब के साथ एक कॉर्क पहले से तैयार किया गया था। जब फ्लास्क में पानी उबल गया, तो हमने फ्लास्क को नाशपाती के डाट से बंद कर दिया। फिर हमने नाशपाती को दबाया, जबकि फ्लास्क में उबाल आना बंद हो गया। नाशपाती को दबाकर, हमने फ्लास्क पर दबाव बढ़ा दिया, और उबलने की स्थिति का उल्लंघन हुआ।

निष्कर्ष: बढ़ते दबाव के साथ, क्वथनांक बढ़ता है।

हमने उत्तल तल के साथ एक फ्लास्क लिया, उसमें पानी भर दिया और पानी को उबालने के लिए लाया। फिर उन्होंने फ्लास्क को एक तंग डाट से बंद कर दिया और उसे होल्डर में सुरक्षित करते हुए पलट दिया। हमने तब तक इंतजार किया जब तक फ्लास्क में पानी उबलना बंद नहीं हो गया और फ्लास्क के ऊपर उबलता पानी डाल दिया। फ्लास्क में कोई बदलाव नहीं हुआ। अगला, हम फ्लास्क के तल पर बर्फ डालते हैं, और फ्लास्क में पानी तुरंत उबल जाता है।

ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि बर्फ ने बोतल की दीवारों को ठंडा कर दिया, जिसके परिणामस्वरूप अंदर की भाप पानी की बूंदों में गाढ़ी हो गई। और चूँकि उबलने के दौरान भी कांच की बोतल से हवा बाहर निकल जाती थी, अब पानी में बहुत कम दबाव पड़ता है। लेकिन यह ज्ञात है कि जब तरल पर दबाव कम हो जाता है, तो वह कम तापमान पर उबलता है। इसलिए, हालांकि हमारे फ्लास्क में उबलता पानी है, उबलता पानी गर्म नहीं होता है।

निष्कर्ष: दबाव कम होने पर क्वथनांक कम हो जाता है।

जैसा कि आप जानते हैं, ऊंचाई बढ़ने के साथ वायुदाब कम होता जाता है। नतीजतन, ऊंचाई बढ़ने के साथ तरल का क्वथनांक भी कम हो जाता है, और तदनुसार, घटने के साथ बढ़ता है।

तो, अमेरिकी वैज्ञानिकों ने सबसे नीचे पाया शांति लाने वाला, पुगेट साउंड से 400 किमी पश्चिम में, 400 डिग्री सेल्सियस के पानी के तापमान के साथ एक सुपर हॉट स्प्रिंग है। धन्यवाद बहुत दबावबड़ी गहराई पर स्थित किसी स्रोत के जल पर, उसमें मौजूद पानी इस तापमान पर भी नहीं उबलता।

और पहाड़ी क्षेत्रों में, 3000 मीटर की ऊंचाई पर, जहां वायुमंडलीय दबाव 70 kPa है, पानी 90 C पर उबलता है। इसलिए, ऐसे उबलते पानी का उपयोग करने वाले इन क्षेत्रों के निवासियों को मैदानी इलाकों के निवासियों की तुलना में भोजन तैयार करने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है। और इस उबलते पानी में उबाल लें, उदाहरण के लिए, अंडाआम तौर पर असंभव है, क्योंकि प्रोटीन 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर नहीं मुड़ता है।

जूल्स वर्ने के उपन्यास द चिल्ड्रन ऑफ कैप्टन ग्रांट में, एंडीज पास के यात्रियों ने पाया कि उबलते पानी में डूबा हुआ थर्मामीटर केवल 87 डिग्री सेल्सियस दिखाता है।

यह तथ्य इस बात की पुष्टि करता है कि समुद्र तल से ऊंचाई में वृद्धि के साथ, वायुमंडलीय दबाव कम होने पर क्वथनांक कम हो जाता है।

5. उबलते मूल्य

उबालना बहुत बड़ा है व्यवहारिक महत्वरोजमर्रा की जिंदगी और उत्पादन प्रक्रियाओं दोनों में।

सभी जानते हैं कि बिना उबाले हम अपने आहार से अधिकांश व्यंजन नहीं बना पाएंगे। ऊपर, काम में, हमने दबाव पर क्वथनांक की निर्भरता पर विचार किया। इस क्षेत्र में प्राप्त ज्ञान के लिए धन्यवाद, गृहिणियां अब प्रेशर कुकर का उपयोग कर सकती हैं। प्रेशर कुकर में भोजन लगभग 200 kPa के दबाव में पकाया जाता है। इसी समय, पानी का क्वथनांक 120 तक पहुंच जाता है। इस तापमान के पानी में, "खाना पकाने" की प्रक्रिया साधारण उबलते पानी की तुलना में बहुत तेज होती है। यह "प्रेशर कुकर" नाम की व्याख्या करता है।

किसी द्रव के क्वथनांक को कम करना भी लाभकारी हो सकता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, सामान्य वायुमंडलीय दबाव में, तरल फ्रीन लगभग 30 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबलता है। दबाव में कमी के साथ, फ़्रीऑन का क्वथनांक 0 ° ​​C से नीचे किया जा सकता है। इसका उपयोग रेफ्रिजरेटर के बाष्पीकरण में किया जाता है। कंप्रेसर के संचालन के लिए धन्यवाद, इसमें एक कम दबाव बनाया जाता है, और फ़्रीऑन भाप में बदलना शुरू कर देता है, जिससे कक्ष की दीवारों से गर्मी दूर हो जाती है। इसके लिए धन्यवाद, रेफ्रिजरेटर के अंदर का तापमान कम हो जाता है।

उबालने की प्रक्रिया आटोक्लेव (स्टरलाइज़िंग उपकरणों के लिए एक उपकरण), एक डिस्टिलर (आसुत जल बनाने के लिए एक उपकरण) के रूप में दवा में आवश्यक ऐसे उपकरणों के संचालन का आधार है।

विभिन्न पदार्थों के क्वथनांक में अंतर पाता है विस्तृत आवेदनप्रौद्योगिकी में, उदाहरण के लिए, तेल आसवन की प्रक्रिया में। जब तेल को 360°C तक गर्म किया जाता है तो वह भाग (ईंधन तेल), जिसका क्वथनांक अधिक होता है, उसमें रह जाता है और 360°C से कम क्वथनांक वाले भाग वाष्पित हो जाते हैं। परिणामस्वरूप भाप का उपयोग गैसोलीन और कुछ अन्य प्रकार के ईंधन के उत्पादन के लिए किया जाता है।

हमने उबालने के लाभों के कुछ उदाहरण सूचीबद्ध किए हैं, जिनसे हमारे जीवन में इस प्रक्रिया की आवश्यकता और महत्व के बारे में निष्कर्ष निकालना पहले से ही संभव है।

6। निष्कर्ष

उपरोक्त कार्य में उबलने के विषय का अध्ययन करने के दौरान, हमने कार्य की शुरुआत में निर्धारित लक्ष्यों को पूरा किया: हमने उबलने की अवधारणा के बारे में प्रश्नों का अध्ययन किया, उबलने के चरणों की पहचान की, प्रक्रियाओं के कारणों की व्याख्या के साथ हो रहा है, उबलने के संकेतों, स्थितियों और विशेषताओं की पहचान की।

किसी व्यक्ति ने सीधे पानी का उपयोग करने से पहले उसे उबालना क्यों शुरू किया? ठीक है, कई रोगजनक बैक्टीरिया और वायरस से खुद को बचाने के लिए। यह परंपरा पीटर द ग्रेट से पहले भी मध्ययुगीन रूस के क्षेत्र में आई थी, हालांकि यह माना जाता है कि यह वह था जिसने देश में पहला समोवर लाया और अनहेल्दी शाम चाय पीने के संस्कार की शुरुआत की। वास्तव में, हमारे लोग एक तरह के समोवर का इस्तेमाल करते थे प्राचीन रूसजड़ी बूटियों, जामुन और जड़ों से पेय बनाने के लिए। मुख्य रूप से कीटाणुशोधन के बजाय उपयोगी पौधों के अर्क के निष्कर्षण के लिए यहां उबालना आवश्यक था। दरअसल, उस समय उस सूक्ष्म जगत के बारे में भी नहीं पता था जहां वायरस वाले ये बैक्टीरिया रहते हैं। हालाँकि, उबलने के लिए धन्यवाद, हमारा देश हैजा या डिप्थीरिया जैसी भयानक बीमारियों की विश्व महामारियों से बच गया था।

सेल्सीयस

स्वीडन के महान मौसम विज्ञानी, भूवैज्ञानिक और खगोलशास्त्री ने मूल रूप से सामान्य परिस्थितियों में पानी के हिमांक को इंगित करने के लिए 100 डिग्री के मान का उपयोग किया था, और पानी के क्वथनांक को शून्य डिग्री के रूप में लिया गया था। और 1744 में उनकी मृत्यु के बाद कम से कम प्रसिद्ध व्यक्तिवनस्पतिशास्त्री कार्ल लिनिअस और सेल्सियस के रिसीवर मोर्टन स्ट्रेमर ने उपयोग में आसानी के लिए इस पैमाने को उल्टा कर दिया है। हालांकि, अन्य स्रोतों के अनुसार, यह अपनी मृत्यु से कुछ समय पहले खुद सेल्सियस ने किया था। लेकिन किसी भी मामले में, रीडिंग और समझने योग्य स्नातक की स्थिरता ने उस समय के सबसे प्रतिष्ठित वैज्ञानिक व्यवसायों - रसायनज्ञों के बीच इसके उपयोग के व्यापक उपयोग को प्रभावित किया। और, इस तथ्य के बावजूद कि उल्टे रूप में, 100 डिग्री के पैमाने के निशान ने पानी के स्थिर उबलने का बिंदु निर्धारित किया, और इसके जमने की शुरुआत नहीं, पैमाने ने इसके प्राथमिक निर्माता, सेल्सियस का नाम लेना शुरू कर दिया।

वातावरण के नीचे

हालांकि, सब कुछ उतना सरल नहीं है जितना पहली नज़र में लगता है। पीटी या पीएस निर्देशांक में किसी भी राज्य आरेख को देखते हुए (एन्ट्रॉपी एस तापमान का प्रत्यक्ष कार्य है), हम देख सकते हैं कि तापमान और दबाव कितनी बारीकी से संबंधित हैं। इसी तरह, पानी, दबाव के आधार पर, अपने मूल्यों को बदलता है। और कोई भी पर्वतारोही इस संपत्ति से अच्छी तरह वाकिफ है। कोई भी व्यक्ति जिसने अपने जीवन में कम से कम एक बार समुद्र तल से 2000-3000 मीटर से अधिक की ऊंचाई प्राप्त की हो, वह जानता है कि ऊंचाई पर सांस लेना कितना कठिन है। यह इस तथ्य के कारण है कि हम जितना ऊपर जाते हैं, हवा उतनी ही पतली होती जाती है। वायुमंडलीय दबाव एक वायुमंडल से नीचे चला जाता है (एन से नीचे, यानी नीचे " सामान्य स्थितिपानी का क्वथनांक भी गिर जाता है। प्रत्येक ऊंचाई पर दबाव के आधार पर, यह अस्सी और साठ दोनों पर उबल सकता है

प्रैशर कूकर

हालांकि, यह याद रखना चाहिए कि हालांकि मुख्य रोगाणु साठ डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर मर जाते हैं, कई अस्सी या अधिक डिग्री पर जीवित रह सकते हैं। इसलिए हम पानी को उबालने की कोशिश कर रहे हैं, यानी हम इसका तापमान 100 डिग्री सेल्सियस तक लाते हैं। हालांकि, दिलचस्प रसोई उपकरण हैं जो आपको समय को कम करने और तरल को उच्च तापमान तक गर्म करने की अनुमति देते हैं, बिना उबाले और वाष्पीकरण के माध्यम से द्रव्यमान को खोए बिना। यह महसूस करते हुए कि पानी का क्वथनांक दबाव के आधार पर बदल सकता है, संयुक्त राज्य अमेरिका के इंजीनियरों ने, एक फ्रांसीसी प्रोटोटाइप के आधार पर, 1920 के दशक में दुनिया के लिए एक प्रेशर कुकर प्रस्तुत किया। इसके संचालन का सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित है कि भाप को हटाने की संभावना के बिना ढक्कन को दीवारों के खिलाफ कसकर दबाया जाता है। अंदर बनाया गया है उच्च रक्त चाप, और पानी अधिक उबलता है उच्च तापमान... हालांकि, ऐसे उपकरण काफी खतरनाक होते हैं और अक्सर विस्फोट और उपयोगकर्ताओं को गंभीर रूप से जला देते हैं।

पूरी तरह से

आइए देखें कि प्रक्रिया स्वयं कैसे आती और जाती है। एक पूरी तरह से चिकनी और असीम रूप से बड़ी हीटिंग सतह की कल्पना करें, जहां गर्मी का वितरण समान रूप से होता है (सतह के प्रत्येक वर्ग मिलीमीटर को समान मात्रा में गर्मी ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है), और सतह खुरदरापन गुणांक शून्य हो जाता है। इस मामले में, एन के साथ। पर। एक लामिना की सीमा परत में उबलना पूरे सतह क्षेत्र में एक साथ शुरू होगा और तुरंत होगा, इसकी सतह पर तरल की पूरी इकाई मात्रा को तुरंत वाष्पित कर देगा। इस आदर्श स्थितियां, वी असली जीवनऐसा नहीं होता है।

हकीकत में

आइए जानें कि पानी का शुरुआती क्वथनांक क्या है। दबाव के आधार पर, यह अपने मूल्यों को भी बदलता है, लेकिन यहां मुख्य बिंदु यह है। यहां तक ​​कि अगर हम सबसे चिकनी, हमारी राय में, पैन और इसे एक माइक्रोस्कोप के नीचे लाते हैं, तो इसके ऐपिस में हम असमान किनारों और तेज लगातार चोटियों को मुख्य सतह के ऊपर उभरे हुए देखेंगे। हम मान लेंगे कि पैन की सतह पर समान रूप से गर्मी की आपूर्ति की जाती है, हालांकि वास्तव में यह भी पूरी तरह से सच नहीं है। यहां तक ​​​​कि जब पैन सबसे बड़े बर्नर पर होता है, तो स्टोव पर तापमान ढाल असमान रूप से वितरित होता है, और पानी के जल्दी उबलने के लिए हमेशा स्थानीय अति तापकारी क्षेत्र जिम्मेदार होते हैं। धरातल की चोटियों पर और उसके तराई क्षेत्रों में कितने अंश होते हैं? गर्मी की निर्बाध आपूर्ति के साथ, सतह की चोटियाँ तराई और तथाकथित अवसादों की तुलना में तेज़ी से गर्म होती हैं। इसके अलावा, कम तापमान वाले पानी से चारों तरफ से घिरे, वे पानी के अणुओं को बेहतर ऊर्जा देते हैं। चोटियों की ऊष्मीय प्रसार तराई की तुलना में डेढ़ से दो गुना अधिक है।

तापमान

इसीलिए पानी का शुरुआती क्वथनांक लगभग अस्सी डिग्री सेल्सियस होता है। इस मूल्य पर, सतह की चोटियाँ तरल के तात्कालिक उबलने और पहले बुलबुले के निर्माण के लिए आवश्यक पर्याप्त मात्रा में आपूर्ति करती हैं, आँख को दिखाई देने वाला, जो डरपोक सतह पर उठने लगते हैं। और पानी का क्वथनांक क्या होता है सामान्य दबाव- बहुत से लोग पूछते हैं। इस प्रश्न का उत्तर तालिका में आसानी से पाया जा सकता है। वायुमंडलीय दबाव पर, स्थिर क्वथनांक 99.9839 ° C पर स्थापित होता है।

उबलना- यह तरल से वाष्प में एक तीव्र संक्रमण है, जो एक निश्चित तापमान पर तरल के पूरे आयतन में वाष्प के बुलबुले के गठन के साथ होता है।

उबलने के दौरान, तरल और उसके ऊपर वाष्प का तापमान नहीं बदलता है। यह तब तक अपरिवर्तित रहता है जब तक कि सारा तरल उबल न जाए। ऐसा इसलिए है क्योंकि तरल को आपूर्ति की जाने वाली सारी ऊर्जा इसे भाप में परिवर्तित करने में खर्च होती है।

वह ताप जिस पर कोई द्रव उबलता है, कहलाता है क्वथनांक.

क्वथनांक तरल की मुक्त सतह पर लगाए गए दबाव पर निर्भर करता है। यह तापमान पर संतृप्त वाष्प दबाव की निर्भरता के कारण है। वाष्प का बुलबुला तब तक बढ़ता है जब तक उसके अंदर संतृप्त वाष्प का दबाव तरल में दबाव से थोड़ा अधिक होता है, जो कि बाहरी दबाव और तरल स्तंभ के हाइड्रोस्टेटिक दबाव का योग होता है।

जितना अधिक बाहरी दबाव, उतना ही अधिक उबलता तापमान.

सभी जानते हैं कि पानी 100 C के तापमान पर उबलता है। लेकिन हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि यह केवल सामान्य वायुमंडलीय दबाव (लगभग 101 kPa) पर ही सही है। बढ़ते दबाव के साथ, पानी का क्वथनांक बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, प्रेशर कुकर में, भोजन लगभग 200 kPa के दबाव में पकाया जाता है। इसी समय, पानी का क्वथनांक 120 ° तक पहुँच जाता है। इस तापमान के पानी में खाना पकाने की प्रक्रिया साधारण उबलते पानी की तुलना में बहुत तेजी से होती है। यह "प्रेशर कुकर" नाम की व्याख्या करता है।

इसके विपरीत, बाहरी दबाव को कम करके, हम क्वथनांक को कम करते हैं। उदाहरण के लिए, पहाड़ी क्षेत्रों में (3 किमी की ऊँचाई पर, जहाँ दबाव 70 kPa है), पानी 90 ° C के तापमान पर उबलता है। इसलिए, ऐसे उबलते पानी का उपयोग करने वाले इन क्षेत्रों के निवासियों को मैदानी इलाकों के निवासियों की तुलना में भोजन तैयार करने के लिए काफी अधिक समय की आवश्यकता होती है। और इस उबलते पानी में उबालना, उदाहरण के लिए, एक मुर्गी का अंडा आम तौर पर असंभव है, क्योंकि 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर, प्रोटीन दही नहीं करता है।

प्रत्येक द्रव का अपना क्वथनांक होता है, जो संतृप्त वाष्प दाब पर निर्भर करता है। संतृप्त वाष्प का दबाव जितना अधिक होगा, संबंधित तरल का क्वथनांक उतना ही कम होगा, क्योंकि कम तापमान पर संतृप्त वाष्प का दबाव वायुमंडलीय के बराबर हो जाता है। उदाहरण के लिए, 100 ° C के क्वथनांक पर, संतृप्त जल वाष्प का दबाव 101 325 Pa (760 मिमी Hg) होता है, और वाष्प का दबाव केवल 117 Pa (0.88 मिमी Hg) होता है। पारा सामान्य दबाव में 357 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है।

वाष्पीकरण का ताप।

वाष्पीकरण की गर्मी (वाष्पीकरण की गर्मी)- किसी तरल पदार्थ के वाष्प में पूर्ण परिवर्तन के लिए पदार्थ (स्थिर दबाव और स्थिर तापमान पर) को दी जाने वाली ऊष्मा की मात्रा।

वाष्पीकरण के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा (या संक्षेपण के दौरान जारी)। गर्मी की मात्रा की गणना करने के लिए क्यूक्वथनांक पर लिए गए किसी भी द्रव्यमान के तरल के वाष्प में परिवर्तन के लिए आवश्यक है, आपको चाहिए विशिष्ट तापवाष्पीकरण आरजमीन पर मन-चाकू एम:

जब भाप संघनित होती है, तो उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है।

उबलते समय, तरल तीव्रता से वाष्प में बदलना शुरू कर देता है, इसमें वाष्प के बुलबुले बनते हैं, सतह पर बढ़ते हैं। गर्म होने पर, पहले भाप केवल तरल की सतह पर दिखाई देती है, फिर यह प्रक्रिया पूरे आयतन में शुरू होती है। डिश के नीचे और दीवारों पर छोटे बुलबुले दिखाई देते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, बुलबुले के अंदर दबाव बढ़ता है, वे बढ़ते हैं और ऊपर की ओर बढ़ते हैं।

जब तापमान तथाकथित क्वथनांक तक पहुंच जाता है, तो बुलबुले हिंसक रूप से बनने लगते हैं, उनमें से बहुत सारे होते हैं, तरल उबलता है। भाप बनती है, जिसका तापमान तब तक स्थिर रहता है जब तक कि सारा पानी मौजूद न हो जाए। यदि सामान्य परिस्थितियों में वाष्पीकरण होता है, तो 100 एमपीए के मानक दबाव पर इसका तापमान 100 डिग्री सेल्सियस होता है। यदि दबाव कृत्रिम रूप से बढ़ाया जाता है, तो अत्यधिक गरम भाप का उत्पादन किया जा सकता है। वैज्ञानिकों ने जल वाष्प को 1227 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म करने में कामयाबी हासिल की, आगे हीटिंग के साथ, आयनों का पृथक्करण वाष्प को प्लाज्मा में बदल देता है।

किसी दिए गए संघटन और स्थिर दबाव पर, किसी भी तरल का क्वथनांक स्थिर होता है। पाठ्यपुस्तकों और मैनुअल में, आप विभिन्न तरल पदार्थों और यहां तक ​​कि धातुओं के क्वथनांक को दर्शाने वाली तालिकाएँ देख सकते हैं। उदाहरण के लिए, पानी 100 डिग्री सेल्सियस, 78.3 डिग्री सेल्सियस, ईथर 34.6 डिग्री सेल्सियस, सोना 2600 डिग्री सेल्सियस और चांदी 1950 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। यह डेटा 100 एमपीए के मानक दबाव के लिए है और इसकी गणना समुद्र तल पर की जाती है।

क्वथनांक कैसे बदलें

यदि दबाव कम हो जाता है, तो क्वथनांक कम हो जाता है, भले ही संरचना समान रहे। इसका मतलब है कि अगर आप 4000 मीटर ऊंचे पहाड़ पर पानी के बर्तन के साथ चढ़कर आग लगाते हैं, तो पानी 85 डिग्री सेल्सियस पर उबल जाएगा, जिसके लिए नीचे की तुलना में बहुत कम जलाऊ लकड़ी की आवश्यकता होगी।

गृहिणियों को प्रेशर कुकर से तुलना करने में दिलचस्पी होगी, जिसमें कृत्रिम रूप से दबाव बढ़ाया जाता है। पानी का क्वथनांक भी बढ़ जाता है, जिससे खाना ज्यादा तेजी से पकता है। आधुनिक प्रेशर कुकर आपको क्वथनांक को 115 से 130 ° C और अधिक तक आसानी से बदलने की अनुमति देते हैं।

पानी के क्वथनांक का एक और रहस्य इसकी संरचना है। कठोर जल, जिसमें विभिन्न लवण, अधिक समय तक उबलता है और गर्म करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। अगर आप एक लीटर पानी में दो बड़े चम्मच नमक डालेंगे तो इसका क्वथनांक 10°C बढ़ जाएगा। चीनी के लिए भी यही कहा जा सकता है, 10% चाशनी 100.1 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबलता है।