Verdant skystis pradeda intensyviai virsti garais, jame susidaro garų burbuliukai, kylantys į paviršių. Kaitinant, iš pradžių garai atsiranda tik skysčio paviršiuje, vėliau šis procesas prasideda visame tūryje. Ant indo dugno ir sienelių atsiranda nedideli burbuliukai. Kylant temperatūrai, didėja slėgis burbuliukų viduje, jie didėja ir kyla aukštyn.
Temperatūrai pasiekus vadinamąją virimo temperatūrą, ima smarkiai formuotis burbuliukai, jų daug, skystis užverda. Susidaro garai, kurių temperatūra išlieka pastovi, kol susikaupia visas vanduo. Jei garavimas vyksta normaliomis sąlygomis, esant standartiniam 100 MPa slėgiui, jo temperatūra yra 100 ° C. Dirbtinai padidinus slėgį, gali susidaryti perkaitinti garai. Mokslininkams pavyko pašildyti vandens garus iki 1227 ° C temperatūros, toliau kaitinant, jonų disociacija paverčia garus plazma.
Esant tam tikrai kompozicijai ir pastoviam slėgiui, bet kurio skysčio virimo temperatūra yra pastovi. Vadovėliuose ir žinynuose galite pamatyti lenteles, kuriose nurodyta įvairių skysčių ir net metalų virimo temperatūra. Pavyzdžiui, vanduo verda 100 ° C temperatūroje 78,3 ° C temperatūroje, eteris - 34,6 ° C, auksas - 2600 ° C, o sidabras - 1950 ° C. Šie duomenys skirti standartiniam 100 MPa slėgiui ir apskaičiuojami jūros lygyje.
Kaip pakeisti virimo temperatūrą
Jei slėgis mažėja, virimo temperatūra mažėja, net jei sudėtis išlieka tokia pati. Tai reiškia, kad jei su vandens puodu užlipsite į 4000 metrų aukščio kalną ir pastatysite jį ant ugnies, vanduo užvirs 85 °C temperatūroje, o tam malkų reikės kur kas mažiau nei žemiau.
Namų šeimininkėms bus įdomu palyginti su greitpuodžiu, kuriame dirbtinai padidinamas slėgis. Taip pat pakyla vandens virimo temperatūra, dėl kurios maistas iškepa daug greičiau. Šiuolaikiniai greitpuodžiai leidžia sklandžiai keisti virimo temperatūrą nuo 115 iki 130 °C ir daugiau.
Kita vandens virimo temperatūros paslaptis yra jo sudėtis. Kietas vanduo, kuriame yra įvairios druskos, verda ilgiau ir įkaitinti reikia daugiau energijos. Jei į litrą vandens įbersite du šaukštus druskos, jo virimo temperatūra padidės 10 °C. Tą patį galima pasakyti apie cukrų, 10 proc. cukraus sirupas verda 100,1 °C temperatūroje.
Vieną pagrindinių dėsnių 1887 m. atrado prancūzų chemikas F.M.Raulas. dėsningumas, kuris lemia kai kuriuos priklausomai nuo koncentracijos, bet ne nuo tirpios medžiagos pobūdžio, tirpalų savybių.
Francois Marie Raoul(1830 - 1901) – prancūzų chemikas ir fizikas, Paryžiaus mokslų akademijos narys korespondentas (1890). Nuo 1867 m. – Grenoblio universitete (nuo 1870 m. profesorius). Sankt Peterburgo mokslų akademijos narys korespondentas (1899).
Virš bet kurios skystosios fazės visada yra tam tikras (priklausomai nuo išorinių sąlygų) dujinės medžiagos, susidedančios iš tos pačios medžiagos, kiekis. Taigi, virš vandens atmosferoje visada yra vandens garų. Šios garų fazės kiekis išreiškiamas daliniu slėgiu (dujų koncentracija), lygiu visuminiam slėgiui, jei šios dujos užima visą dujų tūrį.
Tirpalų fizinės savybės (tirpumas, užšalimo ir virimo taškai) pirmiausia atsiranda dėl tirpiklio sočiųjų garų slėgio pokyčio virš tirpalo. François Raoul nustatė, kad tirpiklio sočiųjų garų slėgis virš tirpalo visada yra mažesnis nei gryno tirpiklio, ir išvedė tokį santykį:
p 0 – dalinis tirpiklio garų slėgis virš gryno tirpiklio;
p i – tirpiklio garų dalinis slėgis virš tirpalo;
n i yra ištirpusios medžiagos molinė dalis.
Taigi vieną iš pagrindinių dėsnių, nulemiančių tirpalų fizikines savybes, galima suformuluoti taip:
santykinis sočiųjų garų slėgio sumažėjimastirpiklio kiekis virš tirpalo yra lygus ištirpusios medžiagos molinei daliai.
Tai yra svarbiausias dėsnis, paaiškinantis temperatūros pokyčius. fazių perėjimai santykinai gryno tirpiklio tirpalams.
Užšalimo taško pasikeitimas
Kristalizacijos sąlyga yra tirpiklio sočiųjų garų slėgio lygybė tirpalo garų slėgiui virš kieto tirpiklio. Kadangi tirpiklio garų slėgis virš tirpalo visada yra mažesnis nei gryno tirpiklio, ši lygybė visada bus pasiekiama esant žemesnei nei tirpiklio užšalimo temperatūrai. Taigi vandenyno vanduo pradeda užšalti esant maždaug -2 ° C temperatūrai.
Skirtumas tarp tirpiklio kristalizacijos temperatūros T 0 fr ir tirpalo kristalizacijos pradžios temperatūros T fr yra kristalizacijos temperatūros sumažėjimas. Tada galime suformuluoti tokią Raoult dėsnio išvadą:
praskiestų tirpalų kristalizacijos temperatūros sumažinimas nepriklauso nuo ištirpusios medžiagos pobūdžio ir yra tiesiogiai proporcingas tirpalo molinei koncentracijai:
Čia: m- tirpalo moliškumas; KAM- krioskopinė konstanta, konstanta kiekvienam tirpikliui. Vandeniui K = 1,86 0, o tai reiškia, kad visi vieno molio vandeniniai tirpalai turėtų užšalti -1,86 0 C temperatūroje.
Kadangi tirpikliui kristalizuojantis iš tirpalo, pastarojo koncentracija didėja, tirpalai neturi tam tikros užšalimo temperatūros ir kristalizuojasi tam tikrame temperatūrų intervale.
Virimo temperatūros pasikeitimas
Skystis užverda tokioje temperatūroje, kurioje bendras sočiųjų garų slėgis tampa lygus išoriniam slėgiui. Jei ištirpusi medžiaga yra nelaki (tai yra, jos slėgis sočiųjų garų virš tirpalo galima nepaisyti), tada bendras sočiųjų garų slėgis virš tirpalo yra lygus daliniam tirpiklio garų slėgiui. Tokiu atveju sočiųjų garų slėgis virš tirpalo bet kurioje temperatūroje bus mažesnis nei gryno tirpiklio, o jo išorinio slėgio lygybė bus pasiekta aukštesnėje temperatūroje. Taigi nelakios medžiagos T b tirpalo virimo temperatūra visada yra aukštesnė už gryno tirpiklio virimo temperatūrą esant tokiam pačiam slėgiui T b. Taigi antroji Raoult dėsnio pasekmė:
praskiestų nelakių medžiagų tirpalų virimo temperatūros padidėjimas nepriklauso nuo ištirpusios medžiagos pobūdžio ir yra tiesiogiai proporcingas tirpalo molinei koncentracijai:
Čia: m- tirpalo moliškumas; E- ebulioskopinė konstanta, konstanta kiekvienam tirpikliui. Vandeniui E = 0,56 0, o tai reiškia, kad visi vieno molio vandeniniai tirpalai turėtų pradėti virti 100,56 0 С temperatūroje esant standartiniam slėgiui.
Paruošti įvairius skanus maistas, daznai reikia vandens, o jei jis pakaitintas, tai anksciau ar veliau uzvirs. Tuo pačiu kiekvienas išsilavinęs žmogus žino, kad vanduo pradeda virti šimto laipsnių Celsijaus temperatūroje, o toliau kaitinant jo temperatūra nekinta. Būtent ši vandens savybė naudojama gaminant maistą. Tačiau ne visi žino, kad taip būna ne visada. Vanduo gali užvirti, kai skirtingos temperatūros priklausomai nuo sąlygų, kuriomis jis yra. Pabandykime išsiaiškinti, nuo ko priklauso vandens virimo temperatūra ir kaip ji turėtų būti naudojama.
Kaitinant, vandens temperatūra artėja prie virimo taško, o visame tūryje susidaro daug burbuliukų, kurių viduje yra vandens garų. Garų tankis yra mažesnis už vandens tankį, todėl Archimedo jėga, veikianti burbulus, iškelia juos į paviršių. Tokiu atveju burbuliukų tūris arba didėja, arba sumažėja, todėl verdantis vanduo skleidžia būdingus garsus. Pasiekę paviršių, burbuliukai su vandens garais sprogsta, dėl šios priežasties verdantis vanduo intensyviai šniokščia, išskirdamas vandens garus.
Virimo temperatūra aiškiai priklauso nuo slėgio, veikiančio vandens paviršių, o tai paaiškinama sočiųjų garų slėgio burbuliukuose priklausomybe nuo temperatūros. Tokiu atveju garų kiekis burbuliukų viduje, o kartu ir jų tūris, didėja tol, kol sočiųjų garų slėgis viršija vandens slėgį. Šis slėgis yra vandens hidrostatinio slėgio, atsirandančio dėl gravitacinio traukos į Žemę, ir išorinio vandens slėgio suma. Atmosferos slėgis... Todėl, didėjant atmosferos slėgiui, vandens virimo temperatūra didėja, o mažėjant – mažėja. Tik esant normaliam atmosferos slėgiui 760 mm Hg. (1 atm.) Vanduo užverda 100 0 C. Vandens virimo temperatūros priklausomybės nuo atmosferos slėgio grafikas pateiktas žemiau:
Iš grafiko matyti, kad padidinus atmosferos slėgį iki 1,45 atm, vanduo užvirs jau 110 0 С. Esant 2,0 atm oro slėgiui. vanduo užvirs 120 0 С ir pan. Padidinus vandens virimo temperatūrą, galima pagreitinti ir pagerinti karšto maisto gaminimo procesą. Tam buvo išrasti greitpuodžiai – keptuvės su specialiu hermetiškai uždarytu dangčiu, įrengtos specialiais vožtuvais virimo temperatūrai reguliuoti. Dėl sandarumo slėgis juose pakyla iki 2-3 atm., Kas užtikrina vandens virimo temperatūrą 120-130 0 С.temperatūrą. Todėl turite būti kiek įmanoma atsargesni, kad nesudegtumėte.
Sumažėjus atmosferos slėgiui, pastebimas priešingas poveikis. Šiuo atveju virimo temperatūra taip pat mažėja, o tai atsitinka didėjant aukščiui virš jūros lygio:
Vidutiniškai, pakilus 300 m, vandens virimo temperatūra sumažėja 1 0 C ir gana aukštai kalnuose nukrenta iki 80 0 C, todėl gaminant maistą gali kilti tam tikrų sunkumų.
Jei slėgis dar sumažinamas, pavyzdžiui, išpumpuojant orą iš indo su vandeniu, tada esant 0,03 atm oro slėgiui. vanduo užvirs jau val kambario temperatūra, ir tai gana neįprasta, nes įprasta vandens virimo temperatūra yra 100 0 C.
Virimas yra intensyvus skysčio perėjimas į garus, kai tam tikroje temperatūroje per visą skysčio tūrį susidaro garų burbuliukai.
Garinimas, skirtingai nei virimas, yra labai lėtas procesas ir vyksta bet kokioje temperatūroje, nepriklausomai nuo slėgio.
Kaitinant skystus kūnus, didėja jų vidinė energija, didėja molekulių judėjimo greitis, didėja jų kinetinė energija. Kai kurių molekulių kinetinė energija padidėja tiek, kad jos pakanka įveikti molekulių sąveiką ir išskristi iš skysčio.
Šį reiškinį stebėjome savo patirtimi. Norėdami tai padaryti, atviroje stiklinėje kolboje kaitinome vandenį, matuodami jo temperatūrą. Į stiklinę kolbą įpylėme 100 ml vandens, kurią tada pritvirtinome prie laikiklio ir pastatėme ant spiritinės lempos. Pradinė vandens temperatūra buvo 28 ºC.
Laikas Temperatūra Procesas kolboje
2 minutės 50 ° Ant kolbos sienelių atsirado daug mažų burbuliukų
2 minutės. 45 sek. 62 ° Burbulai pradėjo didėti. Pasigirdo triukšmas
4 minutes 84 ° Burbulai tampa didesni ir kyla į paviršių.
6 min 05 sek 100 ° Burbuliukų tūris smarkiai padidėjo, jie aktyviai sprogo ant paviršiaus. Vanduo verda.
Lentelė Nr.1
Remiantis atliktų stebėjimų rezultatais, galime išskirti virimo etapus.
Virimo etapai:
Garavimas nuo skysčio paviršiaus didėja kylant temperatūrai. Kartais galima pastebėti rūką (pačių garų nesimato).
Oro burbuliukai atsiranda ant indo dugno ir sienelių.
Pirmiausia šildomas indas, o po to skystis apačioje ir prie sienų. Kadangi vandenyje visada yra ištirpusio oro, kaitinant oro burbuliukai plečiasi ir tampa matomi.
Oro burbuliukai pradeda didėti, atsiranda visame tūryje, o burbuliukuose bus ne tik oro, bet ir vandens garų, nes šių oro burbuliukų viduje pradės garuoti vanduo. Pasirodo būdingas triukšmas.
Turėdamas pakankamai didelį burbulo tūrį, veikiamas Archimedo jėgos, jis pradeda kilti aukštyn. Kadangi skystis kaitinamas konvekcija, apatinių sluoksnių temperatūra yra aukštesnė už temperatūrą viršutiniai sluoksniai vandens. Todėl kylančiame burbule kondensuosis vandens garai, sumažės burbulo tūris. Atitinkamai, slėgis burbulo viduje bus mažesnis nei atmosferos ir skysčio kolonėlės slėgis, veikiamas burbulo. Burbulas užsidarys. Girdisi triukšmas.
Tam tikroje temperatūroje, ty kai dėl konvekcijos įkaista visas skystis, burbuliukų tūris artėjant prie paviršiaus smarkiai padidėja, nes slėgis burbulo viduje taps lygus išoriniam slėgiui (atmosferos ir skysčio). stulpelyje). Paviršiuje burbuliukai sprogsta ir virš skysčio susidaro daug garų. Vanduo verda.
Virimo ženklai
Sprogo daug burbuliukų. Paviršiuje daug garų.
Virimo sąlygos:
Slėgis burbulo viduje yra lygus atmosferos slėgiui plius skysčio kolonėlės slėgiui virš burbulo.
Norint užvirti vandenį, neužtenka tik pašildyti iki 100 ° С, taip pat reikia suteikti jam daug šilumos, kad vanduo būtų perduotas kitam. agregacijos būsena, būtent par.
Aukščiau pateiktą teiginį patvirtinome savo patirtimi.
Paėmėme stiklinę kolbą, pritvirtinome ant laikiklio ir padėjome į puodą ant ugnies su svarus vanduo kad butelis neliestų mūsų puodo dugno. Kai vanduo keptuvėje užvirdavo, kolboje vanduo neužvirdavo. Vandens temperatūra kolboje siekė beveik 100 ºС, tačiau neužvirė. Tokį rezultatą buvo galima numatyti.
Išvada: norint užvirti vandenį, neužtenka tik pašildyti iki 100 ° С, reikia tiekti didelį šilumos kiekį.
Bet kuo skiriasi vanduo kolboje ir vanduo puode? Iš tiesų, burbule yra tas pats vanduo, tik atskirtas nuo likusios masės stikline pertvara, kodėl jam neatsitinka tas pats, kas su likusiu vandeniu?
Nes pertvara neleidžia burbuliniam vandeniui dalyvauti tose srovėse, kurios sumaišo visą keptuvėje esantį vandenį. Kiekviena vandens dalelė keptuvėje gali tiesiogiai liesti įkaitintą dugną, o kolboje esantis vanduo liečiasi tik su verdančiu vandeniu.
Taigi, mes pastebėjome, kad neįmanoma užvirti vandens grynu verdančiu vandeniu.
Pasibaigus 2 eksperimentui, puode į verdantį vandenį įberiame saują druskos. Vanduo kurį laiką nustojo virti ir vėl užvirė aukštesnėje nei 100 ºС temperatūroje. Netrukus vanduo stiklinėje kolboje pradėjo virti.
Išvada: Taip atsitiko todėl, kad kolboje esantis vanduo buvo tiekiamas su pakankamu šilumos kiekiu virimui.
Remdamiesi tuo, kas išdėstyta pirmiau, galime aiškiai apibrėžti, kuo skiriasi garinimas ir virimas:
Garavimas yra ramus, paviršutiniškas procesas, vykstantis bet kokioje temperatūroje.
Virimas yra audringas procesas, didelis, kartu su burbuliukų atsidarymu.
3. Virimo temperatūra
Temperatūra, kurioje skystis užverda, vadinama virimo temperatūra.
Kad garavimas vyktų visame skysčio tūryje, o ne tik nuo paviršiaus, tai yra, kad skystis užvirtų, būtina, kad jo molekulės turėtų atitinkamą energiją, o tam jos turi turėti atitinkamą greitį. , o tai reiškia, kad skystis turi būti pašildytas iki tam tikros temperatūros.
Reikėtų prisiminti, kad skirtingos medžiagos turi skirtingą virimo temperatūrą. Medžiagų virimo temperatūros nustatomos eksperimentiniu metodu ir pateikiamos lentelėje.
Medžiagos pavadinimas Virimo temperatūra ° С
Vandenilis -253
Deguonis -183
Pienas 100
Švinas 1740 m
Geležis 2750
Lentelė Nr.2
Kai kurios medžiagos, kurios paprastai yra dujinės, pakankamai atvėsusios virsta skysčiais, kurie verda labai žemoje temperatūroje. Pavyzdžiui, skystas deguonis atmosferos slėgyje užverda -183 ºС temperatūroje. Medžiagos, kurias paprastai stebime kietoje būsenoje, ištirpusios virsta skysčiais, verdančiais labai aukštoje temperatūroje.
Skirtingai nuo garavimo, kuris vyksta bet kurioje temperatūroje, virimas vyksta tam tikroje kiekvieno skysčio temperatūros konstantoje. Todėl, pavyzdžiui, gaminant maistą, vandeniui užvirus reikia sumažinti ugnį, taip sutaupysite kuro, o vandens temperatūra vis tiek išlieka pastovi viso virimo metu.
Atlikome eksperimentą, kad patikrintume vandens, pieno ir alkoholio virimo temperatūrą.
Eksperimento metu pakaitomis kaitinome iki virimo stiklinėje kolboje ant alkoholio lempos, vandens, pieno ir alkoholio. Tuo pačiu matavome ir skysčio temperatūrą jam užvirus.
Išvada: vanduo ir pienas verdami 100 ºС, o alkoholis - 78 ºС.
100ºC verdančio vandens ir pieno virimo laiko grafikas tºC
78ºC virimo laiko alkoholio virimo grafikas
Virimas yra neatsiejamai susijęs su šilumos laidumu, dėl kurio šiluma nuo kaitinimo paviršiaus perduodama skysčiui. Verdančiame skystyje nustatomas tam tikras temperatūros pasiskirstymas. Vandens šilumos laidumas yra labai mažas, tai patvirtinome tokia patirtimi:
Paėmėme mėgintuvėlį, pripylėme vandens, įmerkėme ledo gabalėlį, o kad neplauktų aukštyn, prispaudėme metaline veržle. Be to, vanduo galėjo laisvai patekti į ledą. Tada mes pakreipėme mėgintuvėlį virš spiritinės lempos liepsnos taip, kad liepsna liestų tik mėgintuvėlio viršų. Po 2 minučių vanduo pradėjo virti iš viršaus, tačiau ant mėgintuvėlio dugno liko ledo.
Paslaptis slypi tame, kad mėgintuvėlio apačioje vanduo visai neužverda, o išlieka šaltas, užverda tik viršuje. Plečiantis nuo karščio, vanduo tampa lengvesnis ir nenugrimzta į dugną, o lieka viršutinėje vamzdelio dalyje. Šilto vandens srovės ir sluoksnių maišymasis vyks tik viršutinėje mėgintuvėlio dalyje ir neužfiksuos apatinių, tankesnių sluoksnių. Šildymas gali būti perduodamas tik laidumo būdu, tačiau vandens šilumos laidumas yra labai mažas.
Remdamiesi tuo, kas buvo išdėstyta ankstesnėse darbo pastraipose, išryškiname virimo proceso ypatumus.
Virimo ypatybės
1) Verdant energija eikvojama, o ne išsiskiria.
2) Temperatūra išlieka pastovi viso virimo proceso metu.
3) Kiekviena medžiaga turi savo virimo temperatūrą.
4. Kas lemia virimo temperatūrą
Esant normaliam atmosferos slėgiui, virimo temperatūra yra pastovi, tačiau kintant skysčio slėgiui ji keičiasi. Kuo aukštesnė virimo temperatūra, tuo didesnis slėgis skysčiui ir atvirkščiai.
Atlikome keletą eksperimentų, kad patikrintume šio teiginio teisingumą.
Paėmėme kolbą vandens, uždėjome ant spiritinės lempos, kad sušiltų. Iš anksto buvo paruošta kamštiena su įdėta gumine lempute. Kai kolboje vanduo užvirė, kolbą uždarome kriaušiniu kamščiu. Tada prispaudėme kriaušę, o virimas sustojo iki kolbos. Spausdami kriaušę padidinome slėgį iki kolbos, buvo pažeista virimo sąlyga.
Išvada: Didėjant slėgiui, virimo temperatūra didėja.
Paėmėme kolbą išgaubtu dugnu, užpildome vandeniu ir užviriname. Tada jie uždarė kolbą sandariu kamščiu ir apvertė, pritvirtindami ją laikiklyje. Palaukėme kol vanduo kolboje nustos virti ir kolbą užpylėme verdančiu vandeniu. Kolboje pokyčių nebuvo. Tada ant kolbos dugno dedame sniegą, o vanduo kolboje iškart užvirė.
Taip atsitiko todėl, kad sniegas atvėsino butelio sieneles, dėl to viduje esantys garai sutirštėjo į vandens lašelius. O kadangi oras iš stiklinio butelio buvo išstumtas net verdant, dabar vanduo jame veikiamas daug mažesnio slėgio. Bet yra žinoma, kad kai sumažėja skysčio slėgis, jis verda žemesnėje temperatūroje. Todėl, nors mūsų kolboje yra verdančio vandens, verdantis vanduo nėra karštas.
Išvada: mažėjant slėgiui, mažėja virimo temperatūra.
Kaip žinote, didėjant aukščiui oro slėgis mažėja. Vadinasi, skysčio virimo temperatūra taip pat mažėja didėjant aukščiui ir atitinkamai didėja mažėjant.
Taigi, amerikiečių mokslininkai rado apačioje Ramusis vandenynas, 400 km į vakarus nuo Puget Sound, yra itin karštas šaltinis, kurio vandens temperatūra siekia 400 °C. didelis spaudimas dideliame gylyje esančio šaltinio vandenyse vanduo jame neužverda net esant tokiai temperatūrai.
O kalnuotose vietovėse, 3000 m aukštyje, kur atmosferos slėgis yra 70 kPa, vanduo užverda 90 º C temperatūroje. Todėl šių vietovių gyventojams, naudojantiems tokį verdantį vandenį, maisto ruošimui reikia daug daugiau laiko nei lygumų gyventojams. Ir virkite šiame verdančiame vandenyje, pavyzdžiui, kiaušinis paprastai neįmanoma, nes baltymai nesusilanksto žemesnėje nei 100 ºС temperatūroje.
Žiulio Verno romane „Kapitono Granto vaikai“ keliautojai Andų perėjoje nustatė, kad termometras, panardintas į verdantį vandenį, rodo tik 87 laipsnius C.
Šis faktas patvirtina, kad didėjant aukščiui virš jūros lygio, mažėjant atmosferos slėgiui virimo temperatūra mažėja.
5. Virimo vertė
Virimas turi didžiulę praktinę reikšmę tiek kasdieniame gyvenime, tiek gamybos procesuose.
Visi žino, kad be virimo negalėtume pagaminti daugumos patiekalų iš savo raciono. Aukščiau darbe nagrinėjome virimo temperatūros priklausomybę nuo slėgio. Dėl įgytų žinių šioje srityje namų šeimininkės dabar gali naudotis greitpuodžiais. Greitpuodyje maistas kepamas maždaug 200 kPa slėgyje. Tuo pačiu metu vandens virimo temperatūra siekia 120 º C. Tokios temperatūros vandenyje „virimo“ procesas vyksta daug greičiau nei įprastame verdančiame vandenyje. Tai paaiškina pavadinimą „slėginė viryklė“.
Taip pat gali būti naudinga sumažinti skysčio virimo temperatūrą. Taigi, pavyzdžiui, esant normaliam atmosferos slėgiui, skystas freonas užverda maždaug 30 ° C temperatūroje. Sumažėjus slėgiui, freono virimo temperatūra gali būti žemesnė nei 0 ° C. Jis naudojamas šaldytuvo garintuve. Dėl kompresoriaus veikimo jame susidaro sumažintas slėgis, o freonas pradeda virsti garais, pašalindamas šilumą iš kameros sienelių. Dėl to sumažėja temperatūra šaldytuvo viduje.
Virimo procesas yra tokių medicinoje būtinų prietaisų, kaip autoklavas (prietaisų sterilizavimo prietaisas), distiliuotojas (distiliuoto vandens ruošimo prietaisas), veikimo pagrindas.
Skirtingų medžiagų virimo temperatūros skirtumas nustato platus pritaikymas technologijose, pavyzdžiui, naftos distiliavimo procese. Kai aliejus įkaitinamas iki 360 °C, ta dalis (mazutas), kuri turi aukštos temperatūros virimo, jame lieka, o tos jo dalys, kurių virimo temperatūra žemesnė nei 360 °C, išgaruoja. Gautas garas naudojamas benzinui ir kai kurioms kitoms degalų rūšims gaminti.
Išvardinome vos kelis virimo naudos pavyzdžius, iš kurių jau galima daryti išvadas apie šio proceso būtinybę ir reikšmę mūsų gyvenime.
6. Išvada
Nagrinėdami virimo temą minėtame darbe įvykdėme darbo pradžioje užsibrėžtus tikslus: nagrinėjome klausimus apie virimo sampratą, identifikavome virimo etapus, paaiškinome procesų priežastis. vykstantį, nustatė virimo požymius, sąlygas ir ypatumus.
Virimas – tai medžiagos agregacijos būsenos keitimo procesas. Kai kalbame apie vandenį, turime omenyje pasikeitimą iš skystos būsenos į garų būseną. Svarbu pažymėti, kad virimas nėra garavimas, kuris gali įvykti net kambario temperatūroje. Be to, nereikia painioti su virimu, kuris yra vandens kaitinimo iki tam tikros temperatūros procesas. Dabar, kai išsiaiškinome sąvokas, galime nustatyti, kokioje temperatūroje vanduo verda.
Procesas
Pats agregacijos būsenos pavertimo iš skystos į dujinę procesas yra sudėtingas. Ir nors žmonės to nemato, yra 4 etapai:
- Pirmajame etape šildomo indo apačioje susidaro nedideli burbuliukai. Jie taip pat gali būti matomi šonuose arba vandens paviršiuje. Jie susidaro plečiantis oro burbuliukams, kurių visada yra talpos plyšiuose, kur šildomas vanduo.
- Antrame etape burbuliukų tūris didėja. Visi jie pradeda plėšytis į paviršių, nes yra sočiųjų garų kuris yra lengvesnis už vandenį. Didėjant kaitinimo temperatūrai, didėja burbuliukų slėgis, jie dėl žinomos Archimedo jėgos išstumiami į paviršių. Tuo pačiu metu galite išgirsti būdingą virimo garsą, kuris susidaro dėl nuolatinio burbuliukų plėtimosi ir mažėjimo.
- Trečiajame etape galima pamatyti paviršių didelis skaičius burbuliukai. Tai iš pradžių sukuria drumstą vandenį. Šis procesas liaudyje vadinamas „virimu baltu klavišu“ ir trunka neilgai.
- Ketvirtajame etape vanduo intensyviai verda, paviršiuje atsiranda didelių sprogstančių burbuliukų, gali atsirasti purslų. Dažniausiai aptaškymas reiškia, kad skystis įkaista iki maksimali temperatūra... Iš vandens pradės veržtis garai.
Yra žinoma, kad vanduo užverda 100 laipsnių temperatūroje, o tai įmanoma tik ketvirtame etape.
Garų temperatūra
Garai yra viena iš vandens būsenų. Patekęs į orą jis, kaip ir kitos dujos, daro tam tikrą slėgį. Garinimo metu garų ir vandens temperatūra išlieka pastovi, kol visas skystis nepakeičia savo agregacijos būsenos. Šį reiškinį galima paaiškinti tuo, kad verdant visa energija sunaudojama vandens pavertimui garais.
Pačioje virimo pradžioje susidaro drėgni sotieji garai, kurie, išgaravus visam skysčiui, tampa sausi. Jei jo temperatūra pradeda viršyti vandens temperatūrą, tada tokie garai yra perkaitinami ir pagal savo charakteristikas bus arčiau dujų.
Verdantis sūrus vanduo
Pakankamai įdomu sužinoti, kokioje temperatūroje verda vanduo su dideliu druskos kiekiu. Žinoma, kad jis turėtų būti didesnis dėl Na + ir Cl- jonų kiekio kompozicijoje, kurie užima sritį tarp vandens molekulių. Taip vandens su druska cheminė sudėtis skiriasi nuo paprasto šviežio skysčio.
Faktas yra tas, kad sūriame vandenyje vyksta hidratacijos reakcija - vandens molekulių prijungimo prie druskos jonų procesas. Ryšys tarp molekulių gėlo vandens silpnesnės nei susidariusios hidratacijos metu, todėl skysčio su ištirpusia druska virimas užtruks ilgiau. Kylant temperatūrai druskos turinčiame vandenyje molekulės juda greičiau, tačiau jų yra mažiau, todėl susidūrimai tarp jų retesni. Dėl to susidaro mažiau garų, todėl jų slėgis yra mažesnis nei gėlo vandens garų slėgis. Vadinasi, norint sukurti visą garą, reikia daugiau energijos (temperatūros). Vidutiniškai norint užvirti vieną litrą vandens, kuriame yra 60 gramų druskos, vandens virimo laipsnį reikia pakelti 10% (tai yra 10 C).
Virimo slėgis prieš slėgį
Yra žinoma, kad kalnuose, nepaisant cheminė sudėtis vandens virimo temperatūra bus žemesnė. Taip yra dėl to, kad aukštyje atmosferos slėgis yra mažesnis. Slėgis, kurio vertė yra 101,325 kPa, laikomas normaliu. Su juo vandens virimo temperatūra yra 100 laipsnių Celsijaus. Bet jei kylate į kalną, kur slėgis yra vidutiniškai 40 kPa, tada vanduo ten užvirs 75,88 C. Bet tai nereiškia, kad gaminant kalnuose teks praleisti beveik pusę laiko. Terminiam gaminių apdorojimui reikalinga tam tikra temperatūra.
Manoma, kad 500 metrų aukštyje virš jūros lygio vanduo užvirs 98,3 C, o 3000 metrų aukštyje – 90 C.
Atkreipkite dėmesį, kad šis įstatymas galioja ir atvirkštinė kryptis... Jei į uždarą kolbą įdėsite skystį, pro kurį negali praeiti garai, tada, kylant temperatūrai ir formuojantis garams, slėgis šioje kolboje padidės, o virimas aukštas kraujo spaudimas atsiras aukštesnėje temperatūroje. Pavyzdžiui, esant 490,3 kPa slėgiui, vandens virimo temperatūra bus 151 C.
Verdantis distiliuotas vanduo
Distiliuotas vanduo yra išgrynintas vanduo be jokių priemaišų. Jis dažnai naudojamas medicininiais ar techniniais tikslais. Atsižvelgiant į tai, kad tokiame vandenyje nėra priemaišų, jis nenaudojamas maisto ruošimui. Įdomu pastebėti, kad distiliuotas vanduo užverda greičiau nei paprastas gėlas, tačiau virimo temperatūra išlieka ta pati – 100 laipsnių. Tačiau virimo laiko skirtumas bus minimalus – tik sekundės dalis.
Arbatinuke
Dažnai žmonės domisi, kokia temperatūra virdulyje užverda vanduo, nes būtent šiais prietaisais jie verda skysčius. Atsižvelgiant į tai, kad atmosferos slėgis bute yra lygus standartiniam, o naudojamame vandenyje nėra druskų ir kitų priemaišų, kurių neturėtų būti, tada virimo temperatūra taip pat bus standartinė - 100 laipsnių. Bet jei vandenyje yra druskos, tada virimo temperatūra, kaip jau žinome, bus aukštesnė.
Išvada
Dabar žinote, kokioje temperatūroje vanduo verda ir kaip atmosferos slėgis bei skysčio sudėtis veikia šį procesą. Čia nėra nieko sunkaus, o tokią informaciją vaikai gauna mokykloje. Svarbiausia atsiminti, kad mažėjant slėgiui skysčio virimo temperatūra taip pat mažėja, o didėjant – didėja.
Internete galite rasti daugybę skirtingos lentelės, kur nurodyta skysčio virimo temperatūros priklausomybė nuo atmosferos slėgio. Jie yra prieinami visiems, jais aktyviai naudojasi moksleiviai, studentai ir net institutų mokytojai.