Il processo di ebollizione - implica il passaggio di una sostanza liquida a uno stato gassoso. La differenza tra l'evaporazione sarà che ciò accade quando è interconnesso con determinati indicatori, che includono non solo gli indicatori di temperatura, ma anche quelli di pressione. La rapidità dell'inizio dell'ebollizione è interamente correlata alle molecole, che da riscaldamento iniziano a scontrarsi tra loro più spesso. Se prendiamo condizioni ordinarie, il riscaldamento a 100 gradi Celsius è considerato il punto di ebollizione, ma in realtà questo è un intervallo di valori che dipende sia dal liquido stesso, sia dalla pressione all'esterno e all'interno del acqua. Per riassumere, questa gamma ha valori da 70, a molto alta montagna, fino a 110 se più vicino al livello del mare.
Il vapore è un liquido, solo il suo stato passa in una forma gassosa. Quando interagisce con l'aria, essa, come altre sostanze gassose, può agire su di essa con pressione. Durante la vaporizzazione, la temperatura del vapore e del liquido sarà costante fino alla vaporizzazione del liquido. Ciò accade a causa del fatto che tutta la potenza della temperatura va nella formazione di vapore. Questa situazione favorisce la formazione di vapore saturo secco.
È importante sapere! Quando un liquido bolle, il vapore ha gli stessi gradi del liquido. Più caldo del liquido stesso, risulterà ottenere vapore solo con l'uso di dispositivi speciali. I gradi necessari per far bollire un liquido normale hanno un valore di 100 gradi Celsius.
Portare ad ebollizione l'acqua salata, magari solo a temperature più elevate rispetto all'acqua normale. La composizione del sale contiene un insieme di ioni che riempiono le lacune spaziali delle molecole d'acqua. Per questo motivo, l'idratazione si verifica quando gli ioni di sale si combinano con le molecole liquide. Poiché, dopo l'idratazione, il legame delle molecole diventa notevolmente più forte, il processo di vaporizzazione dura di conseguenza più a lungo.
A causa del riscaldamento acqua salata perde costantemente molecole, rispettivamente, la loro collisione sarà molto meno frequente. L'ebollizione richiederà più tempo del necessario acqua dolce. La temperatura alla quale è possibile far bollire l'acqua dall'acqua salata, in media, può essere aggiunta di 10 gradi Celsius in più rispetto al normale.
Il tipo distillato è un liquido purificato che non contiene praticamente impurità. Di norma, è destinato ad applicazioni tecniche, mediche e di ricerca.
Attenzione! È severamente sconsigliato mangiarlo e cucinarci sopra.
L'acqua viene prodotta utilizzando speciali apparecchiature di distillazione, dove l'acqua dolce viene evaporata e il vapore condensa. Al termine della distillazione, le impurità rimarranno al di fuori del liquido.
Il tipo distillato bolle proprio come l'acqua dolce con l'acqua del rubinetto - 100 gradi Celsius. C'è una leggera differenza nel fatto che un liquido distillato arriva a ebollizione più velocemente, ma questa differenza è abbastanza insignificante.
La pressione comporta una differenza significativa per l'ebollizione di un liquido. Allo stesso tempo, gioca un ruolo Pressione atmosferica e pressione all'interno dell'acqua. Ad esempio, se metti a fuoco l'acqua, essendo ad alta quota, 70 gradi Celsius saranno sufficienti per far bollire. Nelle condizioni di montagna, la cucina comporta alcune difficoltà. Ci vuole di più a lungo poiché l'acqua bollente non sarà abbastanza calda. Ad esempio, un tentativo di cucinare un uovo sodo si concluderà con un fallimento, per non parlare della carne bollita, che richiede un buon trattamento termico.
Importante! Non mangiare nulla che non sia stato trattato termicamente o ben cotto. Soprattutto quando si tratta di escursioni e altre uscite nella natura. È necessario prevedere tali sfumature in anticipo e assicurarsi contro possibili sorprese.
Essendo vicino al mare, il punto di ebollizione sarà sempre di 100 gradi. Salendo in montagna, per i 300 metri percorsi in salita, la temperatura di ebollizione diminuirà di 1 grado. Pertanto, si consiglia ai residenti le cui case si trovano su un'altura di utilizzare le autoclavi per far bollire il liquido in modo che risulti più caldo.
Attenzione! I dipendenti devono essere a conoscenza di queste informazioni. istituzioni mediche e laboratori.
Dopotutto, è noto che per sterilizzare prodotti e dispositivi è necessaria una temperatura di 100 gradi e oltre. In caso contrario, lo strumento e gli altri dispositivi non saranno sterili, il che può causare molte complicazioni.
È noto che il più alto grado di acqua non è stato ancora scoperto. Questa è una conseguenza del fatto che può crescere fino a quando non c'è un limite di pressione atmosferica, o meglio, la sua crescita. Le turbine a vapore riscaldano l'acqua fino a 400 gradi, mentre non bolle e la pressione viene mantenuta a 30-40 atmosfere.
Il processo di bollitura dell'acqua è piuttosto interessante e allo stesso tempo molto complesso. L'ebollizione è il processo mediante il quale una sostanza (in questo caso acqua) passa da uno stato liquido a uno gassoso. Per far bollire l'acqua, è necessaria una temperatura adeguata, altrimenti il processo non si avvia. A condizioni normali Il punto di ebollizione dell'acqua è di 100 gradi Celsius. È a questa temperatura che l'acqua inizierà a trasformarsi in gas.
Non appena l'acqua raggiunge i 100 gradi, il liquido inizierà a trasformarsi in vapore. Per rendere più facile immaginare l'intero processo di trasformazione, riempite d'acqua una piccola casseruola di metallo e mettetela sul fuoco. Ecco cosa accadrà:
Così, dopo un certo tempo, l'acqua nella padella scomparirà completamente, trasformandosi in vapore. A proposito, non confondere l'ebollizione con l'evaporazione, questi processi differiscono l'uno dall'altro. L'evaporazione può avvenire a qualsiasi temperatura, mentre l'ebollizione solo a una certa temperatura. Inoltre, il processo di ebollizione avviene in tutto il liquido e, durante l'evaporazione, l'acqua si trasforma in vapore, partendo dalla superficie dell'acqua. Man mano che evapora, il liquido si raffredderà gradualmente.
Infatti, l'ebollizione può avvenire a temperature inferiori o superiori a 100 gradi. Oltre alla temperatura, la pressione è altrettanto importante. Quindi, ad esempio, se iniziamo a scalare montagne, la pressione diminuirà e quindi il punto di ebollizione diminuirà. Se scendiamo in una miniera profonda, la pressione aumenterà, quindi aumenterà anche il punto di ebollizione. Oltre alla pressione, è anche importante che l'acqua sia costantemente riscaldata, altrimenti la temperatura scenderà e il processo si fermerà.
Se ti viene chiesto a quale temperatura bolle l'acqua, molto probabilmente risponderai a 100 ° C. E la tua risposta sarà corretta, ma questo valore è vero solo a pressione atmosferica normale - 760 mm Hg. Arte. L'acqua infatti può bollire sia a 80°C che a 130°C. Per spiegare il motivo di tali discrepanze, è innanzitutto necessario chiarire cosa sia l'ebollizione.
Per capire quanti gradi sono necessari per far bollire l'acqua, studiare il meccanismo di questo aiuterà. fenomeno fisico. L'ebollizione è il processo di conversione del liquido in vapore e avviene in più fasi:
La temperatura del vapore quando l'acqua bolle è la stessa dell'acqua stessa. Questo valore non cambierà finché tutto il liquido nel recipiente non sarà evaporato. Durante il processo di ebollizione si forma vapore umido. È saturo di particelle liquide distribuite uniformemente su tutto il volume del gas. Inoltre, le particelle altamente disperse del liquido condensano e il vapore saturo diventa secco.
C'è anche vapore surriscaldato, che è molto più caldo dell'acqua bollente. Ma può essere ottenuto solo con l'aiuto di attrezzature speciali.
Abbiamo già scoperto che per far bollire un liquido è necessario equalizzare la pressione di una sostanza liquida e del vapore. Poiché la pressione dell'acqua è la somma della pressione atmosferica e della pressione del liquido stesso, ci sono due modi per modificare il tempo di ebollizione:
Possiamo osservare il primo caso in territori posti a diverse altezze sul livello del mare. Sulle coste, il punto di ebollizione sarà di 100 ° C e in cima all'Everest solo 68 ° C. I ricercatori hanno calcolato che quando si scalano le montagne, il punto di ebollizione dell'acqua scende di 1 °C ogni 300 metri.
Questi valori possono variare a seconda Composizione chimica acqua e la presenza di impurità (sali, ioni metallici, gas solubili).
I bollitori sono più spesso usati per ottenere acqua bollente. Il punto di ebollizione dell'acqua in un bollitore dipende anche da dove vivi. Si consiglia agli abitanti della montagna di utilizzare autoclavi e pentole a pressione, che aiutano a rendere più calda l'acqua bollente e accelerare il processo di cottura.
La temperatura alla quale l'acqua bolle determina la presenza di impurità in essa. Nell'ambito di acqua di mare sono presenti ioni sodio e cloruro. Si trovano tra le molecole di H2O e le attraggono. Questo processo è noto come idratazione.
Il legame tra acqua e ioni sale è molto più forte che tra molecole d'acqua. Ci vuole più energia per far bollire l'acqua salata in modo che questi legami possano essere spezzati. Questa energia è la temperatura.
Inoltre, il liquido salato differisce dall'acqua dolce per una bassa concentrazione di molecole di H2O. In questo caso, una volta riscaldati, iniziano a muoversi più velocemente, ma non riescono a formarsi abbastanza grande bolla coppia, poiché si scontrano meno spesso. La pressione delle bollicine non è sufficiente per portarle in superficie.
Per equalizzare l'acqua e la pressione atmosferica, è necessario aumentare la temperatura. Pertanto, l'acqua salata impiega molto più tempo a bollire rispetto all'acqua dolce e il punto di ebollizione dipenderà dalla concentrazione di sale. È noto che l'aggiunta di 60 g di NaCl a 1 litro di liquido aumenta il punto di ebollizione di 10 °C.
In montagna è molto difficile cucinare, ci vuole troppo tempo. Il motivo non è abbastanza acqua bollente. Ad altitudini molto elevate è quasi impossibile bollire un uovo, per non parlare della carne che necessita di un buon trattamento termico.
Cambiare la temperatura alla quale il liquido bolle è importante per i residenti non solo delle zone montuose.
Per la sterilizzazione di prodotti e attrezzature, è preferibile utilizzarne di più alta temperatura superiore a 100 °C, poiché alcuni microrganismi sono resistenti al calore.
esso Informazioni importanti non solo per le casalinghe, ma anche per i professionisti che lavorano nei laboratori. Inoltre, aumentare il punto di ebollizione può far risparmiare significativamente il tempo dedicato alla cottura, che è importante ai nostri tempi.
Per aumentare questa cifra, è necessario utilizzare un contenitore ben chiuso. Le pentole a pressione sono più adatte per questo, in cui il coperchio non consente il passaggio del vapore, aumentando la pressione all'interno della nave. Durante il riscaldamento viene rilasciato vapore che, non potendo fuoriuscire, condensa all'interno del coperchio. Ciò porta ad un aumento significativo della pressione interna. Nelle autoclavi, la pressione è di 1–2 atmosfere, quindi il liquido in esse bolle ad una temperatura di 120–130 °C.
Il punto di ebollizione massimo dell'acqua è ancora sconosciuto, poiché questa cifra può aumentare fintanto che aumenta la pressione atmosferica. È noto che l'acqua nelle turbine a vapore non può bollire nemmeno a 400 °C e ad una pressione di diverse decine di atmosfere. Gli stessi dati sono stati ottenuti da grandi profondità oceano.
Indietro avanti
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L'ebollizione è la transizione di un liquido in vapore, che si verifica con la formazione di bolle di vapore o cavità di vapore nel volume del liquido. Le bolle crescono come risultato dell'evaporazione del liquido in esse contenuto, galleggiano e il vapore saturo contenuto nelle bolle passa nella fase vapore sopra il liquido.
L'ebollizione inizia quando, quando un liquido viene riscaldato, la pressione del vapore saturo sopra la sua superficie diventa uguale alla pressione esterna. La temperatura alla quale un liquido bolle a pressione costante è chiamata punto di ebollizione (Tboil). Per ogni liquido, il punto di ebollizione ha il suo valore e non cambia in un processo di ebollizione stazionario.
A rigor di termini, Tboil corrisponde alla temperatura del vapore saturo (temperatura satura) al di sopra della superficie piana del liquido bollente, poiché il liquido stesso è sempre leggermente surriscaldato rispetto a Tboil. In ebollizione stazionaria, la temperatura del liquido bollente non cambia. All'aumentare della pressione, Tboil aumenta
1.1 Classificazione dei processi di ebollizione.
L'ebollizione è classificata secondo i seguenti criteri:
bolla e pellicola.L'ebollizione, in cui si forma vapore sotto forma di bolle periodicamente nucleate e in crescita, è chiamata ebollizione nucleata. Con l'ebollizione lenta del nucleato in un liquido (più precisamente, sulle pareti o sul fondo della nave), compaiono bolle piene di vapore.
Quando il flusso di calore aumenta a un certo valore critico, le singole bolle si fondono, formando uno strato di vapore continuo vicino alla parete del recipiente, irrompendo periodicamente nel volume del liquido. Questa modalità è chiamata modalità film.
Se la temperatura del fondo del recipiente supera significativamente il punto di ebollizione del liquido, la velocità di formazione delle bolle sul fondo diventa così alta che si combinano insieme, formando uno strato di vapore continuo tra il fondo del recipiente e il liquido si. In questo regime di ebollizione del film, il flusso di calore dal riscaldatore al liquido diminuisce bruscamente (un film di vapore conduce il calore peggio della convezione in un liquido) e, di conseguenza, la velocità di ebollizione diminuisce. La modalità di ebollizione del film può essere osservata sull'esempio di una goccia d'acqua su una stufa calda.
dal tipo di convezione sulla superficie di scambio termico? a convezione libera e forzata;Quando riscaldata, l'acqua si comporta immobile e il calore viene trasferito dagli strati inferiori a quelli superiori attraverso la conduttività termica. Quando si riscalda, tuttavia, la natura del trasferimento di calore cambia, poiché viene avviato un processo, comunemente chiamato convezione. Quando l'acqua si riscalda vicino al fondo, si espande. Di conseguenza, il peso specifico dell'acqua di fondo riscaldata risulta essere inferiore al peso di un uguale volume d'acqua negli strati superficiali. Ciò fa sì che l'intero sistema idrico all'interno della pentola diventi instabile, il che è compensato dal fatto che l'acqua calda inizia a galleggiare in superficie e l'acqua più fredda affonda al suo posto. Questa è convezione libera. Con la convezione forzata, il trasferimento di calore viene creato mescolando il liquido e il movimento nell'acqua viene creato dietro il miscelatore di refrigerante artificiale, la pompa, la ventola e simili.
rispetto alla temperatura di saturazione? senza sottoraffreddamento ed ebollizione con sottoraffreddamento. Quando bolle con il sottoraffreddamento, le bolle d'aria crescono alla base della nave, si rompono e collassano. Se non c'è sottoraffreddamento, le bolle si staccano, crescono e galleggiano sulla superficie del liquido. dall'orientamento della superficie di ebollizione nello spazio? su superfici orizzontali inclinate e verticali;Alcuni strati fluidi immediatamente adiacenti alla superficie di scambio termico più calda vengono riscaldati più in alto e si innalzano come strati vicini alle pareti più leggeri lungo la superficie verticale. Si verifica così un continuo movimento del mezzo lungo la superficie calda, la cui velocità determina l'intensità dello scambio termico tra la superficie e l'ingombro del mezzo praticamente immobile.
la natura dell'ebollizione? sviluppato e non sviluppato, ebollizione instabile;Con un aumento della densità del flusso di calore, aumenta il coefficiente di vaporizzazione. L'ebollizione passa in una bolla sviluppata. L'aumento della frequenza di distacco fa sì che le bolle si raggiungano e si uniscano. Con l'aumento della temperatura della superficie riscaldante, il numero dei centri di vaporizzazione aumenta bruscamente, un numero crescente di bolle staccate galleggiano nel liquido, provocandone la miscelazione intensiva. Tale ebollizione ha un carattere sviluppato.
1.2 Separazione del processo di ebollizione per fasi.
L'ebollizione dell'acqua è un processo complesso costituito da quattro fasi chiaramente distinguibili.
La prima fase inizia con piccole bolle d'aria che saltano dal fondo del bollitore, così come la comparsa di gruppi di bolle sulla superficie dell'acqua vicino alle pareti del bollitore.
Il secondo stadio è caratterizzato da un aumento del volume delle bolle. Quindi, gradualmente, il numero di bolle che si formano nell'acqua e si precipitano in superficie aumenta sempre di più. Nella prima fase dell'ebollizione, sentiamo un suono solista sottile, appena distinguibile.
La terza fase dell'ebollizione è caratterizzata da un massiccio e rapido aumento delle bollicine, che provocano prima una leggera torbidità, e poi anche un "sbiancamento" dell'acqua, simile all'acqua che scorre veloce di una sorgente. Questa è la cosiddetta bollitura della “chiave bianca”. È estremamente di breve durata. Il suono diventa come il rumore di un piccolo sciame di api.
Il quarto è l'intenso ribollire dell'acqua, la comparsa di grandi bolle che scoppiano sulla superficie e poi gli schizzi. Gli schizzi significheranno che l'acqua è bollita troppo. I suoni sono nettamente amplificati, ma la loro uniformità è disturbata, tendono ad anticiparsi, crescendo caoticamente.
In Oriente, c'è un atteggiamento speciale nei confronti del consumo di tè. In Cina e in Giappone, la cerimonia del tè faceva parte degli incontri tra filosofi e artisti. Durante il tradizionale consumo di tè orientale, si pronunciavano saggi discorsi, si consideravano opere d'arte. La cerimonia del tè è stata appositamente progettata per ogni incontro, sono stati selezionati mazzi di fiori. Utensili speciali usati per la preparazione del tè. trattamento speciale era per l'acqua, che è stata presa per preparare il tè. È importante far bollire l'acqua correttamente, prestando attenzione ai “cicli di fuoco” che si percepiscono e si riproducono nell'acqua bollente. L'acqua non deve essere portata a ebollizione rapida, perché di conseguenza si perde l'energia dell'acqua che, unita all'energia della foglia di tè, produce in noi lo stato del tè desiderato.
Ci sono quattro fasi aspetto esteriore acqua bollente, che sono rispettivamente chiamati "occhio di pesce”, "occhio di granchio", "fili di perle" e "primavera spumeggiante". Queste quattro fasi corrispondono a quattro caratteristiche dell'accompagnamento sonoro dell'acqua bollente: rumore basso, rumore medio, rumore e rumore forte, a cui a volte vengono anche dati nomi poetici diversi in fonti diverse.
Inoltre vengono monitorate anche le fasi di formazione del vapore. Ad esempio, foschia leggera, nebbia, nebbia fitta. Nebbia e nebbia fitta indicano acqua bollente troppo matura, che non è più adatta per la preparazione del tè. Si ritiene che l'energia del fuoco al suo interno sia già così forte da aver soppresso l'energia dell'acqua e, di conseguenza, l'acqua non sarà in grado di contattare correttamente la foglia di tè e fornire la qualità di energia appropriata per la persona che beve il tè.
Come risultato di una corretta preparazione, otteniamo un delizioso tè, che può essere preparato con acqua non riscaldata a 100 gradi più volte, godendo del sottile retrogusto di ogni nuova preparazione.
In Russia iniziarono ad apparire i club del tè, che instillano la cultura del bere il tè in Oriente. Nella cerimonia del tè chiamata Lu Yu, o acqua bollente su un fuoco aperto, si possono osservare tutte le fasi dell'ebollizione dell'acqua. Tali esperimenti con il processo di bollitura dell'acqua possono essere eseguiti a casa. Suggerisco alcuni esperimenti:
- sbalzi di temperatura sul fondo del recipiente e sulla superficie del liquido;
cambiamento nella dipendenza dalla temperatura delle fasi di ebollizione dell'acqua;
- variazione nel tempo del volume dell'acqua bollente;
- distribuzione della temperatura in funzione della distanza dalla superficie del liquido.
3.1. Indagine sulla dipendenza dalla temperatura degli stadi di ebollizione dell'acqua.
La temperatura è stata misurata in tutti e quattro gli stadi di ebollizione del liquido. Sono stati ottenuti i seguenti risultati:
– primo la fase di bollitura dell'acqua (FISHEYE) è durata dal 1° al 4° minuto. Le bolle sul fondo sono apparse a una temperatura di 55 gradi (foto 1).
Foto1.
– secondo la fase di ebollizione dell'acqua (CRAB EYE) è durata dal 5° al 7° minuto ad una temperatura di circa 77 gradi. Piccole bolle sul fondo aumentarono di volume, simili agli occhi di un granchio. (foto 2).
foto 2.
– Terzo la fase di bollitura dell'acqua (FILI DI PERLA) è durata dall'8° al 10° minuto. Molte piccole bolle formavano STRINGHE DI PERLE, che salivano sulla superficie dell'acqua senza raggiungerla. Il processo è iniziato a una temperatura di 83 gradi (foto 3).
foto 3.
– il quarto la fase di bollitura dell'acqua (FONTE di bollitura) è durata dal 10° al 12° minuto. Le bolle crebbero, salirono sulla superficie dell'acqua e scoppiarono, creando un ribollimento dell'acqua. Il processo è avvenuto ad una temperatura di 98 gradi (foto 4). foto 4.
foto 4.
3.2. Studio della variazione nel tempo del volume dell'acqua bollente.
Nel tempo, il volume dell'acqua bollente cambia. Il volume iniziale di acqua nella pentola era di 1 litro. Dopo 32 minuti, il volume è stato dimezzato. Questo è chiaramente visibile nella foto 5, contrassegnata da punti rossi.
foto 5.
foto 6.
Nei successivi 13 minuti di acqua bollente, il suo volume è diminuito di un terzo, anche questa linea è contrassegnata da punti rossi (foto 6).
In base ai risultati della misurazione, è stata ottenuta la dipendenza della variazione del volume dell'acqua bollente nel tempo.
Fig. 1. Grafico della variazione nel tempo del volume di acqua bollente
Conclusione: La variazione di volume è inversamente proporzionale al tempo di ebollizione del liquido (Fig. 1) fino a quando non si ha più il volume originario1 / 25 parti. Nell'ultima fase, la diminuzione del volume è rallentata. Il regime di ebollizione del film gioca un ruolo qui. Se la temperatura del fondo del recipiente supera significativamente il punto di ebollizione del liquido, la velocità di formazione delle bolle sul fondo diventa così alta che si combinano insieme, formando uno strato di vapore continuo tra il fondo del recipiente e il liquido si. In questa modalità, la velocità di ebollizione del liquido diminuisce.
3.3. Indagine sulla distribuzione della temperatura in dipendenza dalla distanza dalla superficie del liquido.
Una certa distribuzione della temperatura si stabilisce in un liquido bollente (Fig. 2) e il liquido è notevolmente surriscaldato vicino alla superficie di riscaldamento. L'entità del surriscaldamento dipende da una serie di proprietà fisico-chimiche e dal liquido stesso, nonché dalle superfici solide limite. Liquidi accuratamente purificati, privi di gas disciolti (aria), possono essere surriscaldati di decine di gradi con speciali precauzioni.
Riso. 2. Grafico della dipendenza della variazione della temperatura dell'acqua in superficie dalla distanza dalla superficie riscaldante.
In base ai risultati delle misurazioni, è possibile ottenere un grafico della dipendenza della variazione della temperatura dell'acqua dalla distanza dalla superficie riscaldante.
Conclusione: con un aumento della profondità del liquido, la temperatura è più bassa e, a piccole distanze dalla superficie fino a 1 cm, la temperatura diminuisce drasticamente e quindi quasi non cambia.
3.4 Studio delle variazioni di temperatura sul fondo del recipiente e in prossimità della superficie del liquido.
Sono state effettuate 12 misurazioni. L'acqua è stata riscaldata da una temperatura di 7 gradi fino all'ebollizione. Le misurazioni della temperatura sono state effettuate ogni minuto. Sulla base dei risultati della misurazione, sono stati ottenuti due grafici delle variazioni di temperatura sulla superficie dell'acqua e sul fondo.
Fig. 3. Tabella e grafico basati sui risultati delle osservazioni. (Foto dell'autore)
Conclusioni: la variazione della temperatura dell'acqua sul fondo della nave e in superficie è diversa. In superficie la temperatura varia rigorosamente secondo una legge lineare e raggiunge il punto di ebollizione tre minuti dopo rispetto al fondo. Ciò è dovuto al fatto che in superficie il liquido viene a contatto con l'aria e cede parte della sua energia, quindi si scalda in modo diverso rispetto al fondo della pentola.
Conclusioni basate sui risultati del lavoro.
Si è riscontrato che l'acqua, quando riscaldata al punto di ebollizione, attraversa tre stadi, a seconda dello scambio di calore all'interno del liquido con la formazione e la crescita di bolle di vapore all'interno del liquido. Osservando il comportamento dell'acqua, sono state notate le caratteristiche di ciascuna fase.
La variazione della temperatura dell'acqua sul fondo della nave e sulla superficie è diversa. In superficie la temperatura varia rigorosamente secondo una legge lineare e raggiunge il punto di ebollizione tre minuti più tardi rispetto al fondo, ciò è dovuto al fatto che in superficie il liquido viene a contatto con l'aria e cede parte della sua energia .
È stato anche determinato sperimentalmente che all'aumentare della profondità del liquido, la temperatura è più bassa e, a piccole distanze dalla superficie fino a 1 cm, la temperatura diminuisce drasticamente e quindi quasi non cambia.
Il processo di ebollizione avviene con l'assorbimento di calore. Quando un liquido viene riscaldato, la maggior parte dell'energia va alla rottura dei legami tra le molecole d'acqua. In questo caso, il gas disciolto nell'acqua viene rilasciato sul fondo e sulle pareti del recipiente, formando bolle d'aria. Raggiunto una certa dimensione, la bolla sale in superficie e collassa con un suono caratteristico. Se ci sono molte di queste bolle, l'acqua "sibila". Una bolla d'aria sale sulla superficie dell'acqua e scoppia se la forza di galleggiamento è maggiore della gravità. L'ebollizione è un processo continuo, durante l'ebollizione la temperatura dell'acqua è di 100 gradi e non cambia nel processo di ebollizione dell'acqua.
Letteratura
Tutti sanno che il punto di ebollizione dell'acqua a pressione atmosferica normale (circa 760 mm Hg) è di 100 °C. Ma non tutti sanno che l'acqua può bollire quando temperatura diversa. Il punto di ebollizione dipende da una serie di fattori. Se si verificano determinate condizioni, l'acqua può bollire a +70 °C, a +130 °C e anche a 300 °C! Consideriamo i motivi in modo più dettagliato.
L'ebollizione dell'acqua in un contenitore avviene secondo un certo meccanismo. Nel processo di riscaldamento del liquido, sulle pareti del contenitore in cui viene versato compaiono bolle d'aria. All'interno di ogni bolla c'è del vapore. La temperatura del vapore nelle bolle è inizialmente molto più alta dell'acqua riscaldata. Ma la sua pressione durante questo periodo è superiore a quella all'interno delle bolle. Fino a quando l'acqua non si riscalda, il vapore nelle bolle si comprime. Quindi, sotto l'influenza della pressione esterna, le bolle scoppiano. Il processo continua fino a quando le temperature del liquido e del vapore nelle bolle non sono uguali. È ora che le palline con il vapore possono salire in superficie. L'acqua inizia a bollire. Inoltre, il processo di riscaldamento si interrompe, poiché il calore in eccesso viene rimosso dal vapore verso l'esterno nell'atmosfera. Questo è l'equilibrio termodinamico. Ricordiamo la fisica: la pressione dell'acqua è costituita dal peso del liquido stesso e dalla pressione dell'aria sopra il recipiente con l'acqua. Pertanto, modificando uno dei due parametri (la pressione del liquido nel recipiente e la pressione dell'atmosfera), è possibile modificare il punto di ebollizione.
In montagna, il punto di ebollizione di un liquido diminuisce gradualmente. Ciò è dovuto al fatto che la pressione atmosferica diminuisce gradualmente quando si scala una montagna. Affinché l'acqua possa bollire, la pressione nelle bolle che compaiono durante il riscaldamento dell'acqua deve essere uguale alla pressione atmosferica. Pertanto, con un aumento di altitudine in montagna ogni 300 m, il punto di ebollizione dell'acqua diminuisce di circa un grado. Tale acqua bollente non è calda come il liquido bollente nella pianura. In alta quota è difficile ea volte impossibile fare il tè. La dipendenza dell'acqua bollente dalla pressione si presenta così:
Altezza sul livello del mare | ||||||||
Punto di ebollizione |
Qual è il punto di ebollizione dell'acqua nel vuoto? Il vuoto è un mezzo rarefatto in cui la pressione è molto inferiore alla pressione atmosferica. Il punto di ebollizione dell'acqua in un mezzo rarefatto dipende anche dalla pressione residua. Ad una pressione di vuoto di 0,001 atm. il liquido bolle a 6,7°C. Tipicamente, la pressione residua è di circa 0,004 atm., Pertanto, a questa pressione, l'acqua bolle a 30 ° C. All'aumentare della pressione in un mezzo rarefatto, il punto di ebollizione di un liquido aumenterà.
in ermeticità vaso chiuso Il punto di ebollizione di un liquido è correlato alla pressione all'interno del contenitore. Nel processo di riscaldamento viene rilasciato vapore che si deposita sotto forma di condensa sul coperchio e sulle pareti del recipiente. Pertanto, la pressione all'interno della nave aumenta. Ad esempio, in una pentola a pressione, la pressione raggiunge 1,04 atm., Pertanto, il liquido bolle al suo interno a 120 ° C. Tipicamente, in tali contenitori, la pressione può essere regolata tramite valvole integrate, e quindi anche la temperatura.
