Глава 1. ПЕРЕГРІВ нелетких речовин
Нагріваючи рідину в прозорій колбі, неважко помітити, що бульбашки пари при кипінні виходять звичайно з деяких точок на стінці, де є дефекти поверхні або випадкові частинки. Усуньте їх, зробіть поверхню судини ідеально гладкою - і рідина перегріється вище температури кипіння при тому ж тиску. Перегріта рідина становить певну небезпеку: при невеликому струсі вона може бурхливо закипіти і виплеснутися з колби. Саме тому в лабораторіях зазвичай на дно скляних колб кладуть скляну або керамічну соломку. На її поверхні завжди є дефекти, які ініціюють виникнення мікроскопічних зародків, заповнених пором, з яких виростають бульбашки кипіння. За наявності пухирців рідини не перегрівається вище температури кипіння і залишається безпечною для оточуючих, оскільки всі підводиться тепло витрачається на освіту пара. Перегріта рідина акумулює підводиться тепло у вигляді кінетичної енергії теплового руху атомів і молекул. Саме цей надлишок енергії, який не може бути занадто великим, виділяється при її раптовому вскипании. p align="justify"> Ефекту значного перегріву можна досягти, також концентруючи проміння світла всередині обсягу ретельно очищеної від домішок рідини далеко від стінок або нагріваючи невеликий обсяг рідини настільки швидко, що бульбашки пара не встигають сформуватися на поверхні нагрівача. Так, воду вдавалося перегрівати понад температури кипіння (7 = 100 В° С) до 303 і до 308 В° С, а деякими методами і до 310 В° С. У перегрітому, не цілком стійкому, як заведено називати, метастабільному стані речовини вельми чутливі до зовнішніх впливів, що свого часу дозволило створити бульбашкові камери - детектори заряджених частинок. Заряджені частинки залишають у метастабільною рідини треки - сліди з безлічі бульбашок пари, які на відміну від самих частинок можуть бути видні навіть неозброєним оком [1]. p align="justify"> У табл. 1 наведені значення температур досяжного перегріву деяких рідин, отримані в результаті нагрівання тонкої платинової зволікання коротким імпульсом електричного струму (час нагрівання становило близько 10 "7 с). Такий метод, названий методом теплового зонда, створений в Інституті теплофізики РАН в Єкатеринбурзі. Природно виникає питання: чи все речовини мають граничну температуру, до якої вони можуть бути нагріті, зберігаючи свій початковий склад і будову, або тільки летючі рідини? Проведені в 80-90-ті роки XX століття дослідження дозволили просунутися в цьому питанні далеко вперед. Однак спочатку розглянемо фізичні обгрунтування досяжних перегрівів. br/>
В В
Рис. 1
Пояснення природи досяжних перегрівів пов'язане з поняттям термодинамічної стійкості метастабільного стану речовини. Найпростіше пояснити термодинамічна обмеження на існування речовини в гомогенному (однорідному) конденсованому стані, користуючись рівнянням його стану, тиску плавно зростає, поки ми не...
