Кипіння рідин, пересичений пар, перегріта рідина
1. Кипіння рідин. Перегріта рідина
кипіння називається процес бурхливого пароутворення не тільки з поверхні рідини, а й по всьому її об'єму. Для цього рідина повинна бути нагріта до достатньо високої температури. При кипінні в бульбашках знаходиться повітря і пари води. Пухирці з'являються в тих місцях стінок посудини, де немає повного змочування. Такими місцями можуть бути сліди жиру на стінці або дрібні тріщинки на ній.
При незмінній температурі пухирець зберігає свої розміри, значить, тиску зсередини і ззовні, на його поверхню взаємно врівноважуються. При підвищенні температури пухирець поступово розширюється в такій мірі, що сума тиску повітря і пари в ньому залишається рівною зовнішньому тиску. Коли бульбашка зробиться досить великим, що виштовхує сила води змусить його відірватися.
Піднімаючись догори, що відірвалися бульбашки знову зменшуються. Коли бульбашка досягає верхніх, що ще не встигли нагрітися шарів води, то значна частина водяної пари конденсується у воду і бульбашка зменшується. Це попеременное збільшення і зменшення бульбашок супроводжується звуками «шуму». Кипіння відбувається при такій температурі, коли тиск насичених парів рідини дорівнює зовнішньому тиску.
Всім відомо, що вода кипить при 100 ° С. Але не слід забувати, що це справедливо лише при нормальному атмосферному тиску (приблизно 101 кПа). При збільшенні тиску температура кипіння води зростає. Так, наприклад, в каструлях - скороварках їжу варять під тиском близько 200 кПа. Температура кипіння води при цьому досягає 120 ° С. У воді такої температури процес «варення» відбувається значно швидше, ніж у звичайному окропі. Цим і пояснюється назва «скороварка».
І, навпаки, при зниженні тиску температура кипіння води стає менше 100 ° С. Наприклад, в гірських районах (на висоті 3 км, де тиск атмосфери складає 70 кПа) вода кипить при 90 ° С. Тому жителям цих районів, які використовують такий окріп, потрібно значно більше часу для приготування їжі, ніж жителям рівнин. А зварити в цьому окропі наприклад, куряче яйце взагалі неможливо, так як білок при температурі нижче 100 ° С не згортається.
Тиск насиченої пари усередині бульбашки, що знаходиться біля поверхні рідини, дорівнює сумі зовнішнього тиску на рідину і тиску під викривленою поверхнею
? нас. =? зовн. + 2? / Г,
де г - радіус бульбашки,
?- Коефіцієнт поверхневого натягу.
Якщо бульбашка має розміри порядку декількох міліметрів і більше, то другим доданком можна знехтувати. Наприклад, для води при температурі 100 ° С величина? =58,8 10-3 Н / м, і якщо г=1 мм, то 2?/Г=2 58,8 10-3 / 10-3=118 Па. Водночас нормальний атмосферний тиск дорівнює 1,01 105 Па, що приблизно в 1000 разів більше. Отже, для досить великих бульбашок умова спливання бульбашки і його розриву у поверхні рідини запишеться так:
? нас? ? зовн.
Це і є умова кипіння.
Отже, кипіння рідини можливо в тому випадку, якщо в ній є бульбашки досить в...
