-->
|
|
|
Ãëàâà 11. Âçàèìíûå ïðåâðàùåíèÿ æèäêîñòåé è ãàçîâ § 69. Äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðà (îêîí÷àíèå)Êèïåíèå. Ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ òåìïåðàòóðû æèäêîñòè èíòåíñèâíîñòü èñïàðåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ. Íàêîíåö, æèäêîñòü íà÷èíàåò êèïåòü. Ïðè êèïåíèè ïî âñåìó îáú¸ìó æèäêîñòè îáðàçóþòñÿ áûñòðî ðàñòóùèå ïóçûðüêè ïàðà, êîòîðûå âñïëûâàþò íà ïîâåðõíîñòü.
Òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ æèäêîñòè îñòà¸òñÿ ïîñòîÿííîé. Ýòî ïðîèñõîäèò ïîòîìó, ÷òî âñÿ ïîäâîäèìàÿ ê æèäêîñòè ýíåðãèÿ ðàñõîäóåòñÿ íà ïðåâðàùåíèå å¸ â ïàð.  æèäêîñòè âñåãäà ïðèñóòñòâóþò ðàñòâîð¸ííûå ãàçû, âûäåëÿþùèåñÿ íà äíå è ñòåíêàõ ñîñóäà, à òàêæå íà âçâåøåííûõ â æèäêîñòè ïûëèíêàõ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ öåíòðàìè ïàðîîáðàçîâàíèÿ. Ïàðû æèäêîñòè, íàõîäÿùèåñÿ âíóòðè ïóçûðüêîâ, ÿâëÿþòñÿ íàñûùåííûìè. Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû äàâëåíèå íàñûùåííûõ ïàðîâ âîçðàñòàåò è ïóçûðüêè óâåëè÷èâàþòñÿ â ðàçìåðàõ. Ïîä äåéñòâèåì âûòàëêèâàþùåé ñèëû îíè âñïëûâàþò ââåðõ. Åñëè âåðõíèå ñëîè æèäêîñòè èìåþò áîëåå íèçêóþ òåìïåðàòóðó, òî â ýòèõ ñëîÿõ ïðîèñõîäèò êîíäåíñàöèÿ ïàðà â ïóçûðüêàõ. Äàâëåíèå ñòðåìèòåëüíî ïàäàåò, è ïóçûðüêè çàõëîïûâàþòñÿ. Çàõëîïûâàíèå ïðîèñõîäèò íàñòîëüêî áûñòðî, ÷òî ñòåíêè ïóçûðüêà, ñòàëêèâàÿñü, ïðîèçâîäÿò íå÷òî âðîäå âçðûâà. Ìíîæåñòâî òàêèõ ìèêðîâçðûâîâ ñîçäà¸ò õàðàêòåðíûé øóì. Êîãäà æèäêîñòü äîñòàòî÷íî ïðîãðååòñÿ, ïóçûðüêè ïåðåñòàíóò çàõëîïûâàòüñÿ è âñïëûâóò íà ïîâåðõíîñòü. Æèäêîñòü çàêèïèò. Çàâèñèìîñòü äàâëåíèÿ íàñûùåííîãî ïàðà îò òåìïåðàòóðû îáúÿñíÿåò, ïî÷åìó òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ æèäêîñòè çàâèñèò îò äàâëåíèÿ íà å¸ ïîâåðõíîñòü. Ïóçûð¸ê ïàðà ìîæåò ðàñòè, êîãäà äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðà âíóòðè åãî íåìíîãî ïðåâîñõîäèò äàâëåíèå â æèäêîñòè, êîòîðîå ñêëàäûâàåòñÿ èç äàâëåíèÿ âîçäóõà íà ïîâåðõíîñòü æèäêîñòè (âíåøíåå äàâëåíèå) è ãèäðîñòàòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ ñòîëáà æèäêîñòè. Îáðàòèì âíèìàíèå íà òî, ÷òî
Êèïåíèå íà÷èíàåòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå, ïðè êîòîðîé äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðà â ïóçûðüêàõ ñðàâíèâàåòñÿ è ñòàíîâèòñÿ ÷óòü áîëüøå äàâëåíèÿ â æèäêîñòè.
Òàê, â ïàðîâîì êîòëå ïðè äàâëåíèè, äîñòèãàþùåì 1,6 • 106 Ïà, âîäà íå êèïèò è ïðè òåìïåðàòóðå 200 °Ñ.  ìåäèöèíñêèõ ó÷ðåæäåíèÿõ â ãåðìåòè÷åñêè çàêðûòûõ ñîñóäàõ — àâòîêëàâàõ (ðèñ. 11.3) êèïåíèå âîäû òàêæå ïðîèñõîäèò ïðè ïîâûøåííîì äàâëåíèè. Ïîýòîìó òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ æèäêîñòè çíà÷èòåëüíî âûøå 100 °Ñ. Àâòîêëàâû ïðèìåíÿþò, íàïðèìåð, äëÿ ñòåðèëèçàöèè õèðóðãè÷åñêèõ èíñòðóìåíòîâ, óñêîðåíèÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ïèùè (ñêîðîâàðêà), êîíñåðâàöèè ïèùè, ïðîâåäåíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. È íàîáîðîò,
Îòêà÷èâàÿ íàñîñîì âîçäóõ è ïàðû âîäû èç êîëáû, ìîæíî çàñòàâèòü âîäó êèïåòü ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Ïðè ïîäú¸ìå â ãîðû àòìîñôåðíîå äàâëåíèå óìåíüøàåòñÿ, ïîýòîìó óìåíüøàåòñÿ òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ. Íà âûñîòå 7134 ì (ïèê Ëåíèíà íà Ïàìèðå) äàâëåíèå ïðèáëèæ¸ííî ðàâíî 4 • 104 Ïà (300 ìì ðò. ñò.). Âîäà êèïèò òàì ïðèìåðíî ïðè 70 °Ñ. Ñâàðèòü ìÿñî â ýòèõ óñëîâèÿõ íåâîçìîæíî. Ó êàæäîé æèäêîñòè ñâîÿ òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ, êîòîðàÿ çàâèñèò îò ñâîéñòâ æèäêîñòè. Ïðè îäíîé è òîé æå òåìïåðàòóðå äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðà ðàçíûõ æèäêîñòåé ðàçëè÷íî. Íàïðèìåð, ïðè òåìïåðàòóðå 100 °Ñ äàâëåíèå íàñûùåííûõ ïàðîâ âîäû ðàâíî 101 325 Ïà (760 ìì ðò. ñò.), à ïàðîâ ðòóòè — âñåãî ëèøü 117 Ïà (0,88 ìì ðò. ñò.). Òàê êàê êèïåíèå ïðîèñõîäèò ïðè òîé æå òåìïåðàòóðå, ïðè êîòîðîé äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðà ðàâíî âíåøíåìó äàâëåíèþ, òî âîäà ïðè 100 °Ñ çàêèïàåò, à ðòóòü íåò. Êèïèò ðòóòü ïðè òåìïåðàòóðå 357 °Ñ ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè.
Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó 1 Ïî÷åìó äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðà íå çàâèñèò îò åãî îáú¸ìà? 2. Ïî÷åìó òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì äàâëåíèÿ? 3. Ïî÷åìó äëÿ êèïåíèÿ ñóùåñòâåííî ïîâûøåíèå äàâëåíèÿ íàñûùåííîãî ïàðà â ïóçûðüêàõ, à íå ïîâûøåíèå äàâëåíèÿ èìåþùåãîñÿ â íèõ âîçäóõà? 4. Êàê çàñòàâèòü çàêèïåòü æèäêîñòü, îõëàæäàÿ ñîñóä? (Âîïðîñ ýòîò íåïðîñòîé.) <<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà Ñëåäóþùàÿ ñòðàíèöà >>>
|
|
|