Теоретический материал по теме

Кипение — процесс интенсивного парообразования, проходящий при определённой температуре - температуре кипения. Отличается от испарения тем, что в данном случае парообразование происходит по всему объёму жидкости, а не только с поверхности. Все мы прекрасно знаем, что вода закипает при температуре 100˚ С. Почему же жидкости закипают? Всё дело в микропузырьках газа, которые находятся внутри жидкости. В ходе нагревания внутри этих пузырьков начинает накапливаться пар. С увеличением температуры количество пара внутри пузырьков растёт и пузырьки начинают увеличиваться. В момент, когда давление внутри пузырька сравнивается с наружным давлением, пузырёк отрывается от стенки сосуда и поднимается вверх благодаря выталкивающей силе. На поверхности жидкости он лопается и выпускает накопленный пар во внешнюю среду (при этом выпущенный пар " уносит" с собой часть энергии, тем самым охлаждая жидкость). Таким образом кипение при постоянном давлении может происходить только при определённой температуре, температуре кипения. Если же мы увеличим интенсивность нагрева жидкости, то количество пузырьков увеличиться и кипение будет протекать более интенсивно, а значит пар будет " уносить" ещё большее количество энергии, тем самым мешая дальнейшему повышению температуры жидкости. В таком равновесном состоянии жидкость будет находиться вплоть до полного её выкипания. Если простыми словами, то: как бы вы не увеличивали огонь под кастрюлей с водой, температура воды в кастрюле не увеличится, если она уже закипела. Эта температура (температура кипения) будет оставаться постоянной, а увеличится только скорость кипения.
Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, получила название удельной теплоты парообразования. Её принято обозначать буквой L, измеряется в 1 Дж/кг.
Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для превращения в пар жидкости любой массы m, взятой при температуре кипения, нужно удельную теплоту парообразования умножить на массу: Q = L · m.

Теплота парообразования уменьшается с увеличением давления и при критическом давлении она равна нулю.

Большую часть теплоты r составляет внутренняя теплота парообразования . Поэтому при изучении свойств водяных паров нельзя пренебрегать молекулярными силами, как это обычно делается при изучении газов (в последних, как известно, молекулярные силы настолько малы, что ими можно пренебрегать, полагая = 0). Таким образом, полной теплотой перегретого пара называется такое количество теплоты, которое нужно сообщить при постоянном давлении 1 кг воды, взятой при 0^о С, чтобы превратить ее в перегретый пар.

Образец решения задачи

Какое количество энергии требуется для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100 °С?

Какое количество энергии нужно затратить, чтобы воду массой 5 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и испарить её?

⇐ Предыдущая 12