اعتماد درجة غليان السائل على الضغط. بداية الغليان

لماذا بدأ الناس بغلي الماء قبل استخدامه مباشرة؟ هذا صحيح، لحماية نفسك من العديد من البكتيريا والفيروسات المسببة للأمراض. جاء هذا التقليد إلى أراضي روسيا في العصور الوسطى حتى قبل بطرس الأكبر، على الرغم من أنه يعتقد أنه هو الذي أحضر السماور الأول إلى البلاد وقدم طقوس شرب الشاي المسائي على مهل. في الواقع، استخدم شعبنا نوعًا من السماور في الماضي روس القديمةلتحضير المشروبات من الأعشاب والتوت والجذور. كان الغليان مطلوبًا هنا بشكل أساسي لاستخلاص مستخلصات نباتية مفيدة بدلاً من التطهير. بعد كل شيء، في ذلك الوقت لم يكن معروفًا حتى عن العالم المصغر الذي تعيش فيه هذه البكتيريا والفيروسات. ومع ذلك، وبفضل الغليان، نجت بلادنا من الأوبئة العالمية للأمراض الرهيبة مثل الكوليرا أو الدفتيريا.

درجة مئوية

استخدم عالم الأرصاد الجوية والجيولوجي والفلكي الكبير من السويد في الأصل قيمة 100 درجة للإشارة إلى نقطة تجمد الماء في الظروف العادية، وتم اعتبار نقطة غليان الماء صفر درجة. وبعد وفاته عام 1744 لا أقل شخص شهيرقام عالم النبات كارل لينيوس ومستقبل درجة مئوية مورتن ستريمر بقلب هذا المقياس لسهولة الاستخدام. ومع ذلك، وفقا لمصادر أخرى، فعل سيلسيوس نفسه ذلك قبل وقت قصير من وفاته. ولكن على أي حال، فإن استقرار القراءات والمعايرة المفهومة أثر على الانتشار الواسع النطاق لاستخدامه بين المهن العلمية المرموقة في ذلك الوقت - الكيميائيين. وعلى الرغم من أن علامة المقياس 100 درجة، معكوسة، تحدد نقطة غليان الماء الثابتة، وليس بداية تجمده، إلا أن المقياس بدأ يحمل اسم خالقه الأساسي، مئوية.

تحت الغلاف الجوي

ومع ذلك، ليس كل شيء بسيطا كما يبدو للوهلة الأولى. بالنظر إلى أي مخطط طور بإحداثيات P-T أو P-S (الإنتروبيا S هي دالة مباشرة لدرجة الحرارة)، فإننا نرى مدى الارتباط الوثيق بين درجة الحرارة والضغط. وبالمثل فإن الماء يتغير قيمه حسب الضغط. وأي متسلق يعرف هذه الخاصية جيدًا. أي شخص شهد ارتفاعات تزيد عن 2000-3000 متر فوق مستوى سطح البحر مرة واحدة على الأقل في حياته يعرف مدى صعوبة التنفس على ارتفاعات. وذلك لأنه كلما ارتفعنا إلى أعلى، أصبح الهواء أرق. وينخفض ​​الضغط الجوي إلى ما دون جو واحد (تحت مستوى سطح البحر أي أقل من " الظروف العادية"). تنخفض أيضًا درجة غليان الماء. اعتمادًا على الضغط عند كل ارتفاع، يمكن أن يغلي عند درجة الثمانين والستين معًا.

طناجر الضغط

ومع ذلك، يجب أن نتذكر أنه على الرغم من أن معظم الميكروبات تموت عند درجات حرارة تزيد عن ستين درجة مئوية، إلا أن الكثير منها يمكنه البقاء على قيد الحياة عند درجة حرارة ثمانين درجة أو أكثر. ولهذا السبب نحقق الماء المغلي، أي نرفع درجة حرارته إلى 100 درجة مئوية. ومع ذلك، هناك أدوات مطبخ مثيرة للاهتمام تسمح لك بتقليل الوقت وتسخين السائل درجات حرارة عاليةدون غليانه وفقدان كتلته من خلال التبخر. نظرًا لإدراكهم أن نقطة غليان الماء يمكن أن تتغير اعتمادًا على الضغط، قدم المهندسون من الولايات المتحدة الأمريكية، بناءً على نموذج أولي فرنسي، للعالم طنجرة ضغط في عشرينيات القرن الماضي. يعتمد مبدأ تشغيله على حقيقة أن الغطاء يتم ضغطه بإحكام على الجدران، دون إمكانية هروب البخار. يتم إنشاء ضغط متزايد في الداخل، ويغلي الماء عند درجات حرارة أعلى. ومع ذلك، فإن هذه الأجهزة خطيرة جدًا وغالبًا ما تؤدي إلى انفجارات وحروق خطيرة للمستخدمين.

من الناحية المثالية

دعونا نلقي نظرة على كيفية بدء العملية نفسها ومرورها. دعونا نتخيل سطح تسخين أملس وكبير إلى ما لا نهاية، حيث يحدث توزيع الحرارة بالتساوي (يتم توفير نفس الكمية من الطاقة الحرارية لكل ملليمتر مربع من السطح)، ويميل معامل خشونة السطح إلى الصفر. في هذه الحالة، في ن. ش. سيبدأ الغليان في الطبقة الحدودية الصفائحية في نفس الوقت على كامل مساحة السطح ويحدث على الفور، مما يؤدي على الفور إلى تبخر كامل حجم وحدة السائل الموجود على سطحه. هذا الظروف المثالية، الخامس الحياه الحقيقيههذا لا يحدث.

في الواقع

دعونا نعرف ما هي نقطة الغليان الأولية للماء. اعتمادًا على الضغط، فإنه يغير أيضًا قيمه، لكن النقطة الأساسية هنا تكمن في هذا. حتى لو أخذنا المقلاة الأكثر نعومة، في رأينا، ووضعناها تحت المجهر، فسنرى في عدستها حوافًا غير مستوية وقممًا حادة ومتكررة تبرز فوق السطح الرئيسي. سنفترض أن الحرارة يتم توفيرها بالتساوي على سطح المقلاة، على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا تمامًا أيضًا. بيان صحيح. حتى عندما تكون المقلاة على الموقد الأكبر، يتم توزيع التدرج الحراري على الموقد بشكل غير متساو، وهناك دائمًا مناطق تسخين محلية مسؤولة عن الغليان المبكر للمياه. كم درجة توجد عند قمم السطح وعند أوديةه؟ ترتفع درجة حرارة قمم السطح، مع الإمداد المستمر بالحرارة، بشكل أسرع من الأراضي المنخفضة وما يسمى بالمنخفضات. علاوة على ذلك، فهي محاطة من جميع الجوانب بمياه ذات درجة حرارة منخفضة، مما يجعلها تنقل الطاقة بشكل أفضل إلى جزيئات الماء. يكون معامل الانتشار الحراري للقمم أعلى بمقدار مرة ونصف إلى مرتين من معامل الانتشار في الأراضي المنخفضة.

درجات الحرارة

ولهذا السبب فإن نقطة الغليان الأولية للماء تبلغ حوالي ثمانين درجة مئوية. عند هذه القيمة، توفر القمم السطحية ما يكفي مما هو ضروري للغليان اللحظي للسائل وتكوين الفقاعات الأولى، مرئية للعين، والتي تبدأ بشكل خجول في الارتفاع إلى السطح. ما هي درجة غليان الماء عند الضغط الطبيعي- كثير من الناس يسألون. يمكن العثور بسهولة على إجابة هذا السؤال في الجداول. في الضغط الجوييتم تأسيس الغليان المستقر عند 99.9839 درجة مئوية.

الغليان هو عملية تغيير حالة تجميع المادة. عندما نتحدث عن الماء، فإننا نعني التحول من الحالة السائلة إلى الحالة البخارية. من المهم أن نلاحظ أن الغليان ليس تبخرًا، والذي يمكن أن يحدث حتى في درجة حرارة الغرفة. ولا ينبغي أيضًا الخلط بينه وبين الغليان، وهو عملية تسخين الماء إلى درجة حرارة معينة. الآن بعد أن فهمنا المفاهيم، يمكننا تحديد درجة حرارة غليان الماء.

عملية

إن عملية تحويل حالة التجميع من السائل إلى الغازي عملية معقدة. وعلى الرغم من أن الناس لا يرون ذلك، إلا أن هناك 4 مراحل:

1. في المرحلة الأولى، تتشكل فقاعات صغيرة في قاع الحاوية الساخنة. ويمكن أيضًا رؤيتها على الجوانب أو على سطح الماء. تتشكل بسبب تمدد فقاعات الهواء الموجودة دائمًا في شقوق الحاوية التي يتم فيها تسخين الماء.
2. في المرحلة الثانية، يزداد حجم الفقاعات. يبدأون جميعًا في الاندفاع إلى السطح ، حيث يوجد بداخلهم بخار مشبع أخف من الماء. ومع ارتفاع درجة حرارة التسخين، يزداد ضغط الفقاعات، وتندفع إلى السطح بفضل قوة أرخميدس المعروفة. في هذه الحالة، يمكنك سماع صوت الغليان المميز، والذي يتشكل بسبب التوسع المستمر وتقليل حجم الفقاعات.
3. في المرحلة الثالثة يمكنك أن ترى على السطح عدد كبير منفقاعات. يؤدي هذا في البداية إلى خلق غيوم في الماء. تسمى هذه العملية شعبيًا "الغليان الأبيض"، وتستمر لفترة قصيرة من الزمن.
4. في المرحلة الرابعة، يغلي الماء بشكل مكثف، وتظهر فقاعات كبيرة متفجرة على السطح، وقد تظهر بقع. في أغلب الأحيان، يعني الرش أن السائل قد وصل إلى درجة حرارته القصوى. سيبدأ البخار بالخروج من الماء.

ومن المعروف أن الماء يغلي عند درجة حرارة 100 درجة وهذا ممكن فقط في المرحلة الرابعة.

درجة حرارة البخار

البخار هو إحدى حالات الماء. عندما يدخل الهواء، فإنه، مثل الغازات الأخرى، يمارس ضغطًا معينًا عليه. أثناء التبخير، تظل درجة حرارة البخار والماء ثابتة حتى يغير السائل بأكمله حالة التجميع. يمكن تفسير هذه الظاهرة من خلال حقيقة أنه أثناء الغليان يتم إنفاق كل الطاقة على تحويل الماء إلى بخار.

في بداية الغليان، يتم تشكيل البخار الرطب المشبع، والذي يصبح جافا بعد أن يتبخر كل السائل. إذا بدأت درجة حرارته في تجاوز درجة حرارة الماء، فإن هذا البخار يسخن أكثر من اللازم، وستكون خصائصه أقرب إلى الغاز.

غلي الماء المالح

من المثير للاهتمام معرفة درجة حرارة غليان الماء الذي يحتوي على نسبة عالية من الملح. ومن المعروف أنه يجب أن يكون أعلى بسبب محتوى Na+ وCl- في التركيبة، والتي تشغل المنطقة الواقعة بين جزيئات الماء. هكذا يختلف التركيب الكيميائي للماء مع الملح عن السائل الطازج العادي.

الحقيقة هي أنه في الماء المالح يحدث تفاعل ترطيب - عملية إضافة جزيئات الماء إلى أيونات الملح. الروابط بين جزيئات الماء العذب أضعف من تلك التي تتكون أثناء الترطيب، لذلك يستغرق غليان السائل مع الملح المذاب وقتًا أطول. مع ارتفاع درجة الحرارة، تتحرك الجزيئات الموجودة في الماء المالح بشكل أسرع، ولكن عددها أقل، مما يؤدي إلى حدوث تصادمات بينها بشكل أقل. ونتيجة لذلك، يتم إنتاج كمية أقل من البخار، وبالتالي يكون ضغطه أقل من ضغط بخار الماء العذب. ونتيجة لذلك، سوف تكون هناك حاجة إلى المزيد من الطاقة (درجة الحرارة) للتبخير الكامل. في المتوسط، لغلي لتر واحد من الماء يحتوي على 60 جرامًا من الملح، من الضروري زيادة درجة غليان الماء بنسبة 10٪ (أي بمقدار 10 درجات مئوية).

اعتماد الغليان على الضغط

ومعلوم أنه في الجبال بغض النظر التركيب الكيميائيسيكون للماء نقطة غليان أقل. يحدث هذا لأن الضغط الجوي يكون أقل عند الارتفاع. يعتبر الضغط الطبيعي 101.325 كيلو باسكال. معه تكون درجة غليان الماء 100 درجة مئوية. ولكن إذا تسلقت جبلًا حيث يبلغ الضغط في المتوسط ​​40 كيلو باسكال، فسوف يغلي الماء هناك عند درجة حرارة 75.88 درجة مئوية. لكن هذا لا يعني أنه سيتعين عليك قضاء نصف الوقت تقريبًا في الطهي في الجبال. تتطلب المعالجة الحرارية للأطعمة درجة حرارة معينة.

ويعتقد أنه على ارتفاع 500 متر فوق مستوى سطح البحر، سوف يغلي الماء عند 98.3 درجة مئوية، وعلى ارتفاع 3000 متر ستكون نقطة الغليان 90 درجة مئوية.

لاحظ أن هذا القانون ينطبق أيضًا في الاتجاه المعاكس. إذا وضعت سائلاً في دورق مغلق لا يمكن للبخار المرور من خلاله، فمع ارتفاع درجة الحرارة وتشكل البخار، سيزداد الضغط في هذا الدورق، وسيحدث الغليان عند الضغط المتزايد عند درجة حرارة أعلى. على سبيل المثال، عند ضغط 490.3 كيلو باسكال، ستكون درجة غليان الماء 151 درجة مئوية.

غلي الماء المقطر

الماء المقطر هو ماء نقي خالي من أي شوائب. وغالبا ما يستخدم للأغراض الطبية أو التقنية. ونظراً لعدم وجود شوائب في هذه المياه، فلا تستخدم في الطهي. ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن الماء المقطر يغلي بشكل أسرع من الماء العذب العادي، ولكن نقطة الغليان تبقى كما هي - 100 درجة. ومع ذلك، فإن الفرق في وقت الغليان سيكون ضئيلا - فقط جزء من الثانية.

في إبريق الشاي

كثيرًا ما يتساءل الناس عن درجة حرارة غليان الماء في الغلاية، نظرًا لأن هذه هي الأجهزة التي يستخدمونها لغلي السوائل. مع الأخذ في الاعتبار أن الضغط الجوي في الشقة يساوي المعيار، والمياه المستخدمة لا تحتوي على أملاح وشوائب أخرى لا ينبغي أن تكون هناك، فإن نقطة الغليان ستكون قياسية أيضًا - 100 درجة. ولكن إذا كان الماء يحتوي على الملح، فإن نقطة الغليان، كما نعلم بالفعل، ستكون أعلى.

خاتمة

الآن أنت تعرف في أي درجة حرارة يغلي الماء، وكيف يؤثر الضغط الجوي وتكوين السائل على هذه العملية. لا يوجد شيء معقد في هذا الأمر، ويتلقى الأطفال هذه المعلومات في المدرسة. الشيء الرئيسي هو أن تتذكر أنه مع انخفاض الضغط، تنخفض درجة غليان السائل أيضًا، وكلما زادت زادت أيضًا.

يمكنك العثور على الإنترنت على العديد من الجداول المختلفة التي تشير إلى اعتماد درجة غليان السائل على الضغط الجوي. وهي متاحة للجميع ويستخدمها بنشاط تلاميذ المدارس والطلاب وحتى المعلمين في المعاهد.

نظرًا لأن ضغط بخار التشبع يتم تحديده بشكل فريد حسب درجة الحرارة، ويحدث غليان السائل في اللحظة التي يكون فيها ضغط بخار التشبع لهذا السائل مساويًا لـ ضغط خارجييجب أن تعتمد نقطة الغليان على الضغط الخارجي. بمساعدة التجارب، من السهل إثبات أنه عندما ينخفض ​​الضغط الخارجي، تنخفض درجة الغليان، وعندما يزيد الضغط، تزداد.

يمكن إثبات غليان السائل عند ضغط منخفض باستخدام التجربة التالية. يُسكب الماء من الصنبور في كوب ويُنزل فيه مقياس حرارة. يتم وضع كوب من الماء تحت الغطاء الزجاجي لوحدة التفريغ ويتم تشغيل المضخة. عندما ينخفض ​​الضغط الموجود أسفل الغطاء بدرجة كافية، يبدأ الماء الموجود في الكوب في الغليان. وبما أن الطاقة تنفق على تكوين البخار، فإن درجة حرارة الماء في الكوب تبدأ في الانخفاض عندما يغلي، وعندما تعمل المضخة بشكل جيد، يتجمد الماء أخيرًا.

يتم تسخين المياه إلى درجات حرارة عالية في الغلايات والأوتوكلاف. يظهر هيكل الأوتوكلاف في الشكل. 8.6، حيث K هو صمام الأمان، وهو رافعة تضغط على الصمام، وM هو مقياس الضغط. عند ضغط أكبر من 100 ضغط جوي، يتم تسخين الماء إلى درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية.

الجدول 8.2. درجة غليان بعض المواد

تسمى نقطة غليان السائل عند الضغط الجوي العادي بنقطة الغليان. من الطاولة 8.1 و 8.2 من الواضح أن ضغط بخار التشبع للأثير والماء والكحول عند نقطة الغليان هو 1.013105 Pa (1 atm).

ويترتب على ذلك أنه في المناجم العميقة يجب أن تغلي المياه عند درجة حرارة أعلى من 100 درجة مئوية، وفي المناطق الجبلية - أقل من 100 درجة مئوية. نظرًا لأن نقطة غليان الماء تعتمد على الارتفاع فوق مستوى سطح البحر، فمن الممكن على مقياس الحرارة، بدلاً من درجة الحرارة، الإشارة إلى الارتفاع الذي يغلي عنده الماء عند درجة الحرارة هذه. يُطلق على تحديد الارتفاع باستخدام مقياس الحرارة هذا اسم قياس الضغط.

تظهر التجربة أن درجة غليان المحلول تكون دائمًا أعلى من درجة غليان المذيب النقي، وتزداد مع زيادة تركيز المحلول. ومع ذلك، فإن درجة حرارة البخار فوق سطح محلول الغليان تساوي درجة غليان المذيب النقي. لذلك، لتحديد درجة غليان السائل النقي، من الأفضل وضع مقياس الحرارة ليس في السائل، ولكن في البخار فوق سطح السائل المغلي.

ترتبط عملية الغليان ارتباطًا وثيقًا بوجود الغاز المذاب في السائل. إذا تمت إزالة الغاز المذاب فيه من السائل، على سبيل المثال، عن طريق الغليان لفترة طويلة، فيمكن تسخين هذا السائل إلى درجة حرارة أعلى بكثير من نقطة غليانه. يسمى هذا السائل مسخن. في غياب فقاعات الغاز، يتم منع تكوين فقاعات بخار صغيرة، والتي يمكن أن تصبح مراكز تبخر، عن طريق ضغط لابلاس، الذي يكون مرتفعًا عند نصف قطر صغير من الفقاعة. وهذا ما يفسر ارتفاع درجة حرارة السائل. عندما يغلي، يحدث الغليان بعنف شديد.

يتضح من الاعتبارات المذكورة أعلاه أن درجة غليان السائل يجب أن تعتمد على الضغط الخارجي. الملاحظات تؤكد هذا.

كلما زاد الضغط الخارجي، ارتفعت نقطة الغليان. وهكذا، في غلاية بخارية عند ضغط يصل إلى 1.6 × 10 6 باسكال، لا يغلي الماء حتى عند درجة حرارة 200 درجة مئوية. في المؤسسات الطبية، يحدث غليان الماء في أوعية محكمة الغلق - الأوتوكلاف (الشكل 6.11) أيضًا عند ضغط مرتفع. ولذلك، فإن نقطة الغليان أعلى بكثير من 100 درجة مئوية. يتم استخدام الأوتوكلاف لتعقيم الأدوات الجراحية والضمادات وما إلى ذلك.

والعكس صحيح، من خلال تقليل الضغط الخارجي، فإننا بذلك نخفض درجة الغليان. تحت جرس مضخة الهواء، يمكنك جعل الماء يغلي في درجة حرارة الغرفة (الشكل 6.12). أثناء صعودك الجبال، ينخفض ​​الضغط الجوي، وبالتالي تنخفض درجة الغليان. على ارتفاع 7134 م (قمة لينين في البامير) يبلغ الضغط حوالي 4 · 10 · 4 باسكال (300 ملم زئبق). يغلي الماء هناك عند حوالي 70 درجة مئوية. فمن المستحيل طهي اللحوم، على سبيل المثال، في ظل هذه الظروف.

يوضح الشكل 6.13 منحنى درجة غليان الماء مقابل الضغط الخارجي. ومن السهل أن نفهم أن هذا المنحنى هو أيضًا منحنى يعبر عن اعتماد ضغط بخار الماء المشبع على درجة الحرارة.

الاختلافات في درجات غليان السوائل

كل سائل له نقطة غليان خاصة به. يتم تحديد الفرق في نقاط غليان السوائل من خلال الفرق في ضغط أبخرةها المشبعة عند نفس درجة الحرارة. على سبيل المثال، أبخرة الأثير الموجودة بالفعل في درجة حرارة الغرفة لها ضغط أكبر من نصف الضغط الجوي. لذلك، لكي يصبح ضغط بخار الأثير مساويا للضغط الجوي، من الضروري زيادة طفيفة في درجة الحرارة (تصل إلى 35 درجة مئوية). وفي الزئبق، يكون للأبخرة المشبعة ضغط ضئيل جدًا عند درجة حرارة الغرفة. يصبح ضغط بخار الزئبق مساويا للضغط الجوي فقط مع زيادة كبيرة في درجة الحرارة (تصل إلى 357 درجة مئوية). عند درجة الحرارة هذه، إذا كان الضغط الخارجي 105 باسكال، يغلي الزئبق.

يستخدم الفرق في نقاط غليان المواد على نطاق واسع في التكنولوجيا، على سبيل المثال، في فصل المنتجات البترولية. عندما يتم تسخين الزيت، تتبخر الأجزاء الأكثر قيمة والمتطايرة (البنزين) أولاً، وبالتالي يمكن فصلها عن البقايا "الثقيلة" (الزيوت وزيت الوقود).

يغلي السائل عندما يساوي ضغط البخار المشبع الضغط داخل السائل.

§ 6.6. حرارة التبخير

هل الطاقة مطلوبة لتحويل السائل إلى بخار؟ ربما نعم! أليس كذلك؟

لاحظنا (انظر الفقرة 1.6) أن تبخر السائل يكون مصحوبًا بتبريده. للحفاظ على درجة حرارة السائل المتبخر دون تغيير، من الضروري توفير الحرارة من الخارج. وبطبيعة الحال، الحرارة نفسها يمكن أن تنتقل إلى السائل من الأجسام المحيطة. وبالتالي، يتبخر الماء الموجود في الزجاج، لكن درجة حرارة الماء، أقل قليلاً من درجة الحرارة المحيطة، تبقى دون تغيير. تنتقل الحرارة من الهواء إلى الماء حتى يتبخر كل الماء.

للحفاظ على غليان الماء (أو أي سائل آخر)، يجب أيضًا توفير الحرارة له بشكل مستمر، على سبيل المثال، عن طريق تسخينه بموقد. في هذه الحالة، لا تزيد درجة حرارة الماء والأوعية، ولكن يتم إنتاج كمية معينة من البخار كل ثانية.

وبالتالي، لتحويل السائل إلى بخار عن طريق التبخر أو الغليان، يلزم إدخال الحرارة. تسمى كمية الحرارة اللازمة لتحويل كتلة معينة من السائل إلى بخار عند نفس درجة الحرارة بحرارة تبخر هذا السائل.

ما هي الطاقة التي يزود بها الجسم وينفق عليها؟ بادئ ذي بدء، لزيادة طاقتها الداخلية أثناء الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية: بعد كل شيء، يزيد حجم المادة من حجم السائل إلى حجم البخار المشبع. ونتيجة لذلك، يزداد متوسط ​​المسافة بين الجزيئات، وبالتالي تزداد طاقتها الكامنة.

بالإضافة إلى ذلك، مع زيادة حجم المادة، يتم بذل شغل ضد قوى الضغط الخارجية. عادة ما يكون هذا الجزء من حرارة التبخر في درجة حرارة الغرفة عدة بالمائة من إجمالي حرارة التبخر.

تعتمد حرارة التبخر على نوع السائل وكتلته ودرجة حرارته. يتميز اعتماد حرارة التبخر على نوع السائل بقيمة تسمى الحرارة النوعية للتبخر.

الحرارة النوعية لتبخر سائل معين هي نسبة حرارة تبخر السائل إلى كتلته:

(6.6.1)

أين ص- الحرارة النوعية لتبخير السائل؛ ت- كتلة السائل. س ن- حرارة تبخره . وحدة SI للحرارة النوعية للتبخر هي جول لكل كيلوجرام (J/kg).

الحرارة النوعية لتبخير الماء عالية جدًا: 2.256·106 جول/كجم عند درجة حرارة 100 درجة مئوية. بالنسبة للسوائل الأخرى (الكحول والأثير والزئبق والكيروسين وما إلى ذلك) تكون حرارة التبخر النوعية أقل بـ 3-10 مرات.

الغليان- هذا هو الانتقال المكثف للسائل إلى بخار، والذي يحدث مع تكوين فقاعات بخار في جميع أنحاء حجم السائل عند درجة حرارة معينة.

أثناء الغليان، لا تتغير درجة حرارة السائل والبخار الموجود فوقه. يبقى دون تغيير حتى يغلي كل السائل. يحدث هذا لأن كل الطاقة الموردة للسائل تستخدم لتحويله إلى بخار.

تسمى درجة الحرارة التي يغلي عندها السائل نقطة الغليان.

تعتمد نقطة الغليان على الضغط الواقع على السطح الحر للسائل. ويفسر ذلك اعتماد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة. وتنمو فقاعة البخار حتى يتجاوز ضغط البخار المشبع بداخلها قليلاً الضغط في السائل، وهو مجموع الضغط الخارجي والضغط الهيدروستاتيكي لعمود السائل.

كلما زاد الضغط الخارجي، كلما زاد درجة حرارة الغليان.

يعلم الجميع أن الماء يغلي عند درجة حرارة 100 درجة مئوية. لكن لا ينبغي لنا أن ننسى أن هذا ينطبق فقط عند الضغط الجوي العادي (حوالي 101 كيلو باسكال). مع زيادة الضغط، تزداد درجة غليان الماء. على سبيل المثال، في أواني الضغط، يتم طهي الطعام تحت ضغط يبلغ حوالي 200 كيلو باسكال. تصل درجة غليان الماء إلى 120 درجة مئوية. في الماء عند درجة الحرارة هذه، تتم عملية الطهي بشكل أسرع بكثير من الماء المغلي العادي. وهذا ما يفسر اسم "طنجرة الضغط".

والعكس صحيح، من خلال تقليل الضغط الخارجي، فإننا بذلك نخفض درجة الغليان. على سبيل المثال، في المناطق الجبلية (على ارتفاع 3 كم، حيث يبلغ الضغط 70 كيلو باسكال)، يغلي الماء عند درجة حرارة 90 درجة مئوية. ولذلك فإن سكان هذه المناطق الذين يستخدمون مثل هذا الماء المغلي يحتاجون إلى وقت أطول بكثير لإعداد الطعام مقارنة بسكان السهول. ولكن من المستحيل عمومًا غلي بيضة دجاج في هذا الماء المغلي، على سبيل المثال، لأن البياض لا يتخثر عند درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية.

كل سائل له نقطة غليان خاصة به، والتي تعتمد على ضغط البخار المشبع. كلما ارتفع ضغط البخار المشبع، انخفضت نقطة غليان السائل المقابل، لأنه في درجات الحرارة المنخفضة يصبح ضغط البخار المشبع مساوياً للضغط الجوي. على سبيل المثال، عند نقطة الغليان 100 درجة مئوية، الضغط الأبخرة المشبعةيبلغ ضغط الماء 101325 باسكال (760 ملم زئبق)، والبخار 117 باسكال فقط (0.88 ملم زئبق). يغلي الزئبق عند درجة حرارة 357 درجة مئوية تحت الضغط العادي.

حرارة التبخير.

حرارة التبخر (حرارة التبخر)- كمية الحرارة التي يجب نقلها إلى المادة (عند ضغط ثابت و درجة حرارة ثابتة) ل التحول الكاملالمادة السائلة إلى بخار .

كمية الحرارة اللازمة للتبخير (أو المنبعثة أثناء التكثيف). لحساب كمية الحرارة ساللازمة لتحويل أي كتلة من السائل المأخوذ عند نقطة الغليان إلى بخار، فإن الحرارة النوعية للتبخر مطلوبة صالعقل إلى الكتلة م:

عندما يتكثف البخار، يتم إطلاق نفس الكمية من الحرارة.