Тъй като налягането на наситените пари се определя еднозначно от температурата и кипенето на течност възниква в момента, когато налягането на наситените пари на тази течност е равно на външен натиск, точката на кипене трябва да зависи от външното налягане. С помощта на експерименти е лесно да се покаже, че когато външното налягане намалява, точката на кипене се понижава, а когато налягането се увеличава, тя се увеличава.

Кипенето на течност при понижено налягане може да се демонстрира чрез следния експеримент. Водата от чешмата се налива в чаша и в нея се спуска термометър. Под стъкления капак на вакуумния уред се поставя чаша вода и помпата се включва. Когато налягането под капака спадне достатъчно, водата в чашата започва да кипи. Тъй като енергията се изразходва за образуване на пара, температурата на водата в чашата започва да пада, докато кипи, и когато помпата работи добре, водата накрая замръзва.

Загряването на водата до високи температури се извършва в котли и автоклави. Конструкцията на автоклава е показана на фиг. 8.6, където K е предпазен клапан, е лост, натискащ клапана, M е манометър. При налягане над 100 atm водата се нагрява до температури над 300 °C.

Таблица 8.2. Точки на кипене на някои вещества

Точката на кипене на течност при нормално атмосферно налягане се нарича точка на кипене. От масата 8.1 и 8.2 е ясно, че налягането на наситените пари за етер, вода и алкохол при точката на кипене е 1,013 105 Pa (1 atm).

От горното следва, че в дълбоките мини водата трябва да кипи при температура над 100 °C, а в планинските райони - под 100 °C. Тъй като точката на кипене на водата зависи от надморската височина, на скалата на термометъра, вместо температура, можете да посочите височината, на която водата кипи при тази температура. Определянето на височина с помощта на такъв термометър се нарича хипсометрия.

Опитът показва, че точката на кипене на разтвора винаги е по-висока от точката на кипене на чистия разтворител и се увеличава с увеличаване на концентрацията на разтвора. Температурата на парите над повърхността на кипящия разтвор обаче е равна на точката на кипене на чистия разтворител. Следователно, за да се определи точката на кипене на чиста течност, е по-добре да поставите термометъра не в течността, а в парата над повърхността на кипящата течност.

Процесът на кипене е тясно свързан с наличието на разтворен газ в течността. Ако разтвореният в него газ се отстрани от течност, например чрез продължително кипене, тогава тази течност може да се нагрее до температура, значително по-висока от нейната точка на кипене. Такава течност се нарича прегрята. При липса на газови мехурчета, образуването на малки мехурчета от пара, които биха могли да станат центрове на изпарение, се предотвратява от налягането на Лаплас, което е високо при малък радиус на мехурчето. Това обяснява прегряването на течността. Когато заври, кипенето става много бурно.

кипене- това е интензивен преход на течност в пара, който протича с образуването на парни мехурчета в целия обем на течността при определена температура.

По време на кипене температурата на течността и парите над нея не се променят. Остава непроменен, докато цялата течност изври. Това се случва, защото цялата енергия, подадена на течността, се използва за превръщането й в пара.

Температурата, при която течността кипи, се нарича точка на кипене.

Точката на кипене зависи от налягането, упражнявано върху свободната повърхност на течността. Това се обяснява със зависимостта на налягането на наситените пари от температурата. Парният мехур расте, докато налягането на наситената пара вътре в него леко надвиши налягането в течността, което е сумата от външното налягане и хидростатичното налягане на колоната течност.

Колкото по-голямо е външното налягане, толкова повече температура на кипене.

Всеки знае, че водата кипи при температура 100 ºC. Но не трябва да забравяме, че това е вярно само при нормално атмосферно налягане (приблизително 101 kPa). С увеличаване на налягането точката на кипене на водата се повишава. Например в тенджери под налягане храната се готви под налягане от около 200 kPa. Точката на кипене на водата достига 120°C. Във вода при тази температура процесът на готвене протича много по-бързо, отколкото в обикновена вряща вода. Това обяснява името „тенджера под налягане“.

И обратното, като намаляваме външното налягане, по този начин намаляваме точката на кипене. Например в планински райони (на надморска височина 3 km, където налягането е 70 kPa) водата кипи при температура 90 ° C. Следователно жителите на тези райони, които използват такава вряща вода, изискват много повече време за приготвяне на храна, отколкото жителите на равнините. Но по принцип е невъзможно да сварите например пилешко яйце в тази вряща вода, тъй като бялото не се коагулира при температури под 100 °C.

Всяка течност има своя точка на кипене, която зависи от налягането на наситените пари. Колкото по-високо е налягането на наситените пари, толкова по-ниска е точката на кипене на съответната течност, тъй като при по-ниски температури налягането на наситените пари става равно на атмосферното налягане. Например при точка на кипене 100 °C налягането наситени париводата е 101 325 Pa (760 mm Hg), а парата е само 117 Pa (0,88 mm Hg). Живакът кипи при 357°C при нормално налягане.

Топлина на изпарение.

Топлина на изпарение (топлина на изпарение)- количеството топлина, което трябва да се предаде на веществото (при постоянно налягане и постоянна температура) За пълна трансформациятечно вещество в пара.

Количеството топлина, необходимо за изпаряване (или освободено по време на кондензация). За изчисляване на количеството топлина Qнеобходима за превръщането на всяка маса от течност, взета при точка на кипене в пара, е необходима специфичната топлина на изпаряване rразум към масата м:

Когато парата кондензира, се отделя същото количество топлина.

Всеки знае, че точката на кипене на водата при нормално атмосферно налягане (около 760 mm Hg) е 100 °C. Но не всеки знае, че водата може да заври при различни температури. Точката на кипене зависи от редица фактори. При спазване на определени условия водата може да заври и при +70 °C, и при +130 °C, и дори при 300 °C! Нека разгледаме причините по-подробно.

Какво определя точката на кипене на водата?

Кипенето на вода в съд става по определен механизъм. При нагряване на течността по стените на съда, в който се налива, се появяват въздушни мехурчета. Във всеки балон има пара. Температурата на парата в мехурчетата първоначално е много по-висока от нагрятата вода. Но налягането му през този период е по-високо, отколкото вътре в мехурчетата. Докато водата се затопли, парата в мехурчетата се компресира. След това под въздействието на външен натиск мехурчетата се пукат. Процесът продължава, докато температурите на течността и парите в мехурчетата се изравнят. Сега парните топки могат да се издигнат на повърхността. Водата започва да кипи. След това процесът на нагряване спира, тъй като излишната топлина се отвежда с пара в атмосферата. Това е термодинамично равновесие. Нека си припомним физиката: налягането на водата се състои от теглото на самата течност и налягането на въздуха над съда с вода. По този начин, като промените един от двата параметъра (налягане на течността в съда и атмосферно налягане), можете да промените точката на кипене.

Каква е точката на кипене на водата в планините?

В планините точката на кипене на течността постепенно пада. Това се дължи на факта, че атмосферното налягане постепенно намалява при изкачване на планина. За да заври водата, налягането в мехурчетата, които се появяват по време на процеса на нагряване, трябва да бъде равно на атмосферното налягане. Следователно, с всеки 300 m увеличаване на надморската височина в планините, точката на кипене на водата намалява с приблизително един градус. Този тип вряща вода не е толкова гореща, колкото вряща течност на равен терен. На голяма надморска височина е трудно, а понякога и невъзможно, да се вари чай. Зависимостта на врящата вода от налягането изглежда така:

Ами при други условия?

Каква е точката на кипене на водата във вакуум? Вакуумът е разредена среда, в която налягането е значително по-ниско от атмосферното. Точката на кипене на водата в разредена среда също зависи от остатъчното налягане. При вакуумно налягане 0,001 атм. течността ще кипи при 6,7 °C. Обикновено остатъчното налягане е около 0,004 atm, така че при това налягане водата кипи при 30 °C. С увеличаване на налягането в разредена среда, точката на кипене на течността ще се повиши.

Защо водата кипи при по-висока температура в затворен съд?

В херметически затворен контейнер точката на кипене на течността е свързана с налягането вътре в контейнера. По време на процеса на нагряване се отделя пара, която се утаява като конденз по капака и стените на съда. По този начин налягането вътре в съда се увеличава. Например в тенджера под налягане налягането достига 1,04 atm, така че течността кипи в нея при 120 °C. Обикновено в такива контейнери налягането може да се регулира с помощта на вградени вентили, а оттам и температурата.

Състояния на материята

Не е ли странна комбинация от думи? Това обаче изобщо не е глупост: както железните пари, така и твърдият въздух съществуват в природата, но не и при обикновени условия.

За какви условия говорим? Състоянието на веществото се определя от два фактора: температура и налягане.

Нашият живот протича в сравнително малко променящи се условия. Налягането на въздуха варира в рамките на няколко процента около една атмосфера; температурата на въздуха, да речем, в района на Москва варира от -30 до +30 ° C; в абсолютната температурна скала, в която най-ниската възможна температура (-273°C) се приема за нула; този интервал ще изглежда по-малко впечатляващ: 240-300 К, което също е само ±10% от средната стойност.

Съвсем естествено е, че сме свикнали с тези нормални условия и затова, когато казваме прости истини като: „желязото е твърдо вещество, въздухът е газ“ и т.н., забравяме да добавим: „при нормални условия“.

Ако нагреете желязо, то първо ще се стопи и след това ще се изпари. Ако въздухът се охлади, той първо ще се превърне в течност и след това ще се втвърди.

Дори ако читателят никога не е срещал железни пари или твърд въздух, той вероятно лесно ще повярва, че всяко вещество, чрез промяна на температурата, може да се получи в твърдо, течно и газообразно състояние или, както се казва, в твърдо, течно състояние или газообразни фази.

Лесно е да се повярва в това, защото всеки наблюдава едно вещество, без което животът на Земята би бил невъзможен, както под формата на газ, така и като течност, и под формата на твърдо вещество. Разбира се, говорим за вода.

При какви условия стават трансформациите на материята от едно състояние в друго?

Ако спуснем термометъра във водата, която се излива в чайника, включим електрическата печка и наблюдаваме живака на термометъра, ще видим следното: почти веднага нивото на живака ще се повиши. Сега е 90, 95 и накрая 100°C. Водата завира и в същото време издигането на живака спира. Водата е кипяла в продължение на много минути, но нивото на живака не се е променило. Докато цялата вода не изври, температурата няма да се промени (фиг. 4.1).

Ориз. 4.1

Къде отива топлината, ако температурата на водата не се променя? Отговорът е очевиден. Процесът на превръщане на водата в пара изисква енергия.

Нека сравним енергията на грам вода и грам пара, образувана от нея. Молекулите на парата са разположени по-далеч една от друга, отколкото водните молекули. Ясно е, че поради това потенциалната енергия на водата ще се различава от потенциалната енергия на парата.

Потенциалната енергия на привличане на частици намалява, когато се приближават една към друга. Следователно енергията на парата е по-голяма от енергията на водата и превръщането на водата в пара изисква енергия. Тази излишна енергия се прехвърля от електрическата печка на врящата вода в чайника.

Енергия, необходима за превръщане на водата в пара; наречена топлина на изпаряване. За да се превърне 1 g вода в пара, са необходими 539 cal (това е цифрата за температура от 100 ° C).

Ако 539 калории се изразходват за 1 g, тогава 18*539 = 9700 калории ще бъдат изразходвани за 1 мол вода. Това количество топлина трябва да се изразходва за разрушаване на междумолекулни връзки.

Можете да сравните тази цифра с количеството работа, необходимо за разкъсване на вътрешномолекулни връзки. За да се раздели 1 мол водна пара на атоми, са необходими около 220 000 cal, т.е. 25 пъти повече енергия. Това директно доказва слабостта на силите, които свързват молекулите заедно, в сравнение със силите, които дърпат атомите заедно в една молекула.

Точката на кипене на водата е 100°C; някой може да си помисли, че това е присъщо свойство на водата, че водата, независимо къде и при какви условия се намира, винаги ще кипи при 100°C.

Но това не е така и жителите на високопланинските села го знаят добре.

Близо до върха на Елбрус има къща за туристи и научна станция. Начинаещите понякога се изненадват от „колко трудно е да сварите яйце във вряща вода“ или „защо врящата вода не гори“. При тези условия им се казва, че водата кипи на върха на Елбрус вече при 82°C.

Какъв е проблема? Какъв физически фактор пречи на явлението кипене? Какво е значението на надморската височина?

Това физически факторе налягането, действащо върху повърхността на течността. Не е нужно да се изкачвате до върха на планината, за да проверите истинността на казаното.

Като поставите загрята вода под камбана и изпомпвате или изпомпвате въздух оттам, можете да се уверите, че точката на кипене се повишава с увеличаване на налягането и пада, когато намалява.

Водата кипи при 100°C само при определено налягане - 760 mm Hg. Изкуство. (или 1 atm).

Кривата на точката на кипене спрямо налягането е показана на фиг. 4.2. На върха на Елбрус налягането е 0,5 atm и това налягане съответства на точка на кипене от 82 ° C.

Ориз. 4.2

Но вода, кипяща при 10-15 mm Hg. Чл., Можете да се охладите в горещо време. При това налягане точката на кипене ще падне до 10-15°C.

Можете дори да получите „вряща вода“, която има температура на замръзваща вода. За да направите това, ще трябва да намалите налягането до 4,6 mm Hg. Изкуство.

Интересна картина може да се наблюдава, ако поставите отворен съд с вода под камбаната и изпомпвате въздуха. Изпомпването ще доведе до кипене на водата, но кипенето изисква топлина. Няма откъде да се вземе и водата ще трябва да отдаде енергията си. Температурата на врящата вода ще започне да пада, но докато изпомпването продължава, налягането също ще спадне. Следователно кипенето няма да спре, водата ще продължи да се охлажда и накрая ще замръзне.

Такъв цирей студена водавъзниква не само при изпомпване на въздух. Например, когато витлото на кораба се върти, налягането в бързо движещ се слой вода в близост до метална повърхност пада значително и водата в този слой кипи, т.е. в него се появяват множество мехурчета, пълни с пара. Това явление се нарича кавитация (от латинската дума cavitas - кухина).

Като намалим налягането, понижаваме точката на кипене. И като го увеличите? Графика като нашата отговаря на този въпрос. Налягане от 15 atm може да забави кипенето на водата, то ще започне само при 200 ° C, а налягане от 80 atm ще доведе до кипене на вода само при 300 ° C.

И така, определено външно налягане съответства на определена точка на кипене. Но това твърдение може да се „обърне“, като се каже следното: всяка точка на кипене на водата съответства на собственото си специфично налягане. Това налягане се нарича парно налягане.

Кривата, изобразяваща точката на кипене като функция от налягането, също е крива на налягането на парите като функция от температурата.

Числата, нанесени на графиката на точката на кипене (или на графиката на налягането на парите), показват, че налягането на парите се променя много рязко с температурата. При 0°C (т.е. 273 K) налягането на парите е 4,6 mmHg. Art., при 100°C (373 K) е равно на 760 mm Hg. чл., т.е. се увеличава 165 пъти. Когато температурата се удвои (от 0°C, т.е. 273 K, до 273°C, т.е. 546 K), налягането на парите се увеличава от 4,6 mm Hg. Изкуство. почти до 60 atm, т.е. приблизително 10 000 пъти.

Следователно, напротив, точката на кипене се променя с налягане доста бавно. При двойна промяна на налягането от 0,5 atm на 1 atm, точката на кипене се повишава от 82°C (355 K) до 100°C (373 K), а при удвояване на налягането от 1 на 2 atm - от 100°C (373 K). ) до 120°C (393 K).

Същата крива, която сега разглеждаме, също контролира кондензацията (кондензацията) на пара във вода.

Парата може да се преобразува във вода чрез компресия или охлаждане.

Както по време на кипене, така и по време на кондензация, точката няма да се премести от кривата, докато не завърши превръщането на парата във вода или водата в пара. Това може да се формулира и така: при условията на нашата крива и само при тези условия е възможно съвместното съществуване на течност и пара. Ако не добавяте или премахвате топлина, тогава количествата пара и течност в затворен съд ще останат непроменени. Такава пара и течност се наричат ​​​​в равновесие, а парата, която е в равновесие с течността, се нарича наситена.

Кривата на кипене и кондензация, както виждаме, има друго значение: това е кривата на равновесие на течността и парата. Равновесната крива разделя полето на диаграмата на две части. Наляво и нагоре (до високи температурии по-ниски налягания) има област на стабилно състояние на парата. Вдясно и надолу е областта на стабилното състояние на течността.

Кривата на равновесие пара-течност, т.е. кривата на зависимостта на точката на кипене от налягането или, което е същото, налягането на парите от температурата, е приблизително еднаква за всички течности. В някои случаи промяната може да бъде малко по-рязка, в други малко по-бавна, но налягането на парите винаги нараства бързо с повишаване на температурата.

Вече сме използвали думите „газ“ и „пара“ много пъти. Тези две думи са доста равни. Можем да кажем: водният газ е водна пара, кислородният газ е течна кислородна пара. Въпреки това се е развил известен навик при използването на тези две думи. Тъй като сме свикнали с определен сравнително малък температурен диапазон, обикновено използваме думата „газ“ за тези вещества, чието налягане на парите при обикновени температури е по-високо атмосферно налягане. Напротив, говорим за пара, когато при стайна температура и атмосферно налягане веществото е по-стабилно под формата на течност.

Варенето е бърз процес и за кратко време от врящата вода не остава следа, тя се превръща в пара.

Но има и друго явление за превръщане на вода или друга течност в пара - това е изпарението. Изпарението става при всяка температура, независимо от налягането, което при нормални условия винаги е близо до 760 mmHg. Изкуство. Изпаряването, за разлика от кипенето, е много бавен процес. Бутилка одеколон, която сме забравили да затворим, ще бъде празна след няколко дни; o чинийката с вода ще стои по-дълго, но рано или късно ще се окаже суха.

Въздухът играе основна роля в процеса на изпаряване. Сам по себе си той не пречи на водата да се изпари. Веднага щом отворим повърхността на течността, водните молекули ще започнат да се движат в най-близкия слой въздух.

Плътността на парите в този слой ще се увеличи бързо; След кратък период от време налягането на парите ще стане равно на еластичността, характерна за температурата на средата. В този случай налягането на парите ще бъде точно същото като при липса на въздух.

Преходът на пара във въздух не означава, разбира се, повишаване на налягането. Общото налягане в пространството над водната повърхност не се увеличава, само се увеличава делът на това налягане, който се поема от парата, и съответно делът на въздуха, който се измества от парата, намалява.

Над водата има пара, смесена с въздух; отгоре има слоеве въздух без пара. Те неизбежно ще се смесят. Водната пара непрекъснато ще се движи към по-високите слоеве, а на нейно място въздух, който не съдържа водни молекули, ще навлезе в долния слой. Следователно в най-близкия до водата слой винаги ще се освобождават места за нови водни молекули. Водата непрекъснато ще се изпарява, поддържайки налягането на водните пари на повърхността, равно на еластичността, и процесът ще продължи, докато водата се изпари напълно.

Започнахме с примера за одеколон и вода. Добре известно е, че те се изпаряват с различна скорост. Етерът се изпарява изключително бързо, алкохолът се изпарява доста бързо, а водата много по-бавно. Веднага ще разберем какво се случва тук, ако намерим в справочника стойностите на налягането на парите на тези течности, да речем, при стайна температура. Ето и числата: етер - 437 mm Hg. чл., алкохол - 44,5 mm Hg. Изкуство. и вода - 17,5 mm Hg. Изкуство.

Колкото по-голяма е еластичността, толкова повече пари има в съседния слой въздух и толкова по-бързо се изпарява течността. Знаем, че налягането на парите се увеличава с повишаване на температурата. Ясно е защо скоростта на изпарение се увеличава с нагряване.

Скоростта на изпарение може да се повлияе и по друг начин. Ако искаме да подпомогнем изпарението, трябва бързо да отстраним парите от течността, тоест да ускорим смесването на въздуха. Ето защо изпарението се ускорява значително чрез издухване на течност. Водата, въпреки че има относително ниско налягане на парите, ще изчезне доста бързо, ако чинийката се постави на вятъра.

Следователно е разбираемо защо плувецът, който излиза от водата, се чувства студен от вятъра. Вятърът ускорява смесването на въздуха с парата и следователно ускорява изпарението, а човешкото тяло е принудено да отделя топлина за изпаряване.

Благосъстоянието на човек зависи от това дали във въздуха има много или малко водни пари. И сухият, и влажният въздух са неприятни. Влажността се счита за нормална, когато е 60%. Това означава, че плътността на водната пара е 60% от плътността на наситената водна пара при същата температура.

Ако влажният въздух се охлажда, в крайна сметка налягането на водните пари в него ще се изравни с налягането на парите при тази температура. Парата ще стане наситена и ще започне да кондензира във вода, когато температурата спадне допълнително. Сутрешната роса, която овлажнява тревата и листата, се появява именно поради това явление.

При 20°C плътността на наситените водни пари е около 0,00002 g/cm 3 . Ще се чувстваме добре, ако във въздуха има 60% от това количество водни пари - това означава само малко повече от една стохилядна от грама на 1 cm3.

Въпреки че тази цифра е малка, тя ще доведе до впечатляващи количества пара за помещението. Не е трудно да се изчисли, че в средно голяма стая с площ от 12 m2 и височина 3 m може да се "побере" около килограм вода под формата на наситена пара.

Това означава, че ако такова помещение се затвори плътно и се постави отворено буре с вода, ще се изпари един литър вода, независимо каква е вместимостта на бурето.

Интересно е да се сравни този резултат за вода със съответните цифри за живак. При същата температура от 20°C, плътността на наситените живачни пари е 10 -8 g/cm 3 .

В току-що обсъдената стая няма да се побере повече от 1 g живачни пари.

Между другото, живачните пари са много отровни и 1 g живачни пари могат сериозно да навредят на здравето на всеки човек. Когато работите с живак, трябва да се уверите, че дори и най-малката капка живак не се разлива.

Как да превърнем газ в течност? Диаграмата на точката на кипене отговаря на този въпрос. Можете да превърнете газ в течност, като намалите температурата или увеличите налягането.

През 19 век повишаването на налягането изглеждаше по-лесна задача от понижаването на температурата. В началото на този век великият английски физик Майкъл Фарада успя да компресира газове до стойности на налягането на парите и по този начин да превърне много газове (хлор, въглероден диоксид и др.) в течност.

Въпреки това, някои газове - водород, азот, кислород - не могат да бъдат втечнени. Колкото и да беше увеличено налягането, те не се превърнаха в течност. Може да се мисли, че кислородът и другите газове не могат да бъдат течни. Те бяха класифицирани като истински или постоянни газове.

Всъщност провалите бяха причинени от неразбирането на едно важно обстоятелство.

Нека разгледаме течността и парата в равновесие и да помислим какво се случва с тях, когато точката на кипене се повишава и, разбира се, съответното повишаване на налягането. С други думи, представете си, че точка от графиката на кипене се движи нагоре по кривата. Ясно е, че с повишаване на температурата течността се разширява и нейната плътност намалява. Що се отнася до парата, повишава ли се точката на кипене? Разбира се, той допринася за неговото разширяване, но, както вече казахме, налягането на наситените пари се увеличава много по-бързо от точката на кипене. Следователно плътността на парите не пада, а напротив, бързо се увеличава с повишаване на температурата на кипене.

Тъй като плътността на течността намалява и плътността на парата се увеличава, тогава, движейки се "нагоре" по кривата на кипене, неизбежно ще достигнем точка, в която плътностите на течността и парата са равни (фиг. 4.3).

Ориз. 4.3

В тази забележителна точка, наречена критична точка, кривата на кипене завършва. Тъй като всички разлики между газ и течност са свързани с разликата в плътността, в критичната точка свойствата на течността и газа стават еднакви. Всяко вещество има собствена критична температура и собствено критично налягане. Така за водата критичната точка съответства на температура от 374 ° C и налягане от 218,5 atm.

Ако компресирате газ, чиято температура е под критичната температура, тогава процесът на неговото компресиране ще бъде представен със стрелка, пресичаща кривата на кипене (фиг. 4.4). Това означава, че в момента на достигане на налягане, равно на налягането на парите (точката, където стрелката пресича кривата на кипене), газът ще започне да кондензира в течност. Ако нашият съд беше прозрачен, тогава в този момент щяхме да видим началото на образуването на слой течност на дъното на съда. При постоянно налягане слоят течност ще нараства, докато накрая целият газ се превърне в течност. По-нататъшното компресиране ще изисква увеличаване на налягането.

Ориз. 4.4

Ситуацията е съвсем различна при компресиране на газ, чиято температура е над критичната. Процесът на компресиране отново може да бъде изобразен като стрелка, вървяща отдолу нагоре. Но сега тази стрелка не пресича кривата на кипене. Това означава, че при компресиране парата няма да кондензира, а само непрекъснато ще се уплътнява.

При температури над критичната температура съществуването на течност и газ, разделени от интерфейс, е невъзможно: Когато се компресира до всякаква плътност, под буталото ще има хомогенна субстанция и е трудно да се каже кога може да се нарече газ и когато течност.

Наличието на критична точка показва, че няма принципна разлика между течното и газообразното състояние. На пръв поглед може да изглежда, че няма такава фундаментална разлика само когато говорим за температури над критичните. Това обаче не е така. Съществуването на критична точка показва възможността течността - истинска течност, която може да се налее в чаша - да се превърне в газообразно състояние без никакво подобие на кипене.

Този път на трансформация е показан на фиг. 4.4. Кръстът маркира известна течност. Ако намалите малко налягането (стрелка надолу), ще заври и също ще заври, ако повишите малко температурата (стрелка надясно). Но ние ще направим нещо съвсем различно.Ще компресираме течността много силно, до налягане над критичното. Точката, представяща състоянието на течността, ще върви вертикално нагоре. След това загряваме течността - този процес е изобразен с хоризонтална линия. Сега, след като се окажем вдясно от критичната температура, намаляваме налягането до първоначалното. Ако сега намалите температурата, можете да получите истинска пара, която може да се получи от тази течност по по-прост и кратък начин.

По този начин винаги е възможно чрез промяна на налягането и температурата, заобикаляйки критичната точка, да се получи пара чрез непрекъснато прехвърляне от течност или течност от пара. Този непрекъснат преход не изисква кипене или кондензация.

Ранните опити за втечняване на газове като кислород, азот и водород бяха неуспешни, тъй като не беше известно съществуването на критична температура. Тези газове имат много ниски критични температури: азот -147°C, кислород -119°C, водород -240°C или 33 K. Рекордьорът е хелий, неговата критична температура е 4,3 K. Преобразувайте тези газове в течност може само да се използват по един начин - трябва да намалите температурата им под посочената.

Може да се постигне значително намаляване на температурата различни начини. Но идеята на всички методи е една и съща: трябва да принудим тялото, което искаме да охладим, да изразходва вътрешната си енергия.

Как да стане това? Един от начините е да накарате течността да заври без добавяне на топлина отвън. За целта, както знаем, трябва да намалим налягането - да го намалим до стойността на налягането на парите. Топлината, изразходвана за кипене, ще бъде взета от течността и температурата на течността и парата, а с нея и налягането на парите ще падне. Следователно, за да не спира кипенето и да става по-бързо, от съда с течността трябва непрекъснато да се изпомпва въздух.

Но спадът на температурата по време на този процес достига граница: еластичността на парата в крайна сметка става напълно незначителна и дори най-мощните помпи не могат да създадат необходимото налягане.

За да продължи понижаването на температурата, е възможно чрез охлаждане на газа с получената течност да се превърне в течност с по-ниска точка на кипене.

Сега процесът на изпомпване може да се повтори с второто вещество и по този начин да се получат по-ниски температури. Ако е необходимо, такъв "каскаден" метод за получаване ниски температуриможе да се удължи.

Точно това направиха в края на миналия век; Втечняването на газовете се извършва на етапи: етилен, кислород, азот, водород - вещества с точки на кипене -103, -183, -196 и -253 ° C - последователно се превръщат в течност. С течния водород можете да получите най-ниско кипящата течност - хелий (-269°C). Съседът отляво помогна на съседа отдясно.

Методът на каскадно охлаждане е почти на сто години. През 1877 г. по този метод е получен течен въздух.

През 1884-1885г За първи път е произведен течен водород. Накрая, още двадесет години по-късно, последната крепост е превзета: през 1908 г. Kamerlingh Onnes в град Лайден в Холандия превръща хелия в течност - вещество с най-ниска критична температура. Наскоро беше отбелязана 70-годишнината от това важно научно постижение.

В продължение на много години Лайденската лаборатория беше единствената „нискотемпературна“ лаборатория. Сега във всички страни има десетки такива лаборатории, да не говорим за фабрики, произвеждащи течен въздух, азот, кислород и хелий за технически цели.

Сега рядко се използва каскадният метод за получаване на ниски температури. В техническите инсталации за понижаване на температурата се използва друг метод за намаляване на вътрешната енергия на газа: те принуждават газа бързо да се разширява и да произвежда работа, използвайки вътрешна енергия.

Ако например въздух, сгъстен до няколко атмосфери, се постави в разширител, тогава когато се извърши работата по преместване на буталото или въртене на турбината, въздухът ще се охлади толкова рязко, че ще се превърне в течност. Въглеродният диоксид, ако се освободи бързо от цилиндъра, се охлажда толкова рязко, че се превръща в „лед“ в движение.

Течните газове се използват широко в технологиите. Течният кислород се използва във взривната техника, като компонент на горивната смес в реактивните двигатели.

Втечняването на въздуха се използва в технологиите за разделяне на газовете, които изграждат въздуха.

В различни области на техниката се изисква работа при температура на течния въздух. Но за много физически изследвания тази температура не е достатъчно ниска. Наистина, ако преобразуваме градуси по Целзий в абсолютна скала, ще видим, че температурата на течния въздух е приблизително 1/3 от стайната температура. Много по-интересни за физиката са "водородните" температури, т.е. температури от порядъка на 14-20 К, и особено "хелиевите" температури. Най-ниската температура, получена при изпомпване на течен хелий, е 0,7 K.

Физиците успяха да се доближат много повече до абсолютната нула. Вече са получени температури, които надвишават абсолютната нула само с няколко хилядни от градуса. Въпреки това, тези свръхниски температури се получават по начини, които не са подобни на описаните по-горе.

IN последните годинифизиката на ниските температури породи специален клон на индустрията, занимаващ се с производството на оборудване, което позволява поддържането на големи обеми при температури, близки до абсолютната нула; са разработени силови кабели, чиито проводими шини работят при температури под 10 K.

Когато парата премине точката си на кипене, тя трябва да кондензира и да се превърне в течност. Въпреки това,; Оказва се, че ако парата не влиза в контакт с течността и ако парата е много чиста, тогава е възможно да се получи преохладена или „пренаситена пара – пара, която отдавна трябва да е станала течност.

Пренаситената пара е много нестабилна. Понякога един тласък или зърно пара, хвърлено в пространството, е достатъчно, за да започне забавената кондензация.

Опитът показва, че кондензацията на молекулите на парата се улеснява значително от въвеждането на малки чужди частици в парата. В прашен въздух не се получава пренасищане на водни пари. Кондензацията може да бъде причинена от облаци дим. В крайна сметка димът се състои от малки твърди частици. Веднъж попаднали в парата, тези частици събират молекули около себе си и се превръщат в кондензационни центрове.

Така че, макар и нестабилна, парата може да съществува в температурен диапазон, подходящ за „живота“ на течността.

Може ли течност да "живее" в областта на парите при същите условия? С други думи, възможно ли е прегряване на течност?

Оказва се, че е възможно. За да направите това, трябва да се уверите, че течните молекули не излизат от повърхността. Радикално средство е да се елиминира свободната повърхност, тоест да се постави течността в съд, където тя ще бъде компресирана от всички страни от твърди стени. По този начин е възможно да се постигне прегряване от порядъка на няколко градуса, т.е. да се премести точката, представяща състоянието на течностите, вдясно от кривата на кипене (фиг. 4.4).

Прегряването е изместване на течността в областта на парата, така че прегряването на течността може да се постигне както чрез добавяне на топлина, така и чрез намаляване на налягането.

Последният метод може да постигне невероятни резултати. Вода или друга течност, внимателно освободена от разтворените газове (това не е лесно да се направи), се поставя в съд с бутало, достигащо повърхността на течността. Съдът и буталото трябва да се намокрят с течност. Ако сега дръпнете буталото към вас, водата, полепнала по дъното на буталото, ще го последва. Но слоят вода, полепнал по буталото, ще тегли заедно с него следващ слойвода, този слой ще издърпа основния, в резултат на което течността ще се разтегне.

В крайна сметка водният стълб ще се счупи (водният стълб, а не водата ще се откъсне от буталото), но това ще стане, когато силата на единица площ достигне десетки килограми. С други думи, в течността се създава отрицателно налягане от десетки атмосфери.

Дори при ниско положително налягане парообразното състояние на веществото е стабилно. И течността може да бъде доведена до отрицателно налягане. Не можете да се сетите за по-ярък пример за "прегряване".

Няма твърдо тяло, което да издържи максимално повишаване на температурата. Рано или късно твърдото парче се превръща в течност; правилно, в някои случаи няма да можем да достигнем точката на топене - може да настъпи химическо разлагане.

С повишаването на температурата молекулите се движат все по-интензивно. И накрая, идва момент, когато поддържането на ред сред силно "люлеещите се" молекули става невъзможно. Твърдото вещество се топи. Волфрамът има най-високата точка на топене: 3380 ° C. Златото се топи при 1063 ° C, желязото - при 1539 ° C. Въпреки това, има също са нискотопими метали.Живакът, както е известно, се топи при температура -39°С.Органичните вещества нямат високи точки на топене.Нафталинът се топи при 80°С, толуенът - при -94,5°С.

Не е никак трудно да се измери точката на топене на едно тяло, особено ако то се топи в температурния диапазон, измерен с обикновен термометър. Изобщо не е необходимо да следите с поглед топящото се тяло. Просто погледнете живачната колона на термометъра. Докато започне топенето, температурата на тялото се повишава (фиг. 4.5). След като топенето започне, повишаването на температурата спира и температурата ще остане същата, докато процесът на топене приключи.

Ориз. 4.5

Подобно на превръщането на течност в пара, превръщането на твърдо вещество в течност изисква топлина. Топлината, необходима за това, се нарича латентна топлина на топене. Например топенето на един килограм лед изисква 80 kcal.

Ледът е едно от телата с висока топлина на топене. Топенето на лед изисква например 10 пъти повече енергия, отколкото топенето на същата маса олово. Разбира се, говорим за самото топене, тук не казваме, че преди оловото да започне да се топи, то трябва да се нагрее до +327°C. Поради високата топлина на топене на лед, топенето на снега се забавя. Представете си, че топлината на топене би била 10 пъти по-малка. Тогава пролетните наводнения биха довели до невъобразими бедствия всяка година.

И така, топлината на топене на леда е голяма, но е и малка в сравнение със специфичната топлина на изпарение от 540 kcal/kg (седем пъти по-малко). Тази разлика обаче е напълно естествена. Когато превръщаме течността в пара, трябва да разделяме молекулите една от друга, но когато се топим, трябва само да разрушим реда в подреждането на молекулите, оставяйки ги на почти еднакви разстояния. Ясно е, че вторият случай изисква по-малко работа.

Наличието на определена точка на топене е важна характеристика на кристалните вещества. Именно по тази характеристика те могат лесно да бъдат разграничени от други твърди тела, наречени аморфни или стъкла. Стъклата се срещат както сред неорганични, така и сред органични вещества. Стъклото за прозорци обикновено се прави от натриеви и калциеви силикати; На бюрото често се поставя органично стъкло (наричано още плексиглас).

Аморфните вещества, за разлика от кристалите, нямат определена точка на топене. Стъклото не се топи, а омеква. При нагряване парче стъкло първо става меко от твърдо, лесно може да се огъне или разтегне; при по-висока температура парчето започва да променя формата си под въздействието на собствената си гравитация. Докато се нагрява, гъстата вискозна маса от стъкло приема формата на съда, в който се намира. Тази маса първо е гъста, като мед, след това като заквасена сметана и накрая става почти същата течност с нисък вискозитет като водата. Дори и да искаме, не можем да посочим тук конкретна температура за преминаване на твърдо вещество в течност. Причините за това се крият в фундаменталната разлика между структурата на стъклото и структурата на кристалните тела. Както бе споменато по-горе, атомите в аморфните тела са подредени произволно. Стъклата са подобни по структура на течностите.Вече в твърдото стъкло молекулите са подредени произволно. Това означава, че повишаването на температурата на стъклото само увеличава обхвата на вибрациите на неговите молекули, давайки им постепенно все по-голяма свобода на движение. Следователно стъклото омеква постепенно и не проявява рязък преход от „твърдо“ към „течно“, характерен за прехода от подреждането на молекулите в строг ред към безпорядъчно подреждане.

Когато говорихме за кривата на кипене, казахме, че течността и парата могат, макар и в нестабилно състояние, да живеят в чужди зони - парата може да бъде преохладена и прехвърлена вляво от кривата на кипене, течността може да бъде прегрята и изтеглена вдясно на тази крива.

Възможни ли са подобни явления в случай на кристал с течност? Оказва се, че аналогията тук е непълна.

Ако загреете кристал, той ще започне да се топи при точката си на топене. Няма да е възможно кристалът да се прегрее. Напротив, при охлаждане на течност е възможно, ако се вземат определени мерки, относително лесно да се „превиши“ точката на топене. В някои течности е възможно да се постигне голяма хипотермия. Има дори течности, които лесно се преохлаждат, но е трудно да се накарат да кристализират. Докато такава течност се охлажда, тя става все по-вискозна и накрая се втвърдява, без да кристализира. Ето какво е стъклото.

Можете също така да охладите водата. Капките мъгла може да не замръзнат дори при силни студове. Ако пуснете кристал от вещество - семе - в свръхохладена течност, кристализацията веднага ще започне.

И накрая, в много случаи забавената кристализация може да започне от разклащане или други случайни събития. Известно е например, че кристалният глицерол е получен за първи път по време на транспортиране с железопътен транспорт. След дълго стоене стъклото може да започне да кристализира (девитифициране или „срутване“, както се казва в техниката).

Почти всяко вещество може да даде кристали при определени условия. Кристалите могат да бъдат получени от разтвор или от стопилка на дадено вещество, както и от неговите пари (например, черни ромбовидни кристали на йод лесно изпадат от неговите пари при нормално налягане без междинен преход към течно състояние ).

Започнете да разтваряте готварска сол или захар във вода. При стайна температура (20°C) можете да разтворите само 70 g сол в фасетирана чаша. По-нататъшното добавяне на сол няма да се разтвори и ще се утаи на дъното под формата на утайка. Разтвор, в който повече не се разтваря, се нарича наситен. .Ако промените температурата, степента на разтворимост на веществото също ще се промени. Всеки знае, че горещата вода разтваря повечето вещества много по-лесно от студената вода.

Представете си сега, че сте приготвили наситен разтвор, да речем, на захар с температура 30°C и започнете да го охлаждате до 20°C. При 30°C успяхте да разтворите 223 g захар в 100 g вода, при 20°C се разтвориха 205 g. След това, когато се охлади от 30 до 20°C, 18 g ще се окажат „екстра“ и, както се казва, ще падне от решението. И така, един възможен начин за получаване на кристали е охлаждането на наситен разтвор.

Можете да го направите по различен начин. Пригответе наситен солен разтвор и го оставете в отворена чаша. След известно време ще забележите появата на кристали. Защо са били формирани? Внимателното наблюдение ще покаже, че едновременно с образуването на кристалите е настъпила и друга промяна - количеството вода е намаляло. Водата се изпари и в разтвора имаше „допълнително“ вещество. И така, друг възможен начин за образуване на кристали е чрез изпаряване на разтвора.

Как става образуването на кристали от разтвор?

Казахме, че кристалите "изпадат" от разтвора; Трябва ли това да се разбира, че кристалът не е бил там цяла седмица и в един миг изведнъж се е появил? Не, това не е така: кристалите растат. Разбира се, невъзможно е да се засекат с окото първите моменти на растеж. Първоначално няколко от произволно движещите се молекули или атоми на разтвореното вещество се събират приблизително в реда, необходим за образуване на кристална решетка. Такава група от атоми или молекули се нарича ядро.

Опитът показва, че ядрата се образуват по-често при наличието на всякакви външни малки прашинки в разтвора. Кристализацията започва най-бързо и лесно, когато малък зародишен кристал се постави в наситен разтвор. В този случай освобождаването на твърдо вещество от разтвора няма да се състои в образуването на нови кристали, а в растежа на семето.

Растежът на ембриона, разбира се, не се различава от растежа на семето. Смисълът на използването на семе е, че то „издърпва“ освободеното вещество върху себе си и по този начин предотвратява едновременното образуване голямо числоембриони. Ако се образуват много ядра, тогава те ще си пречат по време на растежа и няма да ни позволят да получим големи кристали.

Как се разпределят части от атоми или молекули, освободени от разтвора, върху повърхността на ембриона?

Опитът показва, че растежът на ембрион или семе се състои, така да се каже, от преместване на лицата, успоредни на себе си, в посока, перпендикулярна на лицето. В този случай ъглите между лицата остават постоянни (вече знаем, че постоянството на ъглите е най-важната характеристика на кристала, произтичаща от неговата решетъчна структура).

На фиг. Фигура 4.6 показва възникващите очертания на три кристала от едно и също вещество по време на растежа им. Подобни картини могат да се наблюдават под микроскоп. В случая, показан вляво, броят на лицата се запазва по време на растежа. Средната снимка дава пример за появяване на ново лице (горе вдясно) и изчезване отново.

Ориз. 4.6

Много е важно да се отбележи, че скоростта на растеж на лицата, т.е. скоростта на движението им успоредно на себе си, не е еднаква за различните лица. В този случай най-бързо се движат тези ръбове, които „прерастват“ (изчезват), например долният ляв ръб в средната снимка. Напротив, бавно растящите ръбове се оказват най-широки и, както се казва, най-развити.

Това е особено ясно видимо на последната фигура. Безформен фрагмент придобива същата форма като другите кристали именно поради анизотропията на скоростта на растеж. Някои аспекти се развиват най-силно за сметка на други и придават на кристала форма, характерна за всички проби от това вещество.

Много красиви преходни форми се наблюдават, когато се вземе топка като семе и разтворът се редува леко охлаждане и нагряване. При нагряване разтворът става ненаситен и семето се разтваря частично. Охлаждането води до насищане на разтвора и растеж на семето. Но молекулите се установяват по различен начин, сякаш дават предпочитание на определени места. Така веществото се прехвърля от едно място на топката на друго.

Първо на повърхността на топката се появяват малки ръбове във формата на кръгове. Кръговете постепенно се увеличават по размер и, докосвайки се един до друг, се сливат по прави ръбове. Топката се превръща в полиедър. Тогава едни лица изпреварват други, някои от лицата обрастват и кристалът придобива характерната си форма (фиг. 4.7).

Ориз. 4.7

Когато наблюдавате растежа на кристалите, човек е поразен от основната характеристика на растежа - паралелното движение на лицата. Оказва се, че освободеното вещество изгражда ръба на слоеве: докато един слой не бъде завършен, следващият не започва да се изгражда.

На фиг. Фигура 4.8 показва "незавършеното" опаковане на атоми. В коя от буквените позиции новият атом ще бъде най-здраво задържан, когато е прикрепен към кристала? Без съмнение в А, тъй като тук той изпитва привличането на съседи от три страни, докато в Б - от две, а в В - само от една страна. Следователно първо се завършва колоната, след това цялата равнина и едва след това започва полагането на новата равнина.

Ориз. 4.8

В редица случаи кристалите се образуват от разтопена маса - от стопилка. В природата това се случва в огромен мащаб: базалти, гранити и много други скали са възникнали от огнена магма.

Нека започнем да нагряваме някакво кристално вещество, например каменна сол. До 804°C кристалите на каменната сол ще се променят малко: те се разширяват съвсем леко и веществото остава твърдо. Температурен метър, поставен в съд с вещество, показва непрекъснато повишаване на температурата при нагряване. При 804°C веднага ще открием две нови, взаимосвързани явления: веществото ще започне да се топи и повишаването на температурата ще спре. Докато цялото вещество се превърне в течност; температурата няма да се промени; по-нататъшното повишаване на температурата означава нагряване на течността. Всички кристални вещества имат определена точка на топене. Ледът се топи при 0°C, желязото - при 1527°C, живакът - при -39°C и т.н.

Както вече знаем, във всеки кристал атомите или молекулите на веществото образуват подредена G опаковка и извършват малки вибрации около средните си позиции. При нагряване на тялото скоростта на осцилиращите частици се увеличава заедно с амплитудата на трептенията. Това увеличаване на скоростта на движение на частиците с повишаване на температурата съставлява един от основните закони на природата, който се прилага за материята във всяко състояние - твърдо, течно или газообразно.

Когато се достигне определена, достатъчно висока температура на кристала, вибрациите на неговите частици стават толкова енергични, че правилното подреждане на частиците става невъзможно - кристалът се стопява. С началото на топенето подадената топлина вече не се използва за увеличаване на скоростта на частиците, а за разрушаване на кристалната решетка. Следователно повишаването на температурата спира. Последващото нагряване е увеличаване на скоростта на течните частици.

В случай на кристализация от стопилка, която ни интересува, описаните по-горе явления се наблюдават в обратен ред: докато течността се охлажда, нейните частици забавят своето хаотично движение; при достигане на определена, достатъчно ниска температура, скоростта на частиците вече е толкова ниска, че някои от тях под въздействието на сили на привличане започват да се залепват една за друга, образувайки кристални ядра. Докато цялото вещество кристализира, температурата остава постоянна. Тази температура обикновено е същата като точката на топене.

Ако не се вземат специални мерки, кристализацията от стопилката ще започне на много места едновременно. Кристалите ще растат под формата на правилни, характерни полиедри точно по същия начин, както описахме по-горе. Свободният растеж обаче не трае дълго: докато кристалите растат, те се сблъскват един с друг, в точките на контакт растежът спира и втвърденото тяло придобива гранулирана структура. Всяко зърно е отделен кристал, който не е успял да приеме правилната си форма.

В зависимост от много условия и главно от скоростта на охлаждане, твърдото вещество може да има повече или по-малко големи зърна: колкото по-бавно е охлаждането, толкова по-големи са зърната. Размерът на зърната на кристалните тела варира от милионна част от сантиметъра до няколко милиметра. В повечето случаи гранулираната кристална структура може да се наблюдава под микроскоп. Твърдите вещества обикновено имат точно такава финокристална структура.

Процесът на втвърдяване на металите представлява голям интерес за технологиите. Физиците са изследвали изключително подробно събитията, които се случват по време на леенето и по време на втвърдяването на метала във формите.

В по-голямата си част, когато се втвърдят, растат дървовидни монокристали, наречени дендрити. В други случаи дендритите са ориентирани произволно, в други случаи - успоредно един на друг.

На фиг. Фигура 4.9 показва етапите на растеж на един дендрит. При това поведение един дендрит може да прерасне, преди да срещне друг подобен. Тогава няма да намерим дендрити в отливката. Събитията също могат да се развиват по различен начин: дендритите могат да се срещат и да растат един в друг (клоните на единия в пространствата между клоните на другия), докато са все още „млади“.

Ориз. 4.9

Така могат да възникнат отливки, чиито зърна (показани на фиг. 2.22) имат много различни структури. И свойствата на металите значително зависят от естеството на тази структура. Можете да контролирате поведението на метала по време на втвърдяване, като промените скоростта на охлаждане и системата за отвеждане на топлината.

Сега нека поговорим за това как да отгледаме голям монокристал. Ясно е, че трябва да се вземат мерки кристалът да расте от едно място. И ако няколко кристала вече са започнали да растат, тогава във всеки случай е необходимо да се гарантира, че условията за растеж са благоприятни само за един от тях.

Ето, например, какво прави човек, когато отглежда кристали от нискотопими метали. Металът се разтопява в стъклена епруветка с изваден край. Епруветка, окачена на нишка във вертикална цилиндрична пещ, бавно се спуска надолу. Изтегленият край постепенно излиза от фурната и се охлажда. Започва кристализация. Отначало се образуват няколко кристала, но тези, които растат настрани, се опират в стената на епруветката и растежът им се забавя. Само кристалът, който расте по оста на епруветката, т.е. дълбоко в стопилката, ще бъде в благоприятни условия. Докато епруветката се спуска, нови части от стопилката, навлизащи в областта на ниска температура, ще „захранят“ този монокристал. Следователно от всички кристали той е единственият, който оцелява; докато епруветката се спуска, тя продължава да расте по оста си. В крайна сметка целият разтопен метал се втвърдява в единичен кристал.

Същата идея е в основата на отглеждането на огнеупорни рубинени кристали. Фин прах от веществото се впръсква през пламъка. Праховете се стопяват; миниатюрни капки падат върху огнеупорна опора на много малка площ, образувайки множество кристали. Докато капките продължават да падат върху стойката, всички кристали растат, но отново расте само този, който е в най-благоприятната позиция да „поеме“ падащите капки.

За какво са необходими големи кристали?

Промишлеността и науката често се нуждаят от големи монокристали. Голямо значениеза технология имат кристали от Рошелска сол и кварц, които имат забележителното свойство да преобразуват механичните действия (например натиск) в електрическо напрежение.

Оптичната индустрия се нуждае от големи кристали от калцит, каменна сол, флуорит и др.

Часовникарската индустрия се нуждае от кристали от рубини, сапфири и някои други скъпоценни камъни. Факт е, че отделните движещи се части на обикновен часовник правят до 20 000 вибрации на час. Такова голямо натоварване поставя необичайно високи изисквания към качеството на върховете на осите и лагерите. Абразията ще бъде най-малка, когато лагерът за върха на оста с диаметър 0,07-0,15 mm е рубин или сапфир. Изкуствените кристали от тези вещества са много издръжливи и много малко се изтъркват от стомана. Забележително е, че изкуствените камъни се оказват по-добри от същите естествени камъни.

въпреки това най-висока стойностза индустрията е отглеждането на полупроводникови монокристали - силиций и германий.

Ако промените налягането, точката на топене също ще се промени. Срещнахме същия модел, когато говорихме за кипене. Колкото по-високо е налягането; толкова по-висока е точката на кипене. Това обикновено важи и за топенето. Въпреки това, има малък брой вещества, които се държат аномално: тяхната точка на топене намалява с увеличаване на налягането.

Факт е, че по-голямата част от твърдите вещества са по-плътни от техните течни аналози. Изключение от това правило са точно тези вещества, чиято точка на топене се променя с промяна на налягането по необичаен начин, например вода. Ледът е по-лек от водата и точката на топене на леда намалява с увеличаване на налягането.

Компресията насърчава образуването на по-плътно състояние. Ако твърдото вещество е по-плътно от течността, компресията помага за втвърдяване и предотвратява топенето. Но ако топенето е затруднено от компресията, това означава, че веществото остава твърдо, докато преди това при тази температура то вече би се стопило, т.е. с увеличаване на налягането температурата на топене се повишава. В аномалния случай течността е по-плътна от твърдото вещество и налягането спомага за образуването на течността, т.е. понижава точката на топене.

Ефектът на налягането върху точката на топене е много по-малък от подобен ефект върху кипенето. Увеличаването на налягането с повече от 100 kgf/cm2 понижава точката на топене на леда с 1°C.

Защо кънките се плъзгат само по лед, но не и по също толкова гладък паркет? Очевидно единственото обяснение е образуването на вода, която смазва скейта. За да разберете възникналото противоречие, трябва да запомните следното: глупавите кънки се плъзгат много зле по леда. Кънките трябва да бъдат наточени, за да могат да режат лед. В този случай само върхът на ръба на кънката притиска леда. Натискът върху леда достига десетки хиляди атмосфери, но ледът все още се топи.

Когато казват „вещество се изпарява“, те обикновено имат предвид, че течността се изпарява. Но твърдите вещества също могат да се изпарят. Понякога изпаряването на твърди вещества се нарича сублимация.

Изпаряващо се твърдо вещество е например нафталинът. Нафталинът се топи при 80°C и се изпарява при стайна температура. Именно това свойство на нафталина позволява да се използва за унищожаване на молци.

Кожухът, покрит с нафталин, е наситен с нафталинови пари и създава атмосфера, която молците не понасят. Всичко, което мирише твърдосублимира до голяма степен. В крайна сметка миризмата се създава от молекули, които се отделят от веществото и достигат до носа ни. Но по-чести са случаите, когато веществото сублимира в малка степен, понякога до степен, която не може да бъде открита дори при много внимателно изследване. По принцип всяко твърдо вещество (а именно всяко, дори желязо или мед) се изпарява. Ако не открием сублимация, това означава само, че плътността на насищащата пара е много незначителна.

Можете да проверите, че редица вещества, които имат остър мирис при стайна температура, го губят при ниски температури.

Плътността на наситената пара в равновесие с твърдо вещество нараства бързо с повишаване на температурата. Ние илюстрираме това поведение с кривата на леда, показана на фиг. 4.10. Вярно е, че ледът не мирише...

Ориз. 4.10

В повечето случаи е невъзможно значително да се увеличи плътността на наситените пари на твърдо тяло по проста причина - веществото ще се стопи по-рано.

Ледът също се изпарява. Това е добре известно на домакините, които окачват мокрото пране да съхне в студено време." Водата първо замръзва, а след това ледът се изпарява и прането се оказва сухо.

И така, има условия, при които пара, течност и кристал могат да съществуват по двойки в равновесие. Могат ли и трите състояния да бъдат в равновесие? Такава точка на диаграмата налягане-температура съществува, тя се нарича тройна. Къде е?

Ако поставите вода с плаващ лед в затворен съд при нула градуса, тогава водните (и „ледените“) пари ще започнат да текат в свободното пространство. При налягане на парите 4,6 mm Hg. Изкуство. изпарението ще спре и ще започне насищане. Сега трите фази - лед, вода и пара - ще бъдат в състояние на равновесие. Това е тройната точка.

Връзките между различните състояния са ясно и ясно показани от диаграмата за вода, показана на фиг. 4.11.

Ориз. 4.11

Такава диаграма може да се построи за всяко тяло.

Кривите на фигурата са ни познати - това са кривите на равновесието между лед и пара, лед и вода, вода и пара. Налягането се изобразява вертикално, както обикновено, температурата се изобразява хоризонтално.

Трите криви се пресичат в тройната точка и разделят диаграмата на три области - жизнените пространства на лед, вода и водна пара.

Диаграмата на състоянието е съкратена справка. Целта му е да отговори на въпроса какво състояние на тялото е стабилно при такова и такова налягане и такава и такава температура.

Ако водата или парата се поставят в условията на „лявата област“, ​​те ще се превърнат в лед. Ако добавите течност или твърдо вещество към „долната област“, ​​получавате пара. В „правилната област“ парата ще кондензира и ледът ще се стопи.

Диаграмата за съществуване на фаза ви позволява незабавно да отговорите какво ще се случи с дадено вещество при нагряване или компресиране. Нагряването при постоянно налягане е представено на диаграмата с хоризонтална линия. Точка, представяща състоянието на тялото, се движи по тази линия отляво надясно.

Фигурата показва две такива линии, едната от които се нагрява при нормално налягане. Правата лежи над тройната точка. Следователно първо ще пресече кривата на топене, а след това, извън чертежа, кривата на изпарение. Ледът при нормално налягане ще се стопи при температура 0°C, а получената вода ще заври при 100°C.

Ситуацията ще бъде различна за лед, нагрят при много ниско налягане, да речем малко под 5 mmHg. Изкуство. Процесът на нагряване е изобразен с линия, минаваща под тройната точка. Кривите на топене и кипене не се пресичат с тази линия. При такова ниско налягане нагряването ще доведе до директен преход на лед в пара.

На фиг. 4.12, същата диаграма показва какво интересно явление ще се случи, когато водната пара се компресира в състояние, отбелязано с кръст на фигурата. Парата първо ще се превърне в лед и след това ще се стопи. Чертежът ви позволява незабавно да кажете при какво налягане кристалът ще започне да расте и кога ще настъпи топене.

Ориз. 4.12

Фазовите диаграми на всички вещества са подобни една на друга. Големи, от ежедневна гледна точка, разликите възникват поради факта, че местоположението на тройната точка на диаграмата може да бъде много различно за различните вещества.

Все пак ние съществуваме наблизо" нормални условия", т.е. на първо място при налягане, близко до една атмосфера. За нас е много важно как се намира тройната точка на веществото спрямо нормалната линия на налягане.

Ако налягането в тройната точка е по-малко от атмосферното, тогава за нас, живеещи в „нормални“ условия, веществото се класифицира като топящо се. С повишаване на температурата първо се превръща в течност и след това кипи.

В обратния случай - когато налягането в тройната точка е по-високо от атмосферното - няма да видим течност при нагряване, твърдото вещество директно ще се превърне в пара. Ето как се държи "сухият лед", което е много удобно за продавачите на сладолед. Брикетите от сладолед могат да се прехвърлят с парчета „сух лед“ и не се страхувайте, че сладоледът ще се намокри. "Сухият лед" е твърд въглероден диоксид C0 2. Тройната точка на това вещество е 73 atm. Следователно, когато твърд CO 2 се нагрява, точката, представяща неговото състояние, се движи хоризонтално, пресичайки само кривата на изпарение на твърдото вещество (същата като за обикновен ледпри налягане около 5 mm Hg. Изкуство.).

Вече разказахме на читателя как се определя един градус температура по скалата на Келвин или, както системата SI сега изисква да кажем, един келвин. Все пак говорихме за принципа на определяне на температурата. Не всички метрологични институти разполагат с идеални газови термометри. Следователно температурната скала се изгражда с помощта на равновесни точки, фиксирани от природата между различните състояния на материята.

Тройната точка на водата играе специална роля в това. Градус Келвин сега се определя като 273,16-та част от термодинамичната температура на тройната точка на водата. Приема се, че тройната точка на кислорода е 54,361 K. Температурата на втвърдяване на златото е зададена на 1337,58 K. Използвайки тези референтни точки, всеки термометър може да бъде точно калибриран.

Матовият черен мек графит, с който пишем, и лъскавият прозрачен твърд диамант за рязане на стъкло са изградени от едни и същи въглеродни атоми. Защо свойствата на тези две еднакви вещества са толкова различни?

Помислете за решетката на слоестия графит, всеки атом от който има три най-близки съседи, и решетката на диаманта, чийто атом има четири най-близки съседи. Този пример ясно показва, че свойствата на кристалите се определят от относителното разположение на атомите. Огнеупорните тигли са направени от графит, който издържа на температури до две до три хиляди градуса, а диамантът гори при температури над 700°C; плътността на диаманта е 3,5, а на графита - 2,3; графитът провежда електричество, диамантът не и т.н.

Не само въглеродът има това свойство да произвежда различни кристали. Почти всеки химичен елемент, и не само елемент, но всеки Химическо вещество, може да съществува в няколко разновидности. Има шест разновидности на лед, девет разновидности на сяра и четири разновидности на желязо.

Когато обсъждахме диаграмата на състоянието, не говорихме за различни видовекристали и нарисува единична област от твърдото тяло. И тази област за много вещества е разделена на секции, всяка от които съответства на определен „тип“ твърдо вещество или, както се казва, определена твърда фаза (определена кристална модификация).

Всяка кристална фаза има своя област на стабилно състояние, ограничена от определен диапазон от налягания и температури. Законите за превръщане на една кристална разновидност в друга са същите като законите на топенето и изпарението.

За всяко налягане можете да посочите температурата, при която двата вида кристали ще съществуват мирно. Ако увеличите температурата, кристал от един тип ще се превърне в кристал от втори тип. Ако намалите температурата, ще настъпи обратната трансформация.

За да стане червената сяра жълта при нормално налягане, е необходима температура под 110°C. Над тази температура, до точката на топене, редът на подреждане на атомите, характерен за червената сяра, е стабилен. Температурата пада, вибрациите на атомите намаляват и, започвайки от 110°C, природата намира по-удобно разположение на атомите. Има трансформация на един кристал в друг.

шест различни сладолединикой не измисли имена. Така се казва: лед едно, лед две, ...., лед седем. Какво ще кажете за седем, ако има само шест разновидности? Факт е, че лед четири не е открит по време на многократни експерименти.

Ако компресирате вода при температура близо до нулата, тогава при налягане от около 2000 atm се образува лед пет, а при налягане от около 6000 atm се образува лед шест.

Лед две и лед три са стабилни при температури под нула градуса.

Лед седем е горещ лед; възниква, когато горещата вода се компресира до налягане от около 20 000 atm.

Всеки лед, с изключение на обикновения, е по-тежък от водата. Ледът, произведен при нормални условия, се държи необичайно; напротив, ледът, получен при условия, различни от нормата, се държи нормално.

Казваме, че всяка кристална модификация се характеризира с определена област на съществуване. Но ако е така, как тогава графитът и диамантът съществуват при еднакви условия?

Такова „беззаконие“ се случва много често в света на кристалите. Способността да живеят в "чужди" условия е почти правило за кристалите. Ако за прехвърляне на пара или течност в чужди области на съществуване трябва да се прибягва до различни трикове, тогава кристалът, напротив, почти никога не може да бъде принуден да остане в границите, определени му от природата.

Прегряването и преохлаждането на кристалите се обяснява с трудността да се преобразува един ред в друг при изключително пренаселени условия. Жълтата сяра трябва да се превърне в червена сяра при 95,5°C. С повече или по-малко бързо нагряване ние ще „прескочим“ тази точка на трансформация и ще доведем температурата до точката на топене на сярата от 113°C.

Истинската температура на трансформация е най-лесна за откриване, когато кристалите влязат в контакт. Ако се поставят плътно един върху друг и температурата се поддържа 96°C, тогава жълтото ще бъде изядено от червеното, а при 95°C жълтото ще поеме червеното. За разлика от прехода „кристал-течност“, трансформациите „кристал-кристал“ обикновено се забавят както при преохлаждане, така и при прегряване.

В някои случаи имаме работа със състояния на материята, които трябва да живеят при напълно различни температури.

Белият калай трябва да стане сив, когато температурата падне до +13°C. Обикновено се занимаваме с бяла тенекия и знаем, че през зимата нищо не се прави с нея. Перфектно издържа на хипотермия от 20-30 градуса. Въпреки това, в условия сурова зимабелият калай се превръща в сив. Незнанието на този факт беше едно от обстоятелствата, които провалиха експедицията на Скот до Южен полюс(1912 г.). Течното гориво, взето от експедицията, беше в съдове, споени с калай. При силен студ белият калай се превръща в сив прах - съдовете се разпояват; и горивото се разля. Не напразно появата на сиви петна върху белия калай се нарича калаена чума.

Както при сярата, белият калай може да се превърне в сив при температури малко под 13°C; освен ако мъничко зърно от сивия сорт не падне върху ламаринен предмет.

Съществуването на няколко разновидности на едно и също вещество и забавянето на техните взаимни трансформации са от голямо значение за технологията.

При стайна температура атомите на желязото образуват центрирана кубична решетка, в която атомите заемат позиции във върховете и в центъра на куба. Всеки атом има 8 съседа. При високи температури атомите на желязото образуват по-плътна „опаковка“ - всеки атом има 12 съседа. Желязото с 8 съседа е меко, желязото с 12 съседа е твърдо. Оказва се, че е възможно да се получи желязо от втория вид при стайна температура. Този метод - закаляване - се използва широко в металургията.

Закаляването се извършва много просто - метален предмет се нагрява до червено и след това се хвърля във вода или масло. Охлаждането се случва толкова бързо, че трансформацията на структура, която е стабилна при високи температури, няма време да се случи. По този начин високотемпературната структура ще съществува неограничено дълго време в необичайни за нея условия: прекристализацията в стабилна структура става толкова бавно, че е практически незабележима.

Когато говорим за закаляване на желязо, не бяхме съвсем точни. Стоманата е закалена, т.е. желязото, съдържащо части от процента въглерод. Наличието на много малки въглеродни примеси забавя превръщането на твърдото желязо в меко желязо и позволява втвърдяването. Що се отнася до напълно чистото желязо, не е възможно да се втвърди - трансформацията на структурата успява да се случи дори при най-бързото охлаждане.

В зависимост от вида на диаграмата на състоянието, променящото се налягане или температура се постига една или друга трансформация.

Много трансформации от кристал към кристал се наблюдават само при промени в налягането. По този начин се получава черен фосфор.

Ориз. 4.13

Беше възможно да се трансформира графит в диамант само чрез използване на висока температура и високо налягане. На фиг. Фигура 4.13 показва фазовата диаграма на въглерода. При налягане под десет хиляди атмосфери и при температури под 4000 K графитът е стабилна модификация. Така диамантът живее в „извънземни“ условия, така че може да се превърне в графит без особени затруднения. Но обратната задача е от практически интерес. Не е възможно графитът да се трансформира в диамант само чрез увеличаване на налягането. Фазовата трансформация в твърдо състояние очевидно е твърде бавна. Появата на фазовата диаграма подсказва правилното решение: увеличаване на налягането и топлината едновременно. След това получаваме (в десния ъгъл на диаграмата) разтопен въглерод. Като го охладим при високо налягане, трябва да влезем в областта на диаманта.

Практическата възможност за такъв процес е доказана през 1955 г. и сега проблемът се счита за технически решен.

Ако намалите температурата на едно тяло, то рано или късно ще се втвърди и ще придобие кристална структура. Няма значение при какво налягане се случва охлаждането. Това обстоятелство изглежда напълно естествено и разбираемо от гледна точка на законите на физиката, с които вече се запознахме. Наистина, чрез понижаване на температурата, ние намаляваме интензивността на топлинното движение. Когато движението на молекулите стане толкова слабо, че вече не пречи на силите на взаимодействие между тях, молекулите ще се подредят в чист ред - те ще образуват кристал. По-нататъшното охлаждане ще отнеме цялата енергия на тяхното движение от молекулите и кога абсолютна нулавеществото трябва да съществува под формата на почиващи молекули, подредени в правилна решетка.

Опитът показва, че всички вещества се държат по този начин. Всичко с изключение на едно: хелият е такова „чудовище“.

Вече предоставихме на читателя малко информация за хелия. Хелият държи рекорда за своята критична температура. Никое вещество няма критична температура по-ниска от 4,3 К. Този рекорд обаче сам по себе си не означава нищо изненадващо. Друго нещо е поразително: охлаждайки хелий под критичната температура, достигайки почти абсолютната нула, няма да получим твърд хелий. Хелият остава течен дори при абсолютна нула.

Поведението на хелия е напълно необяснимо от гледна точка на законите на движение, които очертахме и е един от признаците за ограничената валидност на тези закони на природата, които изглеждаха универсални.

Ако едно тяло е течно, то неговите атоми са в движение. Но охлаждайки тялото до абсолютната нула, ние сме му отнели цялата енергия на движение. Трябва да признаем, че хелият има такава енергия на движение, която не може да бъде отнета. Това заключение е несъвместимо с механиката, която сме изучавали досега. Според тази механика, която изучавахме, движението на едно тяло винаги може да бъде забавено до пълно спиране, отнемайки цялата му кинетична енергия; по същия начин можете да спрете движението на молекулите, като отнемете енергията им, когато се сблъскат със стените на охладен съд. За хелий такава механика очевидно не е подходяща.

„Странното“ поведение на хелия е индикация за факт от голямо значение. За първи път се сблъскахме с невъзможността да приложим в света на атомите основните закони на механиката, установени от прякото изследване на движението на видимите тела - закони, които изглеждаха непоклатимата основа на физиката.

Фактът, че при абсолютна нула хелият „отказва“ да кристализира, не може по никакъв начин да се примири с механиката, която сме изучавали досега. Противоречието, с което се сблъскахме за първи път - неподчинението на света на атомите на законите на механиката - е само първата брънка във верига от още по-остри и драстични противоречия във физиката.

Тези противоречия водят до необходимостта от преразглеждане на основите на механиката атомен свят. Тази ревизия е много дълбока и води до промяна в цялото ни разбиране за природата.

Необходимостта от радикална ревизия на механиката на атомния свят не означава, че трябва да сложим край на законите на механиката, които сме изучавали. Би било несправедливо да принуждаваме читателя да изучава ненужни неща. Старата механика е напълно валидна в света на големите тела. Само това е достатъчно, за да се отнасяме към съответните глави от физиката с пълно уважение. Но също така е важно редица закони на „старата“ механика да преминат в „новата“ механика. Това включва по-специално закона за запазване на енергията.

Наличието на „неотстранима“ енергия при абсолютната нула не е така специално имуществохелий Оказа се; Всички вещества имат „нулева“ енергия.

Само в хелия тази енергия е достатъчна, за да попречи на атомите да образуват правилна кристална решетка.

Не мислете, че хелият не може да бъде в кристално състояние. За да кристализирате хелий, трябва само да увеличите налягането до около 25 atm. Охлаждането, извършено при по-високо налягане, ще доведе до образуването на твърд кристален хелий с напълно нормални свойства. Хелият образува гранецентрирана кубична решетка.

На фиг. Фигура 4.14 показва фазовата диаграма на хелия. Тя се различава рязко от диаграмите на всички други вещества по липсата на тройна точка. Кривите на топене и кипене не се пресичат.

Ориз. 4.14

И тази уникална диаграма на състоянието има още една особеност: има две различни хелиеви течности, каква е разликата между тях ще разберете малко по-късно.

Защо хората започнаха да преваряват водата, преди да я използват директно? Точно така, за да се предпазите от много болестотворни бактерии и вируси. Тази традиция дойде на територията на средновековна Русия още преди Петър Велики, въпреки че се смята, че именно той донесе първия самовар в страната и въведе ритуала на спокойно вечерно пиене на чай. Всъщност нашите хора са използвали някакви самовари древна русза приготвяне на напитки от билки, горски плодове и корени. Тук кипенето се изисква главно за извличане на полезни растителни екстракти, а не за дезинфекция. В крайна сметка по това време дори не се знаеше за микрокосмоса, в който живеят тези бактерии и вируси. Въпреки това, благодарение на варенето, страната ни беше пощадена от глобални пандемии от ужасни болести като холера или дифтерия.

Целзий

Големият метеоролог, геолог и астроном от Швеция първоначално използва стойността от 100 градуса, за да посочи точката на замръзване на водата при нормални условия, а точката на кипене на водата се приема за нула градуса. И след смъртта му през 1744 г. не по-малко известен човек, ботаникът Карл Линей и приемникът на Целзий Мортен Стремер, обърнаха тази скала за по-лесна употреба. Според други източници обаче самият Целзий е направил това малко преди смъртта си. Но във всеки случай стабилността на показанията и разбираемото калибриране повлияха на широкото разпространение на използването му сред най-престижните научни професии по това време - химиците. И въпреки факта, че обърната, скалата от 100 градуса установява стабилната точка на кипене на водата, а не началото на нейното замръзване, скалата започва да носи името на своя първи създател - Целзий.

Под атмосферата

Не всичко обаче е толкова просто, колкото изглежда на пръв поглед. Разглеждайки всяка фазова диаграма в P-T или P-S координати (ентропията S е пряка функция на температурата), виждаме колко тясно са свързани температурата и налягането. По същия начин водата променя своите стойности в зависимост от налягането. И всеки алпинист е добре запознат с това свойство. Всеки, който поне веднъж в живота си се е сблъсквал с надморска височина над 2000-3000 метра, знае колко е трудно да се диша на височина. Това е така, защото колкото по-високо се издигаме, толкова по-разреден става въздухът. Атмосферното налягане пада под една атмосфера (под морското равнище, т.е. под „нормалните условия“). Точката на кипене на водата също пада. В зависимост от налягането на всяка височина може да заври както на осемдесет, така и на шестдесет

Тенджери под налягане

Все пак трябва да се помни, че въпреки че повечето микроби умират при температури над шестдесет градуса по Целзий, много от тях могат да оцелеят при осемдесет градуса или повече. Ето защо постигаме вряща вода, тоест довеждаме температурата й до 100 ° C. Има обаче интересни кухненски уреди, които ви позволяват да намалите времето и да загреете течността до високи температури, без да я кипвате и да губите маса чрез изпаряване. Осъзнавайки, че точката на кипене на водата може да се променя в зависимост от налягането, инженери от САЩ, базирайки се на френски прототип, представиха на света тенджера под налягане през 20-те години на миналия век. Принципът на действие се основава на факта, че капакът е плътно притиснат към стените, без възможност за излизане на пара. Вътре се създава повишено налягане и водата кипи при по-високи температури. Подобни устройства обаче са доста опасни и често водят до експлозии и сериозни изгаряния на потребителите.

В идеалния случай

Нека да разгледаме как започва и протича самият процес. Нека си представим идеално гладка и безкрайно голяма нагряваща повърхност, където разпределението на топлината става равномерно (на всеки квадратен милиметър от повърхността се подава същото количество топлинна енергия), а коефициентът на грапавост на повърхността клони към нула. В този случай на n. u. кипенето в ламинарен граничен слой ще започне едновременно върху цялата повърхност и ще се случи мигновено, като незабавно се изпарява цялата единица обем течност, разположена на повърхността му. Това идеални условия, В Истински животТова не се случва.

В реално

Нека да разберем каква е началната точка на кипене на водата. В зависимост от налягането той също променя стойностите си, но основното тук е в това. Дори ако вземем най-гладкия според нас тиган и го поставим под микроскоп, тогава в неговия окуляр ще видим неравни ръбове и остри, чести върхове, изпъкнали над основната повърхност. Ще приемем, че топлината се подава равномерно към повърхността на тигана, въпреки че в действителност това също не е съвсем вярно. вярно твърдение. Дори когато тиганът е на най-голямата горелка, температурният градиент на печката се разпределя неравномерно и винаги има локални зони на прегряване, отговорни за ранното кипене на водата. Колко градуса има по върховете на повърхността и по нейните долини? Върховете на повърхността, с непрекъснато подаване на топлина, се затоплят по-бързо от низините и така наречените депресии. Освен това, заобиколени отвсякъде с вода с ниска температура, те по-добре пренасят енергия към водните молекули. Коефициентът на топлопроводимост на върховете е един и половина до два пъти по-висок от този на низините.

Температури

Ето защо началната точка на кипене на водата е около осемдесет градуса по Целзий. При тази стойност повърхностните пикове доставят достатъчно от необходимото за мигновено кипене на течността и образуване на първите мехурчета, видими за окото, които плахо започват да изплуват на повърхността. Много хора питат каква е точката на кипене на водата при нормално налягане. Отговорът на този въпрос можете лесно да намерите в таблиците. При атмосферно налягане се установява стабилно кипене при 99,9839 °C.