Kochen von Flüssigkeiten. Abhängigkeit der Siedetemperatur vom Druck

Sieden- Hierbei handelt es sich um einen intensiven Übergang von Flüssigkeit in Dampf, der unter Bildung von Dampfblasen im gesamten Flüssigkeitsvolumen bei einer bestimmten Temperatur auftritt.

Während des Siedens ändert sich die Temperatur der Flüssigkeit und des darüber befindlichen Dampfes nicht. Es bleibt unverändert, bis die gesamte Flüssigkeit verkocht ist. Dies geschieht, weil die gesamte der Flüssigkeit zugeführte Energie dazu verwendet wird, sie in Dampf umzuwandeln.

Die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit siedet, nennt man Siedepunkt.

Der Siedepunkt hängt vom Druck ab, der auf die freie Oberfläche der Flüssigkeit ausgeübt wird. Dies wird durch die Abhängigkeit des Sättigungsdampfdrucks von der Temperatur erklärt. Die Dampfblase wächst, bis der Druck des gesättigten Dampfes in ihr den Druck in der Flüssigkeit leicht übersteigt, was der Summe von entspricht externer Druck und hydrostatischer Druck der Flüssigkeitssäule.

Je größer der äußere Druck, desto mehr Siedetemperatur.

Jeder weiß, dass Wasser bei einer Temperatur von 100 °C kocht. Wir sollten jedoch nicht vergessen, dass dies nur bei normalem Atmosphärendruck (ca. 101 kPa) der Fall ist. Mit zunehmendem Druck steigt der Siedepunkt von Wasser. In Schnellkochtöpfen werden Lebensmittel beispielsweise unter einem Druck von etwa 200 kPa gegart. Der Siedepunkt von Wasser erreicht 120°C. In Wasser dieser Temperatur läuft der Kochvorgang viel schneller ab als in normal kochendem Wasser. Dies erklärt den Namen „Schnellkochtopf“.

Und umgekehrt senken wir durch die Reduzierung des Außendrucks den Siedepunkt. Beispielsweise kocht Wasser in Berggebieten (in einer Höhe von 3 km, wo der Druck 70 kPa beträgt) bei einer Temperatur von 90 °C. Daher benötigen Bewohner dieser Gebiete, die solches kochendes Wasser verwenden, viel mehr Zeit für die Zubereitung von Speisen als Bewohner der Ebene. Allerdings ist es in der Regel nicht möglich, beispielsweise ein Hühnerei in diesem kochenden Wasser zu kochen, da das Eiweiß bei Temperaturen unter 100 °C nicht gerinnt.

Jede Flüssigkeit hat ihren eigenen Siedepunkt, der vom Sättigungsdampfdruck abhängt. Je höher der Sättigungsdampfdruck ist, desto niedriger ist der Siedepunkt der entsprechenden Flüssigkeit, da bei niedrigeren Temperaturen der Sättigungsdampfdruck dem Atmosphärendruck entspricht. Beispielsweise beträgt der Druck bei einem Siedepunkt von 100 °C gesättigte Dämpfe Wasser hat einen Druck von 101.325 Pa (760 mm Hg) und Dampf nur 117 Pa (0,88 mm Hg). Quecksilber siedet unter Normaldruck bei 357 °C.

Verdampfungswärme.

Verdampfungswärme (Verdampfungswärme)- die Wärmemenge, die dem Stoff zugeführt werden muss (bei konstantem Druck und konstante Temperatur) Für vollständige Transformation flüssige Substanz in Dampf.

Die für die Verdampfung erforderliche (oder bei der Kondensation freigesetzte) Wärmemenge. Um die Wärmemenge zu berechnen Q Um eine beliebige Flüssigkeitsmasse, die am Siedepunkt aufgenommen wurde, in Dampf umzuwandeln, ist die spezifische Verdampfungswärme erforderlich R vom Geist zur Masse M:

Bei der Kondensation von Dampf wird die gleiche Wärmemenge freigesetzt.

Beim Kochen handelt es sich um den Vorgang, bei dem der Aggregatzustand einer Substanz verändert wird. Wenn wir von Wasser sprechen, meinen wir den Übergang vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand. Es ist wichtig zu beachten, dass es sich beim Kochen nicht um eine Verdunstung handelt, die auch bei Raumtemperatur auftreten kann. Es sollte auch nicht mit Kochen verwechselt werden, bei dem Wasser auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Nachdem wir nun die Konzepte verstanden haben, können wir bestimmen, bei welcher Temperatur Wasser kocht.

Verfahren

Der Prozess der Umwandlung des Aggregatzustands von flüssig in gasförmig ist komplex. Und obwohl die Leute es nicht sehen, gibt es 4 Phasen:

1. Im ersten Schritt bilden sich kleine Bläschen am Boden des erhitzten Behälters. Sie sind auch an den Seiten oder auf der Wasseroberfläche zu sehen. Sie entstehen durch die Ausdehnung von Luftblasen, die immer in den Ritzen des Behälters vorhanden sind, in denen das Wasser erhitzt wird.
2. In der zweiten Stufe nimmt das Blasenvolumen zu. Sie alle beginnen an die Oberfläche zu strömen, da sich in ihnen gesättigter Dampf befindet, der leichter als Wasser ist. Mit steigender Heiztemperatur erhöht sich der Druck der Blasen und sie werden dank der bekannten Archimedes-Kraft an die Oberfläche gedrückt. In diesem Fall ist das charakteristische Siedegeräusch zu hören, das durch die ständige Ausdehnung und Verkleinerung der Blasen entsteht.
3. In der dritten Stufe können Sie an der Oberfläche sehen große Menge Blasen. Dadurch entsteht zunächst eine Trübung des Wassers. Dieser Vorgang wird im Volksmund „Weißkochen“ genannt und dauert nur kurze Zeit.
4. In der vierten Stufe kocht das Wasser stark, es bilden sich große platzende Blasen an der Oberfläche und es können Spritzer entstehen. Spritzer bedeuten in den meisten Fällen, dass die Flüssigkeit ihre maximale Temperatur erreicht hat. Aus dem Wasser beginnt Dampf auszuströmen.

Es ist bekannt, dass Wasser bei einer Temperatur von 100 Grad kocht, was erst in der vierten Stufe möglich ist.

Dampftemperatur

Dampf ist einer der Zustände von Wasser. Wenn es in die Luft gelangt, übt es, wie andere Gase auch, einen gewissen Druck auf diese aus. Während der Verdampfung bleibt die Temperatur von Dampf und Wasser konstant, bis die gesamte Flüssigkeit ihren Aggregatzustand ändert. Dieses Phänomen lässt sich dadurch erklären, dass beim Kochen die gesamte Energie für die Umwandlung von Wasser in Dampf aufgewendet wird.

Gleich zu Beginn des Siedens entsteht feuchter, gesättigter Dampf, der nach dem Verdampfen der gesamten Flüssigkeit trocken wird. Wenn seine Temperatur beginnt, die Temperatur von Wasser zu überschreiten, ist dieser Dampf überhitzt und seine Eigenschaften ähneln eher denen von Gas.

Kochendes Salzwasser

Es ist durchaus interessant zu wissen, bei welcher Temperatur Wasser mit hohem Salzgehalt kocht. Es ist bekannt, dass er aufgrund des Gehalts an Na+- und Cl--Ionen in der Zusammensetzung, die den Bereich zwischen Wassermolekülen einnehmen, höher sein sollte. Dadurch unterscheidet sich die chemische Zusammensetzung von Wasser mit Salz von gewöhnlicher frischer Flüssigkeit.

Tatsache ist, dass im Salzwasser eine Hydratationsreaktion stattfindet – der Prozess der Anlagerung von Wassermolekülen an Salzionen. Die Bindungen zwischen Süßwassermolekülen sind schwächer als die, die bei der Hydratation entstehen, sodass es länger dauert, bis eine Flüssigkeit mit gelöstem Salz kocht. Mit steigender Temperatur bewegen sich die Moleküle im Salzwasser zwar schneller, aber ihre Zahl nimmt ab, wodurch sie seltener kollidieren. Dadurch entsteht weniger Dampf und sein Druck ist daher geringer als der Dampfdruck von Süßwasser. Folglich wird für eine vollständige Verdampfung mehr Energie (Temperatur) benötigt. Um einen Liter Wasser mit 60 Gramm Salz zum Kochen zu bringen, muss der Siedegrad des Wassers im Durchschnitt um 10 % (d. h. um 10 °C) erhöht werden.

Abhängigkeit des Siedens vom Druck

Es ist bekannt, dass in den Bergen, egal chemische Zusammensetzung Wasser hat einen niedrigeren Siedepunkt. Dies liegt daran, dass der Luftdruck in der Höhe geringer ist. Der Normaldruck wird mit 101,325 kPa angenommen. Damit liegt der Siedepunkt von Wasser bei 100 Grad Celsius. Steigt man aber auf einen Berg, wo der Druck durchschnittlich 40 kPa beträgt, dann kocht das Wasser dort bei 75,88 °C. Das bedeutet aber nicht, dass man fast halb so viel Zeit mit dem Kochen in den Bergen verbringen muss. Die Wärmebehandlung von Lebensmitteln erfordert eine bestimmte Temperatur.

Es wird angenommen, dass Wasser in einer Höhe von 500 Metern über dem Meeresspiegel bei 98,3 °C siedet und in einer Höhe von 3000 Metern der Siedepunkt bei 90 °C liegt.

Beachten Sie, dass dieses Gesetz auch in umgekehrter Richtung gilt. Wenn Sie eine Flüssigkeit in einen geschlossenen Kolben geben, durch den kein Dampf strömen kann, steigt mit steigender Temperatur und Dampfbildung der Druck in diesem Kolben und es kommt zu einem Sieden bei erhöhtem Druck hohe Temperatur. Bei einem Druck von 490,3 kPa liegt der Siedepunkt von Wasser beispielsweise bei 151 °C.

Kochendes destilliertes Wasser

Destilliertes Wasser ist gereinigtes Wasser ohne jegliche Verunreinigungen. Es wird häufig für medizinische oder technische Zwecke verwendet. Da dieses Wasser keine Verunreinigungen enthält, wird es nicht zum Kochen verwendet. Es ist interessant festzustellen, dass destilliertes Wasser schneller kocht als normales Süßwasser, der Siedepunkt jedoch gleich bleibt – 100 Grad. Der Unterschied in der Kochzeit wird jedoch minimal sein – nur einen Bruchteil einer Sekunde.

In einer Teekanne

Menschen fragen sich oft, bei welcher Temperatur Wasser in einem Wasserkocher kocht, da diese Geräte zum Kochen von Flüssigkeiten verwendet werden. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der atmosphärische Druck in der Wohnung dem Standard entspricht und das verwendete Wasser keine Salze und andere Verunreinigungen enthält, die dort nicht vorhanden sein sollten, beträgt der Siedepunkt ebenfalls den Standardwert von 100 Grad. Wenn das Wasser jedoch Salz enthält, ist der Siedepunkt, wie wir bereits wissen, höher.

Abschluss

Jetzt wissen Sie, bei welcher Temperatur Wasser kocht und wie sich der Atmosphärendruck und die Zusammensetzung der Flüssigkeit auf diesen Prozess auswirken. Das ist nichts Kompliziertes und Kinder erhalten solche Informationen in der Schule. Zu bedenken ist vor allem, dass mit sinkendem Druck auch der Siedepunkt der Flüssigkeit sinkt und mit steigendem Druck auch steigt.

Im Internet finden Sie viele verschiedene Tabellen, die die Abhängigkeit des Siedepunkts einer Flüssigkeit angeben Luftdruck. Sie stehen jedem zur Verfügung und werden von Schülern, Studierenden und sogar Lehrkräften an Instituten aktiv genutzt.

Beim Sieden beginnt sich die Flüssigkeit intensiv in Dampf zu verwandeln, es bilden sich darin Dampfblasen, die an die Oberfläche steigen. Beim Erhitzen entsteht Dampf zunächst nur an der Oberfläche der Flüssigkeit, dann beginnt dieser Prozess im gesamten Volumen. Am Boden und an den Wänden der Pfanne bilden sich kleine Blasen. Mit steigender Temperatur steigt der Druck im Inneren der Blasen, sie werden größer und steigen nach oben.

Wenn die Temperatur den sogenannten Siedepunkt erreicht, beginnt die schnelle Bildung von Blasen, davon gibt es viele, und die Flüssigkeit beginnt zu kochen. Es entsteht Dampf, dessen Temperatur so lange konstant bleibt, bis alles Wasser vorhanden ist. Erfolgt die Verdampfung unter normalen Bedingungen, bei einem Standarddruck von 100 mPa, beträgt die Temperatur 100 °C. Wenn man den Druck künstlich erhöht, kann überhitzter Dampf entstehen. Wissenschaftlern ist es gelungen, Wasserdampf auf eine Temperatur von 1227 °C zu erhitzen; bei weiterer Erwärmung wird der Dampf durch die Dissoziation von Ionen in Plasma umgewandelt.

Bei gegebener Zusammensetzung und konstantem Druck ist der Siedepunkt jeder Flüssigkeit konstant. In Lehrbüchern und Handbüchern finden Sie Tabellen, die den Siedepunkt verschiedener Flüssigkeiten und sogar Metalle angeben. Beispielsweise siedet Wasser bei einer Temperatur von 100 °C, bei 78,3 °C, Ether bei 34,6 °C, Gold bei 2600 °C und Silber bei 1950 °C. Diese Daten beziehen sich auf einen Standarddruck von 100 mPa und werden auf Meereshöhe berechnet.

So ändern Sie den Siedepunkt

Sinkt der Druck, sinkt der Siedepunkt, auch wenn die Zusammensetzung gleich bleibt. Das heißt, wenn man mit einem Topf Wasser auf einen 4000 Meter hohen Berg steigt und ihn auf ein Feuer stellt, kocht das Wasser bei 85 °C, und dafür wird viel weniger Brennholz benötigt als unten.

Für Hausfrauen dürfte ein Vergleich mit einem Schnellkochtopf interessant sein, bei dem der Druck künstlich erhöht wird. Gleichzeitig erhöht sich auch der Siedepunkt des Wassers, wodurch Speisen deutlich schneller garen. Moderne Schnellkochtöpfe ermöglichen eine stufenlose Änderung der Siedetemperatur von 115 auf 130 °C oder mehr.

Ein weiteres Geheimnis des Siedepunkts von Wasser liegt in seiner Zusammensetzung. Hartes Wasser, das verschiedene Salze enthält, braucht länger zum Kochen und erfordert mehr Energie zum Erhitzen. Wenn Sie einem Liter Wasser zwei Esslöffel Salz hinzufügen, erhöht sich der Siedepunkt um 10 °C. Das Gleiche gilt für Zucker: 10 % Zuckersirup siedet bei einer Temperatur von 100,1 °C.

Abhängigkeit der Siedetemperatur vom Druck

Der Siedepunkt von Wasser liegt bei 100 °C; Man könnte meinen, dass dies eine inhärente Eigenschaft von Wasser ist, dass Wasser, egal wo und unter welchen Bedingungen es sich befindet, immer bei 100 °C siedet.

Dies ist jedoch nicht der Fall, und die Bewohner der Hochgebirgsdörfer sind sich dessen bewusst.

Nahe der Spitze des Elbrus gibt es ein Touristenhaus und eine wissenschaftliche Station. Anfänger sind manchmal überrascht, „wie schwierig es ist, ein Ei in kochendem Wasser zu kochen“ oder „warum kochendes Wasser nicht brennt“. In diesen Fällen wird ihnen erzählt, dass das Wasser an der Spitze des Elbrus bereits bei 82 °C kocht.

Was ist los? Welcher physikalische Faktor stört das Siedephänomen? Welche Bedeutung hat die Höhe über dem Meeresspiegel?

Das physikalischer Faktor ist der Druck, der auf die Oberfläche der Flüssigkeit wirkt. Sie müssen nicht auf den Gipfel eines Berges klettern, um die Wahrheit dessen zu überprüfen, was gesagt wurde.

Indem Sie erhitztes Wasser unter eine Glocke stellen und von dort Luft ab- oder abpumpen, können Sie dafür sorgen, dass der Siedepunkt bei steigendem Druck steigt und bei sinkendem Druck sinkt.

Wasser siedet bei 100 °C nur bei einem bestimmten Druck – 760 mm Hg.

Die Siedepunkt-Druck-Kurve ist in Abb. dargestellt. 98. An der Spitze des Elbrus beträgt der Druck 0,5 atm, und dieser Druck entspricht einem Siedepunkt von 82 °C.

Aber mit Wasser, das bei 10–15 mm Hg kocht, können Sie sich erfrischen heißes Wetter. Bei diesem Druck sinkt der Siedepunkt auf 10–15 °C.

Sie können sogar „kochendes Wasser“ erhalten, das die Temperatur von eiskaltem Wasser hat. Dazu müssen Sie den Druck auf 4,6 mm Hg reduzieren.

Ein interessantes Bild ergibt sich, wenn man ein offenes Gefäß mit Wasser unter die Glocke stellt und die Luft abpumpt. Durch das Pumpen kocht das Wasser, aber zum Kochen ist Wärme erforderlich. Es gibt keinen Entnahmeort und das Wasser muss seine Energie abgeben. Die Temperatur des kochenden Wassers beginnt zu sinken, aber mit fortschreitendem Pumpen sinkt auch der Druck. Daher hört das Kochen nicht auf, das Wasser kühlt weiter ab und gefriert schließlich.

So ein Furunkel kaltes Wasser tritt nicht nur beim Pumpen von Luft auf. Wenn sich beispielsweise der Propeller eines Schiffes dreht, sinkt der Druck in einer sich schnell bewegenden Wasserschicht in der Nähe einer Metalloberfläche stark und das Wasser in dieser Schicht kocht, d. h. Darin entstehen zahlreiche dampfgefüllte Blasen. Dieses Phänomen nennt man Kavitation (vom lateinischen Wort cavitas – Hohlraum).

Durch die Reduzierung des Drucks senken wir den Siedepunkt. Und indem man es erhöht? Eine Grafik wie unsere beantwortet diese Frage. Ein Druck von 15 atm kann das Sieden von Wasser verzögern, es beginnt erst bei 200 °C und ein Druck von 80 atm lässt Wasser erst bei 300 °C sieden.

Ein bestimmter Außendruck entspricht also einem bestimmten Siedepunkt. Aber diese Aussage lässt sich „umkehren“, indem man sagt: Jeder Siedepunkt von Wasser entspricht seinem eigenen spezifischen Druck. Dieser Druck wird Dampfdruck genannt.

Die Kurve, die den Siedepunkt als Funktion des Drucks darstellt, ist auch eine Kurve des Dampfdrucks als Funktion der Temperatur.

Die in einem Siedepunktdiagramm (oder einem Dampfdruckdiagramm) aufgetragenen Zahlen zeigen, dass sich der Dampfdruck sehr stark mit der Temperatur ändert. Bei 0 °C (also 273 K) beträgt der Dampfdruck 4,6 mm Hg, bei 100 °C (373 K) beträgt er 760 mm, also erhöht er sich um das 165-fache. Wenn sich die Temperatur verdoppelt (von 0 °C, also 273 K, auf 273 °C, also 546 K), steigt der Dampfdruck von 4,6 mm Hg auf fast 60 atm, also etwa 10.000 Mal.

Daher ändert sich der Siedepunkt im Gegenteil eher langsam mit dem Druck. Bei einer Druckänderung um die Hälfte – von 0,5 atm auf 1 atm – steigt der Siedepunkt von 82 °C (d. h. 355 K) auf 100 °C (d. h. 373 K) und bei einer Verdoppelung von 1 atm auf 2 atm – von 100 °C (d. h. 373 K) auf 120 °C (d. h. 393 K).

Die gleiche Kurve, die wir jetzt betrachten, steuert auch die Kondensation (Kondensation) von Dampf zu Wasser.

Dampf kann entweder durch Kompression oder Kühlung in Wasser umgewandelt werden.

Sowohl beim Sieden als auch bei der Kondensation wird sich der Punkt erst dann von der Kurve entfernen, wenn die Umwandlung von Dampf in Wasser bzw. Wasser in Dampf abgeschlossen ist. Das lässt sich auch so formulieren: Unter den Bedingungen unserer Kurve und nur unter diesen Bedingungen ist die Koexistenz von Flüssigkeit und Dampf möglich. Wenn Sie keine Wärme zuführen oder abführen, bleiben die Dampf- und Flüssigkeitsmengen in einem geschlossenen Gefäß unverändert. Solcher Dampf und diese Flüssigkeit sollen im Gleichgewicht sein, und Dampf, der mit seiner Flüssigkeit im Gleichgewicht ist, wird als gesättigt bezeichnet.

Die Siede- und Kondensationskurve hat, wie wir sehen, eine andere Bedeutung – sie ist die Gleichgewichtskurve von Flüssigkeit und Dampf. Die Gleichgewichtskurve teilt das Diagrammfeld in zwei Teile. Links und oben (bis hohe Temperaturen und niedrigere Drücke) gibt es einen Bereich mit stabilem Dampfzustand. Rechts und unten befindet sich der Bereich des stabilen Zustands der Flüssigkeit.

Die Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichtskurve, d.h. Die Kurve des Siedepunkts über dem Druck oder, was dasselbe ist, Dampfdruck über der Temperatur, ist für alle Flüssigkeiten ungefähr gleich. In manchen Fällen kann die Änderung etwas abrupter sein, in anderen etwas langsamer, aber der Dampfdruck steigt mit steigender Temperatur immer schnell an.

Die Wörter „Gas“ und „Dampf“ haben wir schon oft verwendet. Diese beiden Wörter sind ziemlich gleich. Wir können sagen: Wassergas ist Wasserdampf, Sauerstoffgas ist Sauerstoffflüssigkeitsdampf. Dennoch hat sich bei der Verwendung dieser beiden Wörter eine gewisse Gewohnheit entwickelt. Da wir an einen bestimmten, relativ kleinen Temperaturbereich gewöhnt sind, verwenden wir den Begriff „Gas“ normalerweise für Stoffe, deren Dampfelastizität bei normalen Temperaturen höher ist als der Atmosphärendruck. Im Gegenteil spricht man von Dampf, wenn der Stoff bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck in flüssiger Form stabiler ist.

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Aus den obigen Überlegungen wird deutlich, dass der Siedepunkt einer Flüssigkeit vom Außendruck abhängen muss. Beobachtungen bestätigen dies.

Je größer der äußere Druck, desto höher ist der Siedepunkt. So kocht Wasser in einem Dampfkessel bei einem Druck von 1,6 × 10 6 Pa selbst bei einer Temperatur von 200 °C nicht. In medizinischen Einrichtungen kommt es auch zum Kochen von Wasser in hermetisch verschlossenen Gefäßen – Autoklaven (Abb. 6.11) – bei erhöhtem Druck. Daher liegt der Siedepunkt deutlich über 100 °C. Autoklaven werden zum Sterilisieren von chirurgischen Instrumenten, Verbänden usw. verwendet.

Und umgekehrt senken wir durch die Reduzierung des Außendrucks den Siedepunkt. Unter der Glocke einer Luftpumpe können Sie Wasser bei Raumtemperatur zum Kochen bringen (Abb. 6.12). Wenn man Berge erklimmt, sinkt der Luftdruck und damit auch der Siedepunkt. Auf einer Höhe von 7134 m (Lenin-Gipfel im Pamir) beträgt der Druck etwa 4 · 10 4 Pa ​​​​(300 mm Hg). Wasser siedet dort bei etwa 70 °C. Unter diesen Bedingungen ist beispielsweise das Garen von Fleisch nicht möglich.

Abbildung 6.13 zeigt eine Kurve des Siedepunkts von Wasser über dem Außendruck. Es ist leicht zu verstehen, dass diese Kurve auch eine Kurve ist, die die Abhängigkeit des gesättigten Wasserdampfdrucks von der Temperatur ausdrückt.

Unterschiede im Siedepunkt von Flüssigkeiten

Jede Flüssigkeit hat ihren eigenen Siedepunkt. Der Siedepunktunterschied von Flüssigkeiten wird durch den Druckunterschied ihrer gesättigten Dämpfe bei gleicher Temperatur bestimmt. Beispielsweise haben Etherdämpfe bereits bei Raumtemperatur einen Druck von mehr als der Hälfte des Atmosphärendrucks. Damit der Ätherdampfdruck dem Atmosphärendruck entspricht, ist daher ein leichter Temperaturanstieg (bis zu 35 °C) erforderlich. In Quecksilber haben gesättigte Dämpfe bei Raumtemperatur einen sehr vernachlässigbaren Druck. Der Druck von Quecksilberdampf erreicht erst bei einem deutlichen Temperaturanstieg (bis zu 357 °C) den Atmosphärendruck. Bei dieser Temperatur und einem Außendruck von 105 Pa siedet Quecksilber.

Der Unterschied in den Siedepunkten von Stoffen wird in der Technik häufig genutzt, beispielsweise bei der Trennung von Erdölprodukten. Beim Erhitzen von Öl verdampfen zunächst seine wertvollsten, flüchtigen Bestandteile (Benzin), die so von „schweren“ Rückständen (Öle, Heizöl) getrennt werden können.

Eine Flüssigkeit siedet, wenn ihr Sättigungsdampfdruck dem Druck im Inneren der Flüssigkeit entspricht.

§ 6.6. Verdampfungswärme

Ist Energie erforderlich, um Flüssigkeit in Dampf umzuwandeln? Wahrscheinlich ja! Nicht wahr?

Wir haben festgestellt (siehe § 6.1), dass die Verdunstung einer Flüssigkeit mit ihrer Abkühlung einhergeht. Um die Temperatur der verdampfenden Flüssigkeit unverändert zu halten, ist eine Wärmezufuhr von außen erforderlich. Natürlich kann Wärme selbst von umgebenden Körpern auf die Flüssigkeit übertragen werden. Dadurch verdunstet das Wasser im Glas, die Temperatur des Wassers, die etwas unter der Umgebungstemperatur liegt, bleibt jedoch unverändert. Dabei wird Wärme von der Luft auf das Wasser übertragen, bis das gesamte Wasser verdampft ist.

Um das Sieden von Wasser (oder einer anderen Flüssigkeit) aufrechtzuerhalten, muss diesem auch kontinuierlich Wärme zugeführt werden, beispielsweise durch Erhitzen mit einem Brenner. In diesem Fall erhöht sich die Temperatur des Wassers und des Gefäßes nicht, sondern es wird jede Sekunde eine bestimmte Menge Dampf erzeugt.

Um eine Flüssigkeit durch Verdampfen oder Sieden in Dampf umzuwandeln, ist daher eine Wärmezufuhr erforderlich. Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um eine bestimmte Flüssigkeitsmasse bei gleicher Temperatur in Dampf umzuwandeln, wird als Verdampfungswärme dieser Flüssigkeit bezeichnet.

Wofür wird die dem Körper zugeführte Energie aufgewendet? Erstens, um seine innere Energie beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zu erhöhen: Denn dadurch vergrößert sich das Volumen des Stoffes vom Volumen der Flüssigkeit auf das Volumen des gesättigten Dampfes. Folglich vergrößert sich der durchschnittliche Abstand zwischen Molekülen und damit ihre potentielle Energie.

Darüber hinaus wird mit zunehmendem Volumen eines Stoffes Arbeit gegen äußere Druckkräfte verrichtet. Dieser Teil der Verdampfungswärme beträgt bei Raumtemperatur meist mehrere Prozent der gesamten Verdampfungswärme.

Die Verdampfungswärme hängt von der Art der Flüssigkeit, ihrer Masse und Temperatur ab. Die Abhängigkeit der Verdampfungswärme von der Art der Flüssigkeit wird durch einen Wert charakterisiert, der als spezifische Verdampfungswärme bezeichnet wird.

Die spezifische Verdampfungswärme einer bestimmten Flüssigkeit ist das Verhältnis der Verdampfungswärme einer Flüssigkeit zu ihrer Masse:

(6.6.1)

Wo R- spezifische Wärme der Flüssigkeitsverdampfung; T- Flüssigkeitsmasse; Q N- seine Verdampfungswärme. Die SI-Einheit der spezifischen Verdampfungswärme ist Joule pro Kilogramm (J/kg).

Die spezifische Verdampfungswärme von Wasser ist sehr hoch: 2,256·10 6 J/kg bei einer Temperatur von 100 °C. Bei anderen Flüssigkeiten (Alkohol, Äther, Quecksilber, Kerosin usw.) ist die spezifische Verdampfungswärme 3-10 mal geringer.