हम सभी जानते हैं कि केतली में पानी 100°C पर उबलता है। लेकिन क्या आपने देखा है कि उबलने की प्रक्रिया के दौरान पानी का तापमान नहीं बदलता है? सवाल यह है कि अगर हम लगातार कंटेनर में आग लगाते हैं तो उत्पन्न ऊर्जा कहां जाती है? यह तरल को भाप में बदलने में जाता है। इस प्रकार, पानी को गैसीय अवस्था में बदलने के लिए, ऊष्मा की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होती है। एक किलोग्राम तरल को उसी तापमान की भाप में बदलने के लिए कितना आवश्यक है, यह एक भौतिक मात्रा से निर्धारित होता है जिसे पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी कहा जाता है।

उबालने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसका अधिकांश भाग परमाणुओं और अणुओं के बीच रासायनिक बंधनों को तोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वाष्प के बुलबुले बनते हैं, और छोटे हिस्से का उपयोग वाष्प का विस्तार करने के लिए किया जाता है, अर्थात गठित बुलबुले फट सकते हैं और इसे छोड़ सकते हैं। चूंकि तरल अपनी सारी ऊर्जा गैसीय अवस्था में संक्रमण में डालता है, इसलिए इसकी "बल" समाप्त हो जाती है। ऊर्जा के निरंतर नवीनीकरण और उबलने की अवधि को बढ़ाने के लिए, अधिक से अधिक गर्मी को तरल के साथ कंटेनर में लाया जाना चाहिए। एक बॉयलर, गैस बर्नर या कोई अन्य हीटिंग डिवाइस इसकी आमद प्रदान कर सकता है। उबलने के दौरान, तरल का तापमान नहीं बढ़ता है, उसी तापमान की भाप बनने की प्रक्रिया होती है।

विभिन्न तरल पदार्थों को वाष्प में बदलने के लिए अलग-अलग मात्रा में ऊष्मा की आवश्यकता होती है। कौन सा - वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को दर्शाता है।

आप एक उदाहरण से समझ सकते हैं कि यह मान कैसे निर्धारित किया जाता है। 1 लीटर पानी लें और इसे उबाल लें। फिर हम सभी तरल को वाष्पित करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा को मापते हैं, और हमें पानी के लिए वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा का मान मिलता है। अन्य रासायनिक यौगिकों के लिए, यह सूचक अलग होगा।

भौतिकी में, वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को लैटिन अक्षर L द्वारा निरूपित किया जाता है। इसे जूल प्रति किलोग्राम (J / kg) में मापा जाता है। इसे तरल के द्रव्यमान से वाष्पीकरण पर खर्च की गई गर्मी को विभाजित करके प्राप्त किया जा सकता है:

आधुनिक तकनीकों पर आधारित उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए यह मूल्य बहुत महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, वे धातुओं के उत्पादन में इसके द्वारा निर्देशित होते हैं। यह पता चला कि यदि लोहे को पिघलाया जाता है और फिर संघनित किया जाता है, तो और सख्त होने पर एक मजबूत क्रिस्टल जाली बनती है।

के बराबर क्या है

विभिन्न पदार्थों (r) के लिए विशिष्ट ऊष्मा का मान प्रयोगशाला अध्ययनों के दौरान निर्धारित किया गया था। सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, और पानी के वाष्पीकरण की गर्मी 2258.2 kJ/kg है। कुछ अन्य पदार्थों के लिए यह सूचक तालिका में दिया गया है:

सत्व	क्वथनांक, °C	आर, केजे / किग्रा
नाइट्रोजन	-196	198
हीलियम	-268,94	20,6
हाइड्रोजन	-253	454
ऑक्सीजन	-183	213
कार्बन	4350	50000
फास्फोरस	280	400
मीथेन	-162	510
पेंटेन	36	360
लोहा	2735	6340
ताँबा	2590	4790
टिन	2430	2450
नेतृत्व करना	1750	8600
जस्ता	907	1755
बुध	357	285
सोना	2 700	1 650
इथेनॉल	78	840
मिथाइल अल्कोहल	65	1100
क्लोरोफार्म	61	279

हालाँकि, यह संकेतक कुछ कारकों के प्रभाव में बदल सकता है:

1. तापमान।इसकी वृद्धि के साथ, वाष्पीकरण की गर्मी कम हो जाती है और शून्य के बराबर हो सकती है।
   

   टी, डिग्री सेल्सियस	आर, केजे / किग्रा
   	2500
   10	2477
   20	2453
   50	2380
   80	2308
   100	2258
   200	1940
   300	1405
   374	115
   374,15

2. दबाव।जैसे-जैसे दबाव घटता है, वाष्पीकरण की गर्मी बढ़ती है, और इसके विपरीत। क्वथनांक सीधे दबाव के समानुपाती होता है और 374 डिग्री सेल्सियस के महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंच सकता है।

   पी, पा	बीपी, डिग्री सेल्सियस	आर, केजे / किग्रा
   0,0123	10	2477
   0,1234	50	2380
   1	100	2258
   2	120	2202
   5	152	2014
   10	180	1889
   20	112	1638
   50	264	1638
   100	311	1316
   200	366	585
   220	373,7	184,8
   गंभीर 221.29	374,15	-

3. पदार्थ का द्रव्यमान।प्रक्रिया में शामिल गर्मी की मात्रा परिणामी भाप के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होती है।

वाष्पीकरण और संघनन का अनुपात

भौतिकविदों ने पाया है कि विपरीत वाष्पीकरण प्रक्रिया - संघनन - भाप ठीक उतनी ही ऊर्जा खर्च करती है जितनी इसके निर्माण पर खर्च की गई थी। यह अवलोकन ऊर्जा के संरक्षण के नियम की पुष्टि करता है।

अन्यथा, एक इंस्टॉलेशन बनाना संभव होगा जिसमें तरल वाष्पित हो जाएगा और फिर संघनित हो जाएगा। वाष्पीकरण के लिए आवश्यक ऊष्मा और संघनन के लिए पर्याप्त ऊष्मा के बीच का अंतर ऊर्जा के संचय की ओर ले जाएगा जिसका उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। वास्तव में, एक सतत गति मशीन बनाई जाएगी। लेकिन यह भौतिक नियमों के विपरीत है, और इसलिए असंभव है।

इसे कैसे मापा जाता है

1. पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को भौतिक प्रयोगशालाओं में प्रयोगात्मक रूप से मापा जाता है। इसके लिए कैलोरीमीटर का प्रयोग किया जाता है। प्रक्रिया निम्नलिखित है:
2. कैलोरीमीटर में एक निश्चित मात्रा में तरल डाला जाता है।

2.5 और 7.2 से यह इस प्रकार है कि वाष्पीकरण के दौरान किसी पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है, और संघनन के दौरान यह घट जाती है। चूंकि इन प्रक्रियाओं के दौरान तरल और उसके वाष्प का तापमान बराबर हो सकता है, पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन केवल अणुओं की संभावित ऊर्जा में परिवर्तन के कारण होता है। तो, एक ही तापमान पर, एक तरल के एक इकाई द्रव्यमान में उसके वाष्प के एक इकाई द्रव्यमान की तुलना में कम आंतरिक ऊर्जा होती है।

अनुभव से पता चलता है कि वाष्पीकरण की प्रक्रिया में किसी पदार्थ का घनत्व बहुत कम हो जाता है, और पदार्थ का आयतन बढ़ जाता है। इसलिए, वाष्पीकरण के दौरान बाहरी दबाव की ताकतों के खिलाफ काम करना चाहिए। इसलिए, एक स्थिर तापमान पर एक तरल को वाष्प में बदलने के लिए जो ऊर्जा प्रदान की जानी चाहिए, वह आंशिक रूप से पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाने के लिए और आंशिक रूप से इसके विस्तार की प्रक्रिया में बाहरी ताकतों के खिलाफ काम करने के लिए जाती है।

व्यवहार में, ऊष्मा विनिमय के दौरान द्रव को वाष्प में बदलने के लिए ऊष्मा की आपूर्ति की जाती है। किसी स्थिर ताप पर द्रव को वाष्प में बदलने के लिए जितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है, उसे वाष्पीकरण की ऊष्मा कहते हैं। जब वाष्प द्रव में परिवर्तित हो जाती है, तो उसमें से कुछ मात्रा में ऊष्मा निकालनी पड़ती है, जिसे संघनन की ऊष्मा कहते हैं। यदि बाहरी स्थितियां समान हैं, तो समान पदार्थ के समान द्रव्यमान के साथ, वाष्पीकरण की गर्मी संक्षेपण की गर्मी के बराबर होती है।

एक कैलोरीमीटर की सहायता से यह पाया गया कि वाष्पीकरण की ऊष्मा वाष्प में परिवर्तित द्रव के द्रव्यमान के समानुपाती होती है

यहां - आनुपातिकता का गुणांक, जिसका मूल्य तरल और बाहरी स्थितियों के प्रकार पर निर्भर करता है।

पदार्थ के प्रकार और बाहरी परिस्थितियों पर वाष्पीकरण की गर्मी की निर्भरता को दर्शाने वाला मान वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा कहलाता है। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को एक स्थिर तापमान पर तरल के एक इकाई द्रव्यमान को भाप में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा से मापा जाता है:

एसआई में, इस तरह के तरल के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी को एक इकाई के रूप में लिया जाता है, 1 किलो की भाप में परिवर्तन के लिए, जिसमें स्थिर तापमान पर 1 जे गर्मी की आवश्यकता होती है। (इसे सूत्र (7.1a) के साथ दिखाएं।)

एक उदाहरण के रूप में, हम देखते हैं कि (100 डिग्री सेल्सियस) के तापमान पर पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी बराबर होती है

चूंकि वाष्पीकरण विभिन्न तापमानों पर हो सकता है, प्रश्न उठता है: क्या इस मामले में किसी पदार्थ के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी बदल जाएगी? अनुभव से पता चलता है कि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा कम होती जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि गर्म करने पर सभी तरल पदार्थ फैलते हैं। इस मामले में, अणुओं के बीच की दूरी बढ़ जाती है और आणविक बातचीत की ताकत कम हो जाती है। इसके अलावा, तापमान जितना अधिक होता है, तरल के अणुओं की औसत ऊर्जा उतनी ही अधिक होती है और उन्हें कम ऊर्जा जोड़ने की आवश्यकता होती है ताकि वे तरल की सतह से बाहर निकल सकें।

काम का लक्ष्य

ऊष्मप्रवैगिकी पाठ्यक्रम "जल वाष्प" के विषय पर सैद्धांतिक सामग्री का आकलन और समेकन, साथ ही प्राप्त आंकड़ों के प्रयोग और प्रसंस्करण के तरीकों में महारत हासिल करना, "पानी और भाप के थर्मोफिजिकल गुण" तालिकाओं से परिचित होना।

1. प्रायोगिक सेटअप की योजना का अध्ययन करें, इसे चालू करें और इसे एक निश्चित स्थिर थर्मल शासन में लाएं।

2. दिशानिर्देशों के अनुसार प्रयोग करें, तालिका 1 भरें।

3. प्रयोग में पानी के वाष्पीकरण पर खर्च की गई विशिष्ट ऊष्मा का निर्धारण करें।

4. वाष्पीकरण की आइसोबैरिक प्रक्रिया के लिए, संतृप्ति रेखा और शुष्क संतृप्त भाप पर पानी के मापदंडों के सारणीबद्ध मूल्यों के साथ-साथ वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी निर्धारित करें।

5. प्रयोग की शर्तों के लिए वाष्प संतृप्ति रेखा पर तरल की आंतरिक ऊर्जा की गणना करें।

6. तालिका के संबंध में वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा के पाए गए मान की त्रुटि की गणना करें।

7. देवर पोत में होने वाली प्रक्रियाओं को P-v और T-s-आरेखों में चित्रित करें।

8. काम पर निष्कर्ष निकालें।

पद्धति संबंधी निर्देश

द्रव अवस्था से गैसीय अवस्था में किसी पदार्थ के संक्रमण को वाष्पीकरण कहा जाता है, विपरीत संक्रमण को संघनन कहा जाता है। एक तरल को उबालना एक तरल के अंदर वाष्पीकरण की एक प्रक्रिया है जो दबाव द्वारा निर्धारित एक कड़ाई से परिभाषित तापमान t n, ° C पर होता है। यदि कोई गैसीय प्रावस्था उसी पदार्थ की द्रव प्रावस्था के साथ विद्यमान हो तो उसे वाष्प कहते हैं। प्रणाली का गैसीय चरण शुष्क संतृप्त भाप है, और तरल चरण एक तरल है जो वाष्पीकरण की शुरुआत के अनुरूप स्थिति को बरकरार रखता है।

आइसोबैरिक-इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के अनुसार वाष्पीकरण के दौरान, थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम के अनुसार, चरण परिवर्तन की विशिष्ट गर्मी (वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी) आर, जे / किग्रा,

आर \u003d यू "- यू" + पी (वी "-वी"), (1)

आर = मैं" - मैं" , (2)

जहां आप", मैं", वी" - क्रमशः, आंतरिक ऊर्जा, थैलेपी, जे / किग्रा, और शुष्क संतृप्त भाप की विशिष्ट मात्रा, एम 3 / किग्रा;

यू", आई", वी" - क्रमशः, आंतरिक ऊर्जा, थैलेपी, जे / किग्रा, और संतृप्ति की स्थिति में तरल की विशिष्ट मात्रा, एम 3 / किग्रा।

दबाव पी, पा, विशेष संकेतकों के साथ चिह्नित नहीं है, क्योंकि यह पूरे चरण संक्रमण के दौरान नहीं बदलता है और संतृप्ति दबाव के बराबर है।

इस प्रकार, वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा में किसी पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन और एक चरण संक्रमण के दौरान आयतन में परिवर्तन का कार्य शामिल होता है।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा कार्यात्मक रूप से राज्य के मापदंडों से संबंधित होती है। व्यवहार में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश पदार्थों के लिए, संतृप्ति रेखा पर तरल और वाष्प के गुण निर्धारित और सारणीबद्ध होते हैं। ये तालिकाएँ संतृप्ति रेखा पर p और t के मान और v", v", i", i", r, s", s" के संगत मान देती हैं। संतृप्ति रेखा u", J / kg, और शुष्क संतृप्त भाप u", J / kg पर तरल की आंतरिक ऊर्जा क्रमशः समीकरणों द्वारा निर्धारित की जाती है

यू"=मैं"-पीवी"(3)

यू"=मैं"-पीवी" (4)

प्रयोगिक व्यवस्था

तस्वीर। प्रायोगिक सेटअप की योजना

प्रयोगात्मक सेटअप (आंकड़ा) में एक इलेक्ट्रिक हीटर 2 के साथ एक देवर पोत 1 होता है, जिसमें एक कंटेनर 3 से आसुत जल का एक हिस्सा डाला जाता है, जिसे वाल्व 4 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। कंडेनसर 5 में परिणामी वाष्प, जिसके माध्यम से नल का पानी गुजरता है, द्रव में बदल जाता है। पानी के प्रवाह को नियंत्रण लैंप 8 के अनुसार वाल्व 7 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। परिणामी घनीभूत को मापने वाले सिलेंडर में एकत्र किया जाता है 9. नियंत्रण कक्ष पर हैं: स्विच "नेटवर्क" 10, वोल्टमीटर 11, एमीटर 12, मोड स्विच 13; 6 - कांच कीप।

प्रायोगिक तकनीक

1. स्विच 10 को "1" स्थिति में बदलकर इकाई को चालू करें।

2. मोड स्विच 13 को "फिलिंग" स्थिति में सेट करके देवर पोत 1 के भरने की जांच करें। यदि उसी समय ग्रीन सिग्नल लैंप "पोत भर गया है" रोशनी करता है, तो आप प्रयोग शुरू कर सकते हैं। नहीं तो बर्तन में आसुत जल भर दिया जाता है, जिसके लिए वाल्व 4 खोल दिया जाता है. हरी झंडी के बाद दीपक जल जाने के बाद बर्तन को कसकर बंद कर दें.

3. स्विच 13 को "हीटिंग" स्थिति में ले जाएं।

4. ऑटोट्रांसफॉर्मर 14 के नॉब को घुमाते हुए, शिक्षक द्वारा निर्धारित हीटर U, V (और वर्तमान ताकत I, A) पर वोल्टेज का मान सेट करें।

5. कंडेनसर 5 को वाल्व 7 खोलकर ठंडा पानी सप्लाई करें और कंट्रोल लैंप 8 के अनुसार पानी के प्रवाह को एडजस्ट करें।

6. जब देवर के बर्तन में पानी उबलने का एक स्थिर मोड स्थापित हो जाता है (15-20 सेमी कंडेनसेट सिलेंडर 9 को मापने में जमा होगा), शिक्षक द्वारा इंगित मात्रा में कंडेनसेट का नियंत्रण संग्रह करें (वी, एम 3)। नियंत्रण संग्रह t, s की अवधि स्टॉपवॉच द्वारा निर्धारित की जाती है।

7. बैरोमीटर की सहायता से वायुमंडलीय दाब P a, mm Hg ज्ञात कीजिए।

8. प्रेक्षणों की तालिका में माप डेटा दर्ज करें और उस पर शिक्षक के साथ हस्ताक्षर करें।

9. स्विच "0", क्लोज वाल्व 7 को चालू करके यूनिट को चालू करें, ऑटोट्रांसफॉर्मर के हैंडल को वामावर्त तब तक घुमाएं जब तक कि यह बंद न हो जाए, कंडेनसेट को कंटेनर 3 में निकाल दें।

तालिका नंबर एक

मापन संख्या			मिमी आर टी. कला।

प्रायोगिक डेटा का प्रसंस्करण

1. 1 किलो पानी r op, J / kg के वाष्पीकरण पर खर्च होने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना करें:

आर ऑप = (डब्ल्यू - क्यू) / (वीआर),

जहां डब्ल्यू = यूआई - हीटर पावर, डब्ल्यू;

क्यू = 0.04W - गर्मी की कमी, डब्ल्यू;

r घनीभूत घनत्व है, किग्रा / मी 3। हम आर \u003d 1000 किग्रा / मी 3 स्वीकार करते हैं।

2. यह मानते हुए कि पानी वायुमंडलीय दबाव पर उबलता है, संतृप्ति रेखा और शुष्क संतृप्त भाप पर पानी के मापदंडों के सारणीबद्ध मूल्यों से निर्धारित होता है, जो तालिका 2 में दर्ज किए गए हैं।

तालिका 2

	मैं", केजे/किग्रा	एस", केजे/(किलोग्राम)		मैं", केजे/किग्रा	एस", जम्मू/(किलोग्राम)

3. सूत्रों (3) और (4) का उपयोग करके संतृप्ति रेखा u" और शुष्क संतृप्त भाप u", kJ/kg पर पानी की आंतरिक ऊर्जा के मूल्यों की गणना करें।

4. सूत्र के अनुसार सारणीबद्ध r, kJ / kg के संबंध में वाष्पीकरण r op, kJ / kg की विशिष्ट ऊष्मा के पाए गए मान की त्रुटि,% की गणना करें:

डी \u003d (आर सेशन - आर) 100 / आर।

5. पी-वी और टी-एस-आरेखों में देवर पोत में होने वाली प्रक्रियाओं को ग्राफिक रूप से प्रस्तुत करें।

6. काम पर निष्कर्ष निकालें।

स्व-शिक्षा के लिए प्रश्न

1. तरल का वाष्पीकरण; एक तरल के उबलने और वाष्पीकरण की प्रक्रियाओं का सार।

2. पी-वी और टी-एस-आरेखों में तरल के अतितापित भाप में संक्रमण की आइसोबैरिक प्रक्रिया।

3. शुष्कता की डिग्री के साथ सीमा वक्र x = 0 और x = 1, पदार्थ की महत्वपूर्ण स्थिति

4. अवधारणाएं: संतृप्ति रेखा पर तरल, गीला संतृप्त भाप, शुष्क संतृप्त भाप, अति तापित भाप।

5. तरल के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा।

6. सूखापन की डिग्री, भाप की नमी की डिग्री।

7. जल और जल वाष्प के थर्मोफिजिकल गुणों की सारणी, उनका अर्थ।

8. गीले भाप मापदंडों का निर्धारण।

9. जलवाष्प का आई-एस-आरेख, इसका उद्देश्य।

10. पी-वी, टी-एस, आई-एस-आरेखों में भाप थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं।

प्रतिक्रिया दें संदर्भ

1. हीट इंजीनियरिंग / एड। ए.पी. बस्काकोवा।- एम।: एनर्जोइज़्डैट, 1991.- 224 पी।

2. नैशचोकिन वी.वी. तकनीकी ऊष्मप्रवैगिकी और गर्मी हस्तांतरण। - एम। :: हायर स्कूल, 1980। - 496 पी।

3. युदेव बी.एन. तकनीकी थर्मोडायनामिक्स। हीट ट्रांसफर। - एम।: हायर स्कूल, 1998। - 480 पी।

4. रिवकिन एस.एल., अलेक्जेंड्रोव ए.ए. पानी और भाप के थर्मोफिजिकल गुणों की तालिकाएँ।- एम .: ऊर्जा, 1980.- 408 पी।

काम में प्रयुक्त उपकरण और सहायक उपकरण:

2. स्टीम लाइन (रबर ट्यूब)।

3. कैलोरीमीटर।

4. इलेक्ट्रिक स्टोव।

5. थर्मामीटर।

6. वजन के साथ तकनीकी तराजू।

7. बीकर।

उद्देश्य:

पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा का निर्धारण करने के लिए प्रयोगात्मक रूप से सीखना।

I. सैद्धांतिक परिचय।

पदार्थ और पर्यावरण के बीच ऊर्जा विनिमय की प्रक्रिया में, पदार्थ का एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में (एक अवस्था से दूसरी अवस्था में) संक्रमण संभव है।

किसी पदार्थ का द्रव अवस्था से गैसीय अवस्था में संक्रमण कहलाता है वाष्पीकरण।

वाष्पीकरण वाष्पीकरण और उबलने के रूप में होता है।

वाष्पन जो किसी द्रव के केवल मुक्त पृष्ठ से होता है, कहलाता है वाष्पीकरण .

वाष्पीकरण तरल के किसी भी तापमान पर होता है, लेकिन बढ़ते तापमान के साथ तरल के वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है।

वाष्पीकरण करने वाले तरल को ठंडा किया जा सकता है यदि गर्मी को बाहर से गहन रूप से आपूर्ति नहीं की जाती है, या इसे गर्म किया जा सकता है, गर्मी को बाहर से तीव्रता से आपूर्ति की जाती है।

वाष्पीकरण, जो एक तरल के पूरे आयतन में और एक स्थिर तापमान पर होता है, कहलाता है उबालना

क्वथनांक तरल की सतह पर बाहरी दबाव पर निर्भर करता है।

सामान्य वायुमंडलीय दाब पर किसी द्रव का क्वथनांक कहलाता है क्वथनांक यह तरल।

वाष्पीकरण के दौरान, किसी पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है, इसलिए, तरल को वाष्प में बदलने के लिए, गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया में इसे गर्मी की आपूर्ति की जानी चाहिए।

स्थिर ताप पर द्रव को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा कहलाती है वाष्पीकरण का ताप।

मान वाष्प में परिवर्तित द्रव के द्रव्यमान के सीधे समानुपाती होता है:

मान जी, जो पदार्थ के प्रकार और बाहरी परिस्थितियों पर वाष्पीकरण की गर्मी की निर्भरता को दर्शाता है, कहलाता है वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा . वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को एक स्थिर तापमान पर तरल के एक इकाई द्रव्यमान को भाप में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा से मापा जाता है:

SI में, वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को में मापा जाता है।

मूल्य उस तापमान पर निर्भर करता है जिस पर वाष्पीकरण होता है। अनुभव से पता चलता है कि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा कम होती जाती है। ग्राफ (चित्र 1) पानी पर निर्भरता को दर्शाता है।

इस पत्र में, जल वाष्प के संघनन के लिए गर्मी संतुलन समीकरण का उपयोग करके, उबलते प्रक्रिया का उपयोग करके पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी निर्धारित की जाती है। ऐसा करने के लिए, एक कैलोरीमीटर (K) लें (चित्र 2 देखें), जिसमें एक तापमान पर पानी होता है, एक क्वथनांक वाले जल वाष्प को फ्लास्क से भाप लाइन P के माध्यम से ठंडे पानी में पेश किया जाता है। कैलोरीमीटर, जहां यह संघनित होता है।

कुछ समय बाद, स्टीम पाइपलाइन ट्यूब को हटा दिया जाता है और कैलोरीमीटर में स्थापित तापमान को मापा जाता है और कैलोरीमीटर में डाले गए भाप का द्रव्यमान निर्धारित किया जाता है।

फिर ऊष्मा संतुलन समीकरण तैयार किया जाता है।

जब भाप संघनित होती है, तो ऊष्मा निकलती है।

संक्षेपण की विशिष्ट ऊष्मा कहाँ है (यह वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा भी है)। संघनित भाप एक तापमान पर पानी में बदल जाती है, जो तब एक तापमान तक ठंडा हो जाती है और गर्मी छोड़ती है।

(4)

भाप के संघनन और गर्म पानी के ठंडा होने के दौरान निकलने वाली गर्मी कैलोरीमीटर और उसमें मौजूद पानी को प्राप्त होती है। इसके कारण, उन्हें तापमान से तापमान तक गर्म किया जाता है . कैलोरीमीटर और ठंडे पानी द्वारा प्राप्त ऊष्मा की गणना इसमें सूत्र द्वारा की जाती है:

गर्मी संतुलन समीकरण गर्मी हस्तांतरण के दौरान ऊर्जा के संरक्षण के कानून के अनुसार संकलित किया जाता है।

गर्मी हस्तांतरण के दौरान, सभी निकायों द्वारा दी गई गर्मी की मात्रा का योग, जिसमें आंतरिक ऊर्जा घट जाती है, सभी निकायों द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा के योग के बराबर होती है, जिसमें आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है:

(6)

हमारे मामले में, कैलोरीमीटर में होने वाले हीट एक्सचेंज के लिए, हम मानते हैं कि पर्यावरण को कोई गर्मी का नुकसान नहीं होता है। इसलिए, समीकरण (6) को इस प्रकार लिखा जा सकता है: or

इस समीकरण से हम प्रयोग के परिणामों के आधार पर मूल्य की गणना के लिए एक कार्य सूत्र प्राप्त करते हैं:

2. कार्य की प्रगति।

1. एक तालिका बनाएं जिसमें विवरण के अंत में दिए गए फॉर्म में माप और गणना के परिणाम दर्ज किए जाएंगे।

2. कैलोरीमीटर के भीतरी बर्तन को तौलें, परिणामी मान तालिका में दर्ज करें।

3. बीकर का प्रयोग कर, 150 200 मिली ठंडे पानी को मापें, कैलोरीमीटर में डालें और कैलोरीमीटर के भीतरी बर्तन का द्रव्यमान पानी (m 2) से मापें। पानी का द्रव्यमान ज्ञात कीजिए:

मी इन \u003d मी 2 - मी टू

ठंडे पानी का द्रव्यमान तालिका में लिखिए।

4. कैलोरीमीटर का प्रारंभिक तापमान और उसमें पानी नापें। मान, तालिका में लिखिए।

5. स्टीम पाइप की नोक को कैलोरीमीटर के पानी में डुबोएं और भाप को तब तक आने दें जब तक कि पानी का तापमान 30°K - 35°K (हीट एक्सचेंज के बाद q-तापमान) न बढ़ जाए।

6. कैलोरीमीटर के भीतरी बीकर को तोलें और संघनित वाष्प का द्रव्यमान ज्ञात करें। एक तालिका में परिणाम रिकॉर्ड करें। ()

7. पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता और कैलोरीमीटर (एल्यूमीनियम) के पदार्थ और पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा का सारणीबद्ध मान माप और गणना परिणामों की तालिका में दिया गया है।

8. सूत्र (7) का प्रयोग करके जल के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा की गणना कीजिए।

9. सूत्रों का उपयोग करके सारणीबद्ध परिणाम के सापेक्ष प्राप्त परिणाम की निरपेक्ष और सापेक्ष त्रुटि की गणना करें:

;

10. किए गए कार्य और पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी के परिणाम के बारे में निष्कर्ष निकालें।

मापन और गणना परिणामों की तालिका

क्या आप जानते हैं कि उबले हुए सूप का तापमान कितना होता है? 100 . न आधिक न कम। उसी तापमान पर केतली उबलती है और पास्ता उबाला जाता है। इसका क्या मतलब है?

जब एक सॉस पैन या केतली को लगातार जलती हुई गैस से गर्म किया जाता है तो पानी का तापमान सौ डिग्री से ऊपर क्यों नहीं बढ़ता है? तथ्य यह है कि जब पानी एक सौ डिग्री के तापमान तक पहुंच जाता है, तो आने वाली सभी तापीय ऊर्जा पानी के गैसीय अवस्था में संक्रमण, यानी वाष्पीकरण पर खर्च होती है। सौ डिग्री तक, वाष्पीकरण मुख्य रूप से सतह से होता है, और जब यह इस तापमान तक पहुंचता है, तो पानी उबलता है। उबालना भी वाष्पीकरण है, लेकिन केवल तरल की पूरी मात्रा में। गर्म भाप के बुलबुले पानी के अंदर बनते हैं और पानी से हल्के होने के कारण ये बुलबुले सतह पर टूट जाते हैं और इनसे निकलने वाली भाप हवा में निकल जाती है।

सौ डिग्री तक गर्म होने पर पानी का तापमान बढ़ जाता है। सौ डिग्री के बाद, आगे हीटिंग के साथ, जल वाष्प का तापमान बढ़ जाएगा। लेकिन जब तक सारा पानी सौ डिग्री पर उबल नहीं जाता, तब तक उसका तापमान नहीं बढ़ेगा, चाहे आप कितनी भी ऊर्जा लगा लें। हम पहले ही पता लगा चुके हैं कि यह ऊर्जा कहाँ जाती है - पानी को गैसीय अवस्था में बदलने के लिए। लेकिन अगर ऐसी कोई घटना मौजूद है, तो अवश्य होना चाहिए भौतिक मात्रा जो इस घटना का वर्णन करती है।और ऐसा मूल्य मौजूद है। इसे वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा कहते हैं।

पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा एक भौतिक मात्रा है जो क्वथनांक पर 1 किलो तरल को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा को इंगित करती है। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को L अक्षर से निरूपित किया जाता है। और माप की इकाई जूल प्रति किलोग्राम (1 J / किग्रा) है।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा सूत्र से ज्ञात की जा सकती है:

जहां क्यू गर्मी की मात्रा है,
एम - शरीर का वजन।

वैसे, संलयन की विशिष्ट गर्मी की गणना के लिए सूत्र समान है, अंतर केवल पदनाम में है। और एल

अनुभवजन्य रूप से, विभिन्न पदार्थों के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा के मान पाए गए और तालिकाएँ संकलित की गईं जिनसे प्रत्येक पदार्थ के लिए डेटा पाया जा सकता है। अत: जल के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा होती है 2.3 * 106 जे / किग्रा। इसका मतलब है कि प्रत्येक किलोग्राम पानी के लिए 2.3 * 106 J के बराबर ऊर्जा की मात्रा को भाप में बदलने के लिए खर्च करना होगा। लेकिन साथ ही, पानी में पहले से ही एक क्वथनांक होना चाहिए। यदि पानी शुरू में कम तापमान पर था, तो गर्मी की मात्रा की गणना करना आवश्यक है जो पानी को एक सौ डिग्री तक गर्म करने की आवश्यकता होगी।

वास्तविक परिस्थितियों में, इसके लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करना अक्सर आवश्यक होता है एक तरल के एक निश्चित द्रव्यमान का वाष्प में परिवर्तन,इसलिए, अधिक बार किसी को फॉर्म के फॉर्मूले से निपटना पड़ता है: क्यू \u003d एलएम, और किसी विशेष पदार्थ के लिए वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी के मूल्यों को तैयार तालिकाओं से लिया जाता है।