În această lecție, vom acorda atenție unui astfel de tip de vaporizare precum fierberea, vom discuta diferențele acestuia față de procesul de evaporare considerat anterior, vom introduce o astfel de valoare precum punctul de fierbere și vom discuta de ce depinde acesta. La sfârșitul lecției, vom introduce o cantitate foarte importantă care descrie procesul de vaporizare - căldura specifică de vaporizare și condensare.

Subiect: Stări agregate ale materiei

Lecția: Se fierbe. Căldura specifică de vaporizare și condensare

În ultima lecție, am luat deja în considerare unul dintre tipurile de vaporizare - evaporarea - și am evidențiat proprietățile acestui proces. Astăzi vom discuta despre un astfel de tip de vaporizare precum procesul de fierbere și vom introduce o valoare care caracterizează numeric procesul de vaporizare - căldura specifică de vaporizare și condensare.

Definiție.Fierbere(Fig. 1) este procesul de trecere intensivă a unui lichid într-o stare gazoasă, însoțită de formarea de bule de vapori și care are loc în volumul lichidului la o anumită temperatură, care se numește punct de fierbere.

Să comparăm două tipuri de vaporizare între ele. Procesul de fierbere este mai intens decât procesul de evaporare. În plus, după cum ne amintim, procesul de evaporare are loc la orice temperatură peste punctul de topire, iar procesul de fierbere - strict la o anumită temperatură, care este diferită pentru fiecare dintre substanțe și se numește punctul de fierbere. De asemenea, trebuie menționat că evaporarea are loc numai de pe suprafața liberă a lichidului, adică din zona care îl delimitează de gazele din jur, iar fierberea are loc imediat din întregul volum.

Să luăm în considerare cursul procesului de fierbere mai detaliat. Să ne imaginăm o situație pe care mulți dintre noi am întâlnit-o în mod repetat - aceasta este încălzirea și fierberea apei într-un anumit vas, de exemplu, într-o cratiță. În timpul încălzirii, o anumită cantitate de căldură va fi transferată în apă, ceea ce va duce la o creștere a energiei sale interne și la o creștere a activității mișcării moleculare. Acest proces va continua până la o anumită etapă, până când energia mișcării moleculare devine suficientă pentru a începe să fiarbă.

Gazele dizolvate (sau alte impurități) sunt prezente în apă, care sunt eliberate în structura acesteia, ceea ce duce la așa-numita apariție a centrelor de vaporizare. Adică, în aceste centre se eliberează aburul și se formează bule în întregul volum de apă, care se observă în timpul fierberii. Este important să înțelegeți că aceste bule nu sunt aer, ci abur, care se formează în timpul procesului de fierbere. După formarea bulelor, cantitatea de vapori din ele crește și încep să crească în dimensiune. Adesea, bulele se formează inițial lângă pereții vasului și nu se ridică imediat la suprafață; mai întâi, ei, crescând în dimensiune, sunt sub influența forței în creștere a lui Arhimede, apoi se desprind de perete și se ridică la suprafață, unde izbucnesc și eliberează o porțiune de abur.

Trebuie remarcat faptul că nu toate bulele de abur ajung la suprafața liberă a apei deodată. La începutul procesului de fierbere, apa este încă departe de a fi încălzită uniform, iar straturile inferioare, lângă care are loc procesul de transfer de căldură, sunt chiar mai fierbinți decât cele superioare, chiar și ținând cont de procesul de convecție. Aceasta duce la faptul că bulele de abur care se ridică de dedesubt se prăbușesc din cauza fenomenului de tensiune superficială, neatingând încă la suprafața liberă a apei. În același timp, aburul care se afla în interiorul bulelor trece în apă, încălzindu-l suplimentar și accelerând procesul de încălzire uniformă a apei pe tot volumul. Ca urmare, atunci când apa este încălzită aproape uniform, aproape toate bulele de abur încep să ajungă la suprafața apei și începe procesul de vaporizare intensă.

Este important de subliniat faptul că temperatura la care are loc procesul de fierbere rămâne neschimbată chiar dacă intensitatea alimentării cu căldură a lichidului este crescută. Cu cuvinte simple, dacă adăugați gaz la arzător în timpul procesului de fierbere, care încălzește oala cu apă, acest lucru va crește doar intensitatea fierberii și nu va crește temperatura lichidului. Dacă ne aprofundăm mai serios în procesul de fierbere, este de remarcat faptul că există zone în apă în care poate fi supraîncălzită peste punctul de fierbere, dar amploarea unei astfel de supraîncălziri, de regulă, nu depășește unul sau câteva grade și este nesemnificativă în volumul total al lichidului. Punctul de fierbere al apei la presiune normală este de 100°C.

În procesul de fierbere a apei, puteți observa că este însoțită de sunete caracteristice așa-numitului clocot. Aceste sunete apar doar din cauza procesului descris de colaps al bulelor de abur.

Procesele de fierbere a altor lichide se desfășoară în același mod ca și fierberea apei. Principala diferență în aceste procese este diferitele puncte de fierbere ale substanțelor, care la presiunea atmosferică normală sunt deja măsurate în valori tabelare. Să indicăm principalele valori ale acestor temperaturi în tabel.

Un fapt interesant este că punctul de fierbere al lichidelor depinde de valoarea presiunii atmosferice, motiv pentru care am indicat că toate valorile din tabel sunt date la presiunea atmosferică normală. Când presiunea aerului crește, crește și punctul de fierbere al lichidului, iar când scade, dimpotrivă, scade.

Principiul de funcționare a unui aparat de bucătărie atât de cunoscut ca oala sub presiune se bazează pe această dependență a punctului de fierbere de presiunea ambientală (Fig. 2). Este o tigaie cu capac etanș, sub care, în procesul de vaporizare a apei, presiunea aerului cu abur ajunge până la 2 presiune atmosferică, ceea ce duce la creșterea punctului de fierbere al apei din ea la . Din această cauză, apa cu hrana în ea are posibilitatea de a se încălzi la o temperatură mai mare decât de obicei (), iar procesul de gătire este accelerat. Din cauza acestui efect, dispozitivul și-a primit numele.

Orez. 2. Oala sub presiune ()

Situația cu scăderea punctului de fierbere a unui lichid cu scăderea presiunii atmosferice are și un exemplu din viață, dar nu mai este cotidian pentru mulți oameni. Acest exemplu se aplică călătoriilor alpiniștilor în zonele muntoase. Se dovedește că într-o zonă situată la o altitudine de 3000-5000 m, punctul de fierbere al apei, din cauza scăderii presiunii atmosferice, scade la valori și mai mici, ceea ce duce la dificultăți la gătit în drumeții, deoarece pentru eficientă termică. procesarea alimentelor în În acest caz, este necesar un timp mult mai lung decât în ​​condiții normale. La altitudini de aproximativ 7000 m, punctul de fierbere al apei atinge , ceea ce face imposibilă gătirea multor produse în astfel de condiții.

Unele tehnologii de separare a substanțelor se bazează pe faptul că punctele de fierbere ale diferitelor substanțe sunt diferite. De exemplu, dacă luăm în considerare încălzirea uleiului, care este un lichid complex format din multe componente, atunci în procesul de fierbere poate fi împărțit în mai multe substanțe diferite. În acest caz, datorită faptului că punctele de fierbere ale kerosenului, benzinei, naftei și păcurului sunt diferite, acestea pot fi separate unele de altele prin vaporizare și condensare la temperaturi diferite. Acest proces este de obicei denumit fracţionare (Fig. 3).

Orez. 3 Separarea uleiului în fracții ()

Ca orice proces fizic, fierberea trebuie caracterizată folosind o anumită valoare numerică, o astfel de valoare se numește căldură specifică de vaporizare.

Pentru a înțelege semnificația fizică a acestei cantități, luați în considerare următorul exemplu: luați 1 kg de apă și aduceți-l la punctul de fierbere, apoi măsurați câtă căldură este necesară pentru a evapora complet această apă (excluzând pierderile de căldură) - această valoare va să fie egală cu căldura specifică de vaporizare a apei. Pentru o altă substanță, această valoare a căldurii va fi diferită și va fi căldura specifică de vaporizare a acestei substanțe.

Căldura specifică de vaporizare se dovedește a fi o caracteristică foarte importantă în tehnologiile moderne de producere a metalelor. Se dovedește că, de exemplu, în timpul topirii și evaporării fierului, urmate de condensarea și solidificarea acestuia, se formează o rețea cristalină cu o structură care oferă o rezistență mai mare decât proba originală.

Desemnare: căldură specifică de vaporizare și condensare (uneori notată ).

unitate de măsură: .

Căldura specifică de vaporizare a substanțelor este determinată prin experimente în condiții de laborator, iar valorile sale pentru substanțele principale sunt enumerate în tabelul corespunzător.

Substanţă

Fierberea este o vaporizare intensă care are loc atunci când un lichid este încălzit nu numai de la suprafață, ci și în interiorul acestuia.

Fierberea are loc odată cu absorbția căldurii.
Cea mai mare parte a căldurii furnizate este cheltuită pentru ruperea legăturilor dintre particulele substanței, restul - pentru munca efectuată în timpul expansiunii aburului.
Ca rezultat, energia de interacțiune între particulele de vapori devine mai mare decât între particulele lichide, astfel încât energia internă a vaporilor este mai mare decât energia internă a lichidului la aceeași temperatură.
Cantitatea de căldură necesară pentru a transfera lichidul în vapori în timpul procesului de fierbere poate fi calculată folosind formula:

unde m este masa lichidului (kg),
L este căldura specifică de vaporizare.

Căldura specifică de vaporizare arată câtă căldură este necesară pentru a transforma 1 kg dintr-o substanță dată în abur la punctul de fierbere. Unitatea de măsură a căldurii specifice de vaporizare în sistemul SI:
[L] = 1 J/kg
Pe măsură ce presiunea crește, punctul de fierbere al lichidului crește, iar căldura specifică de vaporizare scade și invers.

În timpul fierberii, temperatura lichidului nu se modifică.
Punctul de fierbere depinde de presiunea exercitată asupra lichidului.
Fiecare substanță la aceeași presiune are propriul punct de fierbere.
Odată cu creșterea presiunii atmosferice, fierberea începe la o temperatură mai mare, cu o scădere a presiunii - invers.
De exemplu, apa fierbe la 100°C doar la presiunea atmosferică normală.

CE SE ÎNTÂMPLĂ ÎN INTERIORUL LICHIDULUI CÂND FIORBE?

Fierberea este trecerea unui lichid în vapori cu formarea și creșterea continuă a bulelor de vapori în lichid, în interiorul cărora lichidul se evaporă. La începutul încălzirii, apa este saturată cu aer și are temperatura camerei. Când apa este încălzită, gazul dizolvat în ea este eliberat pe fundul și pereții vasului, formând bule de aer. Încep să apară cu mult înainte de fierbere. Apa se evaporă în aceste bule. O bula plină cu abur începe să se umfle la o temperatură suficient de ridicată.

După ce a ajuns la o anumită dimensiune, se desprinde de fund, se ridică la suprafața apei și izbucnește. În acest caz, vaporii părăsesc lichidul. Dacă apa nu este încălzită suficient, atunci bula de abur, care se ridică în straturile reci, se prăbușește. Fluctuațiile de apă rezultate duc la apariția unui număr mare de bule de aer mici în întregul volum de apă: așa-numita „cheie albă”.

O forță de ridicare acționează asupra unei bule de aer din fundul vasului:
Fpod \u003d Farchimede - Fgravity
Bula este presată în jos, deoarece forțele de presiune nu acționează pe suprafața inferioară. Când este încălzită, bula se extinde din cauza eliberării de gaz în ea și se desprinde din partea de jos atunci când forța de ridicare este puțin mai mare decât cea de presare. Dimensiunea unei bule care se poate rupe din fund depinde de forma acesteia. Forma bulelor de la fund este determinată de umecbilitatea fundului vasului.

Neomogenitatea umezelii și îmbinarea bulelor în partea de jos a dus la creșterea dimensiunii acestora. Când bula este mare, pe măsură ce se ridică în spatele ei, se formează goluri, rupturi și turbioare.

Când bula se sparge, tot lichidul care o înconjoară se repezi spre interior și are loc o undă inelară. Încheind, ea aruncă o coloană de apă.

Când bulele de explozie se prăbușesc într-un lichid, undele de șoc ale frecvențelor ultrasonice se propagă, însoțite de zgomot audibil. Stadiile inițiale ale fierberii sunt caracterizate de cele mai puternice și mai înalte sunete (la stadiul „cheie albă”, ibricul „cântă”).

(sursa: virlib.eunnet.net)

GRAFUL TEMPERATURII AL MODIFICĂRII STATĂRILOR AGREGATE ALE APEI

Uită-te la raftul de cărți!

INTERESANT

De ce este o gaură în capacul ceainicului?
Pentru a elibera abur. Fără o gaură în capac, aburul poate împroșca apă peste duza ceainicului.
___

Durata gătirii cartofilor, începând din momentul fierberii, nu depinde de puterea încălzitorului. Durata este determinată de timpul de rezidență al produsului la punctul de fierbere.
Puterea încălzitorului nu afectează punctul de fierbere, ci doar rata de evaporare a apei.

Fierberea poate face ca apa să înghețe. Pentru a face acest lucru, este necesar să pompați aer și vapori de apă din vasul în care se află apa, astfel încât apa să fiarbă tot timpul.

"Oalele fierb ușor peste margine - la vreme rea!"
Scăderea presiunii atmosferice care însoțește înrăutățirea vremii este motivul pentru care laptele „fuge” mai repede.
___

Apa clocotita foarte fierbinte se poate obtine la fundul minelor de adancime, unde presiunea aerului este mult mai mare decat la suprafata Pamantului. Deci, la o adâncime de 300 m, apa va fierbe la 101 ͦ C. La o presiune a aerului de 14 atmosfere, apa fierbe la 200 ͦ C.
Sub clopotul pompei de aer, puteți obține „apă clocotită” la 20 ͦ C.
Pe Marte, am bea „apă clocotită” la 45 C.
Apa sărată fierbe peste 100 ͦ C. ___

În regiunile muntoase la o înălțime considerabilă, sub presiune atmosferică redusă, apa fierbe la temperaturi mai mici de 100 ͦ Celsius.

Așteptarea ca o astfel de masă să fie gătită durează mai mult.

Se toarna la rece...si va fierbe!

În mod normal, apa fierbe la 100 de grade Celsius. Se încălzește apa din balonul de pe arzător până la fierbere. Să oprim arzătorul. Apa nu mai fierbe. Închidem balonul cu un dop și începem să turnăm cu grijă apă rece pe dop. Ce este? Apa fierbe din nou!

..............................

Sub un jet de apă rece, apa din balon și odată cu ea vaporii de apă încep să se răcească.
Volumul vaporilor scade și presiunea deasupra suprafeței apei se modifică...
Ce parere aveti, in ce directie?
... Punctul de fierbere al apei la presiune redusă este mai mic de 100 de grade, iar apa din balon fierbe din nou!
____

La gătit, presiunea din interiorul oalei - „oala sub presiune” - este de aproximativ 200 kPa, iar supa dintr-o astfel de oală se va găti mult mai repede.

Puteți trage apă în seringă până la aproximativ jumătate, o puteți închide cu același dop și trageți brusc pistonul. În apă vor apărea o mulțime de bule, ceea ce indică faptul că procesul de fierbere a apei a început (și acesta este la temperatura camerei!).
___

Când o substanță trece în stare gazoasă, densitatea ei scade de aproximativ 1000 de ori.
___

Primele ceainice electrice aveau încălzitoare sub fund. Apa nu a intrat în contact cu încălzitorul și a fiert foarte mult timp. În 1923, Arthur Large a făcut o descoperire: a pus un încălzitor într-un tub special de cupru și l-a așezat în interiorul ibricului. Apa a fiert repede.

Cutiile cu auto-răcire pentru băuturi răcoritoare au fost dezvoltate în SUA. În borcan este montat un compartiment cu un lichid cu fierbere scăzută. Dacă zdrobiți capsula într-o zi fierbinte, lichidul va începe să fiarbă rapid, luând căldură din conținutul borcanului, iar în 90 de secunde temperatura băuturii scade cu 20-25 de grade Celsius.

DE CE?

Crezi că este posibil să fierbi un ou tare dacă apa fierbe la o temperatură mai mică de 100 de grade Celsius?
____

Va fierbe apa într-o oală care plutește într-o altă oală cu apă clocotită?
De ce? ___

Puteți face apa să fiarbă fără să o încălziți?

866. Temperatura apei într-un vas deschis dintr-o încăpere este întotdeauna puțin mai mică decât temperatura aerului din cameră. De ce?
Deoarece de la suprafața apei are loc evaporarea, care este însoțită de o pierdere de energie și, în consecință, de o scădere a temperaturii.

867. De ce scade temperatura unui lichid în timpul evaporării?
În timpul evaporării, energia internă a lichidului scade, ceea ce duce la o scădere a temperaturii.

868. La Moscova, fluctuația punctului de fierbere al apei este de 2,5° (de la 98,5°C la 101°C). Cum poate fi explicată o asemenea diferență?
Relief neuniform. Pe măsură ce altitudinea crește, apa fierbe la temperaturi sub 100°C. Iar dacă punctul de fierbere este peste 100°C, înseamnă că este sub nivelul mării.

869. Legea conservării energiei este îndeplinită în timpul evaporării? la fierbere?
Efectuat. Câtă energie a fost cheltuită pentru încălzire, aceeași cantitate de energie va fi eliberată sub formă de abur.

870. Dacă îți vei uda mâna cu eter, vei simți frig. De ce?
Eterul se evaporă și ia energie din mâini și aer.

871. De ce se răcește supa mai repede dacă sufli pe ea?
Dacă suflați pe aburul care vine din supă, transferul de căldură se va accelera, iar supa își va renunța rapid la energie mediului înconjurător.

872. Temperatura apei într-o cratiță care fierbe diferă de temperatura aburului apei clocotite?
Nu.

873. De ce apa clocotită încetează să fiarbă de îndată ce este scoasă de pe foc?
Pentru că pentru a menține fierberea, apa trebuie să primească în mod constant energie termică.

874. Căldura specifică de condensare a alcoolului este de 900 kJ/kg. Ce inseamna asta?
Pentru ca alcoolul să treacă în stare lichidă, din vaporii lui trebuie prelevate 900 kJ de energie.

875. Comparați energia internă a 1 kg de vapori de apă la 100 °C și a 1 kg de apă la 100 °C. Asta mai mult? Cât costă? De ce?
Energia aburului este cu 2,3 ​​MJ/kg în plus - aceasta este câtă energie este necesară pentru generarea de abur.

876. Câtă căldură este necesară pentru a evapora 1 kg de apă la punctul de fierbere? 1 kg de eter?

877. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a transforma 0,15 kg de apă în abur la 100 °C?

878. Ce necesită mai multă căldură și cu cât: încălzirea a 1 kg de apă de la 0 °C la 100 °C sau evaporarea a 1 kg de apă la o temperatură de 100 °C?

879. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a transforma 0,2 kg de apă în abur la o temperatură de 100 °C?

880. Ce cantitate de energie va fi eliberată la răcirea apei cu o greutate de 4 kg de la 100 °C la 0 °C?

881. Ce cantitate de energie este necesară pentru a aduce 5 litri de apă la 0 °C la fierbere și apoi a evapora totul?

882. Ce cantitate de energie va fi eliberată de 1 kg de abur la 100 °C dacă acesta este transformat în apă și apoi apa rezultată este răcită la 0 °C?

883. Câtă căldură trebuie consumată pentru a aduce la fierbere apa cu o greutate de 7 kg, luată la o temperatură de 0 ° C, și apoi a o evapora complet?

884. Câtă energie trebuie cheltuită pentru a transforma 1 kg de apă la o temperatură de 20 °C în abur la o temperatură de 100 °C?

885. Determinați cantitatea de căldură necesară pentru a transforma 1 kg de apă luat la 0 °C în abur la 100 °C?

886. Câtă căldură va fi eliberată în timpul condensării a 100 g de vapori de apă, care are o temperatură de 100 ° C, și când apa rezultată este răcită la 20 ° C?

887. Căldura specifică de vaporizare a apei este mai mare decât cea a eterului. De ce, atunci, eterul, dacă este umezit cu el, îl răcește mai mult decât apa în astfel de cazuri?
Rata de evaporare a eterului este mult mai mare decât cea a apei. Prin urmare, emite energie internă mai repede și se răcește mai repede, răcind mâna.

888. Într-un vas care conține 30 kg apă la 0 °C se introduc 1,85 kg vapori de apă la temperatura de 100 °C, în urma cărora temperatura apei devine 37 °C. Aflați căldura specifică de vaporizare a apei.

889. Câtă căldură este necesară pentru a transforma 1 kg de gheață la 0 °C în abur la 100 °C?

890. Câtă căldură este necesară pentru a transforma 5 kg de gheață la -10°C în abur la 100°C și apoi încălziți aburul la 150°C la presiune normală? Capacitatea termică specifică a vaporilor de apă la presiune constantă este de 2,05 kJ/(kg °C).

891. Câte kilograme de cărbune trebuie arse pentru a transforma 100 kg de gheață luată la 0 °C în abur? Eficiența cuptorului este de 70%. Căldura specifică de ardere a cărbunelui este de 29,3 MJ/kg.

892. Pentru a determina căldura specifică de vaporizare a apei, omul de știință englez Black a luat o anumită cantitate de apă la 0 °C și a încălzit-o până la fierbere. Apoi a continuat să încălzească apa până s-a evaporat complet. În același timp, Black a observat că a fost nevoie de 5,33 de ori mai mult timp pentru a fierbe toată apa decât pentru a încălzi aceeași masă de apă de la 0 ° C la 100 ° C? Care este, conform experimentelor lui Black, căldura specifică de vaporizare?

893. Ce cantitate de abur la o temperatură de 100 °C trebuie transformată în apă pentru a încălzi un radiator de fier cu o greutate de 10 kg de la 10 °C la 90 °C?

894. Câtă căldură este necesară pentru a transforma 2 kg de gheață luată la -10°C în abur la 100°C?

895. O eprubetă cu eter este scufundată într-un pahar cu apă răcită la 0 °C. Prin suflarea aerului prin eter, eterul se evaporă, în urma căreia se formează o crustă de gheață pe eprubetă. Determinați câtă gheață s-a obținut în timpul evaporării a 125 g de eter (căldura specifică de vaporizare a eterului kJ/kg).

896. Serpentina complet înghețată în gheață. Prin serpentina trec 2 kg de abur, racindu-se si condensand, iar apa iese din serpentina la o temperatura de 0 °C. Câtă gheață poate fi topită în acest fel?

897. În calorimetru se toarnă 57,4 g apă la 12 °C. Aburul este introdus în apă la 100°C. După ceva timp, cantitatea de apă din calorimetru a crescut cu 1,3 g, iar temperatura apei a crescut la 24,8 °C. Este nevoie de 18,27 J de căldură pentru a încălzi un calorimetru gol cu ​​1°C. Aflați căldura specifică de vaporizare a apei.

900. Pe o sobă primus într-un ibric de cupru cu o greutate de 0,2 kg, s-a fiert apă cu o greutate de 1 kg, luată la o temperatură de 20 ° C. În timpul procesului de fierbere, 50 g de apă au fiert.
Câtă benzină a ars în aragaz dacă randamentul aragazului este de 30%?

Fierberea, după cum am văzut, este și evaporare, doar că este însoțită de formarea și creșterea rapidă a bulelor de vapori. Este evident că în timpul fierberii este necesar să se aducă o anumită cantitate de căldură în lichid. Această cantitate de căldură merge la formarea aburului. Mai mult, diferite lichide de aceeași masă necesită cantități diferite de căldură pentru a le transforma în abur la punctul de fierbere.

Experimentele au arătat că evaporarea apei cu greutatea de 1 kg la o temperatură de 100 °C necesită 2,3 x 10 6 J de energie. Pentru evaporarea a 1 kg de eter luat la o temperatură de 35 °C este nevoie de 0,4 10 6 J de energie.

Prin urmare, pentru ca temperatura lichidului care se evaporă să nu se modifice, lichidului trebuie furnizată o anumită cantitate de căldură.

Mărimea fizică care arată câtă căldură este necesară pentru a transforma un lichid cu masa de 1 kg în vapori fără a modifica temperatura se numește căldură specifică de vaporizare.

Căldura specifică de vaporizare este notă cu litera L. Unitatea sa este de 1 J/kg.

Experimentele au stabilit că căldura specifică de vaporizare a apei la 100 °C este de 2,3 10 6 J/kg. Cu alte cuvinte, este nevoie de 2,3 x 10 6 J de energie pentru a transforma 1 kg de apă în abur la o temperatură de 100 °C. Prin urmare, la punctul de fierbere, energia internă a unei substanțe în stare de vapori este mai mare decât energia internă a aceleiași mase de substanță în stare lichidă.

Tabelul 6
Căldura specifică de vaporizare a anumitor substanțe (la punctul de fierbere și la presiunea atmosferică normală)

În contact cu un obiect rece, vaporii de apă se condensează (Fig. 25). În acest caz, energia absorbită în timpul formării aburului este eliberată. Experimente precise arată că, atunci când este condensat, aburul eliberează cantitatea de energie care a intrat în formarea sa.

Orez. 25. Condens de abur

În consecință, atunci când 1 kg de vapori de apă este transformat la o temperatură de 100 °C în apă de aceeași temperatură, se eliberează 2,3 x 10 6 J de energie. După cum se poate observa dintr-o comparație cu alte substanțe (Tabelul 6), această energie este destul de mare.

Energia eliberată în timpul condensării aburului poate fi utilizată. La centralele termice mari, aburul folosit în turbine încălzește apa.

Apa încălzită astfel este folosită pentru încălzirea clădirilor, în băi, spălătorii și pentru alte nevoi casnice.

Pentru a calcula cantitatea de căldură Q necesară pentru a transforma un lichid de orice masă, luat la punctul de fierbere, în vapori, trebuie să înmulțiți căldura specifică de vaporizare L cu masa m:

Din această formulă se poate determina că

m=Q/L, L=Q/m

Cantitatea de căldură degajată de aburul de masă m, care se condensează la punctul de fierbere, este determinată prin aceeași formulă.

Exemplu. Câtă energie este necesară pentru a transforma 2 kg de apă la 20°C în abur? Să notăm starea problemei și să o rezolvăm.

Întrebări

1. Care este energia furnizată lichidului în timpul fierberii?
2. Care este căldura specifică de vaporizare?
3. Cum se poate demonstra experimental că energia este eliberată atunci când aburul se condensează?
4. Care este energia eliberată de 1 kg de vapori de apă în timpul condensării?
5. Unde în tehnologie este folosită energia eliberată în timpul condensării vaporilor de apă?

Exercițiul 16

1. Cum ar trebui să înțelegem că căldura specifică de vaporizare a apei este de 2,3 10 6 J/kg?
2. Cum ar trebui să înțelegem că căldura specifică de condensare a amoniacului este de 1,4 10 6 J/kg?
3. Care dintre substanțele enumerate în tabelul 6, atunci când sunt transformate din stare lichidă în vapori, are o creștere mai mare a energiei interne? Justificați răspunsul.
4. Câtă energie este necesară pentru a transforma 150 g de apă în abur la 100°C?
5. Câtă energie trebuie cheltuită pentru a aduce la fierbere apa cu masa de 5 kg, luată la o temperatură de 0 ° C, și a o evapora?
6. Ce cantitate de energie va fi eliberată de apa cu masa de 2 kg când este răcită de la 100 la 0 °C? Ce cantitate de energie va fi eliberată dacă în loc de apă luăm aceeași cantitate de abur la 100 °C?

Exercițiu

1. Conform tabelului 6, determinați care dintre substanțe, atunci când este transformată din stare lichidă în vapori, energia internă crește mai puternic. Justificați răspunsul.
2. Pregătiți un raport pe unul dintre subiecte (opțional).
3. Cum se formează roua, gerul, ploaia și zăpada.
4. Ciclul apei în natură.
5. Turnarea metalelor.