Как заставить закипеть жидкость охлаждая сосуд. Как заставить вагон, скатываемый с сортировочной горки, проехать большее расстояние по инерции

>>Физика: Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Кипение

Жидкость не только испаряется. При некоторой температуре она кипит.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры . Состояние насыщенного пара, как показывает опыт (мы говорили об этом в предыдущем параграфе), приближенно описывается уравнением состояния идеального газа (10.4), а его давление определяется формулой

С ростом температуры давление растет. Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, то, следовательно, оно зависит только от температуры.
Однако зависимость р н.п. от Т , найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа (рис.11.1 , участок кривой АВ ). Это становится очевидным, если провести изохоры идеального газа через точки А и В (штриховые прямые). Почему это происходит?

При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле (11.1) давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара . В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации. Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объема при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.
Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис.11.1 , участок кривой ВС ).
. По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объему жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность. Температура кипения жидкости остается постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение ее в пар. При каких условиях начинается кипение?
В жидкости всегда присутствуют растворенные газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создает характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит. Понаблюдайте внимательно за чайником на плите. Вы обнаружите, что перед закипанием он почти перестает шуметь.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на ее поверхность. Пузырек пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри него немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости.
Обратим внимание на то, что испарение жидкости происходит при температурах, меньших температуры кипения, и только с поверхности жидкости, при кипении образование пара происходит по всему объему жидкости.
Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости.
Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения . Так, в паровом котле при давлении, достигающем 1,6 10 6 Па, вода не кипит и при температуре 200°С. В медицинских учреждениях в герметически закрытых сосудах - автоклавах (рис.11.2 ) кипение воды также происходит при повышенном давлении. Поэтому температура кипения жидкости значительно выше 100°С. Автоклавы применяют для стерилизации хирургических инструментов и др.

И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения . Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре (рис.11.3 ). При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, поэтому уменьшается температура кипения. На высоте 7134 м (пик Ленина на Памире) давление приближенно равно 4 10 4 Па (300 мм рт. ст.). Вода кипит там примерно при 70°С. Сварить мясо в этих условиях невозможно.

У каждой жидкости своя температура кипения, которая зависит от давления ее насыщенного пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения жидкости, так как при меньших температурах давление насыщенного пара становится равным атмосферному . Например, при температуре кипения 100°С давление насыщенных паров воды равно 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а паров ртути - всего лишь 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Кипит ртуть при температуре 357°С при нормальном давлении.
Жидкость закипает, когда давление ее насыщенного пара становится равно давлению внутри жидкости.

???
1. Почему температура кипения возрастает с увеличением давления?
2. Почему для кипения существенно повышение давления насыщенного пара в пузырьках, а не повышение давления имеющегося в них воздуха ?
3. Как заставить закипеть жидкость, охлаждая сосуд? (Вопрос этот непростой.)

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку,

Без всякого сомнения, физика - одна из самых интересных наук. Даже самые бесполезные эксперименты могут оказаться в то же время вполне увлекательными. Например, кипение жидкости при ее охлаждении с одной стороны кажется невероятным. Ведь чтобы жидкость закипела ее необходимо нагреть, но никак не охладить, как мы привыкли считать. Но все возможно. Для подобного эксперимента не нужна какая-либо особая жидкость , подойдет и обыкновенная вода, нужно лишь создать особые условия.

Вам понадобится

• Колба, вода, газовая горелка, штатив.

Инструкция

В колбу налейте обыкновенной водопроводной воды, заполните ее примерно наполовину уровня. После этого, поставьте колбу на газовую горелку и нагревайте воду, пока она не закипит.

Когда вода в колбе закипит, отключите нагрев и дождитесь остановки кипения. Герметично закройте колбу резиновой пробкой и зафиксируйте ее в держателе штатива, перевернув вверх дном.

Далее начинайте поливать дно колбы холодной водой. Чем лучше охладите сосуд , тем наглядней будет опыт. На поверхность воды будут подниматься пузырьки, вода в колбе закипит при охлаждении. Это можно объяснить тем, что пары воды находящиеся внутри сосуд а при охлаждении начинают конденсироваться на стенках колбы. Из-за этого, давление водяного пара внутри колбы начинает понижаться. При пониженном давлении вода начинает закипать не при ста градусах по Цельсию, а при более низкой температуре. Так как вода еще полностью не остыла, а давление в сосуд е упало, поэтому и происходит кипение при охлаждении.

Обратите внимание

Для этого эксперимента лучше всего использовать колбу из термически устойчивого стекла. При охлаждении горячего сосуда холодной водой, обыкновенное стекло может потрескаться от резкого перепада температур и опыт не состоится.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Все интересное

Игра Майкрафт настолько разнообразна, что в ней можно заниматься алхимией. Чтобы варить зелье и усиливать его, получать полезный опыт, даже просто переносить воду, необходимы стеклянные пузырьки, или колбы. Сделать колбу в Майнкрафт можно с помощью…

Гидроуровень – это ручной измерительный инструмент, предназначенный для разметки горизонтального уровня с высокой точности. В быту применяют самодельные гидроуровни, а вот в стройке и производстве популярны точные проборы. Инструкция 1Гидроуровень…

Кипение - казалось бы, простой физический процесс, известный каждому, хоть раз в жизни вскипятившему чайник. Однако у него есть немало особенностей, которые физики изучают в лабораториях, а хозяйки - на кухнях. Даже температура кипения далеко не…

Кипячение воды является одним из частых повседневных дел. Однако в горных районах этот процесс имеет свои особенности. В различных по высоте над уровнем моря точках закипание воды происходит при разных температурах. Как точка кипения воды зависит…

Пихтовая вода является побочным продуктом, получаемым в процессе изготовления эфирного масла. Но, несмотря на это, она обладает целебными свойствами и часто применяется в медицине в качестве противовоспалительного, ранозаживляющего и…

Злободневной проблемой сегодняшнего дня является тема экологии. Загрязнение окружающей среды приобретает мировые масштабы. Вода становится опасной для употребления. Чтобы удалить из воды вредные примеси, вы можете поставить водоочистной фильтр.…

Любая жидкость, налитая в сосуд, оказывает давление на его стенки и дно. Если жидкость в это время находится в состоянии покоя, то можно определить гидростатическое давление. Для его вычисления существует формула, справедливая для сосудов правильной…

По температуре кипения жидкости можно судить о ее чистоте. Содержание примесей или растворенных веществ обычно понижает точку закипания. В лаборатории этот параметр можно определить опытным путем, чтобы предварительно оценить доброкачественность…

Вода может находиться в трех основных агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Пар, в свою очередь, бывает ненасыщенным и насыщенным - имеющим одинаковую температуру и давление с кипящей водой. Если же температура водяного пара при…

Кипение – это процесс парообразования, то есть перехода вещества из жидкого состояния в газообразное состояние. От испарения оно отличается гораздо большей скоростью и бурным протеканием. Любая чистая жидкость кипит при определенной температуре.…

Как и почему, по каким законам происходит процесс нагревания воды в условиях земного притяжения, объясняется в учебниках физики. Но после первых космических полетов многих интересует вопрос о поведении этой жидкости в невесомости. Можно ли ее…

Спирт, используемый в быту, известен как этанол. Однако жидкость, которая является результатом процесса спиртового брожения, содержит этанол и воду. Чтобы отделить спирт от воды можно воспользоваться процессом дистилляции. Вам понадобится-…

Без всякого сомнения, физика - одна из самых интересных наук. Даже самые бесполезные эксперименты могут оказаться в то же время вполне увлекательными. Например, кипение жидкости при ее охлаждении с одной стороны кажется невероятным. Ведь чтобы жидкость закипела ее необходимо нагреть, но никак не охладить, как мы привыкли считать. Но все возможно. Для подобного эксперимента не нужна какая-либо особая жидкость , подойдет и обыкновенная вода, нужно лишь создать особые условия.

Вам понадобится

• Колба, вода, газовая горелка, штатив.

Инструкция

В колбу налейте обыкновенной водопроводной воды, заполните ее примерно наполовину уровня. После этого, поставьте колбу на газовую горелку и нагревайте воду, пока она не закипит.

Когда вода в колбе закипит, отключите нагрев и дождитесь остановки кипения. Герметично закройте колбу резиновой пробкой и зафиксируйте ее в держателе штатива, перевернув вверх дном.

Далее начинайте поливать дно колбы холодной водой. Чем лучше охладите сосуд , тем наглядней будет опыт. На поверхность воды будут подниматься пузырьки, вода в колбе закипит при охлаждении. Это можно объяснить тем, что пары воды находящиеся внутри сосуд а при охлаждении начинают конденсироваться на стенках колбы. Из-за этого, давление водяного пара внутри колбы начинает понижаться. При пониженном давлении вода начинает закипать не при ста градусах по Цельсию, а при более низкой температуре. Так как вода еще полностью не остыла, а давление в сосуд е упало, поэтому и происходит кипение при охлаждении.

Обратите внимание

Для этого эксперимента лучше всего использовать колбу из термически устойчивого стекла. При охлаждении горячего сосуда холодной водой, обыкновенное стекло может потрескаться от резкого перепада температур и опыт не состоится.