Температура кипения зависимость от давления: Зависимость температуры кипения воды от давления:

Зависимость температуры кипения от давления. Движение. Теплота

Зависимость температуры кипения от давления

Температура кипения воды равна 100 °C; можно подумать, что это неотъемлемое свойство воды, что вода, где бы и в каких условиях она ни находилась, всегда будет кипеть при 100 °C.

Но это не так, и об этом прекрасно осведомлены жители высокогорных селений.

Вблизи вершины Эльбруса имеется домик для туристов и научная станция. Новички иногда удивляются, «как трудно сварить яйцо в кипятке» или «почему кипяток не обжигает». В этих случаях им указывают, что вода кипит на вершине Эльбруса уже при 82 °C.

В чем же тут дело? Какой физический фактор вмешивается в явление кипения? Какое значение имеет высота над уровнем моря?

Этим физическим фактором является давление, действующее на поверхность жидкости. Не нужно забираться на вершину горы, чтобы проверить справедливость сказанного.

Помещая подогреваемую воду под колокол и накачивая или выкачивая оттуда воздух, можно убедиться, что температура кипения растет при возрастании давления и падает при его уменьшении.

Вода кипит при 100 °C только при определенном давлении – 760 мм Hg.

Кривая температуры кипения в зависимости от давления показана на рис. 98. На вершине Эльбруса давление равно 0,5 атм, этому давлению и соответствует температура кипения 82 °C.

А вот водой, кипящей при 10–15 мм Нg, можно освежиться в жаркую погоду. При этом давлении температура кипения упадет до 10–15 °C.

Можно получить даже «кипяток», имеющий температуру замерзающей воды. Для этого придется снизить давление до 4,6 мм Hg.

Интересную картину можно наблюдать, если поместить открытый сосуд с водой под колокол и откачивать воздух. Откачка заставит воду закипеть, но кипение требует тепла. Взять его неоткуда, и воде придется отдать свою энергию. Температура кипящей воды начнет падать, но так как откачка продолжается, то падает и давление. Поэтому кипение не прекратится, вода будет продолжать охлаждаться и в конце концов замерзнет.

Такое кипение холодной воды происходит не только при откачке воздуха. Например, при вращении гребного корабельного винта давление в быстро движущемся около металлической поверхности слое воды сильно падает и вода в этом слое закипает, т.е. в ней появляются многочисленные наполненные паром пузырьки. Это явление называется кавитацией (от латинского слова cavitas – полость).

Снижая давление, мы понижаем температуру кипения. А увеличивая его? График, подобный нашему, отвечает на этот вопрос. Давление в 15 атм может задержать кипение воды, оно начнется только при 200 °C, а давление в 80 атм заставит воду закипеть лишь при 300 °C.

Итак, определенному внешнему давлению соответствует определенная температура кипения. Но это утверждение можно и «перевернуть», сказав так: каждой температуре кипения воды соответствует свое определенное давление. Это давление называется упругостью пара.

Кривая, изображающая температуру кипения в зависимости от давления, является одновременно и кривой упругости пара в зависимости от температуры.

Цифры, нанесенные на график температуры кипения (или на график упругости пара), показывают, что упругость пара меняется очень резко с изменением температуры. При 0 °C (т.е. 273 K) упругость пара равна 4,6 мм Hg, при 100 °C (373 K) она равна 760 мм, т. е, возрастает в 165 раз. При повышении температуры вдвое (от 0 °C, т.е. 273 K, до 273 °C, т.е. 546 K) упругость пара возрастает с 4,6 мм Hg почти до 60 атм, т.е. примерно в 10000 раз.

Поэтому, напротив, температура кипения меняется с давлением довольно медленно. При изменении давления вдвое – от 0,5 атм до 1 атм, температура кипения возрастает от 82 °C (т.е. 355 K) до 100 °C (т.е. 373 K) и при изменении вдвое от 1 атм до 2 атм – от 100 °C (т.е. 373 K) до 120 °C (т.е. 393 K).

Та же кривая, которую мы сейчас рассматриваем, управляет и конденсацией (сгущением) пара в воду.

Превратить пар в воду можно либо сжатием, либо охлаждением.

Как во время кипения, так и в процессе конденсации точка не сдвинется с кривой, пока превращение пара в воду или воды в пар не закончится полностью. Это можно сформулировать еще и так: в условиях нашей кривой и только при этих условиях возможно сосуществование жидкости и пара. Если при этом не подводить и не отнимать тепла, то количества пара и жидкости в закрытом сосуде будут оставаться неизменными. Про такие пар и жидкость говорят, что они находятся в равновесии, и пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Кривая кипения и конденсации имеет, как мы видим, еще один смысл – это кривая равновесия жидкости и пара. Кривая равновесия делит поле диаграммы на две части. Влево и вверх (к большим температурам и меньшим давлениям) расположена область устойчивого состояния пара. Вправо и вниз – область устойчивого состояния жидкости.

Кривая равновесия пар – жидкость, т.е. кривая зависимости температуры кипения от давления или, что то же самое, упругости пара от температуры, примерно одинакова для всех жидкостей. В одних случаях изменение может быть несколько более резким, в других – несколько более медленным, но всегда упругость пара быстро растет с увеличением температуры.

Уже много раз мы пользовались словами «газ» и «пар». Эти два слова довольно равноправны. Можно сказать: водяной газ есть пар воды, газ кислород есть пар кислородной жидкости. Все же при пользовании этими двумя словами сложилась некоторая привычка. Так как мы привыкли к определенному относительно небольшому интервалу температур, то слово «газ» мы применяем обычно к тем веществам, упругость пара которых при обычных температурах выше атмосферного давления. Напротив, о паре мы говорим тогда, когда при комнатной температуре и давлении атмосферы вещество более устойчиво в виде жидкости.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Содержание

4 фактора, в чайнике, горах, шахте, вакууме

Многие люди думают, что температура кипения воды составляет 100 градусов Цельсия. Однако этот показатель может меняться в зависимости от атмосферного давления.

Например, на горе Эверест на подъеме 8842 метра над уровнем моря вода закипит при +70°C. А в глубокой шахте при достижении температуры + 103°C

В данной статье мы выясним, как будет меняться температура кипения воды в зависимости от давления: в горах, шахте, вакууме. Рассмотрим особенности процесса кипячения с точки зрения физики и химии.

Как будет меняться температура кипения воды: 4 фактора

Температура, при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.

Кипение

Стоит отметить, что она всегда остается неизменной. Поэтому, если увеличить огонь под кипящей кастрюлей с водой, выкипать будет быстрее, но температура при этом не увеличится, так как средняя кинетическая энергия молекул остаётся неизменной.

Рассмотрим 4 фактора, которые влияют на изменение t°:

  1. Пониженное атмосферное давление (наблюдается в горной местности) – t° уменьшается.
  2. Повышенное атмосферное давление (наблюдается в шахте) – t° наоборот увеличивается.
  3. Применения герметической крышки, вакуума. За счёт герметической крышки или посуды пар не выходит градус кипения увеличивается. При использовании вакуума температура зависит от давления, которое создано внутри его.
  4. Свойства воды. Соленая вода начинает кипеть при более высокой температуре, чем пресная.

Рассмотрим более подробно каждый из факторов.

Влияние атмосферного давления

Согласно исследованиям и уравнению Клапейрона — Клаузиуса, градус кипения напрямую зависит от атмосферного давления. С его ростом температура кипения увеличивается, а с уменьшением, наоборот, становится все ниже и ниже.

Атмосферное давление — это давление атмосферы, действующее на все находящиеся на ней предметы и земную поверхность. Оно может меняться в зависимости от места и времени и измеряется барометром.

При нормальном атмосферном давлении 760 мм ртутного столба вода кипит при + 100 °C

В горной местности давление уменьшается, а под землей (в шахте) увеличивается.

Для наглядности предоставлена таблица № 1 из большого химического справочника, источник: Волков А. И, Жарский И. В.

Таблица № 1. «Температура кипения воды от давления».

Р, кПаt, °CР, кПаt, °CР, кПаt, °C
5,032,8891,597,17101,325100,00
10,045,8292,097,32101,5100,05
15,053,9892,597,47102,0100,19
20,060,0793,097,62102,5100,32
25,064,9893,597,76103,0100,46
30,069,1194,097,91103,5100,60
35,072,7094,598,06104,0100,73
40,075,8895,098,21104,5100,87
45,078,7495,598,35105,0101,00
50,081,3496,098,50105,5101,14
55,083,7396,598,64106,0101,27
60,085,9597,098,78106,5101,40
65,088,0297,598,93107,0101,54
70,089,9698,099,07107,5101,67
75,091,7898,599,21108,0101,80
80,093,5199,099,35108,5101,93
85,095, 1599,599,49109,0102,06
90,096,71100,099,63109,5102,19
90,596,87100,599,77110,0102,32
91,097, 02101,099,91115,0103,59

Единицы измерения давления в таблице: кПа.

1 кПа = 1000 Па = 0,00986923 атм = 7, 50062 мм. рт. ст

Нормальное атмосферное давление составляет 765 мм. РТ. Ст. = 101,325 Р, кПа

Температура кипения в горах

При подъеме над поверхностью Земли (в горах), температура кипения воды падает, так как снижается атмосферное давление (на каждые 10, 5 м на 1 мм РТ. С). Пузырькам легче всплывать –  процесс происходит быстрее.

горы

Поэтому высоко в горах альпинисты не могут приготовить нормальную пищу, а используют законсервированные продукты.

Для варки мяса, как и других продуктов, нужны привычные 100  градусов. В обратном случае все компоненты бульона просто останутся сырыми.

Таблица № 2. «Как будет меняться t° кипения с высотой».

Высота над уровнем моряt° кипения
0100,0
50098,3
100096,7
150095,0
200093, 3
250091,7
300090,0
350088,3
400086,7
450085,0
500083,3
600080,0

Температура кипения воды в шахте

Если спуститься в шахту, то давление будет увеличиваться.

Температура кипения воды в шахте зависит от глубины (при спуске на 300 м вода закипит при t 101°C, при глубине 600 метров -102 °C

Применение герметической крышки

Герметичные крышки не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. В среднем температура закипания воды увеличивается от 5-20 градусов.

В хозяйстве для приготовления блюд часто используют кастрюли, сковородки с герметичной крышкой. Таким образом, уменьшается время приготовления пищи за счет высокой температуры, а блюда получаются более вкусными. В горных районах с низким давлением это необходимая вещь для приготовления пищи. Так же используют мультиварки и сотейники.

Кипячение воды в вакууме

Вакуум — это среда с газом, с пониженным давлением.

Виды вакуумов:

  1. низкий;
  2. средний;
  3. высокий;
  4. сверхвысокий;
  5. экстремальный;
  6. космическое пространство;
  7. абсолютный.

Температура кипения воды в вакууме зависит от того, какое давление в нём.

Разные виды вакуумов поддерживают разное давление. Например, в низком вакууме давление составляет от 760 до 25 мм. РТ. Ст. В абсолютном вакууме давление полностью отсутствует. Для точного расчета нужно знать модель вакуума и давление, которое он поддерживает.

Кипение солёной воды

Солёная вода закипает при более высокой температуре за счет своих свойств.

Соль увеличивает плотность воды, соответственно на процесс требуется больше времени.

t° повышается примерно на 1 градус при добавлении 40 грамм соли на литр воды.

Температура кипения воды в чайнике

Чистая пресная вода закипает в чайнике при t° 100 градусов °C  при условиях нормального атм. давления 760 мм ртутного столба.

Удельная теплоемкость

Удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг этого вещества, чтобы его температура изменилась на 1 градус Цельсия.

Это количество теплоты необходимое для нагревания массы вещества на один градус.

формула

формула удельной теплоемкости

С — удельная теплоемкость;

Q — кол-во теплоты;

— масса нагреваемого охлаждающегося вещества;

— ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

Процесс кипячения воды: 3 основных стадии

Кипение – это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости по всему объёму при определённой температуре.

Весь процесс кипения воды сопровождается выделением пара. Это одно из состояний воды. При парообразовании температура пара и воды остаются постоянными до тех пор, пока жидкость не изменит свое агрегатное состояние. Это явление объясняется тем, что при кипении вся энергия расходуется в преобразование воды в пар.

В воде растворены молекулы воздуха (газов). При нагревании газ превращается в воздушные пузырьки. При достижении достаточной температуры они лопаются, создаётся характерный шум.

Процесс можно разделить на 3 стадии:

  1. Появление небольших пузырьков вдоль стенок сосуда. Их количество стремительно увеличивается.
  2. Массовый подъем пузырьков и увлечения их объема. Помутнение воды, затем «побеление».
  3. Интенсивное бурление. Пузырьки увеличиваются в размере, поднимаются и лопаются, выпуская пар. Слышен характерный звук кипения.

Что такое кипячёная вода?

Это вода, ранее доведенная до температуры кипения. Сырая вода в своем составе может содержать различные бактерии, микроорганизмы. В водопроводе больших городов много хлора и различных других химических веществ. Процесс кипячения обезвреживает многие микробы. Однако не все бактерии и тяжёлые металлы убиваются в кипящей воде, поэтому питьевая вода происходит предварительную проверку пригодности.

Выводы и рекомендации

Кипячение необходимый процесс для человечества. С помощью него приготавливают пищу, стирают загрязненную одежду, проводят дезинфекцию.

Градус кипения напрямую зависит от давления, свойств воды и емкости.

Подготовлено специалистами www.vodasila.ru

Автор Марюшина Мария

 

Зависимость температуры кипения воды от давления. 7- 310°C, 0,01-100 кгс/см2 100- 374°C / 212- 706°F, 1-222 кгс/см2 = 14-3226 psia.

Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Рабочие среды / / Вода, лед и снег  / / Зависимость температуры кипения воды от давления. 7- 310°C, 0,01-100 кгс/см2 100- 374°C / 212- 706°F, 1-222 кгс/см2 = 14-3226 psia.

Поделиться:   


Зависимость температуры кипения воды от давления. 7- 310°C, 0,01-100 кгс/см2






Pабс (кгс/см2 )

T oC

Примечание

0.01

0.02

0.04

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.033

6.698

17.20

28.64

45.45

59.67

68.68

75.42

80.86

85.45

89.45

92.99

96.18

99.09

100.0

1.5

2.0

2.5

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

20.0

25.0

50.0

100.0

110.79

119.62

126.79

132.88

142.92

151.11

158.08

164.17

169.61

174.53

179.04

211.38

222.90

262.70

309.53

Давления

выше

атмосферного

Забавная ссылка «Давление атмосферы на различной высоте над землей» для альпинистов и туристов от проекта dpva.ru.

Зависимость температуры кипения воды от давления. 100- 374°C / 212- 706°F, 1-222 кгс/см2 = 14-3226 psia 





Абсолютное давление (не приборное)Температура кипения воды
barабс = 1×10-5*Papsiaмм рт.ст. = mmHgдюймов рт.ст. = inHg°C°F
1.01314.776029.92100212
1.03415.077630.54101213
1.10316.0827
Кипение жидкостей. Зависимость температуры кипения от давления | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Если жидкость получает теплоту, то она будет нагреваться и через некоторое время начнет кипеть. По наблюдениям этот про­цесс сопровождается образованием в объеме жидкости пузырьков насыщенного пара. С повышением температуры их количество на стенках сосуда возрастает, а размеры уве­личиваются. При определенной температуре давление пара в пузырьках становится рав­ным давлению в жидкости, и они под дей­ствием силы Архимеда начинают всплывать. Когда такой пузырек достигает поверхности жидкости, он лопается и выбрасывает пар наружу.

Кипение — это внут­реннее парообразование, которое происходит во всем объеме жидкости при температуре, когда давление насыщенного пара равно дав­лению в жидкости.

Установлено, что при кипении темпе­ратура жидкости остается постоянной — при достижении температуры кипения все пре­доставленное количество теплоты идет на парообразование. Если жидкость не получает теплоту, кипение прекратится, поскольку не будет поступать энергия для внутреннего парообразования.

Кипение осуществляется при температуре, когда давление насыщенного пара в пузырьках равно давлению в жидкости.

Рис. 3.3. Зависимость температуры ки­пения воды от давления

Каждое вещество имеет собственную тем­пературу кипения. Очевидно, что ее значение определяется давлением насыщенного пара при данной температуре, поскольку кипение наступает тогда, когда давление насыщенного пара уравнивается с давле­нием в жидкости. Поэтому температура кипения жидкостей зависит от внешнего давления — чем оно выше, тем выше долж­на быть температура кипения, и наоборот. Графически зависимость температуры ки­пения воды от давления изображена на рис. 3.3.




Это подтверждается на практике. Так, в паровых котлах, где давление может пре­вышать 1,5 • 106 Па (15 атм), вода не кипит даже при 200 °C; на высокогорье, где давле­ние намного меньше, чем нормальное ат­мосферное, температура кипения воды бу­дет ниже 100 °C. Например, на вершине Говерлы (2062 м) вода будет кипеть при 90 °C, а на Эвересте (8848 м) температура кипения воды будет менее 70 °C.

При нормальном давлении жид­кий аммиак кипит при -33 °C, вода — при 100 °C, ртуть — при 357 °C.

Это свойство жидкостей широко исполь­зуют в разных технологических процессах. Например, в процессе нефтепереработки для разъединения нефтепродуктов — бензина, ма­зута и масел, имеющих разную температуру кипения; при сахароварении (благодаря по­ниженному давлению сироп кипит при низкой температуре, и поэтому сахар не пригорает). Материал с сайта http://worldofschool.ru

Чтобы вычислить количество теп­лоты, необходимой для кипе­ния, следует учитывать: а) теп­лоту нагревания жидкости до тем­пературы кипения Q1; б) теп­лоту парообразования Q2: Q = Q1 + Q2.

Таким образом, все жидкости имеют по­стоянную температуру кипения, которая за­висит от рода вещества и внешнего дав­ления. Чтобы кипение продолжалось, не­обходимо жидкость нагреть до температуры кипения и продолжать нагревать ее, предо­ставляя количество теплоты, необходимое для парообразования:

Q = cmΔt + rm.





На этой странице материал по темам:

  • Температура кипения спирта в зависимости от давления

  • «кипение жидкости. температура кипения.» для детей.

  • Температура кипения воды и аммиака

  • Строн жидкость для котлов

  • Температура кипения воды на эвересте

Вопросы по этому материалу:

  • Чем отличается кипение от испарения?

  • При каких условиях происходит кипение?

  • От чего зависит температура кипения? Где используют это свойство жидкостей?

  • Будет ли кипеть вода в стакане, который находится в кастрюле с кипятком? А спирт?


Температура кипения воды в зависимости от давления (Таблица)

Справочные таблицы содержат значения температуры кипения воды при различном давлении (в разных единицах измерения).

Обозначения: P — давление, мбар, бар, мм рт. ст. или ат; t — температура, °С.

 

Температура кипения воды при давлении в мбар

P

t, °C

P

t, °C

P

t, °C

900

96,7

960

98,5

1020

100,2

910

97,0

970

98,8

1030

100,5

920

97,3

980

99,1

1040

100,7

930

97,6

990

99,4

1050

101,0

940

97,9

1000

99,6

1060

101,3

950

98,2

1010

99,9

1070

101,6

 

Температура кипения воды при давлении в бар

P

t, °C

P

t, °C

P

t, °C

1

99,7

15

198,2

65

283

2

120,3

16

201,3

70

288

3

133,4

17

204,2

75

293

4

143,5

18

207,0

80

297

5

151,7

19

210,2

85

301

6

158,7

20

212,3

90

305

7

164,8

25

224

95

309

8

170,3

30

236

100

313

9

175,2

35

244

110

320

10

179,7

40

252

120

327

11

183,8

45

259

130

333

12

187,8

50

266

140

339

13

191,5

55

272

150

344

14

195,0

60

277

160

350

Температура кипения воды при давлении в мм рт. ст.

P

t, °C

P

t, °C

P

t, °C

680

96,9

720

98,5

760

100,0

685

97,1

725

98,7

765

100,2

690

97,3

730

98,9

770

100,4

695

97,5

735

99,1

775

100,6

700

97,7

740

99,3

780

100,7

705

97,9

745

99,5

785

100,9

710

98,1

750

99,6

790

101,1

715

98,3

755

99,8

800

101,5

 

Температура кипения воды при давлении в ат

P

t, °C

P

t, °C

P

t, °C

P

t, °C

1

99,1

8

169,6

18

206,1

70

287

2

119,6

9

174,5

19

208,9

80

296

3

132,9

10

179,0

20

211,4

90

304

4

142,9

12

187,1

30

235

100

312

5

151,1

14

194,1

40

251

120

326

6

158,1

15

197,4

50

265

140

338

7

164,2

16

200,4

60

276

160

348

Зависимость температуры кипения от давления — Мегаобучалка

Использование явления охлаждения жидкости при ее испарении; зависимости температуры кипения воды от давления.

При парообразовании вещество переходит из жидкого состояния в газообразное (пар). Существуют два вида парообразования: испарение и кипение.

Испарение — это парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости.

Как происходит испарение? Мы знаем, что молекулы любой жидкости находятся в непрерывном и беспорядочном движении, причем одни из них движутся быстрее, другие — медленнее. Вылететь наружу им мешают силы притяжения друг к другу. Если, однако, у поверхности жидкости окажется молекула с достаточно большой кинетической энергией, то она сможет преодолеть силы межмолекулярного притяжения и вылетит из жидкости. То же самое повторится с другой быстрой молекулой, со второй, третьей и т. д. Вылетая наружу, эти молекулы образуют над жидкостью пар. Образование этого пара и есть испарение.

Поскольку при испарении из жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул становится все меньше и меньше. В результате этоготемпература испаряющейся жидкости понижается: жидкость охлаждается. Именно поэтому, в частности, человек в мокрой одежде чувствует себя холоднее, чем в сухой (особенно при ветре).

В то же время всем известно, что если налить воду в стакан и оставить на столе, то, несмотря на испарение, она не будет непрерывно охлаждаться, становясь все более и более холодной, пока не замерзнет. Что же этому мешает? Ответ очень простой: теплообмен воды с окружающим стакан теплым воздухом.

Охлаждение жидкости при испарении более заметно в том случае, когда испарение происходит достаточно быстро (так что жидкость не успевает восстановить свою температуру благодаря теплообмену с окружающей средой). Быстро испаряются летучие жидкости, у которых силы межмолекулярного притяжения малы, например эфир, спирт, бензин. Если капнуть такой жидкостью на руку, мы ощутим холод. Испаряясь с поверхности руки, такая жидкость будет охлаждаться и отбирать от нее некоторое количество теплоты.

Быстроиспаряющиеся вещества находят широкое применение в технике. Например, в космической технике такими веществами покрывают спускаемые аппараты. При прохождении через атмосферу планеты корпус-аппарата в результате трения нагревается, и покрывающее его вещество начинает испаряться. Испаряясь, оно охлаждает космический аппарат, спасая его тем самым от перегрева.

Охлаждение воды при ее испарении используется также в приборах, служащих для измерения влажности воздуха,— психрометрах (от греческого «психрос» — холодный). Психрометр состоит из двух термометров. Один из них (сухой) показывает температуру воздуха, а другой (резервуар которого обвязан батистом, опущенным в воду) — более низкую температуру, обусловленную интенсивностью испарения с влажного батиста. Чем суше воздух, влажность которого измеряется, тем сильнее испарение и потому тем ниже показания смоченного термометра. И наоборот, чем больше влажность воздуха, тем менее интенсивно идет испарение и потому тем более высокую температуру показывает этот термометр. На основе показаний сухого и увлажненного термометров с помощью специальной (психрометрической) таблицы определяют влажность воздуха, выраженную в процентах. Наибольшая влажность составляет 100% (при такой влажности воздуха на предметах появляется роса). Для человека наиболее благоприятной считается влажность в пределах от 40 до 60%.

С помощью простых опытов легко установить, что скорость испарения увеличивается с ростом температуры жидкости, а также при увеличении площади ее свободной поверхности и при наличии ветра.

Почему при наличии ветра жидкость испаряется быстрее? Дело в том, что одновременно с испарением на поверхности жидкости происходит и обратный процесс — конденсация. Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвращается в нее. Ветер же уносит вылетевшие из жидкости молекулы и не дает им возвращаться назад.

Конденсация может происходить и тогда, когда пар не соприкасается с жидкостью. Именно конденсацией, например, объясняется образование облаков: молекулы водяного пара, поднимающегося над землей, в более холодных слоях атмосферы группируются в мельчайшие капельки воды, скопления которых и представляют собой облака. Следствием конденсации водяного пара в атмосфере являются также дождь и роса.

Зависимость температуры кипения от давления

Температура кипения воды равна 100°С; можно подумать, что это неотъемлемое свойство воды, что вода,где бы и в каких условиях она ни находилась, всегда будет кипеть при 100°С.

Но это не так, и об этом прекрасно осведомлены жители высокогорных селений.

Вблизи вершины Эльбруса имеется домик для туристов и научная станция. Новички иногда удивляются, «как трудно сварить яйцо в кипятке» или «почему кипяток не обжигает». В этих условиях им указывают, что вода кипит на вершине Эльбруса уже при 82°С.

В чем же тут дело? Какой физический фактор вмешивается в явление кипения? Какое значение имеет высота над уровнем моря?

Этим физическим фактором является давление, действующее на поверхность жидкости. Не нужно забираться на вершину горы, чтобы проверить справедливость сказанного.

Помещая подогреваемую воду под колокол и накачивая или выкачивая оттуда воздух, можно убедиться, что температура кипения растет при возрастании давления и падает при его уменьшении.

Вода кипит при 100°С только при определенном давлении — 760 мм рт. ст. (или 1 атм).

Кривая температуры кипения в зависимости от давления показана на рис. 4.2. На вершине Эльбруса давление равно 0,5 атм, этому давлению и соответствует температура кипения 82°С.

Рис. 4.2

А вот водой, кипящей при 10-15 мм рт. ст., можно освежиться в жаркую погоду. При этом давлении температура кипения упадет до 10-15°С.

Можно получить даже «кипяток», имеющий температуру замерзающей воды. Для этого придется снизить давление до 4,6 мм рт. ст.

Интересную картину можно наблюдать, если поместить открытый сосуд с водой под колокол и откачивать воздух. Откачка заставит воду закипеть, но кипение требует тепла. Взять его неоткуда, и воде придется отдать свою энергию. Температура кипящей воды начнет падать, но так как откачка продолжается, то падает и давление. Поэтому кипение не прекратится, вода будет продолжать охлаждаться и в конце концов замерзнет.

Такое кипение холодной воды происходит не только при откачке воздуха. Например, при вращении гребного корабельного винта давление в быстро движущемся около металлической поверхности слое воды сильно падает и вода в этом слое закипает, т. е. в ней появляются многочисленные наполненные паром пузырьки. Это явление называется кавитацией (от латинского слова cavitas — полость).

Снижая давление, мы понижаем температуру кипения. А увеличивая его? График, подобный нашему, отвечает на этот вопрос. Давление в 15 атм может задержать кипение воды, оно начнется только при 200°С, а давление в 80 атм заставит воду закипеть лишь при 300°С.

Итак, определенному внешнему давлению соответствует определенная температура кипения. Но это утверждение можно и «перевернуть», сказав так: каждой температуре кипения воды соответствует свое определенное давление. Это давление называется упругостью пара.

Кривая, изображающая температуру кипения в зависимости от давления, является одновременно и кривой упругости пара в зависимости от температуры.

Цифры, нанесенные на график температуры кипения (или на график упругости пара), показывают, что упругость пара меняется очень резко с изменением температуры. При 0°С (т. е. 273 К) упругость пара равна 4,6 мм рт. ст., при 100°С (373 К) она равна 760 мм рт. ст., т. е. возрастает в 165 раз. При повышении температуры вдвое (от 0°С, т. е. 273 К, до 273°С, т. е. 546 К) упругость пара возрастает с 4,6 мм рт. ст. почти до 60 атм, т. е. примерно в 10 000 раз.

Поэтому, напротив, температура кипения меняется с давлением довольно медленно. При изменении давления вдвое от 0,5 атм до 1 атм температура кипения возрастает от 82°С (355 К) до 100°С (373 К) и при изменении вдвое от 1 до 2 атм — от 100°С (373 К) до 120°С (393 К).

Та же кривая, которую мы сейчас рассматриваем, управляет и конденсацией (сгущением) пара в воду.

Превратить пар в воду можно либо сжатием, либо охлаждением.

Как во время кипения, так и в процессе конденсации точка не сдвинется с кривой, пока превращение пара в воду или воды в пар не закончится полностью. Это можно сформулировать еще и так: в условиях нашей кривой и только при этих условиях возможно сосуществование жидкости и пара. Если при этом не подводить и не отнимать тепла, то количества пара и жидкости в закрытом сосуде будут оставаться неизменными. Про такие пар и жидкость говорят, что они находятся в равновесии, и пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Кривая кипения и конденсации имеет, как мы видим, еще один смысл: это кривая равновесия жидкости и пара. Кривая равновесия делит поле диаграммы, на две части. Влево и вверх (к большим температурам и меньшим давлениям) расположена область устойчивого состояния пара. Вправо и вниз — область устойчивого состояния жидкости.

Кривая равновесия пар — жидкость, т. е. кривая зависимости температуры кипения от давления или, что то же самое, упругости пара от температуры, примерно одинакова для всех жидкостей. В одних случаях изменение может быть несколько более резким, в других — несколько более медленным, но всегда упругость пара быстро растет с увеличением температуры.

Уже много раз мы пользовались словами «газ» и «пар». Эти два слова довольно равноправны. Можно сказать: водяной газ есть пар воды, газ кислород есть пар кислородной жидкости. Все же при пользовании этими двумя словами сложилась некоторая привычка. Так как мы привыкли к определенному относительно небольшому интервалу температур, то слово «газ» мы применяем обычно к тем веществам, упругость пара которых при обычных температурах выше атмосферного давления. Напротив, о паре мы говорим, когда при комнатной температуре и давлении атмосферы вещество более устойчиво в виде жидкости.

 

Кипение и испарение воды. Зависимость температуры кипения от давления — Студопедия

Вода и водяной пар как рабочее тело и теплоноситель получил широкое использование в теплотехнике. Это объясняется тем, что вода является очень распространенным веществом в природе; и второе – вода и водяной пар имеют относительно хорошие термодинамические свойства и не влияют вредно на металл и живой организм. Пар образовывается из воды испарением и кипением.

Испарением называется парообразование, которое происходит только на поверхности жидкости. Этот процесс происходит при любой температуре. При испарении из жидкости вылетают молекулы, которые имеют относительно большие скорости, вследствие чего уменьшается средняя скорость движения молекул, которые остались, и уменьшается температура жидкости.

Кипением называется бурное парообразование по всей массе жидкости, происходящее при передаче жидкости через стенки сосуда определенного количества тепла.

Температура кипения зависит от давления, под которым находится вода: чем больше давление, тем выше температура, при которой начинается кипение воды.

Например, атмосферному давлению 760 мм.рт.ст. соответствует tк=100оС, чем больше давление, тем выше температура кипения, чем меньше давление, тем меньше температура кипения воды.

Если кипение жидкости происходит в закрытом сосуде, то над жидкостью образовывается пар, который имеет капельки влаги. Такой пар называется влажным насыщенным. При этом температура влажного пара и кипящей воды одинаковая и равна температуре кипения.



Если постоянно беспрерывно подавать тепло, то вся вода, включая мельчайшие капли, превратится в пар. Такой пар называется сухим насыщенным.

Температура сухого насыщенного пара также равна температуре кипения, которая отвечает данному давлению.

Отделение частичек воды от пара называется сепарацией, а устройство, предназначенное для этого – сепаратором.

Переход воды из жидкого состояние в газообразное называется парообразованием, а с газообразного в жидкое – конденсацией.

Пар бывает насыщенный и перегретый. Величина, определяющая количество сухого насыщенного пара в 1кг влажного пара в процентах называется степенью сухости пара и обозначается буквой Х (икс). Для сухого насыщенного пара Х=1. Влажность насыщенного пара в паровых котлах должна быть в пределах 1-3%, то есть степень ее сухости Х=100-(1-3)=99-97%.

Пар, температура которого для определенного давления превышает температуру насыщенного пара, называется перегретым. Разность температур между перегретым и сухим насыщенным паром при этом же давлении называется перегревом пара.




6. Основные понятия о гигиене труда, об утомляемости.

Задачи производственной санитарии – это обеспечение наиболее благоприятными условиями труда работающих путем ограждения здоровья трудящихся от воздействия вредных производственных факторов.

К вредным производственным факторам относятся: шум, вибрация, запыленность помещений, загрязненность воздушной среды, наличие токсичных веществ, плохая освещенность рабочих мест, высокая температура в цехах и др.

Все эти перечисленные вредные факторы отрицательно сказываются на здоровье человека.

Личная гигиена на здоровье человека влияет положительно. Она укрепляет организм работающих и повышает их сопротивляемость воздействию нездоровых и вредных факторов. Для этого работающие должны выполнять санитарные нормы и правила. Правильно пользоваться спецодеждой, спецобувью, душем, индивидуальными защитными средствами. Содержать в чистоте и в порядке инструмент и рабочее место. Соблюдать рациональный режим труда, отдыха и режим питания. Регулярно заниматься физкультурой и разнообразными видами летнего и зимнего спорта, что делает организм здоровым и выносливым, так как закаленный спортом организм легко преодолевает болезни, неблагоприятное воздействие внешней среды, в том числе и производственных факторов.

Зависимость точки кипения от давления

Обновление зависимости температуры кипения от давления Раздел 16 Информация о здоровье и безопасности … [Pg.3]

Связь между температурой и давлением в системе с двумя фазами в равновесии показана кривой сосуществования, разделяющей две однофазные области на диаграмме давление-температура (см. рис. 8.6). Рассмотрим кривую жидкость-газ. Если мы рассматриваем T как независимую переменную, кривая представляет собой кривую давления пара, показывающую, как давление пара жидкости изменяется с температурой.Однако если p — независимая переменная, то кривая представляет собой кривую точки кипения, показывающую зависимость точки кипения от давления. [Pg.204]

Как и в случае понижения давления паров (раздел 11.6), фактическая величина повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания, наблюдаемая для растворов ионных веществ, зависит от величины диссоциации, определяемой ван т Фактор Хоффа Формулы для повышения точки кипения и понижения точки замерзания могут быть изменены для учета диссоциации… [Pg.451]

В разделе A.l изложены общие законы термодинамики. Результаты статистической механики идеальных газов обобщены в разделе A.2. Условия химического равновесия для фазовых переходов и для реакций в газах (реальных и идеальных) и в конденсированных фазах (реальных и идеальных) получены в разделе A.3, где указаны методы расчета равновесных составов. В разделе А.4 определены теплоты реакции, описаны методы получения теплоты реакции и обсуждаются адиабатические расчеты температуры пламени.В последнем разделе (раздел A.5), который касается конденсированных фаз, выведено правило фазы, проанализированы зависимости давления паров и температуры кипения от состава в бинарных смесях и обсуждены свойства, связанные с осмотическим давлением. , [Pg.521]

Когда дистилляция проводится в системе, открытой для воздуха, и температура кипения, таким образом, зависит от существующего давления воздуха, следует отметить преобладающее барометрическое давление и учитывать значительные отклонения от принятой температуры кипения температура (см. таблицу 1).Дистилляция также может быть выполнена при более низких давлениях, которые могут быть достигнуты масляным насосом или аспиратором со значительным снижением температуры кипения. [Стр.64]

Точки кипения зависят от давления, потому что давление оказывает большое влияние на энтропию газа. Когда газ расширяется (давление уменьшается), его энтропия увеличивается, поскольку степень беспорядка молекул увеличивается. На уровне моря вода кипит при 100 ° C. В Денвере, штат Колорадо, где высота над уровнем моря составляет 1,6 км, атмосферное давление составляет около 0.84 раза давление на уровне моря. На этой высоте вода кипит при температуре около 95 ° C. На Пике Пик, где высота составляет 4,3 км, вода кипит при температуре около 85 ° C. Люди часто используют скороварки на такой высоте, чтобы увеличить температуру кипения воды. [Pg.416]

Мы видели (Раздел 12-15), как присутствие сильных сил притяжения между молекулами газа может привести к тому, что поведение газа станет неидеальным, когда молекулы сблизятся. В жидкостях и твердых телах молекулы гораздо ближе друг к другу, чем в газах.В результате свойства жидкостей, такие как температура кипения, давление пара, вязкость и теплота испарения, заметно зависят от сил межмолекулярных сил притяжения. Эти силы также напрямую связаны со свойствами твердых веществ, такими как температура плавления и теплота плавления. Давайте предисловим наше исследование этих конденсированных фаз обсуждением типов сил притяжения, которые могут существовать между молекулами и ионами. [Pg.487]

Шкала моляльности полезна для экспериментов, в которых проводятся физические измерения (по точке замерзания, температуре кипения, давлению пара и т. Д.).) изготавливаются в широком диапазоне температур. Молярность данного раствора, которая определяется исключительно массами компонентов раствора, не зависит от температуры. С другой стороны, молярная концентрация или нормальность раствора, определяемые в единицах объема, могут заметно изменяться при изменении температуры из-за температурной зависимости объема. В разбавленных водных растворах ([Pg.191]


,

Как атмосферное давление и высота влияют на температуру кипения?

Химия

Наука
  • Анатомия и физиология

  • астрономия

  • астрофизика

  • Биология

  • Химия

  • наука о планете Земля

Формула точки кипения | Формула повышения температуры кипения и решенные примеры

По определению точка кипения — это температура, при которой давление пара жидкости равно окружающему давлению, и жидкость превращается в пар. Явление кипения зависит от давления, и, следовательно, температура кипения жидкости может меняться в зависимости от окружающего давления. Например, из-за изменения атмосферного давления на разной высоте вода кипит при 100 ° C (212 ° F) на уровне моря, но при 93 °.4 ° C (200,1 ° F) на высоте 1905 метров (6250 футов). При данном давлении разные жидкости будут кипеть при разных температурах.

Высота точки кипения:
Мы знаем, что чистая вода кипит при 100 ° C при давлении 1 атм, но с температурой кипения происходит интересная вещь, если добавить в воду небольшое количество соли. Экспериментально доказано, что добавление любой формы нелетучего растворенного вещества в жидкость повышает его температуру кипения. Количество, на которое изменяется температура кипения, прямо пропорционально количеству добавленного растворенного вещества.0 — {T_b} \] — высота точки кипения,
м — моляльность,
‘\ [{K_b} \]’ — молярная высота, точка кипения или эбуллиоскопическая постоянная, для которой значение зависит только от растворителя.
Уравнение можно записать так:

\ [\ Delta {T_b} = \ frac {{1000 \ times {K_b} \ times w}} {{M \ times W}} \] где » — это вес растворенного вещества; » — это молярная масса растворенного вещества, а ‘ W ‘ — это вес растворителя в граммах.

Пример: Что такое повышение температуры кипения, когда 147 г молочной кислоты (C 6 H 10 O 5 ) растворено в 647 г циклогексана (C 6 H 12 )? Константа точки кипения для циклогексана составляет 2.79 ° С / м.
Раствор:
Определите молярность раствора молочной кислоты
m = (147 г / 162,14 г / моль) / 0,647 кг = 1,40127
\ [\ Delta {T_b} = {K_b} \ times m \]
\ [\ Delta {T_b} = \] (2,79 ° C, кг моль -1 ) (1,40127 моль / кг)
\ [\ Delta {T_b} \] = 3,91 ° C

Вопрос: Решение 10,0 г нелетучего недиссоциирующего соединения, растворенного в 0,200 кг бензола, кипит при 81,2 ° С. Рассчитайте молекулярную массу соединения.Эбуллиоскопическая константа для бензола: 2,53 ° С / м и температура кипения чистого бензола: 80,1 ° С
Опции:
(а) 115 г / моль
(б) 145 г / моль
(в) 120 г / моль
(d) 100 г / моль
Ответ: (a)
Решение:
\ [\ Delta {T_b} = \ frac {{1000 \ times {K_b} \ times w}} {{M \ times W }} \]
\ [1.1 = \ frac {{1000 \ times 2.53 \ times 10}} {{M \ times 200}} \]
M = 115 г / моль

.

точек кипения при высоком давлении

Когда вода нагревается, она достигает температуры — точки кипения — при которой давление пара достаточно велико, чтобы внутри воды образовались пузырьки. Температура кипения воды зависит от давления.

Онлайн калькулятор точки кипения воды

Приведенный ниже калькулятор можно использовать для расчета температуры кипения воды при заданных абсолютных давлениях.
Температура на выходе указана в ° C, ° F, K и ° R.

Примечание! Давление должно быть в пределах 1-220 бар, 14.7-3200 фунтов на квадратный дюйм, 760-165 000 мм рт.ст. или 30-6500 рт.ст.

Точки кипения воды при абсолютных давлениях в диапазоне от 1 до 70 бар или от 14,7 до 1000 фунтов на кв. Дюйм указаны на рисунках и в таблицах ниже:

См. Вода и Тяжелая вода для термодинамических свойств в стандартных условиях.
См. Также другие свойства Вода при различных температурах и давлении : Точки кипения при вакуумном давлении, Плотность и удельный вес, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота испарения, Константа ионизации, pK w , нормальной и тяжелой воды, точки плавления при высоком давлении, число Прандтля, свойства в условиях равновесия газ-жидкость, давление насыщения, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость), удельный объем, теплопроводность, температуропроводность и давление пара при газо- жидкое равновесие.

HP_BP_C

HP_BP_F

water_BP_P_C

water_BP_P_F

* фунтов на квадратный дюйм]

175144.0 900 900 17 171 441 900 900 17 171 441 44 900 900 17 171 1 100 944

2051 100

532

Абсолютное давление Температура кипения воды
[бара]
[1×10 5 * Па]
[мм рт. ст.] [в рт.ст.013 14,7 760 29,92 100 212
1,034 15,0 776 30,54 101 213
1,103 16,0 851 900,0 102 216
1,172 17,0 879 34,61 104 219
1.241 18.0 931 36.65 106 222
1.310 19.0 983 38.68 107 225
1.379 20.0 4051

4051 20.0 4051 9004 109 228
1,517 22,0 1138 44,79 112 233
1.655 24.0 1241 48.86 114 238
1.793 26.0 1345 52.94 117 242
1.931 1. 931 5751 900.0

28.0 57 900 900 900 119 246
2.068 30.0 1551 61.08 121 250
2.206 32.0 1655 65.15 123 254
2.344 34.0 1758 69.22 125 258
2.482 73.0 900 900

73 500 900 0 9004 127 261
2,620 38,0 1965 77,37 129 264
2.758 40,0 2069 81,44 131 267
2,896 42,0 2172 85,51 132 270
3,034 44,0 8951 900,0 44,0 8951 900 8 900 8 900 51 8 900 8 900 44

134 273
3,172 46,0 2379 93,66 135 276
3.309 48,0 2482 97.73 137 279
3.447 50.0 2586 101.8 138 281
3.585 95.0 10589 140 284
3,723 54,0 2793 109,9 141 286
3.861 56.0 2896 114.0 142 288
3.999 58.0 2999 118.1 144 291
4.137 60.0 12251 900.0 12251 60.0 12251 900.0 145 293
4,275 62,0 3206 126,2 146 295
4.413 64.0 3310 130.3 147 297
4.551 66.0 3413 134.4 148 299
4.688 900.0 13.0 13 0 413 149 301
4.826 70.0 3620 142.5 151 303
4.964 72,0 3723 146,6 152 305
5,102 74,0 3827 150,7 153 307
5,240 900,0 15 40 7 7 944 900 900 15 5 900 9 900 9

5,244

5,200 5,200 9004

5,200 5,200 964 154 309
5.378 78.0 4034 158.8 155 310
5.516 80.0 4137 162.9 156 312
5.654 82.0 4241 167.0 157 314
5.792

5..0 900 1751 158 316
5.929 86.0 4447 175.1 158 317
6.067 88.0 4551 179.2 159 319
6.205 90.0 4654 183.2 160 320
6.343 92.0 1851 900.0 92.0 1851 900 0 4551 161 322
6,481 94,0 4861 191,4 162 323
6.619 96.0 4965 195.5 163 325
6.757 98.0 5068 199.5 164 326
6.895 2051

164 328
7,239 105 5430 213,8 ​​ 166 331
7.584 110 5689 224.0 168 335
7.929 115 5947 234.1 170 338
8.2 900 900 900 900 120 120 900 900 900 900 12204 6204 900 900 900 900 6204 900 900 900 900 6204 172 341
10,34 150 7757 305,4 181 359
12.07 175 9050 356.3 189 372
13.79 200 10343 407.2 194 382
15.51 9005 15.51 9005 15.51 15.51

15.51

9005 07 07 200 392
17.24 250 12929 509.0 205 401
18.96 275 14222 559.9 210 410
20.68 300 15514 610.8 214 417
22.41 325 1651 900 900 900 900 6 900 9 218 425
24.13 350 18100 712,6 222 432
25.86 375 19393 763.5 226 438
27.58 400 20686 814.4 229 445
29.30 4265 215 7944

29.30 4265 425 215 8 900 9 900 44 9 900 9

19393 233 451
31.03 450 23272 916.2 236 456
32.75 475 24565 967.1 239 462
34.47 500 25857 1018 242 467
36.20 5.20 2750 3544

2451 245 472
37,92 550 28443 1120 247 477
39.64 575 29736 1171 250 482
41.37 600 31029 1222 252 486
43.09 1231

625 1232 900 9 625 1232 900 9 625 1232 900 34 255 491
44,82 650 33615 1323 257 495
46.54 675 34908 1374 260 499
48.26 700 36200 1425 262 503
49.99 1449 1449 1449 900 900 900 900 1449 900 900 900 900 1449 900 900 900 900 37493 264 507
51,71 750 38786 1527 266 511
53.43 775 40079 1578 268 515
55.16 800 41372 1629 270 518
56.88 8 8 900 16 8 900 900 900

8 8 900 900 900 900 16 880 16 880 16 880 900 44

16 8 8 900 44

42 880 900 44

42 880 42 880 272 522
58,61 850 43958 1731 274 525
60.33 875 45251 1782 276 529
62.05 900 46543 1832 278
65.50 1934 4912 9004 281 539
68,95 1000 51715 2036 285 545
75.06 1089 56301 2217 290 555
84.64 1228 63485 2499 298 570
98.78 983344 900 900 2951 1433 9334444

2933 293344 900 900 310 590
114,6 1662 85965 3384 321 610
127.9 1854 95895 3775 329 625
147,3 2136 110462 4349 341 645
163.3 1693 1293 94444 900 900 900 16 23234444

1293 944 44 900 9 9003 163.3 163.344 233 163 9 944 9 9 944 44

1851 349 660
186,8 2710 140127 5517 360 680
213.5 3096 160131 6304 371 700
222,4 3226 166829 6568 374 706
    91499 T () 9005 5/9 [Т ( o F) — 32]
  • 1 фунт / кв.дюйм (фунт / дюйм 2 ) = 6 894,76 Па (н / м 2 ) = 0,068948 бар = 51,7149 мм рт.ст. = 2,03602 в рт. Ст.

См. Вода и Тяжелая вода — для термодинамических свойств.
См. Также Плотность воды, удельный вес и коэффициент теплового расширения, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота испарения, Константа ионизации, pK w , для нормальной и тяжелой воды, Точки давления и кипения, Удельный вес, Удельная теплоемкость (теплоемкость) и Удельный объем для онлайн-калькуляторов, рисунков и таблиц.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о