Language
Country/Area
No result found
Тайна точки кипения: почему жидкости кипят при разных температурах и под разным давлением?
Когда мы кипятим воду на кухне, мы можем не думать, что на температуру кипения воды влияет окружающее давление. Температура кипения воды при стандартном атмосферном давлении составляет 100°С, но эти данные различаются при разном давлении окружающей среды. Например, температура кипения воды снижается, когда мы находимся на большой высоте, и это одна из причин, почему приготовление пищи особенно важно во время восхождений.
Точка кипения — это температура, при которой жидкость превращается в газ, когда давление ее паров становится равным окружающему давлению окружающей среды.
В среде низкого давления температура кипения жидкости снижается. Например, на высоте около 1905 м температура кипения воды падает до 93,4°С. Это связано с тем, что на этой высоте атмосферное давление снижается, давление паров воды легче достигает этого давления, и поэтому вода легче закипает.
Взаимосвязь между температурой кипения и давлением окружающей среды
Температура кипения жидкости увеличивается с увеличением давления окружающей среды. По мере увеличения давления необходимое давление паров жидкости повышается и, следовательно, температура кипения. Это явление можно отчетливо увидеть в скороварках, где давление внутри намного выше внешнего атмосферного давления, что позволяет жидкости кипеть при более высоких температурах.
Отличие термического испарения от кипения состоит в том, что испарение — это явление, происходящее на поверхности жидкости, тогда как кипение происходит во всей жидкости.
В процессе кипения жидкость образует пузырьки воздуха, которые образуются по всей жидкости и поднимаются на поверхность, образуя кипение. Термическое испарение — это процесс, при котором молекулы на поверхности жидкости переходят в газ при повышении температуры. Этот процесс может происходить и при более низких температурах.
Температура и давление насыщения
Температурой насыщения жидкости является температура кипения, которую она может достичь при соответствующем давлении насыщения. Проще говоря, жидкость при определенных условиях можно считать «насыщенной», то есть при дополнительном подводе тепловой энергии жидкость начнет кипеть. На больших высотах давление насыщения снижается и, следовательно, температура насыщения соответственно снижается.
В соответствии с различными стандартами общая температура кипения воды составляет 100 °C (212 °F), а фактическая температура кипения при 1 атм составляет 99,97 °C (211,9 °F).
Это означает, что в практических приложениях измерение температуры кипения необходимо калибровать в соответствии с давлением окружающей среды в данный момент. Например, на высоте Эвереста температура кипения воды составляет всего 71°C (160°F). Это не только влияет на безопасность питьевой воды для альпинистов, но также влияет на время и эффективность приготовления пищи.
Температура кипения химического вещества
Каждое химическое вещество имеет свою уникальную температуру кипения — характеристику, которую можно использовать для указания летучести вещества. В общем, более низкая температура кипения часто означает, что вещество более летучее. Например, у гелия самая низкая температура кипения, а у вольфрама и стали очень высокие температуры кипения — более 5000 К. Характеристики температуры кипения этих веществ играют важную роль во многих промышленных процессах.
Понимание характеристик температуры кипения и ее изменений при различных давлениях и средах имеет важное значение для областей химии, физики и техники.
Примеси и точки кипения
Кроме того, в растворах, содержащих нелетучие примеси, температура кипения повышается — явление, известное как повышение температуры кипения. Например, температура кипения соленой воды выше, чем у чистой воды. Эта характеристика очень полезна в кулинарии и промышленности и может влиять на проектирование процесса.
Заключение
Понимание того, как на температуру кипения влияет воздействие окружающей среды, важно не только для повседневного приготовления пищи, но также имеет глубокие последствия для научных исследований и промышленного применения. Сколько интересных научных принципов скрывается за этим, казалось бы, обычным явлением?
