Fizična vrednost: toplota izhlapevanja vode

Vsi poznajo sliko: na ognju je pekač z vodo. Voda iz mraza se postopoma segreje, tukaj na površini se pojavijo prvi mehurčki, kmalu pa je vse zabavno. Kakšna je toplota izhlapevanja vode? Nekateri se spomnimo iz šolskega programa, da temperatura vode pri naravnem atmosferskem tlaku ne sme presegati 100 ° C. In kdo se ne spomni ali ne verjame, lahko uporabi ustrezen termometer in se prepričajte, da upoštevate varnostne ukrepe.

Toda kako je to mogoče? Konec koncev, ogenj še vedno gori pod lonec, daje energijo tekočini in kje gre, če ne ogreva vode? Odgovor: Energija se porabi za preoblikovanje vode v paro.

Kje potuje energija?

V običajnem življenju smo navajeni na tri stanja okolice: trdne, tekoče in pline. V trdnem stanju so molekule trdno pritrjene v kristalni rešetki. Toda to ne pomeni njihove popolne nepremostljivosti pri nobeni temperaturi, če bi bila le še vsaj stopnja višja minus-273 ° C (to je absolutna nič), molekule vibrirajo. Amplituda vibracij je odvisna od temperature. Ko se segreva energija prenaša delci snovi in ​​neredno gibi postali bolj intenzivna, nato pa doseže določeno točko tako silo, da molekule zaustavi rešetke gnezda - postane snov tekočina.

V tekočem stanju so molekule tesno povezane s silo privlačnosti, čeprav niso določene na določeni točki v prostoru. Z nadaljnjim kopičenjem vročine s snovjo kaotične vibracije dela molekul postanejo tako velike, da se sila privlačnosti molekul medsebojno premaga in razpeljejo narazen. Temperatura snovi preneha rastejo, vsa energija prenese in je sedaj sledi naslednje serije delcev, in tako, korak za korakom, vsa voda prepognjeni iz ponve zapolnjuje kuhinja v obliki pare.

Vsaka snov zahteva določeno količino energije za izvedbo tega postopka. Vročina uparjanja vode, tako kot druge tekočine, je končna in ima posebne vrednosti.

V katerih enotah je izmerjena

Vsako energijo (čeprav gibanje, celo toplota) merimo v džulove. Joule (J) je poimenovana po znanem znanstveniku Jamesu Jouleu. Numerično lahko energijo v 1 J dobimo s potiskanjem določenega telesa na razdalji 1 metra z naporom 1 Newton.

Prej smo uporabili koncept kalorij za merjenje toplote. Menil je, da toplota - to je takšna fizična snov, ki lahko pride v ali iz katerega koli telesa. Bolj "teče" v fizično telo, bolj je to vroče. V starih učbenikih še vedno lahko to izpolnjujete fizična količina. Ampak preprosto je prevedeti v džulove, pomnožiti z 4.19.

Vendar je energija, potrebna za pretvorbo tekočin v pline, imenovana posebna toplota izhlapevanja. Toda kako jo izračunati? Ena stvar je, da preskusno cev vode pretočimo v paro, druga pa je rezervoar parnega motorja velikega plovila.

Zato, na primer, za H₂Oh, pri ogrevalnem inženirstvu delujejo s pojmom "specifična toplota izhlapevanja vode" (J / kg - merska enota). Ključna beseda tukaj je "specifična". Upošteva se količina energije, ki je potrebna za pretvorbo 1 kg tekoče snovi v paro.

Vrednost je označena z latinsko črko L. Vrednost v joulu se meri za 1 kg.

Koliko energije potrebuje voda?

Specifična toplota nastajanja pare vode se izmeri, kot sledi: količina N se vlije v vsebnik, jo odvede do vrenja. Energija, porabljena za izparevanje litra vode, bo želena vrednost.

Z merjenjem, kakšna je toplota parne tvorbe, so bili znanstveniki rahlo presenečeni. Za pretvorbo v plin, voda potrebuje več energije kot vse tekočine na Zemlji: celoten obseg alkohola, utekočinjeni plini in celo več kot kovine, kot so živo srebro in svinec.

Torej je bila toplota izhlapevanja vode enaka 2,26 mJ / kg. Za primerjavo:

• v živem srebru 0,282 mJ / kg;
• svinec - 0,855 mJ / kg.

In kaj, če bi nasprotno?

In kaj se zgodi, če obrnete postopek, povzročite kondenzacijo tekočine? Nič posebnega se zgodi s potrditvijo zakona o ohranitvi energije: kondenzacija kilogram tekočine iz pare se sprosti povsem enako količino toplote, ki je potrebna, da preživijo na to obrača nazaj v paro. Zato se v referenčnih tabelah pogosteje pojavlja izraz "specifična toplota izhlapevanja in kondenzacije".

Mimogrede, dejstvo, da se med izhlapevanjem toplote absorbira, se uspešno uporablja v gospodinjski in industrijski opremi za ustvarjanje umetnega mraza.