Физическа стойност: топлината на изпаряване на вода

Всеки знае картината: на печката в огън има тава с вода. Водата от студа постепенно става гореща, тук на повърхността му се появяват първите мехурчета и скоро всичко е изпълнено със забавление. Каква е топлината от изпарението на водата? Някои от нас помнят от училищната програма, че температурата на водата при естествено атмосферно налягане не може да надвишава 100 ° С. И кой не помни или не вярва, може да използва подходящия термометър и да се увери, че спазва мерките за сигурност.

Но как може да бъде това? В края на краищата огънят все още гори под гърнето, дава енергия на течността и къде отива, ако то не затопли водата? Отговор: Енергията се изразходва за превръщането на водата в пара.

Къде отива енергията?

В обикновения живот ние сме свикнали с трите състояния на заобикалящата ни материя: твърди, течни и газови. В твърдо състояние молекулите са фиксирани фиксирани в кристалната решетка. Но това не означава пълната им неподвижност, при всякаква температура, ако само беше с поне една степен по-висока минус-273 ° C (това е абсолютна нула), молекулите вибрират. И амплитудата на вибрациите зависи от температурата. При загряване на енергия се предава частици на веществото и непостоянни движения стават по-силни и след достигане на определена точка такава сила, че молекули оставяйки решетки гнезда - веществото става течен.

Течно състояние на молекулата е тясно свързани помежду си по силата на гравитацията, но не е фиксирана към определена точка в пространството. С допълнителни топлина натрупване вещество хаотично вибрации части стават толкова големи, че силата на привличане на молекулите една спрямо друга е преодоляна, и те разпръсне. Температурата на веществото престава да расте, цялата енергия се прехвърля и сега е следната следващата партида от частички, и така, стъпка по стъпка, цялата вода захванат от тенджерата запълва кухнята под формата на пара.

Всяко вещество изисква известно количество енергия за осъществяване на този процес. Топлината на изпаряване на вода, подобно на другите течности, е ограничена и има специфични стойности.

В какви единици се измерва

Всяка енергия (макар и движение, дори топлина) се измерва в джаула. джаул (J) е кръстен на известния учен James Joule. Числено, енергията в 1 J може да бъде получена чрез натискане на определено тяло на разстояние 1 метър с усилие от 1 Нютон.

Преди това концепцията за калориите се използва за измерване на топлината. Смята се, че топлината - това е такова физическо вещество, което може да потече във или от всяко тяло. Колкото по;"тече" във физическото тяло, толкова по-горещо е. В старите учебници все още можете да срещнете това физическо количество. Но е лесно да се превежда в джаули, да се умножи по 4.19.

Енергията обаче, необходима за превръщането на течностите в газове, се нарича специфична топлина на изпаряване. Но как да го изчислим? Едно нещо е да превърнеш епруветка в пара и друго нещо е резервоарът на парния двигател на огромен съд.

Следователно, например, за H₂О, горивни системи работят на понятието "латентна топлина на изпарение на вода" (J / кг - единица). И ключовата дума тук е "специфична". Счита се количеството енергия, което е необходимо за превръщане на 1 кг течно вещество в пара.

Стойността се обозначава с латинската буква L. Стойността в джаули се измерва с 1 кг.

Колко енергия изисква водата?

Специфичната топлина на образуване на пара от водата се измерва, както следва: количеството N се изсипва в контейнера и се довежда до кипене. Енергията, изразходвана за изпаряване на един литър вода, ще бъде желаната стойност.

Измервайки каква е специфичната топлина на образуване на пара, учените бяха леко изненадани. За да се превърне в газ, водата изисква повече енергия от всички течности на Земята: целият диапазон от алкохоли, втечнени газове и дори повече от метали като живак и олово.

Така че топлината на изпаряване на водата се оказа равна на 2.26 mJ / kg. За сравнение:

• в живак, 0.282 mJ / kg;
• олово - 0.855 mJ / kg.

И какво, ако напротив?

И какво ще стане, ако обърнете процеса, причините течността да кондензира? Нищо особено случва закон потвърждение за запазване на енергията: кондензацията на един килограм течност от пара се отделя точно същото количество топлина, което е необходимо, за да прекарат най-го включите отново в пари. Следователно, по-често в референтните таблици се появява терминът "специфична топлина на изпаряване и кондензация".

Между другото, фактът, че по време на изпаряването топлина се абсорбира, се използва успешно в битовото и промишлено оборудване за създаване на изкуствен студ.