Specifična toplotna kapaciteta uparjanja etra. Specifična toplota uparjanja

V tej lekciji bomo pozornost posvetili tej vrsti izhlapevanja, kot je vrenje, razpravljali o njegovih razlikah od prej obravnavanega procesa izhlapevanja, predstavili vrednost, kot je temperatura vrelišča, in razpravljali o tem, od česa je odvisna. Na koncu lekcije bomo predstavili zelo pomembno veličino, ki opisuje proces uparjanja – specifično toploto uparjanja in kondenzacije.

Tema: Agregatna stanja snovi

Lekcija: Vrenje. Specifična toplota uparjanja in kondenzacije

V zadnji lekciji smo si že ogledali eno od vrst tvorbe pare - izhlapevanje - in izpostavili lastnosti tega procesa. Danes bomo obravnavali to vrsto uparjanja, proces vrenja, in predstavili vrednost, ki numerično označuje proces uparjanja - specifično toploto uparjanja in kondenzacije.

Opredelitev.Vrenje(slika 1) je proces intenzivnega prehoda tekočine v plinasto stanje, ki ga spremlja nastajanje parnih mehurčkov in poteka po celotnem volumnu tekočine pri določeni temperaturi, ki se imenuje vrelišče.

Primerjajmo obe vrsti uparjanja med seboj. Proces vrenja je intenzivnejši od procesa izhlapevanja. Poleg tega, kot se spomnimo, se proces izhlapevanja pojavi pri kateri koli temperaturi nad tališčem, proces vrelišča pa strogo pri določeni temperaturi, ki je za vsako snov drugačna in se imenuje vrelišče. Upoštevati je treba tudi, da izhlapevanje poteka samo s proste površine tekočine, to je z območja, ki jo ločuje od okoliških plinov, vrenje pa se pojavi iz celotne prostornine hkrati.

Oglejmo si podrobneje postopek vrenja. Predstavljajmo si situacijo, s katero smo se mnogi od nas že večkrat srečali - segrevanje in vretje vode v določeni posodi, na primer ponvi. Pri segrevanju se bo določena količina toplote prenesla na vodo, kar bo povzročilo povečanje njene notranje energije in povečanje aktivnosti molekularnega gibanja. Ta proces se bo nadaljeval do določene stopnje, dokler energija molekularnega gibanja ne postane zadostna za začetek vrenja.

Voda vsebuje raztopljene pline (ali druge nečistoče), ki se sproščajo v njeni strukturi, kar povzroči tako imenovani nastanek uparjevalnih centrov. To pomeni, da se v teh središčih začne sproščati para in po celotni prostornini vode nastanejo mehurčki, ki jih opazimo med vrenjem. Pomembno je razumeti, da ti mehurčki ne vsebujejo zraka, temveč paro, ki nastane med procesom vrenja. Po nastanku mehurčkov se količina pare v njih poveča in začnejo se povečevati. Pogosto mehurčki na začetku nastanejo blizu sten posode in se ne dvignejo takoj na površje; najprej se povečajo v velikosti, pod vplivom naraščajoče Arhimedove sile, nato pa se odcepijo od stene in se dvignejo na površje, kjer počijo in sprostijo del pare.

Omeniti velja, da vsi mehurčki pare ne dosežejo takoj proste površine vode. Na začetku procesa vrenja voda še ni enakomerno segreta in spodnje plasti, v bližini katerih neposredno poteka proces prenosa toplote, so še bolj vroče od zgornjih, tudi ob upoštevanju konvekcijskega procesa. To vodi do dejstva, da se mehurčki pare, ki se dvigajo od spodaj, zrušijo zaradi pojava površinske napetosti, preden dosežejo prosto površino vode. V tem primeru para, ki je bila v mehurčkih, prehaja v vodo, s čimer se dodatno segreje in pospeši proces enakomernega segrevanja vode po celotni prostornini. Kot rezultat, ko se voda skoraj enakomerno segreje, skoraj vsi mehurčki pare začnejo doseči površino vode in začne se proces intenzivnega nastajanja pare.

Pomembno je poudariti dejstvo, da temperatura, pri kateri poteka proces vrenja, ostane nespremenjena, tudi če povečamo intenzivnost dovajanja toplote tekočini. Preprosto povedano, če med postopkom vrenja dodate plin na gorilnik, ki segreva posodo z vodo, bo to vodilo samo do povečanja intenzivnosti vrenja, ne pa do povečanja temperature tekočine. Če se resneje poglobimo v proces vrenja, velja omeniti, da se v vodi pojavijo območja, v katerih se lahko pregreje nad vrelišče, vendar količina takšnega pregrevanja praviloma ne presega ene ali nekaj stopinj. in je nepomemben v skupni prostornini tekočine. Vrelišče vode pri normalnem tlaku je 100°C.

Med postopkom vrenja vode lahko opazite, da ga spremljajo značilni zvoki tako imenovanega kipenja. Ti zvoki nastanejo ravno zaradi opisanega procesa sesedanja parnih mehurčkov.

Procesi vrenja drugih tekočin potekajo enako kot vretje vode. Glavna razlika v teh procesih so različne temperature vrelišča snovi, ki so pri normalnem atmosferskem tlaku že izmerjene tabelarične vrednosti. V tabeli navajamo glavne vrednosti teh temperatur.

Zanimiv podatek je, da je vrelišče tekočin odvisno od vrednosti atmosferskega tlaka, zato smo navedli, da so vse vrednosti v tabeli podane pri normalnem atmosferskem tlaku. Ko se zračni tlak poveča, se tudi vrelišče tekočine poveča; ko se zmanjša, se, nasprotno, zmanjša.

Na tej odvisnosti vrelišča od tlaka okolice temelji princip delovanja tako znanega kuhinjskega aparata, kot je lonec na pritisk (slika 2). Gre za ponev s tesno prilegajočim se pokrovom, pod katerim med postopkom parjenja vode zračni tlak s paro doseže do 2 atmosferskega tlaka, kar vodi do povišanja vrelišča vode v njej na . Zaradi tega se voda in hrana v njej lahko segrejeta na temperaturo, višjo od običajne (), postopek kuhanja pa se pospeši. Zaradi tega učinka je naprava dobila ime.

riž. 2. Lonec na pritisk ()

Situacija z znižanjem vrelišča tekočine z znižanjem atmosferskega tlaka ima tudi primer iz življenja, vendar za mnoge ljudi ni več vsakdanji. Ta primer velja za potovanja plezalcev v visokogorskih regijah. Izkazalo se je, da se na območjih, ki se nahajajo na nadmorski višini 3000-5000 m, vrelišče vode zaradi znižanja atmosferskega tlaka zmanjša na nižje vrednosti, kar povzroča težave pri pripravi hrane na pohodih, saj je za učinkovito toplotno obdelavo izdelkov v tem primeru traja bistveno dlje kot v normalnih pogojih. Na nadmorski višini okoli 7000 m vrelišče vode doseže , kar onemogoča kuhanje številnih izdelkov v takih razmerah.

Nekatere tehnologije za ločevanje snovi temeljijo na dejstvu, da so vrelišča različnih snovi različna. Na primer, če upoštevamo kurilno olje, ki je kompleksna tekočina, sestavljena iz številnih komponent, potem se lahko med procesom vrenja razdeli na več različnih snovi. V tem primeru se zaradi dejstva, da so vrelišča kerozina, bencina, nafte in kurilnega olja različna, lahko med seboj ločijo z uparjanjem in kondenzacijo pri različnih temperaturah. Ta proces običajno imenujemo frakcioniranje (slika 3).

riž. 3 Ločevanje olja na frakcije ()

Kot vsak fizični proces je treba tudi vrenje označiti z neko numerično vrednostjo, to vrednost imenujemo specifična toplota uparjanja.

Da bi razumeli fizični pomen te vrednosti, razmislite o naslednjem primeru: vzemite 1 kg vode in jo segrejte do vrelišča, nato izmerite, koliko toplote je potrebno za popolno izhlapevanje te vode (brez upoštevanja toplotnih izgub) - ta vrednost bo enaka specifični toploti uparjanja vode. Za drugo snov bo ta toplotna vrednost drugačna in bo specifična toplota uparjanja te snovi.

Izkazalo se je, da je specifična toplota uparjanja zelo pomembna značilnost v sodobnih tehnologijah proizvodnje kovin. Izkazalo se je, da na primer med taljenjem in izhlapevanjem železa z njegovo kasnejšo kondenzacijo in strjevanjem nastane kristalna mreža s strukturo, ki zagotavlja večjo trdnost kot prvotni vzorec.

Imenovanje: specifična toplota uparjanja in kondenzacije (včasih označena kot ).

merska enota: .

Specifična toplota uparjanja snovi je določena z laboratorijskimi poskusi, njene vrednosti za osnovne snovi pa so navedene v ustrezni tabeli.

Vretje je intenzivno izhlapevanje, ki nastane, ko se tekočina segreje ne le s površine, ampak tudi znotraj nje.

Vretje se pojavi z absorpcijo toplote.
Večina dovedene toplote se porabi za prekinitev vezi med delci snovi, ostalo pa za delo, opravljeno med širjenjem pare.
Zaradi tega postane interakcijska energija med delci hlapov večja kot med delci tekočine, zato je notranja energija hlapov večja od notranje energije tekočine pri enaki temperaturi.
Količina toplote, ki je potrebna za pretvorbo tekočine v paro med postopkom vrenja, se lahko izračuna po formuli:

kjer je m masa tekočine (kg),
L je specifična toplota uparjanja.

Specifična toplota uparjanja kaže, koliko toplote je potrebno za pretvorbo 1 kg določene snovi v paro pri vrelišču. Enota za specifično toploto uparjanja v sistemu SI:
[L] = 1 J/kg
Z naraščanjem tlaka se vrelišče tekočine povečuje, specifična toplota uparjanja pa pada in obratno.

Med vrenjem se temperatura tekočine ne spremeni.
Vrelišče je odvisno od pritiska, ki deluje na tekočino.
Vsaka snov pri enakem tlaku ima svoje vrelišče.
S povečanjem atmosferskega tlaka se začne vrenje pri višji temperaturi, z znižanjem tlaka pa obratno.
Na primer, voda zavre pri 100 °C samo pri normalnem atmosferskem tlaku.

KAJ SE DOGAJA V TEKOČINI PRI VREJU?

Vretje je prehajanje tekočine v paro z nenehnim nastajanjem in rastjo parnih mehurčkov v tekočini, v katere tekočina izhlapeva. Na začetku segrevanja je voda nasičena z zrakom in ima sobno temperaturo. Pri segrevanju vode se na dnu in stenah posode sprošča v njej raztopljeni plin, ki tvori zračne mehurčke. Začnejo se pojavljati že dolgo pred vrenjem. Voda izhlapeva v te mehurčke. Mehurček, napolnjen s paro, začne nabrekniti pri dovolj visoki temperaturi.

Ko doseže določeno velikost, se odtrga od dna, se dvigne na površino vode in poči. V tem primeru para zapusti tekočino. Če voda ni dovolj segreta, se parni mehurček, ki se dviga v hladne plasti, zruši. Nastala nihanja v vodi vodijo do pojava velikega števila majhnih zračnih mehurčkov po celotni prostornini vode: tako imenovani "beli ključ".

Na zračni mehurček s prostornino na dnu posode deluje dvižna sila:
Finanter = Farhimed - Fgravitacija
Mehurček je pritisnjen na dno, ker na spodnjo površino ne delujejo tlačne sile. Pri segrevanju se mehurček razširi zaradi sproščanja plina vanj in se odtrga od dna, ko je dvižna sila nekoliko večja od sile pritiska. Velikost mehurčka, ki se lahko odtrga od dna, je odvisna od njegove oblike. Oblika mehurčkov na dnu je določena z omočljivostjo dna posode.

Nehomogenost vlaženja in združevanje mehurčkov na dnu je povzročilo povečanje njihove velikosti. Pri velikih velikostih mehurčkov, ko se dvignejo za njim, nastanejo praznine, razpoke in turbulence.

Ko mehurček poči, vsa tekočina, ki ga obdaja, steče vanj in ustvari obročast val. Ko se zapre, vrže navzgor vodni steber.

Ko se pokajoči mehurčki sesedejo, se v tekočini širijo udarni valovi ultrazvočnih frekvenc, ki jih spremlja zvočni šum. Za začetne faze vrenja so značilni najglasnejši in najvišji zvoki (v fazi "bele tipke" kotliček "poje").

(vir: virlib.eunnet.net)

TEMPERATURNI RAZPORED SPREMEMB STANJ VODE

POGLEJTE NA KNJIŽNO POLICO!

ZANIMIVO

Zakaj naredijo luknjo v pokrovu čajnika?
Za izpust pare. Brez luknje v pokrovu lahko para brizga vodo iz dulca kotlička.
___

Trajanje kuhanja krompirja od trenutka vrenja ni odvisno od moči grelnika. Trajanje je določeno s časom, ko izdelek ostane na vrelišču.
Moč grelnika ne vpliva na vrelišče, ampak le na hitrost izhlapevanja vode.

Vrenje lahko povzroči zmrzovanje vode. Za to je treba iz posode, kjer je voda, izčrpati zrak in vodno paro, tako da voda ves čas vre.

"Lonci zlahka zavrejo čez rob - slabo vreme!"
Padec atmosferskega tlaka, ki spremlja poslabšanje vremena, je razlog, da mleko hitreje »beži«.
___

Zelo vročo vrelo vodo lahko dobimo na dnu globokih rudnikov, kjer je zračni pritisk veliko večji kot na površju Zemlje. Na globini 300 m bo torej voda vrela pri 101 ͦ C. Pri zračnem tlaku 14 atmosfer voda vre pri 200 ͦ C.
Pod zvonom zračne črpalke dobite "vrelo vodo" pri 20 ͦ C.
Na Marsu bi pili "vrelo vodo" pri 45 ͦ C.
Slana voda vre pri temperaturah nad 100 ͦ C. ___

V gorskih območjih na večji nadmorski višini in pri nizkem atmosferskem tlaku voda vre pri temperaturah, nižjih od 100 ͦ Celzija.

Na kuhanje takega obroka je treba čakati dlje.

Zalijte z mrzlo vodo ... in zavrelo bo!

Običajno voda zavre pri 100 stopinjah Celzija. Vodo v bučki segrevamo na gorilniku, dokler ne zavre. Ugasnemo gorilnik. Voda preneha vreti. Bučko zapremo z zamaškom in začnemo previdno v curku nalivati ​​hladno vodo na zamašek. kako je Voda spet vre!

Pod curkom hladne vode se začne voda v bučki in z njo vodna para ohlajati.
Prostornina hlapov se zmanjša in tlak nad vodno gladino se spremeni ...
V katero smer mislite?
... Vrelišče vode pri znižanem tlaku je manj kot 100 stopinj in voda v bučki ponovno zavre!
____

Pri kuhanju je tlak v posodi – »prespres loncu« – približno 200 kPa in juha v takšni posodi se bo kuhala veliko hitreje.

Brizgo lahko napolnite z vodo do približno polovice, jo zaprete z istim zamaškom in močno potegnete bat. V vodi se bo pojavila množica mehurčkov, kar pomeni, da se je začel proces vrenja vode (in to pri sobni temperaturi!).
___

Ko snov preide v plinasto stanje, se njena gostota zmanjša za približno 1000-krat.
___

Prvi električni kotlički so imeli grelnike pod dnom. Voda ni prišla v stik z grelcem in je zelo dolgo vrela. Leta 1923 je Arthur Large odkril: v posebno bakreno cev je postavil grelec in ga postavil v kotliček. Voda je hitro vrela.

V ZDA so razvili samohladilne pločevinke za brezalkoholne pijače. Kozarec ima vgrajen predelek s tekočino z nizkim vreliščem. Če kapsulo zdrobite v vročem dnevu, začne tekočina hitro vreti, odvzema toploto vsebini kozarca in v 90 sekundah temperatura pijače pade za 20-25 stopinj Celzija.

NO, ZAKAJ TAKO?

Kaj menite, ali je mogoče trdo skuhati jajce, če voda vre pri temperaturi nižji od 100 stopinj Celzija?
____

Ali bo voda zavrela v loncu, ki plava v drugem loncu z vrelo vodo?
Zakaj? ___

Ali je mogoče vodo zavreti brez segrevanja?

Nazaj Naprej

Pozor! Predogledi diapozitivov so samo informativni in morda ne predstavljajo vseh funkcij predstavitve. Če vas to delo zanima, prenesite polno različico.

Vrsta lekcije: kombinirana.

Vrsta lekcije: učenje nove snovi.

Cilj: oblikujejo pojem vretje kot izhlapevanje, prepoznajo in razložijo značilnosti vrenja;

Naloge:

Izobraževalni:

• oblikovanje konceptov "vrelišča" in "specifične toplote uparjanja in kondenzacije";
• prepoznavanje glavnih značilnosti vrenja: nastajanje mehurčkov, hrup pred vrenjem, stalnost vrelišča in odvisnost vrelišča od zunanjega tlaka.
• razvijanje zmožnosti uporabe obstoječega znanja za razlago pojavov izhlapevanja in vrenja.

Izobraževalni:

• oblikovanje intelektualnih veščin: analizirati, primerjati, poudariti glavno in sklepati;
• razvoj logičnega mišljenja in kognitivnega interesa.

Izobraževalni:

• razvijanje zanimanja za predmet in pozitivnega odnosa do učenja;
• oblikovanje znanstvenega pogleda na svet.
• negovanje tovarištva in medsebojne pomoči.

Predstavitve:

1. opazovanje stopenj vrenja;
2. opazovanje odvisnosti vrelišča od zunanjega tlaka;
3. opazovanje vrenja pri znižanem tlaku;
4. video "Vrenje dušika"

Oprema: alkoholna svetilka, bučka z vodo, termometer za merjenje temperature tekočine, stojalo, zamašek za bučko z vstavljeno stekleno cevko, gumijasta cev, brizgalka, črpalka Komovsky, računalnik in multimedijski projektor, predstavitev.

Napredek lekcije

1. Organizacijski trenutek.

2. Motivacija.

Učiteljica: Fantje, ne dvomim, da se vsako jutro začne s skodelico vročega, dobro kuhanega čaja. Čaj je zdrava pijača - tako pravi starodavna modrost. In seveda veste, da morate vodo zavreti, preden skuhate čaj. Prosimo, bodite pozorni na epigraf (diapozitiv 2):

»Obstajajo pojavi, ki se jih nikoli ne naveličaš gledati. Vrela voda - uživanje v spektaklu vode in ognja, skrivnost njune interakcije. Ta spreminjajoča se slika je fascinantna. Ko kotliček zavre, začne govoriti.« Talin Adamovskaya

Danes si bomo ta proces ogledali s fizikalnega vidika in poskušali poiskati odgovore na številne skrivnosti, ki spremljajo ta pojav. Tema lekcije je "Vrenje. Specifična toplota uparjanja in kondenzacije"

Temo učne ure si učenci zapišejo v zvezke.

Učiteljica: Za preučevanje vrenja izvedimo poskus. Na alkoholno svetilko postavite bučko z vodo iz pipe. S termometrom izmerimo začetno temperaturo vode.

3. Posodabljanje znanja.

učiteljica: Medtem ko se voda segreva, se spomnite, kaj se imenuje izhlapevanje.

študent: Vaporizacija je pojav spreminjanja tekočine v paro.

učiteljica: Kateri sta dve metodi uparjanja?

študent: Izhlapevanje in vrenje.

učiteljica: Kateri pojav imenujemo izhlapevanje?

študent: Tvorba hlapov, ki nastane s površine tekočine, se imenuje izhlapevanje.

učiteljica: Razložite mehanizem izhlapevanja z molekularnega vidika.

študent: Vsa telesa so sestavljena iz molekul, ki se gibljejo zvezno in kaotično ter z različnimi hitrostmi. Če se "hitra" molekula znajde na površini tekočine, lahko premaga privlačnost sosednjih molekul in odleti iz tekočine. Vse oddane molekule tvorijo paro.

učiteljica: Ali imajo snovi določeno temperaturo, pri kateri se začne proces izhlapevanja?

študent: Snovi nimajo takšne temperature. Izhlapevanje se pojavi pri kateri koli temperaturi, ker se molekule premikajo pri kateri koli temperaturi.

učiteljica: Kaj določa hitrost izhlapevanja tekočine?

študent: Od vrste snovi, temperature, površine in gibanja zraka po površini tekočine.

učiteljica: Zakaj pride do izhlapevanja hitreje pri višjih temperaturah tekočine?

študent: Višja kot je temperatura, večja je hitrost molekul.

učiteljica: Kako je hitrost izhlapevanja odvisna od površine tekočine?

študent: Večja kot je površina, več molekul lahko uide iz tekočine.

učiteljica: Zakaj pride do izhlapevanja hitreje, ko se zrak premika?

študent: Izparele molekule se ne morejo vrniti nazaj v tekočino.

učiteljica: Kaj je kondenzacija pare?

študent: Kondenzacija je pojav spreminjanja hlapov v tekočino.

učiteljica: Pod kakšnimi pogoji pride do kondenzacije pare?

študent: Ko postane para nasičena, to je v dinamičnem ravnovesju s svojo tekočino.

4. Študij novega gradiva.

učiteljica: Vrnimo se k našemu eksperimentu in izmerite temperaturo vode. Kaj zdaj opazuješ?

študent: Na dnu in stenah posode so se pojavili zračni mehurčki. (3. diapozitiv)

učiteljica: Zakaj se na dnu in stenah posode pojavijo zračni mehurčki?

študent: V vodi je vedno raztopljen zrak. Pri segrevanju se zračni mehurčki razširijo in postanejo vidni.

učiteljica: Zakaj začnejo zračni mehurčki naraščati?

študent: Ker voda začne izhlapevati znotraj teh mehurčkov.

učiteljica: Katere sile delujejo na mehurčke?

študent: Gravitacija in Arhimedova sila.

učiteljica: Kakšno smer imajo?

študent: Gravitacija je usmerjena navzdol, Arhimed pa navzgor. (diapozitiv 4)

učiteljica: Kdaj se mehurčki lahko odtrgajo od dna in sten posode in se začnejo premikati navzgor?

študent: Mehurčki izstopijo, ko Arhimedova sila postane večja od gravitacijske sile.

učiteljica: Izmerimo temperaturo vode. Zdaj slišite značilen zvok. Razložimo ta pojav. Če je prostornina mehurčka dovolj velika, je pod vplivom

Arhimedova sila se začne dvigovati navzgor. Ker se tekočina segreva s konvekcijo, je temperatura spodnjih plasti višja od temperature zgornjih plasti vode. Ko mehurček vstopi v zgornjo, manj segreto plast vode, se vodna para v njem kondenzira in prostornina mehurčka se zmanjša. Mehurček se bo zrušil (diapozitiv 5). Pred vrenjem slišimo hrup, povezan s tem postopkom. Pri določeni temperaturi, to je, ko se celotna tekočina zaradi konvekcije segreje, ko se približa površini, se prostornina mehurčkov močno poveča, saj se tlak v mehurčku izenači z zunanjim tlakom (atmosfere). in stolpec tekočine). Mehurčki na površini počijo in nad tekočino nastane veliko pare. Voda vre.

Zdaj bomo izmerili temperaturo vrele vode. Voda zavre pri temperaturi 100 o C.

Učitelj: Torej, pogoj vrelišča: tlak v mehurčku je enak zunanjemu tlaku in znakom vrelišča:

Veliko mehurčkov poči na površini;

Veliko pare.

Kaj vre?

študent: Vretje je tvorba pare, ki se pojavi v prostornini celotne tekočine pri določeni temperaturi.

učiteljica: Zapišimo definicijo vrenja (prosojnica 6).

Vretje je intenzivno izhlapevanje, ki poteka po celotnem volumnu tekočine pri določeni temperaturi.

učiteljica: Katero temperaturo imenujemo vrelišče?

študent: Temperatura, pri kateri tekočina zavre, se imenuje vrelišče.

učiteljica: Ali menite, da se bo temperatura med postopkom vrenja spremenila?

študent: Mislim, da se ne bo spremenilo (Slide 7).

učiteljica: Ponovno izmerimo temperaturo vrele vode. Temperatura se ne spremeni. Toda alkoholna svetilka še naprej deluje in oddaja energijo. Za kaj se porabi ta energija, če ni nadaljnjega povišanja temperature?

študent: Porabi se za nastajanje parnih mehurčkov.

učiteljica: Glejte tabelo na strani 45. Poiščite vrelišče vode.

študent: Vrelišče vode je 100 o C.

učiteljica: Katera tekočina ima enako vrelišče?

študent: Mleko.

učiteljica: Kakšno je vrelišče etra in alkohola?

študent: Eter vre pri 35 o C, alkohol - pri 78 o C.

učiteljica: Nekatere snovi, ki so v normalnih pogojih plini, se dovolj ohlajene spremenijo v tekočine, ki vrejo pri zelo nizki temperaturi. Katere od teh snovi so v tabeli?

študent: To sta vodik in kisik. Tekoči vodik vre pri -253 o C, kisik pa pri -183 o C.

učiteljica: Zdaj si bomo ogledali video "Vrenje dušika" (diapozitiv 8).

učiteljica: V tabeli je več snovi, ki so v normalnih pogojih trdne. Če jih stopite, bodo v tekočem stanju vreli pri zelo visoki temperaturi. Navedite primere.

študent: Na primer, tekoči baker vre pri 2567 o C, železo pa vre pri 2750 o C.

učiteljica: Ali ste bili pozorni na podatke, navedene v oklepajih v naslovu te tabele?

študent: Vrelišče nekaterih snovi pri normalnem atmosferskem tlaku.

učiteljica: Zakaj mislite, da je ta pogoj določen?

študent: Ker je vrelišče odvisno od zunanjega tlaka.

učiteljica: Preučimo odvisnost temperature vrelišča od zunanjega tlaka.

Demonstracija: bučko z vrelo tekočino vzamemo iz alkoholne svetilke in jo zapremo z zamaškom, vanj vstavimo bučko. Ko pritisnete na žarnico, se vretje v bučki ustavi. Zakaj?

študent: Ko smo pritisnili na balon, smo povečali tlak v bučki in pogoj vrelišča je bil porušen.

učiteljica: Tako smo pokazali, da z naraščanjem tlaka narašča vrelišče. Mnoge gospodinje za kuhanje uporabljajo ponev - lonec na pritisk, ki ima številne prednosti pred navadnimi lonci. Postopek kuhanja hrane v loncu na pritisk poteka pri temperaturi 120 o C in tlaku 200 kPa, zato se čas kuhanja bistveno skrajša (diapozitiv 9).

učiteljica: Spomnimo se, kako se spreminja atmosferski tlak z naraščanjem nadmorske višine?

študent: Atmosferski tlak se zniža.

učiteljica: Kako se spreminja vrelišče vode pri vzponu?

študent: Zmanjšalo se bo (Slide 10).

učiteljica: Povsem prav. Na primer, na najvišji gori Chomolungma v Himalaji, katere višina je 8848 m, bo voda vrela pri temperaturi približno 70 o C. Preprosto je nemogoče kuhati meso v tako vreli vodi.

Ali menite, da je mogoče doseči, da voda zavre pri sobni temperaturi?

Demonstracija: kozarec hladne vode postavimo pod stekleni zvon. S črpalko Komovsky črpamo zrak. Z zniževanjem tlaka v kozarcu opazimo stopnje vrenja tekočine, temperatura pa ostaja nizka.

učiteljica: Kakšen zaključek je mogoče potegniti iz poskusov?

študent: Vrelišče tekočine je odvisno od tlaka.

učiteljica: Seznanili smo se s postopkom vrenja. Ali menite, da je potrebna enaka količina toplote za kuhanje različnih tekočin enake mase pri vrelišču?

študent: Mislim, da bodo potrebne različne količine toplote.

učiteljica: Pravilno (diapozitiv 11). V diagramu vidimo, da so za pretvorbo različnih tekočin v paro potrebne različne količine toplote. Za to količino toplote je značilna fizikalna količina, imenovana specifična toplota uparjanja. Ta količina je označena s črko L, njena enota SI je J/kg. Specifična uparilna toplota je fizikalna količina, ki pove, koliko toplote je potrebno za pretvorbo tekočine, ki tehta 1 kg, v paro pri vrelišču. Poglejmo tabelo na strani 49. Na primer, specifična toplota uparjanja vode je 2,3*10 6 J/kg. To pomeni, da morate za pretvorbo 1 kg vode v paro pri vrelišču porabiti 2,3 * 10 6 J energije. Kakšna je specifična toplota uparjanja alkohola?

študent: Specifična toplota uparjanja alkohola 0,9*10 6 J/kg.

učiteljica: Kaj pomeni ta številka?

študent: To pomeni, da morate za pretvorbo 1 kg alkohola v paro pri vrelišču porabiti 0,9 * 10 6 J energije.

učiteljica: Posledično je pri vrelišču notranja energija snovi v stanju pare večja od notranje energije enake mase snovi v tekočem stanju. Zato je opeklina s paro pri temperaturi 100 o C bolj nevarna kot opeklina z vrelo vodo (Slide 12).

Zdaj odgovorite na vprašanje: če odstranite pokrov z vrelega kotlička, kaj lahko vidite na njem?

študent: Tam bomo videli kapljice vode.

učiteljica: Kako si razlagate njihov videz?

študent: Para v stiku s pokrovom kondenzira (prosojnica 13).

učiteljica: Ko para kondenzira, se sprosti energija. Poskusi kažejo, da para pri kondenzaciji sprosti točno toliko toplote, kot je bila porabljena za njen nastanek. Energijo, ki se sprosti pri kondenzaciji pare, je mogoče uporabiti. V termoelektrarnah se voda segreva s paro, izpuščeno iz turbin, nato pa se uporablja za ogrevanje stavb in v podjetjih javnih služb: kopališčih, pralnicah itd.

Za izračun količine toplote, potrebne za pretvorbo tekočine katere koli mase v paro pri vrelišču, morate specifično toploto uparjanja pomnožiti z maso. Zapišimo formulo: Q = Lm. Količina toplote, ki jo para katere koli mase sprosti pri kondenzaciji pri vrelišču, je določena z isto formulo.

5. Utrjevanje.

učiteljica: Torej, zdaj poznate dva načina uparjanja: izhlapevanje in vrenje. Kdo lahko pove, v čem se ti procesi razlikujejo?

študent: Izhlapevanje poteka s površine tekočine, vrenje pa poteka po celotni prostornini tekočine.

študent: Izhlapevanje poteka pri kateri koli temperaturi, vrenje pa pri določeni temperaturi. Vsaka tekočina ima svoje vrelišče.

študent: Pri izhlapevanju se temperatura tekočine zniža, pri vrenju pa se ne spremeni.

učiteljica: Kje mislite, da je vrela voda bolj vroča: na morski gladini, na vrhu gore ali v globokem rudniku?

študent: Mislim, da bo voda v globokem rudniku bolj vroča, ker bo atmosferski tlak v globini višji, zato bo voda vrela pri višji temperaturi.

učiteljica: Katero formulo lahko uporabimo za izračun količine toplote, porabljene za tvorbo pare ali sproščene med kondenzacijo pare?

učiteljica: Poskusimo ustno izračunati količino toplote za naslednje primere (Slide 15):

študent: Za eter Q = 2 * 10 6 J, za alkohol - 9 * 10 6 J, za vodo - 4,6 * 10 6 J.

učiteljica: Graf prikazuje procese segrevanja in vrenja dveh tekočin enake mase (prosojnica 16). S pomočjo tabele na strani 45 ugotovi, za katere snovi so bili izdelani grafi.

študent: Zgornji je za vodo, spodnji pa za alkohol, saj je vrelišče vode 100 o C, vrelišče alkohola pa 78 o C.

učiteljica: Kakšna je bila začetna temperatura tekočin?

študent: Začetna temperatura obeh tekočin je 20?

učiteljica: Poimenujte dele grafa, ki ustrezajo segrevanju tekočin.

študent: AB za alkohol in AD za vodo.

učiteljica: Poimenujte dele grafa, ki ustrezajo vrenju tekočin.

študent: BC za alkohol in DE za vodo.

6. Povzetek lekcije.

učiteljica: Odprite svoje dnevnike in zapišite domačo nalogo: odstavki 18, 20. Vaja 10(4) (Slide 17).

Za tiste, ki jih zanima naslednja eksperimentalna naloga.

Vzemite velik lonec vode. Vanj postavite majhno posodo z vodo, tako da plava, ne da bi se dotaknila dna velike posode. Postavite jih na štedilnik in začnite segrevati. Kaj se bo zgodilo z vodo v majhni kozici, ko zavre v veliki kozici? Zakaj? V veliko ponev dajte žlico soli. Kaj se po tem zgodi z vodo v majhni kozici? Razloži opazovani pojav. Kaj lahko rečete o vrelišču slane vode?

7. Razmislek.

učiteljica: Naša lekcija se bliža koncu. Rad bi vedel, v kakšnem razpoloženju odhajate. Na mizah imate tri barvne nalepke, ki odražajo naslednja razpoloženja: zelena - lekcija mi je bila zelo všeč, modra - zanimalo me je, rdeča - bilo mi je dolgčas. Ob odhodu na tablo nalepite nalepko, ki odraža vaše razpoloženje (Slide 18).

Lekcije je konec. Hvala za pozornost!

Viri

1. A.V. Periškin. Fizika. 8. razred. - M.; Droplja
2. E.M. Gutnik, E, V. Rybakova, E.V. Sharonina.
3. Metodološka gradiva za učitelje. Fizika. 8. razred. - M.; Droplja
4. L.A. Gorev. Zabavni poskusi v fiziki. – M.;
5. izobraževanje
6. Enotna zbirka digitalnih izobraževalnih virov:

Video "Vrenje dušika"

Izkušnje kažejo, da se gostota snovi med uparjanjem močno zmanjša, prostornina, ki jo snov zaseda, pa se poveča. Posledično je treba med uparjanjem delovati proti zunanjim tlačnim silam. Zato se energija, ki jo je treba prenesti na tekočino, da jo pretvori v paro pri stalni temperaturi, delno porabi za povečanje notranje energije snovi in ​​delno za opravljanje dela proti zunanjim silam v procesu njenega širjenja.

V praksi se za pretvorbo tekočine v paro med procesom izmenjave toplote dovaja toplota. Količina toplote, ki je potrebna za pretvorbo tekočine v paro pri stalni temperaturi, se imenuje toplota uparjanja. Ko se para spremeni v tekočino, ji je potrebno odvzeti določeno količino toplote, ki jo imenujemo kondenzacijska toplota. Če so zunanji pogoji enaki, potem je pri enakih masah iste snovi toplota uparjanja enaka toploti kondenzacije.

S kalorimetrom je bilo ugotovljeno, da je toplota uparjanja neposredno sorazmerna z maso tekočine, pretvorjene v paro.

Tukaj je koeficient sorazmernosti, katerega vrednost je odvisna od vrste tekočine in zunanjih pogojev.

Količina, ki označuje odvisnost toplote uparjanja od vrste snovi in ​​zunanjih pogojev, se imenuje specifična toplota uparjanja. Specifična toplota uparjanja se meri s količino toplote, ki je potrebna za pretvorbo enote mase tekočine v paro pri konstantni temperaturi:

V SI je enota specifična toplota uparjanja tekočine, ki zahteva 1 J toplote za pretvorbo 1 kg tekočine v paro pri stalni temperaturi. (Pokažite to s formulo (7.1a).)

Kot primer omenimo, da je specifična toplota uparjanja vode pri temperaturi (100 °C) enaka

Ker lahko do uparjanja pride pri različnih temperaturah, se postavlja vprašanje: ali se bo specifična toplota uparjanja snovi spremenila? Izkušnje kažejo, da se z naraščanjem temperature specifična toplota uparjanja zmanjšuje. To se zgodi, ker se vse tekočine pri segrevanju razširijo. Razdalja med molekulama se poveča, sile medsebojnega delovanja molekul pa se zmanjšajo. Poleg tega višja kot je temperatura, večja je povprečna energija molekul tekočine in manj energije morajo dodati, da lahko poletijo čez površino tekočine.

Vsi vedo, da voda v kotličku zavre pri temperaturi 100˚C. Toda ali ste opazili, da se temperatura vode med vrenjem ne spreminja? Vprašanje je: kam gre ustvarjena energija, če posodo nenehno gorimo? Gre za pretvorbo tekočine v paro. Za pretvorbo vode v plinasto stanje je torej potreben stalen dotok toplote. Koliko ga je potrebno za pretvorbo kilograma tekočine v paro enake temperature, določa fizikalna količina, imenovana specifična toplota uparjanja vode.

Vrenje zahteva energijo. Večji del se porabi za pretrganje kemičnih vezi med atomi in molekulami, kar povzroči nastanek parnih mehurčkov, manjši del pa za širjenje pare, torej da nastali mehurčki lahko počijo in jo sprostijo. Ker tekočina vso svojo energijo porabi za prehod v plinasto stanje, njenih »sil« zmanjka. Za nenehno obnavljanje energije in podaljševanje vrenja je treba v posodo s tekočino dovajati vedno več toplote. Za njegovo oskrbo lahko poskrbi kotel, plinski gorilnik ali katera koli druga grelna naprava. Med vrenjem se temperatura tekočine ne poveča;

Različne tekočine potrebujejo različne količine toplote, da se spremenijo v paro. Kateri je prikazan s specifično toploto uparjanja.

Kako se ta vrednost določi, lahko razumete iz primera. Vzemite 1 liter vode in jo zavrite. Nato izmerimo količino toplote, ki je potrebna za izhlapevanje vse tekočine, in dobimo vrednost specifične toplote uparjanja za vodo. Za druge kemične spojine bo ta številka drugačna.

Specifično toploto uparjanja v fiziki označujemo z latinsko črko L. Merimo jo v džulih na kilogram (J/kg). Izvedemo ga lahko tako, da toploto, porabljeno za izhlapevanje, delimo z maso tekočine:

Ta vrednost je zelo pomembna za proizvodne procese, ki temeljijo na sodobnih tehnologijah. Nanj se na primer osredotočajo pri proizvodnji kovin. Izkazalo se je, da če železo stopimo in nato kondenziramo, pri nadaljnjem strjevanju nastane močnejša kristalna mreža.

Čemu je enako

Specifična toplotna vrednost za različne snovi (r) je bila določena med laboratorijskimi študijami. Voda pri normalnem atmosferskem tlaku vre pri 100 °C, izparilna toplota vode pa je 2258,2 kJ/kg. Ta indikator za nekatere druge snovi je podan v tabeli:

Vendar se lahko ta indikator spremeni pod vplivom nekaterih dejavnikov:

1. Temperatura. Ko se povečuje, se toplota izparevanja zmanjšuje in je lahko enaka nič.
   

   t, °C	r, kJ/kg
   	2500
   10	2477
   20	2453
   50	2380
   80	2308
   100	2258
   200	1940
   300	1405
   374	115
   374,15

2. Pritisk. Ko se tlak zmanjša, se toplota uparjanja poveča in obratno. Vrelišče je premo sorazmerno s tlakom in lahko doseže kritično vrednost 374 °C.

   p, pa	t vrenja, °C	r, kJ/kg
   0,0123	10	2477
   0,1234	50	2380
   1	100	2258
   2	120	2202
   5	152	2014
   10	180	1889
   20	112	1638
   50	264	1638
   100	311	1316
   200	366	585
   220	373,7	184,8
   Kritično 221.29	374,15	-

3. Masa snovi. Količina toplote, vključene v proces, je neposredno sorazmerna z maso nastale pare.

Povezava med izhlapevanjem in kondenzacijo

Fiziki so ugotovili, da proces, ki je nasproten izhlapevanju - kondenzacija - para porabi popolnoma enako količino energije, kot je bila porabljena za njen nastanek. Ta ugotovitev potrjuje zakon o ohranitvi energije.

V nasprotnem primeru bi bilo mogoče ustvariti instalacijo, v kateri bi tekočina izhlapevala in nato kondenzirala. Razlika med toploto, potrebno za izhlapevanje, in toploto, ki zadostuje za kondenzacijo, bi povzročila shranjevanje energije, ki bi jo lahko uporabili za druge namene. V bistvu bi bil ustvarjen večni motor. Toda to je v nasprotju s fizikalnimi zakoni, kar pomeni, da je nemogoče.

Kako se meri?

1. Specifična toplota izparevanja vode se meri eksperimentalno v fizikalnih laboratorijih. V ta namen se uporabljajo kalorimetri. Postopek izgleda takole:
2. V kalorimeter se vlije določena količina tekočine.

domov » Tatjana O » Specifična toplotna kapaciteta uparjanja etra. Specifična toplota uparjanja