Fizinė vertė: vandens garinimas

Visi žino paveikslą: ant ugnies viryklės yra vandens puodelis. Vanduo iš šalto palaipsniui tampa karštas, čia ant jo paviršiaus pasirodo pirmieji burbuliukai, ir netrukus visa tai yra linksma. Kokia yra vandens garinimo karštis? Kai kurie iš mūsų mokyklos programos prisimena, kad vandens temperatūra natūraliu atmosferos slėgiu negali viršyti 100 ° C. Ir kas nepamenu ar netiki, gali naudoti tinkamą termometrą ir įsitikinti, kad laikomasi saugumo priemonių.

Bet kaip tai gali būti? Galų gale gaisras vis dar dega po puodą, jis suteikia energiją skysčiui, ir kur jis eina, jei jis nešildo vandens? Atsakymas: energija išleidžiama vandens transformavimui į garą.

Kur energija eina?

Įprastame gyvenime mes naudojame tris valstybesAplink mus dalykas: tvirtas, skystis ir dujos. Kietoje būsenoje molekulės yra tvirtai pritvirtintos prie kristalo grotelių. Bet tai nereiškia, kad jų visiškas immobilis bet kokioje temperatūroje, jei tik jis buvo bent aukštesnis kaip -273 ° C (tai yra absoliutus nulis), molekulės vibruoja. Ir vibracijos amplitudė priklauso nuo temperatūros. Kai šildomas, energija perduodama dalelių dalelėms, o šie chaotiški judesiai tampa intensyvesni ir tam tikru momentu pasiekia tokią jėgą, kad molekulės palieka tinklus - medžiaga tampa skysta.

Skystoje būsenoje molekulės yra glaudžiai susijusios supatrauklumo jėga, nors ir nefiksuota tam tikroje erdvėje. Su termiškai kaupimo medžiaga chaotiškas vibracijos fragmentai, tampa toks didelis, kad traukos molekulių viena kitai jėga įveikti, ir jie išsklaidyti. Medžiagos temperatūra nustoja augti, visa energija buvo perduota ir dabar yra po kitą partiją dalelių, ir taip, žingsnis po žingsnio, visi vandens skalaujama iš visos užpildo garų pavidalu virtuvė.

Kiekviena medžiaga reikalauja tam tikros energijos, kad atliktų šį procesą. Vandens išgarinimo šiluma, kaip ir kiti skysčiai, yra baigtinė ir turi specifines vertes.

Kuriose vienetuose jis matuojamas

Bet kokia energija (nors judėjimas, netgi šiluma)matuojamas džauliais. Joule (J) yra pavadintas garsiojo mokslininko James Joule. Skaitmeniniu požiūriu energija 1 J gali būti gaunama stumdami tam tikrą kūną 1 metro atstumu, stengdamiesi 1 Niutono.

Anksčiau, siekiant išmatuoti šilumą,"kalorijų" sąvoka. Manoma, kad šiluma - tai tokia fizinė medžiaga, kuri gali tekėti bet kokiame kūne arba iš jos. Kuo daugiau "tekėjo" į fizinį kūną, tuo karštesnis jis. Senose knygose vis tiek galite tenkinti šią fizinę vertę. Bet tai lengva išversti į džaulius, padauginti iš 4,19.

Energija, reikalinga skysčiams transformuotidujose, vadinamas specifine išgarinimo šiluma. Bet kaip tai apskaičiuoti? Vienas iš dalykų yra vandens bandymo mėgintuvėlio pasukimas į garą, o kitas - didelio laivo garo variklio bakas.

Todėl, pavyzdžiui, H₂Oi, šildymo inžinerijos jie veikia su sąvoka "konkretusšilumos garavimo vandens "(J / kg, - matavimo vienetas). Ir tada raktažodis" specifinis "Manoma, kad energijos kiekis, reikalingas išgarinti 1 kg skysto medžiagos ..

Vertė žymima lotyniškomis raidėmis L. Vertė džaulėse yra matuojama 1 kg.

Kiek energijos reikia vandeniui?

Konkreti vandens garų susidarymo šiluma matuojama taip: į indą supilamas N kiekis, jis virinamas. Energija, išleista vandens išgaravimui, bus norima vertė.

Matuojama, kas yra konkreti šilumavandens išgarinimas, mokslininkai šiek tiek nustebino. Norint paversti dujomis, vanduo reikalauja daugiau energijos nei visi Žemės skysčiai: visas spiritas, suskystintos dujos ir netgi daugiau metalų, tokių kaip gyvsidabris ir švinas.

Taigi vandens išgarinimo šiluma pasirodė lygi 2,26 mJ / kg. Palyginimui:

• gyvsidabris 0,282 mJ / kg;
• švinas - 0,855 mJ / kg.

O kas, jei priešingai?

O kas atsitiks, jei mes pakeisime procesą,kad skystis kondensuotų? Nieko ypatingo nėra, yra energijos taupymo įstatymo patvirtinimas: kai iš garų kondensuojasi vienas kilogramas skysčių, paskirstomas lygiai toks pats šilumos kiekis, kuris reikalingas tam, kad paversti jį atgal į garą. Todėl dažniau atskaitos lentelėse pateikiamas terminas "specifinė garavimo ir kondensacijos šiluma".

Beje, faktas, kad garuojant šilumą absorbuojama, sėkmingai naudojamas vidaus ir pramonės įrenginiuose dirbtiniam šalčiui sukurti.