Almal is bekend met die prentjie: daar is 'n pot water op die stoof op die vuur. Water van koue word geleidelik warm, so die eerste borrels verskyn op sy oppervlak, en binnekort is dit alles vrolik siedend. Wat is die hitte van verdamping van water? Sommige van ons onthou uit die skoolkurrikulum dat die temperatuur van water by natuurlike atmosferiese druk nie 100 °C kan oorskry nie. En diegene wat nie onthou nie of nie glo nie, kan die toepaslike termometer gebruik en seker maak, met inagneming van veiligheidsmaatreëls.
Maar hoe kan dit wees? Die vuur brand immers nog steeds onder die pan, dit gee sy energie aan die vloeistof af, en waarheen gaan dit as dit nie die water verhit nie? Antwoord: Energie word gebruik om water in stoom te verander.
Waarheen gaan die energie
In die gewone lewe is ons gewoond aan die drie toestande van die saak rondom ons: vastestof, vloeistof en gasse. In die vaste toestand is die molekules styf in die kristalrooster vasgemaak. Maar dit beteken nie hul volledige onbeweeglikheid, by enige temperatuur nie, solank dit ten minste 'n graad hoër is as -273 ° C (dit is absolute nul), die molekules vibreer. Boonop hang die amplitude van vibrasie af van temperatuur. Wanneer dit verhit word, word energie oorgedradeeltjies van 'n stof, en hierdie chaotiese bewegings word meer intens, en bereik dan so 'n krag op 'n sekere oomblik dat die molekules die neste van die rooster verlaat - die stof word 'n vloeistof.
In die vloeibare toestand is die molekules nou verwant aan mekaar deur die aantrekkingskrag, hoewel hulle nie op 'n sekere punt in die ruimte vasgemaak is nie. Met verdere ophoping van hitte deur die stof word die chaotiese vibrasies van 'n deel van die molekules so groot dat die aantrekkingskrag van die molekules na mekaar oorkom word, en hulle vlieg uitmekaar. Die temperatuur van die stof hou op om te styg, al die energie word nou na die volgende en volgende groepe deeltjies oorgedra, en so, stap vir stap, vul al die water uit die pan die kombuis in die vorm van stoom.
Elke stof benodig 'n sekere hoeveelheid energie om hierdie proses uit te voer. Die hitte van verdamping van water, soos ander vloeistowwe, is eindig en het spesifieke waardes.
In watter eenhede word gemeet
Enige energie (selfs beweging, selfs hitte) word in joules gemeet. Joule (J) is vernoem na die bekende wetenskaplike James Joule. Numeries kan 'n energie van 1 J verkry word as 'n sekere liggaam op 'n afstand van 1 meter met 'n krag van 1 Newton gedruk word.
Voorheen, om hitte te meet, het hulle so 'n konsep soos "kalorie" gebruik. Daar is geglo dat hitte so 'n fisiese stof is wat in of uit enige liggaam kan vloei. Hoe meer dit in die fisiese liggaam “gelek” het, hoe warmer is dit. In ou handboeke kan jy steeds hierdie fisiese hoeveelheid vind. Maar dit is nie moeilik om dit na joule om te skakel nie, dit is genoeg om met 4 te vermenigvuldig,19.
Die energie wat nodig is om vloeistowwe in gasse om te skakel, word die spesifieke hitte van verdamping genoem. Maar hoe om dit te bereken? Dit is een ding om 'n proefbuis water in stoom te verander, en 'n ander ding om 'n groot skip se stoomenjintenk te verander.
Daarom, byvoorbeeld, vir H2O, werk hulle in hitte-ingenieurswese met die konsep van "spesifieke hitte van verdamping van water" (J / kg - eenheid van meting). En die sleutelwoord hier is "spesifiek". Dit word beskou as die hoeveelheid energie wat nodig is om 1 kg vloeibare stof in stoom te omskep.
Die waarde word met die Latynse letter L aangedui. Die waarde word gemeet in joules per 1 kg.
Hoeveel energie benodig water
Die spesifieke hitte van verdamping van water word soos volg gemeet: die hoeveelheid N word in die houer gegooi, tot kookpunt gebring. Die energie wat aan die verdamping van 'n liter water bestee word, sal die gewenste waarde wees.
Om te meet wat die spesifieke hitte van verdamping van water is, was die wetenskaplikes effens verras. Om in 'n gas te verander, benodig water meer energie as alle vloeistowwe wat algemeen op Aarde voorkom: die hele reeks alkohole, vloeibare gasse, en selfs meer as metale soos kwik en lood.
Dus, die verdampingshitte van water was 2,26 mJ/kg. Ter vergelyking:
- vir kwik - 0,282 mJ/kg;
- lood het 0,855 mJ/kg.
Wat as dit andersom is?
Wat gebeur as jy die proses omkeer, die vloeistof laat kondenseer? Niks besonders nie, daar is 'n bevestiging van die wet van behoud van energie: wanneer een gekondenseer wordvan 'n kilogram vloeistof uit stoom, word presies dieselfde hoeveelheid hitte vrygestel as wat dit neem om dit terug in stoom te omskep. Daarom word die term "spesifieke hitte van verdamping en kondensasie" meer dikwels in verwysingstabelle aangetref.
Terloops, die feit dat hitte tydens verdamping geabsorbeer word, word suksesvol in huishoudelike en industriële toestelle gebruik om kunsmatige koue te skep.
