A képet mindenki ismeri: a tűzhelyen a tűzhelyen egy fazék víz áll. A hideg víz fokozatosan felforrósodik, így megjelennek az első buborékok a felszínén, és hamarosan minden vidáman forrong. Mekkora a víz párolgási hője? Néhányan emlékszünk az iskolai tantervből, hogy a víz hőmérséklete természetes légköri nyomáson nem haladhatja meg a 100 °C-ot. Aki pedig nem emlékszik vagy nem hiszi, használhatja a megfelelő hőmérőt, és a biztonsági intézkedések betartásával megbizonyosodhat róla.
De hogy lehet ez? Hiszen a tűz még mindig ég a serpenyő alatt, energiáját adja a folyadéknak, és hova megy, ha nem melegíti fel a vizet? Válasz: Az energiát arra használják, hogy a vizet gőzzé alakítsák.
Hová megy az energia
A hétköznapi életben hozzászoktunk a minket körülvevő anyagok három állapotához: szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú. Szilárd állapotban a molekulák mereven rögzülnek a kristályrácsban. De ez nem jelenti a teljes mozdulatlanságukat, bármilyen hőmérsékleten, amíg az legalább egy fokkal magasabb, mint -273 °C (ez abszolút nulla), a molekulák rezegnek. Ezenkívül a rezgés amplitúdója függ a hőmérséklettől. Melegítéskor az energia átadódikegy anyag részecskéi, és ezek a kaotikus mozgások intenzívebbé válnak, majd egy bizonyos pillanatban olyan erőt érnek el, hogy a molekulák elhagyják a rács fészkét - az anyag folyadékká válik.
A folyékony halmazállapotban a molekulák a vonzás erejével szoros kapcsolatban állnak egymással, bár nem rögzülnek a tér egy bizonyos pontján. Az anyag további hőfelhalmozódásával a molekulák egy részének kaotikus rezgései olyan nagyok lesznek, hogy a molekulák egymáshoz való vonzóereje legyőződik, és szétrepülnek. Az anyag hőmérséklete megáll, és az összes energia átkerül a következő és következő adag részecskékhez, így lépésről lépésre a serpenyőből származó összes víz gőz formájában tölti be a konyhát.
Minden anyagnak bizonyos mennyiségű energiára van szüksége ennek a folyamatnak a végrehajtásához. A víz párolgáshője más folyadékokhoz hasonlóan véges, és meghatározott értékei vannak.
Milyen mértékegységekben mérik
Bármilyen energiát (még mozgást, egyenletes hőt is) joule-ban mérünk. Joule (J) a híres tudós, James Joule nevéhez fűződik. Számszerűen 1 J energiát kaphatunk, ha egy bizonyos testet 1 Newton erővel 1 méter távolságra tolunk.
Korábban a hő mérésére a „kalória” fogalmat használták. Azt hitték, hogy a hő olyan fizikai anyag, amely bármely testben be- vagy kiáramlik. Minél jobban "szivárgott" a fizikai testbe, annál melegebb. A régi tankönyvekben még mindig megtalálható ez a fizikai mennyiség. De nem nehéz átváltani joule-ra, elég megszorozni 4-gyel,19.
A folyadékok gázokká alakításához szükséges energiát fajlagos párolgási hőnek nevezzük. De hogyan kell kiszámolni? Egy dolog egy vízkémcsövet gőzzé alakítani, és egy másik dolog egy hatalmas hajó gőzgép tartályát.
Ezért például a H2O esetében a hőtechnikában a "víz fajpárolgási hője" (J / kg - mértékegység) fogalmával működnek.). És itt a kulcsszó a „specifikus”. Ez az az energiamennyiség, amely 1 kg folyékony anyag gőzzé alakításához szükséges.
Az értéket latin L betű jelöli. Az értéket joule-ban mérik 1 kg-onként.
Mennyi energiát igényel a víz
A víz fajpárolgási hőjét a következőképpen mérjük: a nitrogén mennyiségét a tartályba öntjük, felforraljuk. Egy liter víz elpárologtatására fordított energia a kívánt érték lesz.
A víz fajlagos párolgási hőjének mérése során a tudósok kissé meglepődtek. Ahhoz, hogy gázzá alakuljon, a víznek több energiára van szüksége, mint a Földön szokásos összes folyadékhoz: az alkoholok, a cseppfolyósított gázok teljes sorához, és még több, mint a fémekhez, például a higanyhoz és az ólomhoz.
Tehát a víz párolgási hője 2,26 mJ/kg-nak bizonyult. Összehasonlításképpen:
- higany esetén - 0,282 mJ/kg;
- ólom 0,855 mJ/kg.
Mi van, ha fordítva?
Mi történik, ha megfordítja a folyamatot, és a folyadékot lecsapja? Semmi különös, van egy megerősítése az energia megmaradás törvényének: ha sűrítünk egyetegy kilogramm gőzből származó folyadékból pontosan ugyanannyi hő szabadul fel, mint amennyi ahhoz szükséges, hogy visszaváltsa gőzzé. Ezért a „fajlagos párolgási és kondenzációs hő” kifejezés gyakrabban található a referenciatáblázatokban.
Mellesleg, azt a tényt, hogy a párolgás során hő elnyelődik, sikeresen használják a háztartási és ipari készülékekben mesterséges hideg előidézésére.
