Valoarea fizică: căldura de vaporizare a apei

Toată lumea știe imaginea: în soba pe foc există o tavă cu apă. Apa din frig devine treptat caldă, aici pe suprafața sa apar primele bule și, în curând, totul este plin de distracție. Care este căldura de evaporare a apei? Unii dintre noi amintesc din programul școlii că temperatura apei la presiunea atmosferică naturală nu poate depăși 100 ° C. Și cine nu-și amintește sau nu crede, poate folosi termometrul potrivit și să se asigure că respectă măsurile de securitate.

Dar cum poate fi aceasta? La urma urmei, focul încă mai arde sub oală, dă energia lichidului și unde merge dacă nu încălzește apa? Răspuns: Energia este folosită pentru transformarea apei în abur.

Unde merge energia?

În viața obișnuită, suntem obișnuiți cu cele trei stări ale materiei înconjurătoare: solid, lichid și gaze. Într-o stare solidă, moleculele sunt fixate rigid în rețeaua cristalină. Dar aceasta nu inseamna imobili- tatea lor completa, la orice temperatura, chiar daca a fost cu cel putin un grad mai mare minus-273 ° C (acest lucru este absolut zero), moleculele vibrează. Iar amplitudinea vibrațiilor depinde de temperatură. Când este încălzită, energia este transferată către particulele de materie și aceste mișcări haotice devin mai intense și apoi ajung la o anumită clipă o astfel de forță încât moleculele să părăsească grilele - substanța devine lichidă.

În starea lichidă, moleculele sunt strâns legate între ele de forța de atracție, deși nu sunt fixate la un anumit punct din spațiu. Cu o acumulare suplimentară a căldurii de către substanță, vibrațiile haotice ale unei părți a moleculelor devin atât de mari încât forța de atracție a moleculelor una de cealaltă este depășită și ei zboară în afară. Temperatura substanței încetează să crească, toată energia este acum transferată în următorul și următorul lot de particule și astfel, pas cu pas, toată apa din tigaie umple bucătăria sub formă de abur.

Fiecare substanță necesită o anumită cantitate de energie pentru a realiza acest proces. Căldura de vaporizare a apei, ca și alte lichide, este finită și are valori specifice.

În ce unități se măsoară

Orice energie (deși mișcarea, chiar căldura) este măsurată în jouli. joule (J) este numit dupa celebrul om de stiinta James Joule. Partei energie 1 J poate fi obținută la o distanță de 1 metru pentru a împinge anumite corp cu o forță de 1 Newton.

Anterior, conceptul de calorii a fost folosit pentru a măsura căldura. Sa crezut că căldura - aceasta este o substanță fizică care poate curge în sau din orice corp. Cu cât "mai curge" în corpul fizic, cu atât este mai fierbinte. În vechile manuale poți întâlni acest lucru cantitate fizică. Dar este ușor de tradus în jouli, înmulțind cu 4.19.

Cu toate acestea, energia necesară conversiei lichidelor în gaze se numește căldura specifică de vaporizare. Dar cum să-l calculați? Este un lucru să transformi un tub de apă de apă în abur și un alt lucru este rezervorul motorului cu aburi al unui vas mare.

Prin urmare, de exemplu, pentru H₂Oh, în ingineria de încălzire funcționează cu conceptul de "căldură specifică de vaporizare a apei" (J / kg - unitate de măsură). Și cuvântul cheie aici este "specific". Se consideră cantitatea de energie necesară pentru a converti 1 kg de substanță lichidă în abur.

Valoarea este notată cu litera latină L. Valoarea în jouli este măsurată cu 1 kg.

Cât de multă energie necesită apa?

Căldura specifică de vaporizare a apei se măsoară după cum urmează: în container se toarnă numărul N, este adus la fierbere. Energia folosită pentru vaporizarea unui litru de apă va fi valoarea dorită.

Pentru măsurarea căldurii specifice de formare a aburilor, cercetătorii au fost puțin surprinși. Pentru a transforma într-un gaz, apa necesită mai multă energie decât toate fluidele de pe Pământ: întreaga gamă de alcooli, gaze lichefiate și chiar mai mult decât metale precum mercurul și plumbul.

Deci, căldura de vaporizare a apei s-a dovedit a fi egală cu 2,26 mJ / kg. Pentru comparație:

• în mercur, 0,282 mJ / kg;
• plumb - 0.855 mJ / kg.

Și dacă din contra?

Și ce se întâmplă dacă inversați procesul, provocați condensul lichidului? Nimic deosebit, există o confirmare a legii conservării energiei: când un kilogram de lichid este condensat din vapori, este alocată exact aceeași cantitate de căldură, ceea ce este necesar pentru ao transforma în abur. De aceea, mai des, în tabelele de referință, apare termenul "căldură specifică de vaporizare și condensare".

Apropo, faptul că, în timpul evaporării, căldura este absorbită, este utilizată cu succes în echipamentele casnice și industriale pentru a crea frig artificial.