Презентация - Кипение

Кипение.
Испарение = парообразование происходит со свободной поверхности жидкости при любой положительной температуре.
При определенных условиях – может происходить внутри жидкости
начинается кипение
Разница лишь в количестве молекул, которое испаряется со свободной поверхности жидкости

Кипение.
Кипение – это парообразование во всем объеме жидкости, происходящее, при определенной температуре.

Кипение.

Кипение.
Кипение происходит при температуре, которая называется температурой кипения. Для каждого вещества она своя. Берется из таблиц.
Процесс:
1. В жидкости всегда есть небольшое количество воздуха в виде пузырьков, невидимых невооруженным глазом. 2. При незначительном нагревании жидкости растет температура пара в пузырьках, возрастает его давление, увеличивается объем пузырька. 3. Под действием силы Архимеда пузырьки начинают подниматься вверх. 4. Попадая в верхние, более холодные слои воды, пузырьки охлаждаются, уменьшаются в объеме и с шумом схлопываются не достигнув поверхности. 5. Последующее увеличение температуры приводит к тому, что внутрь пузырьков с их поверхности испаряются молекулы жидкости. В объеме пузырька получается смесь воздуха и насыщенного пара. 6. При увеличении температуры, давление насыщенного пара растет быстрее, чем давление воздуха => можно считать давление внутри пузырька = давлению насыщенного пара.

Кипение.
Процесс:
7. Увеличение объема пузырька: когда давление насыщенного пара внутри превосходит внешнее давление
8. Если глубина сосуда 1 м, то ρ ∙ g ∙ h < pa. Значит им можно пренебречь. 9. При увеличении температуры жидкости объем пузырька возрастает. Когда сила Архимеда становится больше силы тяжести и силы сцепления пузырька со стенкой, то пузырек всплывает. 10. Если пузырьки поднимаются в жидкости, имеющей постоянную температуру, то они увеличиваются в объеме в соответствии с законом Бойля-Мариотта, так как давление в верхних слоях жидкости уменьшается. 11. Всплывая, пузырьки переносят содержащийся в них насыщенный пар к свободной поверхности жидкости. 12. Всплывшие пузырьки начинают лопаться, когда давление насыщенного пара внутри будет превосходить внешнее давление.

Кипение.

Температура кипения.
Температура кипения – температура, при которой давление насыщенного пара жидкости начинает превосходить внешнее давление на жидкость.
Температура кипения зависит от внешнего давления на жидкость!!!
На высоте h = 5 км над уровнем моря tk (воды) = 83 °C, так как давление в 2 раза ниже атмосферного.
Эверест - tk (воды) = 74 °C

Температура кипения.
При более высоком давлении и температура кипения выше
В котлах паровых машин, где давление пара порядка 15 атмосфер (1,5 ∙ 106 Па) tk (воды) = 200 °C
ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ ОСТАЕТСЯ ПОСТОЯННОЙ В ПРОЦЕССЕ КИПЕНИЯ!!!

Температура кипения.

Температура кипения.
Жидкость, не содержащая газ (воздух) и находящаяся в сосуде, со стенок которого удален газ, не кипит.
Такая жидкость, нагретая до температуры, превышающей нормальную температуру кипения, называется перегретой.

Температура кипения.
Перегретая жидкость

Задание!
Почему температура жидкости остается постоянной в процессе кипения?

Поверхностное натяжение.
при уменьшении температуры газа и увеличении давления
уменьшается скорость движения молекул + сокращается расстояние между ними
Силы притяжения становятся существенными
Газ
Жидкость

Поверхностное натяжение.
Жидкость сохраняет объем
Образует свободную поверхность на границе с газом (паром)
Молекулы на поверхности жидкости находятся в особых условиях по сравнению с молекулами ее внутренних слоев.
Внутри жидкости результирующая сила притяжения, действующая на молекулу со стороны соседних молекул равна нулю.

Поверхностное натяжение.
На поверхности остается такое число молекул, при котором площадь поверхности жидкости оказывается минимальной при данном ее объеме.
жидкость принимает сферическую форму
Сферическая форма жидкости в космосе
Капли дождя
Молекулы поверхностного слоя оказывают молекулярное давление на жидкость, стягивая ее поверхность к минимуму.

Поверхностное натяжение.
Поверхностное натяжение – явление молекулярного давления на жидкость, вызванное притяжением молекул поверхностного слоя к молекулам внутри жидкости.
Это притяжение обусловливает дополнительную потенциальную энергию молекул на поверхности жидкости.
Поверхностная энергия – дополнительная потенциальная энергия молекул поверхностного слоя жидкости.

Сила поверхностного натяжения.
Сила поверхностного натяжения – сила, направленная по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно участку контура, ограничивающего поверхность, в сторону ее сокращения.
Fпов = σ ∙ l
Сила поверхностного натяжения в отсутствие внешней силы сокращает до минимума площадь поверхности пленки.

Сила поверхностного натяжения.
Благодаря силе поверхностного натяжения по поверхности воды могут плавать легкие предметы и удерживаться водомерки.

Сила поверхностного натяжения.
Чем меньше сила поверхностного натяжения, тем легче жидкость проникает в ткань и смачивает различные тела.

Смачивание
Стандартная форма капли - сферическая
После соприкосновения с поверхностью твердого тела не сохраняется
Изменение формы зависит от материала, из которого сделано твердое тело
Зависимость формы капли от материала подложки объясняется различием:
Сил взаимодействия между молекулами жидкости
Сил взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела на границе раздела двух сред

Смачивание
Если сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела больше, чем силы притяжения между молекулами жидкости, то жидкость смачивает поверхность.
Смачивание – искривление поверхности жидкости у поверхности твердого тела в результате взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела.
Смачивание твердых поверхностей жидкостью характеризуется:
мениском
углом смачивания

Смачивание
Мениск
- это форма поверхности жидкости вблизи стенки сосуда
Угол смачивания
- это угол между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стенкой.

Капиллярность
Капиллярность – явление подъема или опускания жидкости в капиллярах.
К капиллярности приводит различие сил взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела и сил взаимодействия между молекулами жидкости
Высота поднятия жидкости в капилляре:

Понятие фазы вещества. Насыщенный пар и его свойства. Влажность воздуха. Приборы для измерения влажности воздуха.
http://eduquest.ucoz.ru

Понятие фазы вещества.
Если система разделяется на граничащие друг с другом однородные части, находящиеся в физически различных состояниях, то эти части называются фазами системы
Фазовое равновесие – состояние, в котором две или больше различных фаз вещества при данных температуре и давлении существуют одновременно, соприкасаясь друг с другом и если при этом масса одной из фаз не растет за счет другой.
Фазовый переход – переход вещества из одного состояния (фазы) в другое называется фазовым переходом.

Насыщенный пар
Процессы
испарение
конденсация
Насыщенный пар
- пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
Динамическое равновесие – состояние, при котором число молекул, переходящих из жидкости в пар (испаряющихся) равно числу молекул, переходящих обратно в жидкость (конденсирующихся).

Насыщенный пар
Давление насыщенного пара
- давление пара p0, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром.

Влажность воздуха.
Атмосферный воздух
Смесь различных газов и водяного пара
Вещество.Обозначение.По объёму, %.По массе, %
Азот.N2.78,084.75,50
Кислород.O2.20,9476.23,15
Аргон.Ar.0,934.1,292
Углекислый газ.CO2.0,0314.0,046
Неон.Ne.0,001818.0,0014
Метан.CH4.0,0002.0,000084
Гелий.He.0,000524.0,000073
Криптон.Kr.0,000114.0,003
Водород.H2.0,00005.0,00008
Ксенон.Xe.0,0000087.0,00004

Влажность воздуха.
Парциальное давление (упругость) водяного пара
- давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.
Единицы измерения:
Па
Мм. рт. столба

Влажность воздуха.
Характеристика влажности воздуха
плотность водяного пара ρ, содержащегося в воздухе
Абсолютная влажность
Сколько водяного пара в граммах содержится в 1 м3 воздуха
Г/м3
показывает

Влажность воздуха.
Парциальное давление водяного пара
Абсолютная влажность
связь
Уравнение Менделеева – Клапейрона:

Влажность воздуха.
Относительная влажность
показывает насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению.
Насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения?
потеря влаги живыми организмами
зависит:
быстрота высыхания почвы, тканей
увядание растений

Влажность воздуха.
Относительная влажность
-
- это выраженное в процентах отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p0 насыщенного пара при той же температуре
или

Влажность воздуха.
Давление и плотность насыщенного водяного пара при разных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами, которые есть в справочниках или задачниках по физике:

Влажность воздуха.
ПСИХОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА

Влажность воздуха.
ТОЧКА РОСЫ
- это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении)
Давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, равной точке росы, и есть парциальное давление водяного пара, содержащегося в атмосфере.
При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: роса, туман

Влажность воздуха.
Приборы для измерения влажности воздуха
Волосной гигрометр
Психометр

Влажность воздуха.
Волосной гигрометр
Действие основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса удлиняться при увеличении относительной влажности.

Влажность воздуха.
Волосной гигрометр
1 – металлические стойки; 2 – обезжиренный человеческий волос; 3 – гайка, регулирующая натяжение волоса; 4 – стрелка с противовесом; 5 – блок, на котором укреплена стрелка с противовесом

Влажность воздуха.
Психометр
Состоит из двух термометров: сухого и влажного. Резервуар сухого – остается сухим -> термометр показывает температуру воздуха Резервуар влажного – окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется -> термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение -> тем меньше разность показаний термометров. При относительной влажности, равной 100% , вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур термометров с помощью психометрических таблиц, можно определить относительную влажность воздуха.

Домашнее задание
Написать, что такое: Смачивание (примеры смачивания/несмачивания), мениск, угол смачивания, нарисовать и пояснить, какие бывают углы смачивания, капиллярность, примеры капиллярности, формулу для высоты поднятия жидкости в капилляре, от чего зависит высота подъема жидкости в капилляре