Plik wrzenie jest zmianą stanu lub fazy cieczy w stan gazowy. Występuje, gdy ciecz jest podgrzewana do jej punktu wrzenia: temperatury, w której ciśnienie pary cieczy jest równe ciśnieniu atmosferycznemu, które jest wywierane na powierzchnię cieczy..
Ogólnie rzecz biorąc, podczas gotowania ciepło jest dostarczane do dolnej części pojemnika zawierającego płyn. Zaczyna się tworzenie pęcherzyków, które zwiększają swoją objętość, gdy wznoszą się w kierunku powierzchni cieczy, ponieważ ciśnienie na nich spada wraz ze wzrostem..
Gdy podgrzewaną cieczą jest woda, bąbelki zawierają parę wodną; to znaczy, że zawierają już wodę w stanie gazowym. Ponadto bąbelki są rozprowadzane w całej objętości cieczy. Temperatura wrzenia wody wynosi około 100 ºC, przy ciśnieniu 1 atm (760 mmHg).
Do zmiany stanu z fazy ciekłej na gazową niezbędne jest dostarczenie energii (entalpia parowania). Podczas wrzenia temperatura wody pozostaje stała i wynosi 100 ° C, ponieważ energia cieplna jest tracona, gdy cząsteczki ciekłej wody wychodzą w postaci pary wodnej..
Indeks artykułów
Istnieją dwa główne rodzaje wrzenia: zarodkowy i krytyczny strumień ciepła..
Podczas wrzenia zarodkowego w różnych miejscach objętości cieczy powstają pęcherzyki o małej objętości..
Tymczasem w krytycznym przepływie ciepła wrzenie występuje, gdy powierzchnia, do której dostarczane jest ciepło, aby zapoczątkować wrzenie, nagrzewa się powyżej krytycznej wartości temperatury, tworząc warstwę pary na powierzchni..
Wzrost ciśnienia atmosferycznego powoduje wzrost temperatury wrzenia, ponieważ konieczne jest zwiększenie ciśnienia pary wodnej w celu wyrównania ciśnienia atmosferycznego. Aby to osiągnąć, należy podnieść temperaturę wody, co wymaga większego wydatku kalorycznego..
Wręcz przeciwnie, gdy ciśnienie atmosferyczne spada, jak ma to miejsce w górach na dużej wysokości nad poziomem morza, temperatura wrzenia spada, ponieważ wymagane jest niższe ciśnienie pary, które jest równe ciśnieniu atmosferycznemu..
Cząsteczki w roztworze mają kilka rodzajów oddziaływań, w tym: siły dyspersyjne lub siły London, siły dipol-dipol i mostki wodorowe. Im większa wielkość tych sił, tym wyższa temperatura wrzenia..
Energia cieplna jest potrzebna do przerwania interakcji między cząsteczkami, aby mogły mieć wystarczającą ilość energii do wrzenia. Na przykład: eter metylowy (C.dwaH.6O) ma temperaturę wrzenia 25 ºC, natomiast eter etylowy (C4H.10O) ma temperaturę wrzenia 78,5 ° C.
Różnicę między temperaturami wrzenia, pomimo podobnej budowy chemicznej, tłumaczy fakt, że eter etylowy ma wyższą masę cząsteczkową; oba tworzą wiązania wodorowe, ale siły dyspersyjne w C.4H.10A może są silniejsze niż w C.dwaH.6LUB.
Wrzenie zaczyna się w cieczy w pobliżu źródła ciepła, a następnie rozchodzi się po całej objętości cieczy. Na tej ilustracji widać:
Tymczasem parowanie jest zjawiskiem na powierzchni cieczy.
Odparowanie następuje, gdy cząsteczka cieczy na granicy faz powietrze-ciecz ma wystarczającą energię, aby przezwyciężyć wywierane na nią napięcie powierzchniowe; więc ucieka z zatoki cieczy i przechodzi do fazy gazowej.
Odparowanie może nastąpić w dowolnej temperaturze, ale możliwość jego wystąpienia wzrasta wraz z temperaturą. Poniższy rysunek przedstawia parującą wodę z gruntu:
Odbywa się to w urządzeniu zwanym autoklawem, który ma zdolność do wytworzenia wysokiego ciśnienia wywieranego przez parę wodną, która nie jest w stanie uciec. Podobnie następuje wzrost temperatury wrzenia wody, co pozwala jej osiągnąć temperaturę powyżej 100 ºC..
Materiały do hodowli tkankowych, materiały chirurgiczne, materiały do użytku w laboratoriach, pożywki hodowlane itp. Są sterylizowane w autoklawie. Warunki sterylizacji w autoklawie to: 15 funtów ciśnienia, temperatura 121 ºC i czas trwania 15 minut.
Jedzenie jest podgrzewane przez umieszczenie go w wodzie. Podczas gotowania stosuje się temperatury równe temperaturze wrzenia wody (100 ºC). Pokarm jest podgrzewany w czasie wskazanym przez doświadczenie, aby osiągnąć optymalne warunki do spożycia.
W chińskiej kuchni stosuje się minimalne gotowanie i gotowanie na parze, aby zachować kolor, konsystencję i smak potraw. Typ gotowania znany jako gotowanie na wolnym ogniu wykorzystuje temperatury poniżej temperatury wrzenia. Gotowanie potraw jest również wykorzystywane przy użyciu pary..
Szybkowar służy do gotowania potraw. Jego działanie opiera się na zdolności ograniczania ucieczki wytworzonej pary wodnej do atmosfery, co powoduje wzrost ciśnienia wewnętrznego..
Wzrost ciśnienia wywieranego na powierzchnię cieczy w naczyniu przekłada się na wzrost temperatury wrzenia i osiąganie temperatur powyżej 100 ºC. Skraca to czas gotowania, a tym samym oszczędza paliwo..
Woda jest gotowana na hydrofilowych powierzchniach w celu chłodzenia reaktorów jądrowych i urządzeń elektronicznych dużej mocy, zapobiegając w ten sposób ich przegrzaniu. Aby osiągnąć punkt wrzenia i zagotować się, woda musi odbierać ciepło z otoczenia, co powoduje spadek temperatury tego.
Podwyższenie temperatury wrzenia wody jest właściwością koligatywną; a zatem zależy od stężenia rozpuszczonej substancji rozpuszczonej. Znając to, można oszacować masę molową substancji rozpuszczonej. Istnieją jednak metody bardziej precyzyjne, takie jak: spektrometria mas, która wciąż jest metodą użyteczną..
Podczas rafinacji cukru trzcinowego do produkcji cukru krystalicznego sok trzcinowy jest gotowany, a temperatura, jaką osiąga, zależy od stężenia zawartego w nim cukru..
Podwyższenie temperatury wrzenia soku z trzciny cukrowej jest miarą stężenia cukru w roztworze. Jest to ważna informacja dla osiągnięcia krystalizacji cukru.
Jeszcze bez komentarzy