Fiziskā vērtība: ūdens iztvaikošanas siltums
Visi zina attēlu: uz uguns plīts ir ūdens katls. Ūdens no auksta pakāpeniski kļūst karsts, šeit uz tās virsmas parādās pirmie burbuļi, un drīz tas viss ir pilns ar jautrību. Kāda ir ūdens iztvaikošanas siltums? Daži no mums no skolas programmas atceras, ka ūdens temperatūra pie dabiskā atmosfēras spiediena nedrīkst pārsniegt 100 ° C. Un kurš neatceras vai netic, var izmantot piemērotu termometru un pārliecināties, ievērojot drošības pasākumus.
Bet kā tas var būt? Galu galā uguns joprojām deg zem pot, tas dod savu enerģiju šķidrumam, un kur tas iet, ja tas nesilda ūdeni? Atbilde: enerģija tiek tērēta, lai pārveidotu ūdeni tvaikā.
Kur enerģija iet?
Parastajā dzīvē mēs esam pieraduši pie trim valstīmapkārtējais mums jautājums: cietais, šķidrums un gāzes. Cietā stāvoklī molekulas ir stingri fiksētas kristāla režģī. Bet tas nenozīmē, ka tie pabeigtu kustīgumu, jebkurā temperatūrā, ja tai ir vismaz viena pakāpe virs -273 ° C (tas ir absolūtā nulle) vibrēt molekulu. Un vibrācijas amplitūda ir atkarīga no temperatūras. Sildot enerģija tiek nosūtīta daļiņas uz vielu un neparastas kustības kļūst intensīvāka, un tad sasniedz noteiktu punktu tādu spēku, ka molekulas atstājot režģi migas - viela kļūst šķidrs.
Šķidrā stāvoklī molekulas ir cieši saistītas arpievilkšanas spēks, bet ne fiksēta noteiktam punktu telpā. Ar papildu siltuma uzkrāšanos viela haotiska vibrācijas fragmentiem kļuvusi tik liela, ka piesaistei molekulu otru spēks ir pārvarēta, un tie izbārstīt. Vielas temperatūra pārstāj augt, visa enerģija tiek nodota, un tagad pēc nākamo partiju daļiņām, un tā, soli pa solim, viss ūdens pārlaidumu no pannas aizpilda virtuve veidā tvaika.
Lai veiktu šo procesu, katrai vielai nepieciešams noteikts enerģijas daudzums. Ūdens iztvaikošanas siltums, tāpat kā citi šķidrumi, ir ierobežots un tam ir īpašas vērtības.
Kādās vienībās to mēra
Jebkura enerģija (lai gan kustība, pat siltums)mērot džoulos. Joule (J) ir nosaukts pēc slavenā zinātnieka James Joule. Skaitliski enerģiju 1 J var iegūt, nospiežot noteiktu ķermeni 1 metra attālumā ar 1 Ņūtona piepūli.
Iepriekš, lai mērītu siltumu,jēdziens, piemēram, "kaloriju". Tika uzskatīts, ka siltums - tā ir tāda fiziska viela, kas var plūst jebkurā ķermenī vai izkļūt no tās. Jo vairāk tas "plūda" fiziskajā ķermenī, jo karstāks tas ir. Vecajās mācību grāmatās jūs joprojām varat apmierināt šo fizisko vērtību. Bet to ir viegli pārveidot džoulos, reizināt ar 4,19.
Enerģija, kas nepieciešama šķidrumu pārveideigāzēs, sauc par īpašo iztvaikošanas siltumu. Bet kā to aprēķināt? Viena lieta ir pārvērst ūdens testa cauruli tvaikā, un vēl viena tvertne ir milzīgā kuģa tvaika dzinējs.
Tāpēc, piemēram, attiecībā uz H2Ak, apkures inženierijas viņi darbojas ar jēdzienu "īpaša(J / kg ir mērvienība), un galvenais vārds šeit ir "specifisks". Tiek ņemts vērā enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai pārvērstu 1 kg šķidras vielas tvaikā.
Vērtību apzīmē ar latīņu burtu L. Vērtību džoulos mēra ar 1 kg.
Cik daudz enerģijas vajag?
Konkrēts iztvaikošanas siltums ūdens mēra šādi: in konteiners tiek izliets numurs N, tiek novests līdz vārīšanās temperatūrai. Vēlamā vērtība būs enerģija, kas iztērēta litrā ūdens iztvaicēšanai.
Mērīšana, kas ir īpašais siltumsūdens iztvaikošana, zinātnieki bija nedaudz pārsteigti. Par pārvēršanai gāzes ūdens prasa vairāk enerģijas nekā kopēja visai šķidra pasaulē: veselas rindas spirtus, sašķidrinātas gāzes, un vēl lielāka, nekā metāliem, piemēram, dzīvsudrabu un svinu.
Tātad ūdens iztvaikošanas siltums izrādījās vienāds ar 2,26 mJ / kg. Salīdzinājumam:
- dzīvsudraba 0,282 mJ / kg;
- svins - 0,855 mJ / kg.
Un kas, ja gluži otrādi?
Un kas notiek, ja mēs mainīsim procesu,lai šķidrums būtu kondensēts? Nekas īpašs nenotiek apstiprinājuma likumu Enerģijas nezūdamības: kondensācija viena kilograma šķidrums no tvaiku izdalās tieši tādu pašu siltuma daudzumu, kas ir nepieciešams, lai tērēt pagriežot to atpakaļ tvaiku. Tāpēc biežāk atsauces tabulās tiek lietots termins "īpašs iztvaikošanas un kondensācijas siltums".
Starp citu, mākslīgā aukstuma radīšanai mājās un rūpniecībā tiek veiksmīgi izmantots fakts, ka siltuma iztvaicēšana tiek absorbēta.
