Inventivni zadaci. Zavisnost pritiska zasićene pare o temperaturi

>>Fizika: Zavisnost pritiska zasićene pare o temperaturi. Kipuće

Tečnost ne samo da isparava. Na određenoj temperaturi ključa.
Zavisnost pritiska zasićene pare o temperaturi. Stanje zasićene pare, kao što pokazuje iskustvo (o tome smo govorili u prethodnom paragrafu), približno je opisano jednadžbom stanja idealnog gasa (10.4), a njen pritisak je određen formulom

Kako temperatura raste, pritisak raste. Jer Pritisak zasićene pare ne zavisi od zapremine, dakle zavisi samo od temperature.
Međutim, zavisnost r n.p. od T, nađeno eksperimentalno, nije direktno proporcionalno, kao kod idealnog gasa pri konstantnoj zapremini. Sa povećanjem temperature, pritisak prave zasićene pare raste brže od pritiska idealnog gasa ( Fig.11.1, dio krive AB). Ovo postaje očigledno ako kroz tačke povučemo izohore idealnog gasa A I IN(isprekidane linije). Zašto se ovo dešava?

Kada se tečnost zagreje u zatvorenoj posudi, deo tečnosti se pretvara u paru. Kao rezultat, prema formuli (11.1) pritisak zasićene pare raste ne samo zbog povećanja temperature tečnosti, već i zbog povećanja koncentracije molekula (gustine) pare. U osnovi, povećanje tlaka s povećanjem temperature određuje se upravo povećanjem koncentracije. Glavna razlika u ponašanju idealnog gasa i zasićene pare je da kada se temperatura pare u zatvorenoj posudi promeni (ili kada se zapremina promeni pri konstantnoj temperaturi), masa pare se menja. Tečnost se delimično pretvara u paru, ili, naprotiv, para se delimično kondenzuje. Ništa slično se ne dešava sa idealnim gasom.
Kada sva tečnost ispari, para će prestati da bude zasićena daljim zagrijavanjem i njen pritisak pri konstantnoj zapremini će porasti direktno proporcionalno apsolutnoj temperaturi (vidi. Fig.11.1, dio krive Ned).
. Kako temperatura tečnosti raste, brzina isparavanja se povećava. Konačno, tečnost počinje da ključa. Prilikom ključanja u cijelom volumenu tekućine formiraju se brzo rastući mjehurići pare, koji isplivaju na površinu. Tačka ključanja tečnosti ostaje konstantna. To se događa zato što se sva energija dovedena u tečnost troši pretvarajući je u paru. Pod kojim uslovima počinje ključanje?
Tečnost uvek sadrži otopljene gasove koji se oslobađaju na dnu i zidovima posude, kao i na česticama prašine suspendovanim u tečnosti, koje su centri isparavanja. Tečne pare unutar mehurića su zasićene. Kako temperatura raste, pritisak zasićene pare raste i mjehurići se povećavaju u veličini. Pod uticajem sile plutanja plutaju prema gore. Ako gornji slojevi tekućine imaju nižu temperaturu, tada dolazi do kondenzacije pare u mjehurićima u ovim slojevima. Pritisak brzo opada i mjehurići kolabiraju. Kolaps se dešava tako brzo da se zidovi mjehura sudare i proizvode nešto poput eksplozije. Mnoge takve mikro eksplozije stvaraju karakterističnu buku. Kada se tečnost dovoljno zagrije, mjehurići će prestati da se urušavaju i isplivaju na površinu. Tečnost će proključati. Pažljivo gledajte čajnik na šporetu. Videćete da skoro prestaje da proizvodi buku pre nego što proključa.
Ovisnost pritiska zasićene pare o temperaturi objašnjava zašto tačka ključanja tečnosti zavisi od pritiska na njenoj površini. Mjehur pare može rasti kada pritisak zasićene pare u njemu malo premaši pritisak u tečnosti, što je zbir pritiska vazduha na površini tečnosti (vanjski pritisak) i hidrostatskog pritiska stuba tečnosti.
Obratimo pažnju na činjenicu da se isparavanje tečnosti dešava na temperaturama ispod tačke ključanja, i to samo sa površine tečnosti; tokom ključanja dolazi do stvaranja pare po celoj zapremini tečnosti.
Vrenje počinje na temperaturi na kojoj je pritisak zasićene pare u mjehurićima jednak pritisku u tekućini.
Što je veći vanjski pritisak, to je viša tačka ključanja. Dakle, u parnom kotlu pri pritisku koji dostiže 1,6 10 6 Pa, voda ne ključa ni na temperaturi od 200 ° C. U medicinskim ustanovama u hermetički zatvorenim posudama - autoklavima ( Fig.11.2) do ključanja vode dolazi i pri povišenom pritisku. Zbog toga je tačka ključanja tečnosti mnogo viša od 100°C. Autoklavi se koriste za sterilizaciju hirurških instrumenata itd.

i obrnuto, smanjenjem vanjskog pritiska, snižavamo na taj način tačku ključanja. Pumpanjem zraka i vodene pare iz tikvice, možete učiniti da voda proključa na sobnoj temperaturi ( Fig.11.3). Kako se penjete na planine, atmosferski pritisak se smanjuje, stoga se smanjuje tačka ključanja. Na nadmorskoj visini od 7134 m (Lenjinov vrh na Pamiru) pritisak je približno 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Tamo voda ključa na oko 70°C. Nemoguće je kuvati meso u ovim uslovima.

Svaka tečnost ima svoju tačku ključanja, koja zavisi od pritiska njene zasićene pare. Što je veći pritisak zasićene pare, to je niža tačka ključanja tečnosti, jer na nižim temperaturama pritisak zasićene pare postaje jednak atmosferskom pritisku. Na primjer, pri tački ključanja od 100°C, pritisak zasićene pare vode je 101,325 Pa (760 mm Hg), a pritisak živine pare je samo 117 Pa (0,88 mm Hg). Živa ključa na temperaturi od 357°C pri normalnom pritisku.
Tečnost ključa kada pritisak njene zasićene pare postane jednak pritisku unutar tečnosti.

???
1. Zašto se tačka ključanja povećava sa povećanjem pritiska?
2. Zašto je važno da se ključanjem poveća pritisak zasićene pare u mehurićima, a ne da se poveća pritisak vazduha u njima?
3. Kako da tečnost proključa dok hladi posudu? (Ovo pitanje nije lako.)

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fizika 10. razred

Ako imate ispravke ili prijedloge za ovu lekciju,

Bez ikakve sumnje, fizika je jedna od najzanimljivijih nauka. Čak i najbeskorisniji eksperimenti mogu biti prilično uzbudljivi u isto vrijeme. Na primjer, ključanje tekućine kada se ohladi s jedne strane djeluje nevjerovatno. Uostalom, po redu tečnost Kad proključa, treba ga zagrijati, ali ne i hladiti, kako smo mislili. Ali sve je moguće. Za takav eksperiment ne treba vam ništa posebno tečnost, obična voda će učiniti, samo trebate stvoriti posebne uslove.

Trebaće ti

• Boca, voda, plinski plamenik, tronožac.

Instrukcije

Sipajte običnu vodu iz slavine u tikvicu i napunite je do pola nivoa. Nakon toga stavite tikvicu na plinski plamenik i zagrijte vodu dok ne proključa.

Kada voda u tikvici proključa, isključite vatru i sačekajte da ključanje prestane. Čvrsto zatvorite bocu gumenim čepom i pričvrstite je u držač stativa, okrećući je naopako.

Zatim počnite da sipate hladnu vodu preko dna boce. Bolje da se ohladi plovilo, to će iskustvo biti živopisnije. Mjehurići će se podići na površinu vode, a voda u tikvici će ključati dok se hladi. To se može objasniti činjenicom da se vodena para nalazi unutra plovilo a nakon hlađenja počinju da se kondenzuju na zidovima tikvice. Zbog toga tlak vodene pare unutar tikvice počinje opadati. Pri smanjenom pritisku voda počinje da ključa ne na sto stepeni Celzijusa, već na nižoj temperaturi. Pošto se voda još nije potpuno ohladila, a pritisak je plovilo e pao, zbog čega dolazi do ključanja pri hlađenju.

Bilješka

Za ovaj eksperiment najbolje je koristiti staklenu bocu otpornu na toplinu. Prilikom hlađenja vruće posude hladnom vodom, obično staklo može popucati zbog nagle promjene temperature i eksperiment se neće održati.

Pošto svaki rad mora imati smisla, dječiji interes se može podstaći procjenom. Ako je problem zadat kod kuće, onda za pet različitih rješenja zadatka - ocjena "5", za svaka dva dodatna rješenja - još jedna ocjena "5". Ako je zadatak bio dat na času, ocjenjivali su se najaktivniji učenici.

– Pokrijte posudu poklopcem 2 . Time se povećava pritisak, a time i tačka ključanja vode u njoj.

– Posolite vodu u posudi 2 – tačka ključanja će se takođe povećati.

– Prokuhajte vodu u posudi 2 nekoliko puta, ostavljajući da se ohladi između ključanja. Na taj način ćemo ukloniti nečistoće iz vode (one će se taložiti), a samim tim i centre isparavanja, a samim tim i povećati tačku ključanja vode.

– Stavite na dno posude 2 ultrazvučni generator.

– Bakarnu šipku stavite u vodu tako da leži na dnu obe posude. U ovom slučaju dobijamo toplotni provodnik.

– Sačekajte dok voda ne bude u posudi 2 će proključati.

– Sipati u posudu 2 tečnost koja ključa na temperaturama iznad 100 °C.

– Zagrijte magnet. Dakle, pogrešno orijentiramo domene u magnetu.

- Zagrij nokat. Tako ćemo dezorijentisati domene u
noktiju.

– Koristite polugu od drveta ili nemagnetnog metala.

– Omotajte žicu oko eksera i propuštajte struju. Tako se nokat pretvara u magnet istog polariteta kao i krajevi potkovice.

- Oštro povucite nokat.

– Postavite željeznu šipku iznad eksera. Tako ćemo “kratko spojiti” linije magnetne indukcije i oslabiti magnetsko polje na krajevima magneta.

– Dodirnite magnet. Deformacija će dovesti do narušavanja uređene orijentacije domena u magnetu.

– Pumpati vazduh u tikvicu. Kao što znate, luk je lako slomiti ako pritisnete iznutra.

– Postavite cijeli sistem ispod zvona, začepite cijev i ispumpajte zrak iz zvona. Tako ćemo stvoriti višak pritiska u tikvici i ona će puknuti, kao u prethodnom slučaju.

– Sipajte vodu u tikvicu i zamrznite. Boca će puknuti jer Voda se širi kada se ohladi.

– Zagrijte bocu neravnomjerno. Polovinu tikvice ohladite, a drugu polovinu zagrijte. Sijalica će puknuti zbog razlike u termičkom širenju.

– Usmjerite zvučni val na tikvicu. Zvuk će uzrokovati da zidovi tikvice vibriraju, a pri rezonanciji boca će prsnuti.

– Stavite još nekoliko cigli na vrh.

- Udari u ciglu.

– Sačekajte dok voda ne ispari.

– Zagrijte šolju da ubrzate isparavanje.

– Umočite kašiku u šolju i zamrznite. Zatim izvadite kašiku zajedno sa ledom.

Bilješka. Neposredno nakon zamrzavanja, nemoguće je nabaviti kašiku, pa će rubove šolje morati malo zagrijati.

- Stavite sunđer u čašu.

– Stavite slamčicu za koktel u šolju i isisajte vodu.

– Stavite kraj dugačke gumene cevi u šolju, njen drugi kraj spustite ispod nivoa tečnosti i isisajte vazduh iz cevi – voda će iscuriti.

– Stavite epruvetu u šolju, čiji je drugi kraj stavljen u posudu sa niskim pritiskom. Atmosferski pritisak će potisnuti vodu u drugu posudu.

– Pomerajte naočare jednu u odnosu na drugu, okrećući jednu u odnosu na drugu.

- Sačekaj malo. Sistem nije potpuno zatvoren, a zrak i dalje prodire kroz zaptivku.

– Podignite temperaturu čaša, na primjer, prelijte ih kipućom vodom. Pritisak gasa u čašama će se povećati.

– Postavite sistem ispod zvona i evakuišite vazduh. Pritisak unutar naočara će biti veći od vanjskog.

• Kako podijeliti kocku leda na dva jednaka dijela?

- Testerisanje.

– Sameljite u mrvice i podelite.

– Režite vrućim nožem.

- Zagrij pola.

– Otopite kocku, prepolovite vodu, dobijene polovice zamrznite.

- Postavite oslonac.

– Zakucajte noge za pod.

– Eksperimentalno odaberite ugao nagiba tako da se uspostavi ravnoteža. Odrežite noge stolice pod ovim uglom kako biste povećali površinu oslonca.

– Izrežite udubljenja u podu pod uglom i u njih umetnite noge stolice.

- Zalijepi stolicu.

• Kako napraviti matematičku strunjaču da se ljulja samo u jednoj ravni?

– Okrenite teret oko svoje ose. Kao rezultat, dobićemo žiroskop, a, kao što je poznato, ravnina rotacije žiroskopa ne mijenja svoj položaj u prostoru.

– Zamahnite gvozdenim utegom u magnetnom polju.

– Napravite strukturu vodilice (dvije ploče).

– Zamahnite metalnim utegom u statičkom električnom polju (na primjer, između dvije nabijene lopte).

– Fino podešavanje pri pokretanju.

• Kako ohladiti flaširanu vodu?

– Stavite flašu u frižider.

- Stavite pod led.

– Zamotajte bocu u vlažnu krpu i stavite je u struju vazduha. Kako voda isparava s površine krpe, potonja će se ohladiti, uzimajući toplinu iz boce za vodu.

– Zamotajte flašu u vlažnu krpu, stavite je ispod zvona i ispumpajte vazduh. Time ćemo smanjiti pritisak, a samim tim i ubrzati isparavanje.

– Stavite bocu u posudu sa hladnijom vodom, kao što je led.

– Hemijski hladan.

• Kako spojiti dvije metalne ploče?

– Koristite vijak i maticu.

– Koristite zakovice.

- Zalepi zajedno.

- Lemljenje.

- Prokuhati. (Ne mogu se svi metali zavariti. – Ed.)

– Koristite električno točkasto zavarivanje.

– Očistite i izbrusite obje površine koje se spajaju i čvrsto ih pritisnite. (Ovako se radi hladno zavarivanje u svemiru. – Ed.)

• Kako zagrijati metalnu kuglu?

- Stavi u rernu.

- Pogodi.

- Trljajte dugo.

– Deformacija.

– Propuštajte električnu struju.

• Kako ubrzati sušenje vlažne krpe?

– Objesite uže u suhoj, toploj prostoriji.

- Proširi što je više moguće.

– Stavite u mlaz suvog vazduha.

– Stavite između suhih krpa (novina) i povremeno ih mijenjajte.

– Pospite krpu suhim peskom (piljevinom), povremeno je otresite i ponovo pospite novom porcijom peska. Pijesak upija vlagu.

– Postavite ga blizu snažnog izvora visokofrekventnog elektromagnetnog zračenja. Kao rezultat djelovanja Foucaultovih struja, tekućina će se zagrijati.

• Kako ukloniti višak kamenca?

– Otkinuti dlijetom i čekićem.

- Obriši.

– Zagrijte kamen i oštro ga ohladite. Kao rezultat nagle promjene temperature zbog toplinskog širenja, kamen će pucati.

– Brzo ohladite i zagrijte.

- Otprati.

- Rastopi se.

• Kako brže napuniti kantu po kiši?

– Postavite kantu ispod odvoda blizu krova kuće. Tamo se voda skuplja sa velike površine krova.

– Stavite lijevak preko kante.

– Spustite komad tkanine u kantu jednim krajem i objesite drugi kraj. Voda će teći iz tkanine u kantu (površina iz koje se skuplja voda će se povećati).

– Postavite kantu pod uglom od 45° u odnosu na smjer u kojem padaju kapi. (Biće još gore. – Crveni.)

– Stavite nekoliko punjenja istog imena u sredinu kante. Kao rezultat toga, putanja kapljica će se promijeniti.

• Kako podići nivo vode u koljenu cijevi u obliku slova U u odnosu na drugu?

– Ispumpajte zrak iz jednog koljena i zatvorite ovo koljeno čepom.

– Naduvajte vazduh u jedan lakat i zatvorite ovo koljeno čepom.

– Sipajte lakšu tečnost (na primer kerozin) u jedan lakat.

– Postavite pregradu (klip) između koljena i pomaknite je, na primjer, na konac.

– Koristite fenomen osmoze.

• Kako natjerati automobil koji se kotrlja niz grbu da pređe veću udaljenost po inerciji?

- Guranje.

- Napuni auto.

– Podmažite šine uljem, čime se smanjuje koeficijent trenja.

– Ohladite šine. U atmosferi uvijek ima vodene pare, na ohlađenim šinama će se pojaviti kondenzacija, što će smanjiti trenje.

• Kako osigurati prisustvo molekula vode na visini od 1 cm iznad površine vode u posudi?

– Stavite fitilj u vodu. Molekuli vode će se podići kroz kapilare.

– Baci led u vodu: pluta u vodi, pa možeš pokupiti komad koji će se uzdići 1 cm iznad površine, a led je i voda.

- Spusti sunđer. Voda će, kao u slučaju fitilja, porasti.

- Zagrij vodu.

- Ništa za raditi. Voda isparava na bilo kojoj temperaturi, dakle, iznad površine, na bilo kojoj ili gotovo bilo kojoj visini, postoji barem jedna molekula H 2 O.

• Kako osvijetliti mali prostor?

– Zapalite šibicu (svijeću, baklju).

- Upali ga baterijskom lampom.

– Upalite električno pražnjenje.

– Pobudite luminiscenciju.

– Pobudite čerenkovski sjaj (sjaj vode kada čestice prolaze kroz njega brzinom većom od brzine svjetlosti u vodi).

• Kako ubrzati ključanje tečnosti u čajniku?

– Povećajte snagu grijača.

– U čajnik ne sipajte vodu, već tečnost koja lakše proključa (na primer aceton).

– Izolirajte čajnik, na primjer, umotavanjem u debelu tkaninu i pamučno ćebe.

– Postavite kotlić u zonu niskog pritiska.

– Neprestano kucajte po kotliću i tako mešajte vodu.

• Kako zaustaviti kretanje opružnog sata bez oštećenja njegove vanjske školjke?

– Nemojte dugo dirati sat – on će se sam zaustaviti.

- Protresi ga jako, ispusti, udari.

– Umočite u tečnost i zamrznite.

– Stavite u tečni azot.

– Stavite u naizmjenično magnetno polje.

- Zagrij ga.

• Kako povećati klizanje čizama na ledu?

Opcije odgovora

– Potpuno obrišite gazište na đonu.

– Neka led bude ujednačen i gladak.

– Ovlažite površinu leda.

– Prelijte led uljem.

– Pričvrstite klizače na čizme (za izradu klizaljki).

________________________

Student 4. godine Vyat GSU-a, dao je ovaj materijal 2005. godine tokom nastave i vannastavnih aktivnosti, dok je bio na nastavnoj praksi u školi br. Viktor Ivanovič Elkin[email protected]). Učenicima su se problemi jako svidjeli i sa zadovoljstvom su ih rješavali.

Bez ikakve sumnje, fizika je jedna od najzanimljivijih nauka. Čak i najbeskorisniji eksperimenti mogu biti prilično uzbudljivi u isto vrijeme. Na primjer, ključanje tekućine kada se ohladi s jedne strane djeluje nevjerovatno. Uostalom, po redu tečnost Kad proključa, treba ga zagrijati, ali ne i hladiti, kako smo mislili. Ali sve je moguće. Za takav eksperiment ne treba vam ništa posebno tečnost, obična voda će učiniti, samo trebate stvoriti posebne uslove.

Trebaće ti

• Boca, voda, plinski plamenik, tronožac.

Instrukcije

Sipajte običnu vodu iz slavine u tikvicu i napunite je do pola nivoa. Nakon toga stavite tikvicu na plinski plamenik i zagrijte vodu dok ne proključa.

Kada voda u tikvici proključa, isključite vatru i sačekajte da ključanje prestane. Čvrsto zatvorite bocu gumenim čepom i pričvrstite je u držač stativa, okrećući je naopako.

Zatim počnite da sipate hladnu vodu preko dna boce. Bolje da se ohladi plovilo, to će iskustvo biti živopisnije. Mjehurići će se podići na površinu vode, a voda u tikvici će ključati dok se hladi. To se može objasniti činjenicom da se vodena para nalazi unutra plovilo a nakon hlađenja počinju da se kondenzuju na zidovima tikvice. Zbog toga tlak vodene pare unutar tikvice počinje opadati. Pri smanjenom pritisku voda počinje da ključa ne na sto stepeni Celzijusa, već na nižoj temperaturi. Pošto se voda još nije potpuno ohladila, a pritisak je plovilo e pao, zbog čega dolazi do ključanja pri hlađenju.

Bilješka

Za ovaj eksperiment najbolje je koristiti staklenu bocu otpornu na toplinu. Prilikom hlađenja vruće posude hladnom vodom, obično staklo može popucati zbog nagle promjene temperature i eksperiment se neće održati.

Sve zanimljivo

Minecraft igra je toliko raznolika da u njoj možete vježbati alhemiju. Da biste skuhali napitak i ojačali ga, stekli korisno iskustvo, čak i samo prenijeli vodu, potrebne su vam staklene bočice ili tikvice. Možete napraviti bocu u Minecraftu koristeći...

Hidraulički nivo je ručni mjerni alat dizajniran za označavanje horizontalnog nivoa s visokom preciznošću. U svakodnevnom životu koriste se domaći hidraulički nivoi, ali u građevinarstvu i proizvodnji popularni su precizni razdjeljci. Upute 1Hidraulični nivo...

Kuhanje je naizgled jednostavan fizički proces, poznat svima koji su bar jednom u životu prokuhali kotlić. Međutim, ima mnogo karakteristika koje fizičari proučavaju u laboratorijama, a domaćice proučavaju u kuhinjama. Čak je i tačka ključanja daleko od...

Prokuhavanje vode jedan je od uobičajenih svakodnevnih zadataka. Međutim, u planinskim područjima ovaj proces ima svoje karakteristike. Na različitim visinama iznad nivoa mora voda ključa na različitim temperaturama. Kako zavisi tačka ključanja vode...

Voda jele je nusproizvod koji se dobija tokom procesa proizvodnje eteričnog ulja. No, uprkos tome, ima ljekovita svojstva i često se koristi u medicini kao protuupalno sredstvo, zacjeljivanje rana i...

Goruća tema današnjice je tema ekologije. Zagađenje životne sredine dobija globalne razmere. Voda postaje opasna za potrošnju. Da biste uklonili štetne nečistoće iz vode, možete ugraditi filter za pročišćavanje vode.…

Svaka tečnost ulivena u posudu vrši pritisak na njene zidove i dno. Ako tečnost miruje u ovom trenutku, tada se može odrediti hidrostatički pritisak. Za izračunavanje postoji formula koja vrijedi za posude ispravnih...

Tačka ključanja tečnosti može se koristiti da se proceni njena čistoća. Prisustvo nečistoća ili otopljenih tvari općenito snižava tačku ključanja. U laboratoriji se ovaj parametar može odrediti eksperimentalno kako bi se preliminarno procijenio kvalitet...

Voda može biti u tri glavna agregatna stanja: tečno, čvrsto i gasovito. Para, zauzvrat, može biti nezasićena i zasićena - ima istu temperaturu i pritisak kao ključala voda. Ako je temperatura vodene pare na...

Vrenje je proces isparavanja, odnosno prijelaza tvari iz tekućeg u plinovito stanje. Od isparavanja se razlikuje mnogo većom brzinom i brzim protokom. Svaka čista tečnost ključa na određenoj temperaturi...

Kako i zašto, po kojim zakonima se odvija proces zagrevanja vode u uslovima gravitacije, objašnjeno je u udžbenicima fizike. Ali nakon prvih svemirskih letova, mnoge zanima pitanje ponašanja ove tekućine u nultom gravitaciji. Da li je moguce da...

Alkohol koji se koristi u svakodnevnom životu poznat je kao etanol. Međutim, tekućina koja nastaje procesom alkoholne fermentacije sadrži etanol i vodu. Za odvajanje alkohola od vode možete koristiti proces destilacije. Trebaće vam-…