inventivne naloge. Tlak nasičene pare v odvisnosti od temperature

>>Fizika: Odvisnost nasičenega parnega tlaka od temperature. Vreti

Tekočina ne izhlapi kar tako. Zavre pri določeni temperaturi.
Tlak nasičene pare v odvisnosti od temperature. Stanje nasičene pare, kot kažejo izkušnje (o tem smo govorili v prejšnjem odstavku), je približno opisano z enačbo stanja idealnega plina (10.4), njegov tlak pa je določen s formulo

Ko se temperatura dvigne, se tlak poveča. Kot Nasičeni parni tlak ni odvisen od prostornine, torej je odvisen samo od temperature.
Vendar pa odvisnost r n.p. od T, ugotovljen eksperimentalno, ni premo sorazmeren, kot v idealnem plinu pri stalni prostornini. Z naraščajočo temperaturo se tlak realne nasičene pare povečuje hitreje kot tlak idealnega plina ( sl.11.1, odsek krivulje AB). To postane očitno, če skozi točke narišemo izohore idealnega plina IN in AT(črtkane črte). Zakaj se to dogaja?

Pri segrevanju tekočine v zaprti posodi se del tekočine spremeni v paro. Kot rezultat, po formuli (11.1) tlak nasičene pare se poveča ne le zaradi povečanja temperature tekočine, ampak tudi zaradi povečanja koncentracije molekul (gostote) pare. V bistvu je povečanje tlaka z naraščajočo temperaturo določeno ravno s povečanjem koncentracije. Glavna razlika v obnašanju idealnega plina in nasičene pare je, da ko se spremeni temperatura hlapov v zaprti posodi (ali ko se spremeni prostornina pri konstantni temperaturi), se spremeni masa hlapov. Tekočina se delno spremeni v hlape ali, nasprotno, hlapi delno kondenzirajo. Nič takega se ne zgodi z idealnim plinom.
Ko bo vsa tekočina izhlapela, bo para po nadaljnjem segrevanju prenehala biti nasičena in njen tlak pri konstantni prostornini se bo povečal premosorazmerno z absolutno temperaturo (glej sl. sl.11.1, odsek krivulje sonce).
. Ko se temperatura tekočine poveča, se hitrost izhlapevanja poveča. Končno začne tekočina vreti. Pri vrenju se po vsej prostornini tekočine tvorijo hitro rastoči parni mehurčki, ki priplavajo na površje. Vrelišče tekočine ostane konstantno. To je zato, ker se vsa energija, dovedena tekočini, porabi za njeno pretvorbo v paro. Pod kakšnimi pogoji se začne vrenje?
Tekočina vedno vsebuje raztopljene pline, ki se sproščajo na dnu in stenah posode ter na delcih prahu, suspendiranih v tekočini, ki so središča uparjanja. Hlapi tekočine v mehurčkih so nasičeni. Ko se temperatura poveča, se parni tlak poveča in mehurčki se povečajo. Pod delovanjem vzgonske sile lebdijo. Če imajo zgornje plasti tekočine nižjo temperaturo, potem v teh plasteh v mehurčkih kondenzira para. Tlak hitro pade in mehurčki se sesedejo. Kolaps je tako hiter, da stene mehurčka ob trčenju povzročijo nekaj podobnega eksploziji. Mnoge od teh mikroeksplozij ustvarijo značilen hrup. Ko se tekočina dovolj segreje, se mehurčki nehajo sesedati in priplavajo na površje. Tekočina bo zavrela. Pazljivo opazujte kotliček na štedilniku. Ugotovili boste, da pred vrenjem skoraj preneha povzročati hrup.
Odvisnost nasičenega parnega tlaka od temperature pojasnjuje, zakaj je vrelišče tekočine odvisno od tlaka na njeni površini. Parni mehurček lahko raste, ko tlak nasičene pare v njem nekoliko preseže tlak v tekočini, ki je vsota zračnega tlaka na površini tekočine (zunanji tlak) in hidrostatičnega tlaka stolpca tekočine.
Bodimo pozorni na dejstvo, da do izhlapevanja tekočine pride pri temperaturah, ki so nižje od vrelišča, in to samo s površine tekočine, pri vrenju pa nastane para po vsej prostornini tekočine.
Vretje se začne pri temperaturi, pri kateri je nasičeni parni tlak v mehurčkih enak tlaku v tekočini.
Večji kot je zunanji tlak, višje je vrelišče. Torej, v parnem kotlu pri tlaku, ki doseže 1,6 × 10 6 Pa, voda ne vre niti pri temperaturi 200 ° C. V zdravstvenih ustanovah v hermetično zaprtih posodah - avtoklavih ( sl.11.2) tudi voda vre pri povišanem tlaku. Zato je vrelišče tekočine veliko višje od 100 °C. Avtoklavi se uporabljajo za sterilizacijo kirurških instrumentov itd.

In obratno, zmanjšanje zunanjega tlaka, s tem znižamo vrelišče. Če iz bučke izčrpate zrak in vodno paro, lahko povzročite, da voda zavre pri sobni temperaturi ( sl.11.3). Ko se vzpenjate v gore, atmosferski tlak pada, zato se vrelišče zmanjšuje. Na nadmorski višini 7134 m (Leninov vrh v Pamirju) je tlak približno 4 10 4 Pa ​​​​(300 mm Hg). Tam voda vre pri približno 70°C. V teh pogojih ni mogoče kuhati mesa.

Vsaka tekočina ima svoje vrelišče, ki je odvisno od tlaka njenih nasičenih hlapov. Višji kot je nasičeni parni tlak, nižje je vrelišče tekočine, saj se pri nižjih temperaturah nasičeni parni tlak izenači z atmosferskim tlakom. Na primer, pri vrelišču 100 ° C je tlak nasičene vodne pare 101.325 Pa (760 mm Hg), živosrebrne pare pa le 117 Pa (0,88 mm Hg). Živo srebro vre pri 357 °C pri normalnem tlaku.
Tekočina zavre, ko njen nasičeni parni tlak postane enak tlaku v tekočini.

???
1. Zakaj se vrelišče z naraščanjem tlaka povečuje?
2. Zakaj je pri vrenju bistveno, da se poveča tlak nasičenih hlapov v mehurčkih, ne pa da se poveča pritisk zraka, ki je v njih?
3. Kako tekočina zavre z ohlajanjem posode? (To je zapleteno vprašanje.)

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

Če imate popravke ali predloge za to lekcijo,

Brez dvoma je fizika ena najbolj zanimivih ved. Tudi najbolj neuporabni poskusi so lahko hkrati zelo razburljivi. Na primer, vrenje tekočine, ko je ohlajena, se po eni strani zdi neverjetno. Konec koncev, da bi tekočina kuhano je treba segreti, ne pa ohladiti, kot smo nekoč mislili. Ampak vse je mogoče. Takšen poskus ne zahteva posebnega tekočina, primerna je tudi navadna voda, le ustvariti morate posebne pogoje.

Boste potrebovali

• Bučka, voda, plinski gorilnik, stojalo.

Navodilo

V bučko nalijte navadno vodo iz pipe, napolnite jo približno do polovice. Po tem postavite bučko na plinski gorilnik in segrevajte vodo, dokler ne zavre.

Ko voda v bučki zavre, ugasnemo ogenj in počakamo, da se vretje ustavi. Bučko tesno zaprite z gumijastim zamaškom in jo pritrdite v držalo za stojalo tako, da jo obrnete na glavo.

Nato začnite na dno bučke nalivati ​​hladno vodo. Čim bolje se ohladiš plovilo bolj jasna bo izkušnja. Na površje vode se bodo dvignili mehurčki, voda v bučki bo ob ohlajanju zavrela. To je mogoče razložiti z dejstvom, da vodna para v notranjosti plovilo in ko se ohladijo, začnejo kondenzirati na stenah bučke. Zaradi tega se tlak vodne pare v bučki začne zmanjševati. Pri znižanem tlaku začne voda vreti ne pri sto stopinjah Celzija, ampak pri nižji temperaturi. Ker se voda še ni povsem ohladila, tlak v plovilo e je padel, zato pri ohlajanju pride do vrenja.

Opomba

Za ta poskus je najbolje uporabiti stekleno bučko, odporno na vročino. Ko vročo posodo ohladimo s hladno vodo, lahko običajno steklo poči zaradi močnega padca temperature in poskus ne bo izveden.

Ker mora biti vsako delo smiselno, lahko z vrednotenjem spodbudimo zanimanje otrok. Če je bila naloga dana doma, potem za pet različnih rešitev problema - ocena "5", za vsaki dve dodatni rešitvi - še ena ocena "5". Če je bila naloga podana pri pouku, so bili ocenjeni najbolj aktivni učenci.

- Pokrij kozarec 2 . S tem se poveča tlak in s tem vrelišče vode v njej.

- Vodo v posodi solimo 2 - tudi vrelišče se bo povečalo.

- V posodi zavrite vodo 2 večkrat in pustite, da se med vretjem ohladi. Tako bomo iz vode odstranili nečistoče (izločile se bodo), posledično tudi centre uparjanja, torej bomo povečali vrelišče vode.

- Postavite na dno posode 2 ultrazvočni generator.

- Bakreno palico položite v vodo tako, da leži na dnu obeh posod. V tem primeru dobimo prevodnik toplote.

– Počakajte, da voda v posodi 2 zavreti.

- Nalijte v kozarec 2 tekočina, ki vre pri temperaturi nad 100 °C.

- Segrejte magnet. Tako dezorientiramo domene v magnetu.

- Ogrejte žebelj. Tako dezorientiramo domene v
žebelj.

– Uporabite vzvod iz lesa ali nemagnetne kovine.

- Navijte žico okoli žeblja in prepustite tok. Tako žebelj spremenite v magnet iste polarnosti s koncema podkve.

- Močno povlecite žebelj.

- Postavite železno palico nad žebelj. Tako »skrajšamo« linije magnetne indukcije in oslabimo magnetno polje na koncih magneta.

- Dotaknite se magneta. Deformacija bo vodila do motenj v urejeni orientaciji domen v magnetu.

– V bučko načrpajte zrak. Kot veste, je lok enostavno zlomiti, če pritisnete od znotraj.

- Celoten sistem postavite pod zvon, zamašite cev in izčrpajte zrak iz zvona. Tako bomo ustvarili presežni tlak v bučki in ta bo počila, kot v prejšnjem primeru.

– V bučko nalijte vodo in zamrznite. Bučka bo počila, ker voda se širi, ko se ohlaja.

– Bučko segrejte neenakomerno. Polovico bučke ohladimo, drugo segrejemo. Žarnica bo počila zaradi razlike v toplotnem raztezanju.

- Pošlji zvočni val v bučko. Zvok bo povzročil nihanje sten balona; ob resonanci bo žarnica počila.

- Postavite še nekaj opek na vrh.

- Udari opeko.

– Počakajte, da voda izhlapi.

- Segrejte skodelico, da pospešite izhlapevanje.

- Žlico pomočite v skodelico in zamrznite. Nato vzemite žlico z ledom.

Opomba. Takoj po zamrzovanju je nemogoče dobiti žlico, zato je treba robove skodelice rahlo segreti.

- Gobo pomočite v kozarec.

- Tubo za koktajl potopite v skodelico in izsesajte vodo.

- Konec dolge gumijaste cevi spustimo v vrček, njen drugi konec spustimo pod gladino tekočine in iz cevi izsesamo zrak - voda bo stekla ven.

- Cev spustite v vrč, katerega drugi konec postavite v posodo z nizkim tlakom. Atmosferski tlak bo pognal vodo v drugo posodo.

- Premaknite očala relativno drug proti drugemu, tako da obrnete enega glede na drugega.

- Počakaj trenutek. Sistem ni popolnoma zatesnjen in zrak še vedno vstopa skozi tesnilo.

– Povišajte temperaturo kozarcev, na primer prelijte jih z vrelo vodo. Tlak plina v kozarcih se bo povečal.

– Sistem postavite pod zvonec in izpustite zrak. Tlak v očalih bo postal večji kot zunaj.

• Kako razdeliti kocko ledu na dva enaka dela?

- Videl.

- Zdrobite v drobtine in razdelite.

- Režite z vročim nožem.

- Segrejte polovico.

- Stopite kocko, vodo razdelite na pol, nastale polovice zamrznite.

- Postavite oporo.

- Pribijte noge na tla.

- Eksperimentalno izberite nagibni kot, da se vzpostavi ravnovesje. Pod tem kotom odrežite noge stola, da povečate površino podpore.

– V tleh pod kotom izrežite vdolbine in vanje vstavite noge stola.

- Zlepite stol.

• Kako narediti, da se matematični matnik vrti samo v eni ravnini?

– Zavrtite tovor okoli svoje osi. Kot rezultat dobimo žiroskop, in kot je znano, ravnina vrtenja žiroskopa ne spremeni svojega položaja v prostoru.

- Naredite železno utež zanihajte v magnetnem polju.

– Zgradite vodilno strukturo (dve plošči).

– Zanihajte kovinsko utež v statičnem električnem polju (na primer med dvema naelektrenima kroglicama).

– Natančna nastavitev ob zagonu.

• Kako ohladiti vodo v plastenki?

- Steklenico postavite v hladilnik.

- Daj (na) pod led.

– Steklenico ovijte z vlažno krpo in jo postavite v curek zraka. Ko voda izhlapi s površine krpe, se ta ohladi in odvzame toploto bidonu.

- Steklenico ovijte z vlažno krpo, postavite pod zvonec in izčrpajte zrak. Tako znižamo tlak, torej pospešimo izhlapevanje.

– Steklenico postavite v posodo s hladnejšo vodo, na primer z ledom.

- Kemično hladiti.

• Kako povezati dve kovinski plošči?

- Uporabite vijak in matico.

- Uporabite zakovice.

- Lepilo.

- spi.

- Variti. (Vse kovine niso varljive. – Ed.)

– Uporabite točkovno varjenje.

– Očistite in pobrusite obe spojni površini ter močno pritisnite. (Tako poteka hladno varjenje v vesolju. - Ed.)

• Kako segreti kovinsko kroglo?

- Daj v pečico.

- Udari.

- Drgnite dolgo časa.

- Deformiraj.

- Pustite električni tok.

• Kako pospešiti sušenje vlažne krpe?

- Obesite na vrv v suhem, toplem prostoru.

- Razširite ga čim bolj.

– Postavite v tok suhega zraka.

– Postavite med suhe krpe (časopise) in jih občasno zamenjajte.

– Krpo posujte s suhim peskom (žagovino), jo občasno otresite in ponovno posujte z novo porcijo peska. Pesek absorbira vlago.

– Postavite ga blizu močnega vira visokofrekvenčnega elektromagnetnega sevanja. Zaradi delovanja Foucaultovih tokov se tekočina segreje.

• Kako odstraniti odvečni del kamna?

– Odlomite z dletom in kladivom.

- Izbriši.

– Kamen segrejte in močno ohladite. Zaradi močnega padca temperature zaradi toplotnega raztezanja bo kamen počil.

- Hitro ohladite in segrejte.

- Odžagati.

- Stopite.

• Kako najhitreje napolniš vedro v dežju?

– Pod odtok na strehi hiše postavite vedro. Tam se voda zbira z velike strešne površine.

- Postavite lijak nad vedro.

- En konec krpe spustite v vedro, drugi konec pa obesite. Voda bo odtekala iz tkanine v vedro (površina zbiranja vode se bo povečala).

– Postavite vedro pod kotom 45° glede na smer padanja kapljic. (Še huje bo. - rdeča.)

- Na sredino vedra postavite več nabojev z istim imenom. Posledično se bo pot kapljice spremenila.

• Kako dvigniti nivo vode v kolenu U-cevi glede na drugega?

- Iz enega kolena izčrpajte zrak in to koleno zaprite z zamaškom.

- V eno koleno napihnite zrak in to koleno zaprite z zamaškom.

– V eno koleno nalijte lažjo tekočino (npr. kerozin).

- Postavite pregrado (bat) med kolena in jo premaknite na primer na nit.

– Uporabite pojav osmoze.

• Kako doseči, da vagon, ki se kotali po ranžirni postaji, po vztrajnosti prevozi večjo razdaljo?

- Potisni.

- Naloži vagon.

– Tirnice namažite z oljem in s tem zmanjšajte koeficient trenja.

- Ohladite tirnice. V ozračju je vedno vodna para, na ohlajenih tirnicah pa se bo pojavil kondenz, kar bo zmanjšalo trenje.

• Kako zagotoviti prisotnost molekul vode na višini 1 cm nad gladino vode v posodi?

- Potopite stenj v vodo. Molekule vode se bodo dvignile skozi kapilare.

- Vrzite led v vodo: v vodi plava, zato lahko vzamete kos, ki se dvigne 1 cm nad gladino, in led je tudi voda.

- Spustite gobo. Voda se bo, tako kot v primeru stenja, dvignila.

- Segrejte vodo.

- Narediti nič. Voda izhlapi pri kateri koli temperaturi, zato je nad površino, na kateri koli ali skoraj kateri koli višini, vsaj ena molekula H 2 O.

• Kako osvetliti majhen prostor?

- Prižgi vžigalico (svečo, baklo).

- Prižgite s svetilko.

- Prižgite električno razelektritev.

- Vzbudite luminiscenco.

– Vzbudite Čerenkov sij (sijaj vode, ko gredo delci skozi njo s hitrostjo, ki je višja od hitrosti svetlobe v vodi).

• Kako pospešiti vrenje tekočine v kotličku?

– Povečajte moč grelnika.

- V kotliček ne nalijte vode, temveč tekočino, ki lažje vre (na primer aceton).

– Kotliček izolirajte, na primer ovijte ga z debelo krpo in bombažno odejo.

– Kotliček postavite v območje z zmanjšanim tlakom.

- Neprestano trkajte po kotličku in s tem mešajte vodo.

• Kako ustaviti gibanje vzmetne ure, ne da bi poškodovali njeno zunanjo lupino?

- Ne dotikajte se ure dlje časa - ustavile se bodo same.

- Močno stresite, spustite, udarite.

- Potopite v tekočino in zamrznite.

- Postavite v tekoči dušik.

– Postavite v izmenično magnetno polje.

- Segrej.

• Kako povečati zdrs čevljev na ledu?

Možnosti odgovora

– Popolnoma obrišite tekalno površino na podplatu.

– Led naj bo enakomeren, gladek.

– Ledeno površino zmočite.

- Olje pokapljajte po ledu.

- Na škornje pritrdite drsalke (za izdelavo drsalk).

________________________

Študent 4. letnika Državne univerze Vyatka je to gradivo leta 2005 predaval pri pouku in izvenšolskih dejavnostih, opravljal pedagoško prakso v šoli št. 5 (Slobodskoy, Kirovska regija, vodja - častni učitelj Ruske federacije Viktor Ivanovič Elkin [e-pošta zaščitena]). Učencem so bile naloge zelo všeč, reševali so jih z veseljem.

Brez dvoma je fizika ena najbolj zanimivih ved. Tudi najbolj neuporabni poskusi so lahko hkrati zelo razburljivi. Na primer, vrenje tekočine, ko je ohlajena, se po eni strani zdi neverjetno. Konec koncev, da bi tekočina kuhano je treba segreti, ne pa ohladiti, kot smo nekoč mislili. Ampak vse je mogoče. Takšen poskus ne zahteva posebnega tekočina, primerna je tudi navadna voda, le ustvariti morate posebne pogoje.

Boste potrebovali

• Bučka, voda, plinski gorilnik, stojalo.

Navodilo

V bučko nalijte navadno vodo iz pipe, napolnite jo približno do polovice. Po tem postavite bučko na plinski gorilnik in segrevajte vodo, dokler ne zavre.

Ko voda v bučki zavre, ugasnemo ogenj in počakamo, da se vretje ustavi. Bučko tesno zaprite z gumijastim zamaškom in jo pritrdite v držalo za stojalo tako, da jo obrnete na glavo.

Nato začnite na dno bučke nalivati ​​hladno vodo. Čim bolje se ohladiš plovilo bolj jasna bo izkušnja. Na površje vode se bodo dvignili mehurčki, voda v bučki bo ob ohlajanju zavrela. To je mogoče razložiti z dejstvom, da vodna para v notranjosti plovilo in ko se ohladijo, začnejo kondenzirati na stenah bučke. Zaradi tega se tlak vodne pare v bučki začne zmanjševati. Pri znižanem tlaku začne voda vreti ne pri sto stopinjah Celzija, ampak pri nižji temperaturi. Ker se voda še ni povsem ohladila, tlak v plovilo e je padel, zato pri ohlajanju pride do vrenja.

Opomba

Za ta poskus je najbolje uporabiti stekleno bučko, odporno na vročino. Ko vročo posodo ohladimo s hladno vodo, lahko običajno steklo poči zaradi močnega padca temperature in poskus ne bo izveden.

Vse zanimivo

Igra Minecraft je tako raznolika, da lahko v njej izvajate alkimijo. Če želite skuhati napoj in ga obogatiti, pridobiti uporabne izkušnje, tudi samo prenašati vodo, potrebujete steklene viale ali bučke. V Minecraftu lahko naredite bučko z ...

Hidravlični nivo je ročno merilno orodje, namenjeno označevanju vodoravnega nivoja z visoko natančnostjo. Domači hidravlični nivoji se uporabljajo v vsakdanjem življenju, toda natančne ločitve so priljubljene v gradbeništvu in proizvodnji. Navodilo 1 Hidro nivo ...

Vretje je na videz preprost fizikalni proces, ki ga pozna vsak, ki je vsaj enkrat v življenju zavrel kotliček. Vendar pa ima veliko lastnosti, ki jih fiziki preučujejo v laboratorijih, gospodinje pa v kuhinjah. Tudi vrelišče je daleč od...

Prekuhavanje vode je ena izmed pogostih vsakodnevnih aktivnosti. Vendar ima ta proces v gorskih območjih svoje značilnosti. Na različnih nadmorskih višinah voda vre pri različnih temperaturah. Kako je vrelišče vode odvisno od...

Jelkova voda je stranski produkt, pridobljen pri proizvodnji eteričnih olj. Toda kljub temu ima zdravilne lastnosti in se v medicini pogosto uporablja kot protivnetno, celjenje ran in ...

Aktualna tema današnjega časa je tema ekologije. Onesnaženost okolja je v svetovnem merilu. Voda postane nevarna za pitje. Da bi odstranili škodljive nečistoče iz vode, lahko postavite filter za čiščenje vode.…

Vsaka tekočina, ki jo vlijemo v posodo, pritiska na njene stene in dno. Če tekočina v tem času miruje, je mogoče določiti hidrostatični tlak. Za izračun obstaja formula, ki velja za plovila pravilnega ...

Po vrelišču tekočine lahko ocenimo njeno čistost. Vsebnost nečistoč ali raztopljenih snovi običajno zniža vrelišče. V laboratoriju se ta parameter lahko določi empirično, da se predhodno oceni kakovost ...

Voda je lahko v treh osnovnih agregatnih stanjih: tekoče, trdno in plinasto. Para pa je nenasičena in nasičena - ima enako temperaturo in tlak kot vrela voda. Če je temperatura vodne pare pri...

Vretje je proces uparjanja, to je prehod snovi iz tekočega stanja v plinasto stanje. Od izhlapevanja se razlikuje po veliko večji hitrosti in hitrem pretoku. Vsaka čista tekočina vre pri določeni temperaturi.

Kako in zakaj, po kakšnih zakonitostih poteka proces segrevanja vode v pogojih gravitacije, je razloženo v učbenikih fizike. Toda po prvih vesoljskih poletih se mnogi zanimajo za vprašanje obnašanja te tekočine v breztežnosti. Ali je mogoče…

Alkohol, ki se uporablja v vsakdanjem življenju, je znan kot etanol. Vendar pa tekočina, ki nastane pri procesu alkoholne fermentacije, vsebuje etanol in vodo. Destilacijo lahko uporabimo za ločitev alkohola od vode. Boste potrebovali-…