Isparavanje i vrenje

Isparavanje i vrenje

Što se događa s tekućinom tijekom isparavanja i vrenja? O čemu ovisi njeno vrelište?

Kemija

Ključne riječi

isparavanje, izvor, fazni prijelaz, točka vrelišta, tlak, prijenos topline, temperatura, tlak zraka, agregatno stanje, voda, tekućina, promjena temperature, fizički, termodinamika, kipuća voda, fizikalno svojstvo, fizika, kemija

Povezani dodatci

3D modeli

Isparavanje

  • nezasićena para - Količina molekula koja napušta tekućinu veća je od količine onih koje se slučajno vraćaju.
  • tekućina
  • para - Isparena tekućina.
  • površina tekućine
  • zasićena para - Stanje kada je količina čestica koje napuštaju tekućinu jednaka količini čestica koji se tamo vrate.

U tekućinama je privlačnost između čestica dovoljno jaka da čestice ostaju u bliskom kontaktu dok se kreću jedna pored druge.
Dok se kreću, oni se neprestano sudaraju jedan s drugim, prenoseći svoju energiju.
Ako neke čestice na površini tekućine dobiju dovoljno energije, one mogu napustiti tekućinu.

Taj se proces zove isparavanje.
Tijekom isparavanja čestice koje imaju više energije od prosjeka napuštaju tekućinu, tako da čestice koje ostaju u tekućini imaju manje od prosječne energije, odnosno temperatura tekućine se smanjuje.
To je razlog zašto osjećamo hladnoću kada nam je tijelo mokro. Drugim riječima, isparavanje podrazumijeva smanjenje topline.

Na brzinu isparavanja značajno utječu površina i temperatura tekućine, sadržaj pare prostora iznad površine tekućine i kretanje zraka.

Zasićena para

  • zasićena para - Stanje kada je količina čestica koje napuštaju tekućinu jednaka količini čestica koji se tamo vrate.
  • Zasićena para se kondenzira kada se stisne, njen se tlak ne povećava. - Tlak zasićene pare ovisi samo o temperaturi.
  • tekućina
  • klip

Ako tekućina isparava u zatvorenom prostoru, s vremenom će se pojaviti sve više i više isparenih čestica iznad tekućine, ali istovremeno sve više i više njih će se i vratiti u tekućinu.
Nakon nekog vremena proces isparavanja i kondenzacije uravnotežuje se, što znači da ista količina čestica napuštaju tekućinu i vraća se u nju, u tom slučaju se kaže da se u zatvorenom prostoru stvara zasićena para.
Čestice koje stvaraju paru udaraju u zid posude, odnosno vrše pritisak na njega. Tlak pare ovisi samo o temperaturi. Toplija para ima viši tlak, hladnija para ima niži tlak.
Kad se para komprimira, njezin se tlak ne povećava kao plin, nego se kondenzira, a tlak ostaje isti.
Ovo je najvažnija razlika između pare i plina, iako su oboje plinovitog agregatnog stanja.

Vrenje

  • mjehurići pare - Mjehurići pare formiraju se unutar kipuće vode.
  • tekućina
  • vanjski tlak zraka - Prosječna vrijednost na razini mora iznosi cca. 101000 Pa.
  • termometar
  • tlak mjehurića pare - Tlak u mjehuriću pare ovisi o temperaturi.
  • molekule vode
  • mjehurić pare

Tekući materijal može preći u plinovito stanje na dva načina: vrenjem ili isparavanjem. Isparavanje je površinski fenomen.
Međutim, tijekom vrenja, mjehurići pare se formiraju također unutar tekućine, a zatim izlaze na površinu.
Ovaj se proces može dogoditi samo kada tlak zasićene pare pri zadanoj temperaturi dosegne vanjski tlak zraka, jer bi u protivnom tlak zraka mogao srušiti mjehuriće pare koji se formiraju.
Stoga su za proizvodnju vrenja potrebne ili dovoljno visoka temperatura ili dovoljno nizak tlak zraka.

Vrelište

  • Nizak tlak zraka vrelište vode je niži od normalnog
  • Normalni tlak zraka vrelište vode je 100 °C
  • 0 m
  • 100 °C
  • 89,6 °C
  • 3000 m
  • 74 °C
  • 8000 m
  • 70,6 °C
  • 10 000 m

Vrelište tekućina ovisi o tlaku.
Vrelište vode pri normalnom atmosferskom tlaku je 100 Celzijevih stupnjeva, ali pri nižim pritisku - na primjer u visokim planinama - i vrelište je niže.
Međutim, pod visokim tlakom voda neće zavreti ni na 100 Celzijevih stupnjeva, samo na višim temperaturama, zbog toga možemo učinkovito kuhati u zatvorenom, visokotlačnom ekspres loncu i na temperaturi iznad 100 Celzijevih stupnjeva.

Ekspres lonac

  • voda visoke temperature - Temperatura tekućine u ekspres loncu je viša od vrelišta u otvorenom loncu
  • ventil - Težina na ventilu može se podići samo ako je tlak pare dovoljno visok. Preko ventila se para ispušta van, i veličina tlaka ostaje na takav način konstantan u posudi.
  • para visoke temperature - Ako se tekućina zagrijava u zatvorenom prostoru, tlak pare iznad nje bit će veći od vanjskog tlaka zraka.
  • termometar
  • tlak pare

Ekspres lonac je posuda u kojoj voda ne uzvrije na uobičajenoj temperaturi vrelišta od 100 ° C, nego na višoj temperaturi, što omogućava brže kuhanje hrane.
Razlog visokog vrelišta je taj što poklopac ekspres lonca hermetički zatvoren, tako da tlak pare koja nastaje tijekom kuhanja, može postiati znatno veći od tlaka vanjskog zraka, pa se zbog toga vrelište tekućine (obično vode) u posudi povećava.
Na vrhu poklopca ekspres lonca nalazi se jedan ventil koji regulira tlak pare koja nastaje u posudi.
Što je veća težina ventila, to je veći potreban tlak para koji ga može podignuti, a samim tim smo povećali i vrelište tekućine u posudi.

Kavitacija

  • prednja površina propelera - visoki tlak
  • stražnja površina propelera - nizak tlak - Voda može zavreti na onim dijelovima propelera gdje je tlak tekućine nizak.

Fenomen kavitacije javlja se vezano za predmete koji se brzo kreću u vodi, poput propelera.
Na nekim dijelovima površine objekta koji se brzo kreće može doći do pada tlaka tekućine zbog čega tekućina može zavreti, što može stvoriti mjehuriće pare.
Ako nastali mjehurići pare dođu do mjesta gdje je tlak veći, brzo će puknuti. Pucanje mjehurića proizvodi jak zvučni udarni val koji osim velike buke može uzrokovati oštećenja na površini objekta.
Važno je smanjiti štetne učinke kavitacije u pumpama i brodskim propelerima, ali je kavitacijom također moguće i očistiti površinu raznih predmeta.

Povezani dodatci

Promjene agregacijskog stanja

Promjene agregacijskih stanja zapravo su prijelazi između čvrstog, tekućeg i plinovitog agregacijskog stanja.

Taljenje i zamrzavanje

Tijekom zamrzavanja stvaraju se vodikove veze između molekula vode što rezultira kristalnom strukturom.

Heronova kugla (eolipile)

Eolipile se smatra prvim parnim strojem u povijesti, koju je konstruirao Heron iz Aleksandrije, mada je on to smatrao igračkom.

Parni stroj Jamesa Watta (18. stoljeće)

Usavršeni parni stroj škotskog inženjera se upotrebljavao u najrazličitijim područjima industrije, te ga zato nazivamo revolucionarnim izumom.

Termometri

Za mjerenje temperature mogu se koristiti različiti termometri.

Voda (H₂O)

Stabilni spoj vodika i kisika, neophodan za život. U prirodi se pojavljuje u sva tri agregatna stanja.

Kako funkcionira hladnjak?

Animacija nam pokazuje sklop i funkcioniranje hladnjaka.

Kako funkcionira klima uređaj?

Klima uređaj hladi zrak unutra tako što odvodi toplinu i otpušta je vanka.

Kako funkcionira parna turbina?

Animacija nam pokazuje sklop i rad parnih turbina.

Kako radi sušilo za kosu?

Animacija nam prikazuje konstrukciju i fizičko objašnjenje rada sušila za kosu.

Added to your cart.