Fierbere și evaporare

Fierbere și evaporare

Ce se întâmplă cu un lichid în timpul fierberii și evaporării? De ce depinde punctul de fierbere al unui lichid?

Chimie

Cuvinte cheie

evaporare, fierbere, tranziție de fază, punct de fierbere, presiune, transfer de căldură, temperatură, presiunea aerului, stare de agregare, apă, lichid, schimbare de temperatură, fizică, termodinamică, apă clocotită, proprietate fizică, chimie

Suplimente asociate

Animații

Evaporare

  • vapori nesaturați - Cantitatea de molecule care părăsesc lichidul este mai mare decât cea care se întoarce în lichid.
  • lichid
  • vapori - Lichid evaporat.
  • suprafața lichidului
  • vapori saturați - Cantitatea de molecule care părăsesc lichidul este egală decât cea care se întoarce în lichid.

În interiorul lichidelor atracția dintre particule este destul de puternică pentru ca particulele să rămână în contact atunci când se rostogolesc unele peste celelalte și își schimbă poziția în interiorul lichidului. În timpul mișcării particulele intră în coliziune unele cu altele transferându-și unele altora energia. Dacă unele particule de la suprafața lichidului primesc destulă energie, ele pot părăsi lichidul, proces care se numește evaporare.

În timpul evaporării, particulele care au mai multă energie decât au în medie celelalte particule, părăsesc lichidul. Cele care rămân în lichid vor primi deci în medie din ce în ce mai puțină energie ceea ce înseamnă că temperatura lichidului scade. Acesta este motivul pentru care ne este frig atunci corpul ne este ud. Altfel spus, evaporarea implică disipare de căldură.

Viteza evaporării este influențată semnificativ de suprafața și temperatura lichidului, de umiditatea spațiului de deasupra lichidului și de mișcarea aerului.

Vapori saturați

  • vapori saturați - Cantitatea de molecule care părăsesc lichidul este egală decât cea care se întoarce în lichid.
  • Vaporii saturați se condensează atunci când sunt comprimați; presiunea acestora nu crește. - Presiunea vaporilor saturați depinde doar de temperatură.
  • lichid
  • piston

Dacă evaporarea lichidului are loc în spațiu închis, atunci deasupra suprafeței lichidului vor fi din ce în ce mai multe particule evaporate și multe dintre acestea se vor condensa și se vor întoarce în lichid.

Cânt procesul de evaporare și condensare ajung în stadiu de echilibru, în spațiu închis se formează vapori saturați.

Particulele vaporilor se ciocnesc cu pereții recipientului exercitând presiune asupra acestora. Presiunea vaporilor depinde doar de temperatură: temperatură ridicată înseamnă presiune ridicată. Când gazul este comprimat presiunea acestuia crește dar când vaporii sunt comprimați, atunci aceștia se condensează și presiunea rămâne neschimbată. Aceasta este cea mai importantă diferență dintre gaze și vapori.

Fierbere

  • bule de vapori - În apa aflată în fierbere se formează bule de vapori.
  • lichid
  • presiune atmosferică - Valoarea medie la nivelul mării este aproximativ 101000 Pa.
  • termometru
  • presiune în bulele de vapori - Presiunea din bulele de vapori depinde de temperatură.
  • molecule de apă
  • bule de vapori

Lichidul se transformă în gaz pe două căi: prin fierbere și prin evaporare.

Evaporare are loc doar la suprafață în timp ce pe durata fierberii bulele de gaz se formează în interiorul lichidului și apoi ies la suprafață.

Acest proces are loc doar atunci când presiunea exercitată de vaporii saturați atinge presiunea atmosferică externă, în caz contrar presiunea atmosferică sparge bulele de vapori în formare.

Pentru a avea loc fierberea, este nevoie sau de o temperatură înaltă, sau de o presiune scăzută a aerului.

Punctul de fierbere

  • Presiune atmosferică scăzută punctul de fierbere al apei este scăzut
  • Presiunea atmosferică normală punctul de fierbere al apei este 100 °C
  • 0 m
  • 100 °C
  • 89,6 °C
  • 3000 m
  • 74 °C
  • 8000 m
  • 70,6 °C
  • 10 000 m

Punctul de fierbere al lichidelor depinde de presiune. La presiune normală, punctul de fierbere al apei este de 100 °C. Dacă presiunea este mai scăzută, ca de exemplu în munți, la înălțime mare, atunci punctul de fierbere este și el scăzut.

La presiune înaltă însă, apa nu fierbe nici la 100 °C. Pentru a fierbe este nevoie de o temperatură mai mare. Din acest motiv putem fierbe mai repede la temperaturi mai mari de 100 °C în oale sub presiune.

Oală sub presiune

  • apă cu temperatură ridicată - Temperatura unui lichid dintr-o oală de presiune este mai mare decât punctul de fierbere al unui lichid dintr-o oală obișnuită.
  • supapă - Supapa rămâne închisă dacă presiunea vaporilor interni nu atinge presiunea maximă necesară. Dacă presiunea crește peste limita presiunii reglate în interiorul oalei, supapa se deschide lăsând vaporii să iasă pentru a păstra presiunea constantă.
  • vapori cu presiune ridicată - Dacă încălzim lichidul într-un spațiu închis, presiunea vaporilor din interior va fi mai înaltă decât presiunea atmosferică din exterior.
  • termometru
  • presiunea vaporilor

Oala sub presiune este un vas în care apa nu fierbe la temperatura normală de 100 °C ci la o temperatură mai înaltă, de aceea în această oală mâncarea fierbe mai repede.

Punctul de fierbere mai înalt se datorează faptului că oala este acoperită ermetic cu un capac astfel încât presiunea vaporilor este mult mai mare decât presiunea atmosferică externă, făcând să crească punctul de fierbere a lichidului.

Pe capacul oalei sub presiune se află o supapă prin care se poate regla presiunea lichidului din interior. Dacă greutatea de pe supapă este mai mare, atunci aceasta nu poate fi ridicată decât de vapori cu o presiune mai mare, mărindu-se astfel și punctul de fierbere din oală.

Cavitație

  • partea din față a elicei de vapor -presiune ridicată
  • partea din spate a elicei de vapor presiune scăzută - În punctele de pe elice unde presiunea apei este mai scăzută, apa poate fierbe.

Cavitația are loc atunci când un obiect, ca de exemplu elicea de vapor, se mișcă repede în apă. În anumite puncte ale suprafeței obiectului aflat în mișcare, presiunea lichidului scade și în consecință acolo lichidul poate fierbe formând bule de vapori.

Dacă bulele de vapori ajung într-un loc unde presiunea este mai ridicată, atunci se vor sparge instantaneu. Aceasta va da naștere unui val de șoc acustic care poate cauza daune pe suprafața obiectului. Este important ca efectele distructive ale cavitației în pompe sau elice să fie diminuate. Pe de altă parte cu ajutorul cavitației pot fi curățate suprafețele diferitelor obiecte.

Suplimente asociate

Tranziții de fază

O tranziție de fază reprezintă trecerea unei substanțe dintr-o stare de agregare în alta.

Topirea şi solidificarea

În timpul solidificării,între moleculele de apă se formează legături de hidrogen, rezultând o structură cristalină.

Apă (H₂O)

Apa este un compus stabil al hidrogenului și al oxigenului, indispensabil vieții. În natură se găsește în stare lichidă, solidă și gazoasă.

Eolipila lui Heron

Heron din Alexandria este inventatorul primului motor cu abur, cu toate că el își considera invenția drept o jucărie.

Motorul cu abur al lui James Watt (secolul al XVIII-lea)

Motorul cu abur perfecţionat de James Watt a revoluţionat tehnica.

Termometru

Există diferite tipuri de instrumente pentru măsurarea temperaturii.

Cum funcționează aparatul de aer condiționat?

Aparatul de aer condiționat răcește aerul din interior prin extragerea căldurii și eliberarea acesteia în exterior.

Cum funcționează frigiderul?

Animația prezintă modul de funcționare al frigiderului.

Cum funcționează turbina cu abur cu acțiune?

Animația prezintă structura și modul de funcționare al turbinelor cu abur cu acțiune.

Cum funcționează uscătorul de păr?

Animația prezintă structura și modul de funcționare al uscătoarelor de păr.

Added to your cart.