Fizička vrijednost: toplina isparavanja vode

Svatko zna sliku: na peći na vatri nalazi se posuda s vodom. Voda iz hladnoće postaje vruća, ovdje na svojoj površini pojavljuju se prvi mjehurići, a uskoro je sve zabavno. Koja je toplina isparavanja vode? Neki od nas sjećaju se iz školskog programa da temperatura vode pri prirodnom atmosferskom tlaku ne može prijeći 100 ° C. A tko se ne sjeća ili ne vjeruje, može koristiti odgovarajući termometar i pobrinuti se, promatrajući sigurnosne mjere.

Ali kako to može biti? Uostalom, vatra još uvijek gori ispod lonca, daje svoju energiju tekućini, i kamo ide ako ne zagrije vodu? Odgovor: Energija se troši na transformaciju vode u paru.

Gdje se energija odlazi?

U običnom životu smo naviknuti na tri stanja okolne materije: čvrsta, tekućina i plinovi. U čvrstom stanju, molekule su čvrsto fiksirane u kristalnoj rešetki. Ali to ne znači njihovu potpunu nepokretnost, na bilo kojoj temperaturi, samo ako je to barem viša minus-273 ° C (ovo je apsolutna nula), molekule vibriraju. I amplituda vibracija ovisi o temperaturi. Kada se grije, energija se prenosi na čestice materije, a ti kaotični pokreti postaju intenzivniji, a zatim u određenom trenutku dostižu takvu silu koja molekule napuštaju rešetke - tvar postaje tekućina.

U tekućem stanju, molekule su usko povezane jedna s drugom sile privlačnosti, iako nisu fiksirane na određenoj točki u prostoru. Uz daljnju akumulaciju topline od strane tvari, kaotične vibracije dijela molekula postaju toliko velike da se sila privlačnosti molekula jedni drugima prevladaju i oni lete. Temperatura tvari prestane rasti, sva energija se prenosi i sada slijedi sljedeći hrpa čestica, i tako, korak po korak, sva voda preklopnih iz posude ispunjava kuhinja u obliku pare.

Svaka tvar zahtijeva određenu količinu energije za obavljanje tog postupka. Toplina isparavanja vode, poput ostalih tekućina, konačna je i ima specifične vrijednosti.

U kojim se jedinicama mjeri

Bilo koja energija (iako gibanje, čak i toplina) mjeri se džula. džul (J) dobila je ime po poznatom znanstveniku Jamesu Jouleu. Numerički, energija u 1 J može se dobiti gurajući određeno tijelo na udaljenosti od 1 metra s naporom od 1 Newton.

Prije toga, koncept kalorija je korišten za mjerenje topline. Vjeruje se da toplina - to je takva fizička tvar koja može protjecati ili iz bilo kojeg tijela. Što više "teče" u fizičko tijelo, to je to vruće. U starim udžbenicima još uvijek možete ispuniti ovo fizička veličina. No, lako je prevesti u joule, pomnožite sa 4,19.

Energija, međutim, potrebna za pretvorbu tekućina u plinove, naziva se specifična toplina isparavanja. Ali kako to izračunati? Jedno je da pretvore vodu u vodenu paru, a drugo je spremnik parnog stroja velikog broda.

Stoga, na primjer, za H₂Oh, u inženjerstvu za grijanje radi s konceptom "specifične topline isparavanja vodom" (J / kg - mjerna jedinica). A ključna riječ ovdje je "specifična". Smatra se količinom energije koja je potrebna za pretvaranje 1 kg tekuće tvari u paru.

Vrijednost označava latino slovo L. Vrijednost u joulama mjeri se za 1 kg.

Koliko energije zahtijeva voda?

Specifična toplina stvaranja pare u vodi mjeri se na sljedeći način: količina N ulijeva se u spremnik i dovodi do kuhanja. Energija potrošena na isparavanje litre vode bit će željena vrijednost.

Mjerenje što je specifična toplina stvaranja pare jednaka, znanstvenici su bili malo iznenađeni. Za pretvorbu u plin, voda zahtijeva više energije od svih tekućina na Zemlji: cijeli niz alkohola, ukapljeni plinovi i još više od metala poput žive i olova.

Tako je vrućina isparavanja vode bila jednaka 2.26 mJ / kg. Za usporedbu:

• u živu, 0,282 mJ / kg;
• olovo - 0,855 mJ / kg.

A što ako naprotiv?

A što će se dogoditi ako preokrenete proces, uzrokuju da se tekućina kondenzira? Ništa posebno događa zakon o potvrdi o očuvanju energije: kondenzacija kilograma tekućine iz pare oslobađa potpuno istu količinu topline koja je potrebna da se provedu na to okrenuo u paru. Stoga, češće u referentnim tablicama, dolazi do pojma "specifična toplina isparavanja i kondenzacije".

Usput, činjenica da se tijekom isparavanja topline apsorbira, uspješno se koristi u domaćoj i industrijskoj opremi za stvaranje umjetne hladnoće.