อุณหภูมิของการกลายเป็นไอ ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

การเดือดคือการระเหยอย่างเข้มข้นที่เกิดขึ้นเมื่อของเหลวได้รับความร้อนไม่เพียงแต่จากพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงภายในของเหลวด้วย

การเดือดเกิดขึ้นเมื่อมีการดูดซับความร้อน
ความร้อนที่ให้มาส่วนใหญ่จะใช้ในการทำลายพันธะระหว่างอนุภาคของสาร ส่วนที่เหลือ - ในงานที่ทำระหว่างการขยายตัวของไอน้ำ
เป็นผลให้พลังงานอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคไอมีค่ามากกว่าระหว่างอนุภาคของเหลว ดังนั้นพลังงานภายในของไอจึงมากกว่าพลังงานภายในของของเหลวที่อุณหภูมิเดียวกัน
ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนของเหลวเป็นไอน้ำในระหว่างกระบวนการเดือดสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

โดยที่ m คือมวลของของเหลว (กก.)
L คือความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ความร้อนจำเพาะการกลายเป็นไอแสดงให้เห็นว่าต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการเปลี่ยนสารที่กำหนด 1 กิโลกรัมให้เป็นไอน้ำที่จุดเดือด หน่วยความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอในระบบ SI:
[ลิตร] = 1 จูล/กก
เมื่อความดันเพิ่มขึ้น จุดเดือดของของเหลวจะเพิ่มขึ้น และความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอจะลดลงและในทางกลับกัน

ในระหว่างการต้ม อุณหภูมิของของเหลวจะไม่เปลี่ยนแปลง
จุดเดือดขึ้นอยู่กับความดันที่กระทำต่อของเหลว
สารแต่ละชนิดที่ความดันเท่ากันจะมีจุดเดือดของตัวเอง
เมื่อความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้น การเดือดจะเริ่มมากขึ้น อุณหภูมิสูง,พอความดันลดลงก็กลับกัน..
เช่น น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 100°C ในกรณีปกติเท่านั้น ความดันบรรยากาศ.

เกิดอะไรขึ้นภายในของเหลวเมื่อเดือด?

การต้มคือการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอด้วย การศึกษาต่อเนื่องและการเติบโตของฟองไอในของเหลวซึ่งของเหลวจะระเหยไป ในช่วงเริ่มต้นของการทำความร้อน น้ำจะอิ่มตัวด้วยอากาศและอยู่ที่อุณหภูมิห้อง เมื่อน้ำร้อน ก๊าซที่ละลายในนั้นจะถูกปล่อยออกมาที่ด้านล่างและผนังของถัง ทำให้เกิดฟองอากาศ เริ่มปรากฏให้เห็นนานก่อนจะเดือด น้ำระเหยกลายเป็นฟองเหล่านี้ ฟองที่เต็มไปด้วยไอน้ำเริ่มพองตัวเมื่อมีอุณหภูมิสูงพอสมควร

เมื่อถึงขนาดที่กำหนดมันก็แยกตัวออกจากด้านล่างขึ้นสู่ผิวน้ำและระเบิด ในกรณีนี้ไอน้ำจะออกจากของเหลว หากน้ำอุ่นไม่เพียงพอ ฟองไอน้ำที่ลอยขึ้นสู่ชั้นเย็นจะพังทลายลง ความผันผวนของน้ำที่เกิดขึ้นส่งผลให้มีน้ำปรากฏตลอดปริมาตรทั้งหมด จำนวนมากฟองอากาศขนาดเล็ก: สิ่งที่เรียกว่า "คีย์สีขาว"

บน ฟองอากาศปริมาตรที่ด้านล่างของภาชนะมีแรงยก:
Funder = ฟาร์คิมีดีส - แรงโน้มถ่วง
ฟองสบู่ถูกกดลงไปที่ด้านล่างเนื่องจากไม่มีแรงกดมากระทำที่พื้นผิวด้านล่าง เมื่อถูกความร้อนฟองจะขยายตัวเนื่องจากการปล่อยก๊าซเข้าไปและแตกออกจากด้านล่างเมื่อแรงยกมากกว่าแรงกดเล็กน้อย ขนาดของฟองที่สามารถแตกออกจากด้านล่างได้นั้นขึ้นอยู่กับรูปร่างของมัน รูปร่างของฟองอากาศที่ด้านล่างถูกกำหนดโดยความสามารถในการเปียกน้ำของก้นภาชนะ

ความไม่สอดคล้องกันของการเปียกและการรวมตัวของฟองอากาศที่ด้านล่างทำให้ขนาดเพิ่มขึ้น ที่ ขนาดใหญ่เมื่อฟองสบู่เพิ่มขึ้น ช่องว่าง การแตกร้าว และความปั่นป่วนก็ก่อตัวขึ้นเบื้องหลัง

เมื่อฟองสบู่แตก ของเหลวทั้งหมดที่อยู่รอบๆ จะพุ่งเข้ามา ทำให้เกิดเป็นคลื่นวงแหวน เมื่อปิด มันจะพ่นน้ำเป็นแถว

เมื่อฟองสบู่แตกในของเหลวที่ยุบตัวก็กระจายออกไป คลื่นกระแทกความถี่ล้ำเสียงพร้อมกับเสียงรบกวน สำหรับ ระยะเริ่มแรกการเดือดมีลักษณะเป็นเสียงดังที่สุดและสูงสุด (ที่ปุ่ม "สีขาว" กาต้มน้ำจะ "ร้องเพลง")

(ที่มา: virlib.eunnet.net)

ตารางอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงในสถานะของน้ำ

ดูที่ชั้นหนังสือสิ!

น่าสนใจ

ทำไมพวกเขาถึงเจาะรูที่ฝากาต้มน้ำ?
เพื่อปล่อยไอน้ำ หากไม่มีรูที่ฝา ไอน้ำสามารถกระเซ็นน้ำออกจากพวยกาต้มน้ำได้
___

ระยะเวลาในการปรุงมันฝรั่งโดยเริ่มจากช่วงเวลาที่เดือดไม่ขึ้นอยู่กับกำลังของเครื่องทำความร้อน ระยะเวลาจะขึ้นอยู่กับเวลาที่ผลิตภัณฑ์คงอยู่ที่จุดเดือด
กำลังของเครื่องทำความร้อนไม่ส่งผลต่อจุดเดือด แต่จะส่งผลต่ออัตราการระเหยของน้ำเท่านั้น

การต้มอาจทำให้น้ำแข็งตัวได้ ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องสูบอากาศและไอน้ำออกจากภาชนะที่มีน้ำอยู่เพื่อให้น้ำเดือดตลอดเวลา

“หม้อต้มเกินขอบง่าย - อากาศไม่ดี!”
ความดันบรรยากาศที่ลดลงพร้อมกับสภาพอากาศที่เลวร้ายลงเป็นสาเหตุที่ทำให้นม “หมด” เร็วขึ้น
___

คุณสามารถรับน้ำเดือดที่ร้อนจัดได้ที่ก้นเหมืองลึกซึ่งมีแรงดันอากาศมากกว่าบนพื้นผิวโลกมาก ดังนั้นที่ความลึก 300 เมตร น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 101 ͦC ที่ความกดอากาศ 14 บรรยากาศ น้ำจะเดือดที่ 200 ͦC
ใต้กระดิ่งของปั๊มลมคุณจะได้ "น้ำเดือด" ที่อุณหภูมิ 20 ͦ C
บนดาวอังคารเราจะดื่ม "น้ำเดือด" ที่อุณหภูมิ 45 ͦ C
น้ำเกลือเดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 ͦ C ___

ในพื้นที่ภูเขาที่ระดับความสูงมากและที่ความดันบรรยากาศต่ำ น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 ͦเซลเซียส

ใช้เวลานานกว่าในการรออาหารดังกล่าวให้สุก

เทน้ำเย็นลงไป...ก็จะเดือด!

โดยทั่วไปน้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ต้มน้ำในขวดบนเตาจนเดือด มาปิดเตากันเถอะ น้ำหยุดเดือด ปิดขวดด้วยจุกและเริ่มเทน้ำเย็นลงบนจุกอย่างระมัดระวัง มันเป็นอย่างไร? น้ำเดือดอีกแล้ว!

..............................

ใต้สายน้ำ น้ำเย็นน้ำในขวดและไอน้ำก็เริ่มเย็นลง
ปริมาตรของไอลดลง และความดันเหนือผิวน้ำเปลี่ยนแปลง...
คุณคิดว่าทิศทางไหน?
... จุดเดือดของน้ำที่ความดันลดลงน้อยกว่า 100 องศา แล้วน้ำในขวดก็เดือดอีกครั้ง!
____

เมื่อปรุงอาหาร แรงดันภายในกระทะ - "หม้ออัดแรงดัน" - อยู่ที่ประมาณ 200 kPa และซุปในกระทะจะสุกเร็วขึ้นมาก

คุณสามารถเติมน้ำลงในกระบอกฉีดยาได้ประมาณครึ่งหนึ่ง ปิดด้วยจุกแบบเดียวกันแล้วดึงลูกสูบออกแรงๆ ฟองจำนวนมากจะปรากฏขึ้นในน้ำแสดงว่ากระบวนการต้มน้ำได้เริ่มขึ้นแล้ว (และนี่คือที่อุณหภูมิห้อง!)
___

เมื่อสารผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ ความหนาแน่นของสารจะลดลงประมาณ 1,000 เท่า
___

กาต้มน้ำไฟฟ้าเครื่องแรกมีเครื่องทำความร้อนอยู่ใต้ด้านล่าง น้ำไม่ได้สัมผัสกับเครื่องทำความร้อนและใช้เวลาต้มนานมาก ในปี 1923 Arthur Large ได้ค้นพบ: เขาวางเครื่องทำความร้อนไว้ในท่อทองแดงแบบพิเศษแล้ววางไว้ในกาต้มน้ำ น้ำเดือดอย่างรวดเร็ว

กระป๋องน้ำอัดลมแบบระบายความร้อนในตัวได้รับการพัฒนาในสหรัฐอเมริกา โถมีช่องที่มีของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำอยู่ภายใน หากคุณบดแคปซูลในวันที่อากาศร้อน ของเหลวจะเริ่มเดือดอย่างรวดเร็ว โดยดึงความร้อนออกไปจากขวด และใน 90 วินาที อุณหภูมิของเครื่องดื่มจะลดลง 20-25 องศาเซลเซียส

แล้วทำไมล่ะ?

คุณคิดว่าเป็นไปได้ไหมที่จะต้มไข่ให้แข็งหากน้ำเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียส?
____

น้ำจะเดือดในหม้อที่ลอยอยู่ในน้ำเดือดอีกหม้อหนึ่งหรือไม่?
ทำไม -

เป็นไปได้ไหมที่จะทำให้น้ำเดือดโดยไม่ทำให้ร้อน?

ในบทนี้ เราจะให้ความสนใจกับการระเหยประเภทนี้ เช่น การเดือด อภิปรายการความแตกต่างจากขั้นตอนการระเหยที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ แนะนำค่าต่างๆ เช่น อุณหภูมิจุดเดือด และอภิปรายว่าขึ้นอยู่กับอะไร ในตอนท้ายของบทเรียน เราจะแนะนำปริมาณที่สำคัญมากซึ่งอธิบายกระบวนการกลายเป็นไอ - ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

หัวข้อ: สถานะรวมของสสาร

บทเรียน: การเดือด ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

ในบทเรียนที่แล้ว เราได้ศึกษาการก่อตัวของไอประเภทหนึ่งแล้ว ซึ่งก็คือ การระเหย และได้เน้นย้ำถึงคุณสมบัติของกระบวนการนี้ วันนี้เราจะมาพูดถึงการกลายเป็นไอประเภทนี้ กระบวนการเดือด และแนะนำค่าที่แสดงคุณลักษณะเชิงตัวเลขของกระบวนการกลายเป็นไอ - ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

คำนิยาม.เดือด(รูปที่ 1) เป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงของของเหลวไปสู่สถานะก๊าซพร้อมกับการก่อตัวของฟองไอและเกิดขึ้นตลอดปริมาตรของของเหลวทั้งหมดที่อุณหภูมิหนึ่งซึ่งเรียกว่าจุดเดือด

ลองเปรียบเทียบการกลายเป็นไอทั้งสองประเภทด้วยกัน กระบวนการเดือดมีความเข้มข้นมากกว่ากระบวนการระเหย นอกจากนี้ ดังที่เราจำได้ว่า กระบวนการระเหยเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดๆ ที่สูงกว่าจุดหลอมเหลว และกระบวนการเดือดอย่างเคร่งครัดที่อุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งจะแตกต่างกันไปในแต่ละสารและเรียกว่าจุดเดือด ควรสังเกตด้วยว่าการระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวอิสระของของเหลวเท่านั้นนั่นคือจากบริเวณที่แยกออกจากก๊าซโดยรอบและการเดือดเกิดขึ้นจากปริมาตรทั้งหมดในคราวเดียว

มาดูขั้นตอนการต้มกันดีกว่า ลองจินตนาการถึงสถานการณ์ที่พวกเราหลายคนต้องเผชิญซ้ำแล้วซ้ำเล่า - การทำความร้อนและต้มน้ำในภาชนะบางประเภท เช่น กระทะ ในระหว่างการทำความร้อน ความร้อนจำนวนหนึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำ ซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของพลังงานภายในและการเพิ่มขึ้นของการเคลื่อนไหวของโมเลกุล กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนถึงระยะหนึ่ง จนกระทั่งพลังงานการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเพียงพอที่จะเริ่มเดือด

น้ำประกอบด้วยก๊าซละลาย (หรือสิ่งเจือปนอื่น ๆ) ที่ถูกปล่อยออกมาในโครงสร้าง ซึ่งนำไปสู่สิ่งที่เรียกว่าศูนย์การกลายเป็นไอ นั่นคืออยู่ในศูนย์เหล่านี้ที่ไอน้ำเริ่มถูกปล่อยออกมาและฟองจะก่อตัวขึ้นทั่วทั้งปริมาตรน้ำซึ่งสังเกตได้ในระหว่างการเดือด สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าฟองเหล่านี้ไม่มีอากาศ แต่มีไอน้ำเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเดือด หลังจากการก่อตัวของฟองอากาศ ปริมาณไอน้ำในนั้นจะเพิ่มขึ้น และเริ่มมีขนาดเพิ่มขึ้น บ่อยครั้งที่ฟองสบู่ก่อตัวขึ้นใกล้ผนังของภาชนะและไม่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำในทันที ประการแรก การเพิ่มขนาด พวกมันได้รับอิทธิพลจากพลังที่เพิ่มขึ้นของอาร์คิมิดีส จากนั้นพวกมันก็แยกตัวออกจากกำแพงและขึ้นสู่ผิวน้ำ โดยพวกมันจะระเบิดและปล่อยไอน้ำบางส่วนออกมา

เป็นที่น่าสังเกตว่าไม่ใช่ว่าฟองไอน้ำทั้งหมดจะไปถึงผิวน้ำในทันที ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการเดือด น้ำยังไม่ได้รับความร้อนเท่ากัน และชั้นล่างซึ่งใกล้กับกระบวนการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นโดยตรงจะร้อนกว่าชั้นบนด้วยซ้ำ แม้จะคำนึงถึงกระบวนการพาความร้อนด้วยซ้ำ สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าฟองไอน้ำที่ลอยขึ้นมาจากด้านล่างยุบตัวลงเนื่องจากปรากฏการณ์แรงตึงผิว ก่อนที่จะถึงพื้นผิวอิสระของน้ำ ในกรณีนี้ไอน้ำที่อยู่ภายในฟองสบู่จะผ่านลงไปในน้ำซึ่งจะให้ความร้อนเพิ่มเติมและเร่งกระบวนการให้ความร้อนของน้ำสม่ำเสมอตลอดทั้งปริมาตร ผลก็คือ เมื่อน้ำอุ่นขึ้นเกือบเท่าๆ กัน ฟองไอน้ำเกือบทั้งหมดจะเริ่มขึ้นถึงผิวน้ำ และกระบวนการสร้างไอน้ำเข้มข้นก็เริ่มต้นขึ้น

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นความจริงที่ว่าอุณหภูมิที่กระบวนการเดือดเกิดขึ้นยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าความเข้มข้นของความร้อนที่จ่ายให้กับของเหลวจะเพิ่มขึ้นก็ตาม ด้วยคำพูดง่ายๆหากในระหว่างกระบวนการเดือดคุณเติมแก๊สลงในเตาที่ให้ความร้อนกับกระทะ สิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มความเข้มข้นของการเดือดเท่านั้นและไม่ทำให้อุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้น หากเราเจาะลึกกระบวนการเดือดอย่างจริงจังมากขึ้นก็น่าสังเกตว่าบริเวณนั้นปรากฏในน้ำซึ่งสามารถทำให้ร้อนเกินไปเหนือจุดเดือดได้ แต่ตามกฎแล้วปริมาณของความร้อนสูงเกินไปดังกล่าวจะต้องไม่เกินหนึ่งหรือสองสามองศา และมีปริมาตรของเหลวรวมไม่มีนัยสำคัญ จุดเดือดของน้ำที่ ความดันปกติคือ 100°C

ในระหว่างกระบวนการต้มน้ำคุณสามารถสังเกตเห็นว่ามันมาพร้อมกับเสียงลักษณะของสิ่งที่เรียกว่าเดือด เสียงเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างแม่นยำเนื่องจากกระบวนการยุบฟองไอน้ำที่อธิบายไว้

กระบวนการเดือดของของเหลวอื่นๆ ดำเนินไปในลักษณะเดียวกับการต้มน้ำ ความแตกต่างที่สำคัญในกระบวนการเหล่านี้คืออุณหภูมิจุดเดือดที่แตกต่างกันของสาร ซึ่งค่าแบบตารางจะวัดที่ความดันบรรยากาศปกติแล้ว เราระบุค่าหลักของอุณหภูมิเหล่านี้ในตาราง

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือจุดเดือดของของเหลวขึ้นอยู่กับค่าของความดันบรรยากาศซึ่งเป็นเหตุผลที่เราระบุว่าค่าทั้งหมดในตารางจะได้รับที่ความดันบรรยากาศปกติ เมื่อความดันอากาศเพิ่มขึ้น จุดเดือดของของเหลวก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน เมื่อลดลง ในทางกลับกันก็จะลดลง

หลักการทำงานของเครื่องใช้ในครัวที่รู้จักกันดีเช่นหม้ออัดแรงดันนั้นขึ้นอยู่กับการพึ่งพาจุดเดือดกับความดันบรรยากาศ (รูปที่ 2) เป็นกระทะที่มีฝาปิดแน่นซึ่งในระหว่างกระบวนการนึ่งน้ำความดันอากาศที่มีไอน้ำสูงถึง 2 ความดันบรรยากาศซึ่งทำให้จุดเดือดของน้ำเพิ่มขึ้นเป็น . ด้วยเหตุนี้น้ำและอาหารในนั้นจึงมีโอกาสให้ความร้อนสูงถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าปกติ () และกระบวนการปรุงอาหารก็เร่งขึ้น ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์จึงได้ชื่อมา

ข้าว. 2. หม้ออัดแรงดัน ()

สถานการณ์ที่มีจุดเดือดของของเหลวลดลงและความดันบรรยากาศลดลงก็มีตัวอย่างจากชีวิตเช่นกัน แต่ไม่ใช่ทุกวันสำหรับหลาย ๆ คนอีกต่อไป ตัวอย่างนี้ใช้กับการเดินทางของนักปีนเขาในพื้นที่ภูเขาสูง ปรากฎว่าในพื้นที่ที่ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 3,000-5,000 ม. จุดเดือดของน้ำเนื่องจากความดันบรรยากาศลดลงจะลดลงเหลือค่าที่ต่ำกว่าซึ่งนำไปสู่ความยากลำบากในการเตรียมอาหารขณะเดินป่าเพราะ เพื่อการบำบัดความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ สินค้าในกรณีนี้สำคัญ เวลานานขึ้นกว่าด้วย สภาวะปกติ- ที่ระดับความสูงประมาณ 7,000 ม. จุดเดือดของน้ำถึง ซึ่งทำให้ไม่สามารถปรุงผลิตภัณฑ์จำนวนมากในสภาวะดังกล่าวได้

เทคโนโลยีบางอย่างในการแยกสารขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าจุดเดือดของสารต่างๆ นั้นแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น หากเราพิจารณาน้ำมันให้ความร้อนซึ่งเป็นของเหลวเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง ในระหว่างกระบวนการเดือด ก็สามารถแบ่งออกเป็นสารต่างๆ ได้หลายชนิด ใน ในกรณีนี้เนื่องจากจุดเดือดของน้ำมันก๊าด, น้ำมันเบนซิน, แนฟทาและน้ำมันเชื้อเพลิงแตกต่างกันจึงสามารถแยกออกจากกันโดยการกลายเป็นไอและการควบแน่นที่อุณหภูมิต่างกัน กระบวนการนี้มักเรียกว่าการแยกส่วน (รูปที่ 3)

ข้าว. 3 การแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วน ()

เช่นเดียวกับกระบวนการทางกายภาพอื่นๆ การเดือดจะต้องถูกกำหนดลักษณะโดยใช้ค่าตัวเลข ค่านี้เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

เพื่อให้เกิดความเข้าใจ ความหมายทางกายภาพค่านี้พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้: นำน้ำ 1 กิโลกรัมไปที่จุดเดือดจากนั้นวัดว่าต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการระเหยน้ำนี้ให้หมด (โดยไม่คำนึงถึงการสูญเสียความร้อน) - ค่านี้จะเท่ากับค่าเฉพาะ ความร้อนของการระเหยของน้ำ สำหรับสารอื่น ค่าความร้อนนี้จะแตกต่างออกไปและจะเป็นความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารนี้

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอกลายเป็นคุณลักษณะที่สำคัญมาก เทคโนโลยีที่ทันสมัยการผลิตโลหะ ปรากฎว่าในระหว่างการหลอมและการระเหยของเหล็กด้วยการควบแน่นและการแข็งตัวตามมานั้น โครงตาข่ายคริสตัลจะเกิดขึ้นพร้อมกับโครงสร้างที่ให้ความแข็งแรงสูงกว่าตัวอย่างดั้งเดิม

การกำหนด: ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น (บางครั้งเรียกว่า )

หน่วยวัด: .

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารถูกกำหนดโดยใช้การทดลองในห้องปฏิบัติการและค่าของสารพื้นฐานแสดงอยู่ในตารางที่เหมาะสม

สาร

หัวข้อ: สถานะรวมของสสาร

บทเรียน: การเดือด ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นความจริงที่ว่าอุณหภูมิที่กระบวนการเดือดเกิดขึ้นยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าความเข้มของความร้อนที่จ่ายให้กับของเหลวจะเพิ่มขึ้นก็ตาม กล่าวง่ายๆ ก็คือ หากในระหว่างกระบวนการเดือดคุณเติมแก๊สลงในเตาที่ให้ความร้อนกับกระทะ สิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มความเข้มข้นของการเดือดเท่านั้น และไม่ทำให้อุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้น หากเราเจาะลึกกระบวนการเดือดอย่างจริงจังมากขึ้นก็น่าสังเกตว่าบริเวณนั้นปรากฏในน้ำซึ่งสามารถทำให้ร้อนเกินไปเหนือจุดเดือดได้ แต่ตามกฎแล้วปริมาณของความร้อนสูงเกินไปดังกล่าวจะต้องไม่เกินหนึ่งหรือสองสามองศา และมีปริมาตรของเหลวรวมไม่มีนัยสำคัญ จุดเดือดของน้ำที่ความดันปกติคือ 100°C

ข้าว. 2. หม้ออัดแรงดัน ()

สถานการณ์ที่มีจุดเดือดของของเหลวลดลงและความดันบรรยากาศลดลงก็มีตัวอย่างจากชีวิตเช่นกัน แต่ไม่ใช่ทุกวันสำหรับหลาย ๆ คนอีกต่อไป ตัวอย่างนี้ใช้กับการเดินทางของนักปีนเขาในพื้นที่ภูเขาสูง ปรากฎว่าในพื้นที่ที่ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 3,000-5,000 ม. จุดเดือดของน้ำเนื่องจากความดันบรรยากาศลดลงจะลดลงเหลือค่าที่ต่ำกว่าซึ่งนำไปสู่ความยากลำบากในการเตรียมอาหารขณะเดินป่าเพราะ เพื่อการบำบัดความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ สินค้าในกรณีนี้จะใช้เวลานานกว่าสภาวะปกติอย่างมาก ที่ระดับความสูงประมาณ 7,000 ม. จุดเดือดของน้ำถึง ซึ่งทำให้ไม่สามารถปรุงผลิตภัณฑ์จำนวนมากในสภาวะดังกล่าวได้

เทคโนโลยีบางอย่างในการแยกสารขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าจุดเดือดของสารต่างๆ นั้นแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น หากเราพิจารณาน้ำมันให้ความร้อนซึ่งเป็นของเหลวเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง ในระหว่างกระบวนการเดือด ก็สามารถแบ่งออกเป็นสารต่างๆ ได้หลายชนิด ในกรณีนี้เนื่องจากจุดเดือดของน้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน แนฟทา และน้ำมันเชื้อเพลิงแตกต่างกัน จึงสามารถแยกออกจากกันโดยการกลายเป็นไอและการควบแน่นที่อุณหภูมิต่างกัน กระบวนการนี้มักเรียกว่าการแยกส่วน (รูปที่ 3)

ข้าว. 3 การแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วน ()

เพื่อให้เข้าใจความหมายทางกายภาพของค่านี้ ให้พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้: นำน้ำ 1 กิโลกรัมไปที่จุดเดือด จากนั้นวัดว่าต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการระเหยน้ำนี้ให้หมด (โดยไม่คำนึงถึงการสูญเสียความร้อน) - ค่านี้จะเท่ากับความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำ สำหรับสารอื่น ค่าความร้อนนี้จะแตกต่างออกไปและจะเป็นความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารนี้

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอกลายเป็นคุณลักษณะที่สำคัญมากในเทคโนโลยีการผลิตโลหะสมัยใหม่ ปรากฎว่าในระหว่างการหลอมและการระเหยของเหล็กด้วยการควบแน่นและการแข็งตัวตามมานั้น โครงตาข่ายคริสตัลจะเกิดขึ้นพร้อมกับโครงสร้างที่ให้ความแข็งแรงสูงกว่าตัวอย่างดั้งเดิม

หน่วยวัด: .

สาร

กลับไปข้างหน้า

ความสนใจ! การแสดงตัวอย่างสไลด์มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเท่านั้น และอาจไม่ได้แสดงถึงคุณลักษณะทั้งหมดของงานนำเสนอ หากสนใจงานนี้กรุณาดาวน์โหลดฉบับเต็ม

ประเภทของบทเรียน: รวม

ประเภทบทเรียน:การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

เป้า:สร้างแนวคิดของการต้มเป็นการระเหย ระบุและอธิบายลักษณะการต้ม

งาน:

ทางการศึกษา:

การก่อตัวของแนวคิดเรื่อง "การเดือด" และ "ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น"
การระบุคุณสมบัติหลักของการเดือด: การก่อตัวของฟองอากาศ, เสียงก่อนจุดเดือด, ความคงตัวของจุดเดือดและการพึ่งพาอุณหภูมิเดือดกับความดันภายนอก
พัฒนาความสามารถในการประยุกต์ความรู้ที่มีอยู่มาอธิบายปรากฏการณ์การระเหยและการเดือด

ทางการศึกษา:

การพัฒนาทักษะทางปัญญา: วิเคราะห์ เปรียบเทียบ เน้นสิ่งสำคัญ และสรุปผล
การพัฒนา การคิดเชิงตรรกะและความสนใจทางการศึกษา

ทางการศึกษา:

การพัฒนาความสนใจในวิชาและทัศนคติเชิงบวกต่อการเรียนรู้
การก่อตัวของโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์
ส่งเสริมความสนิทสนมกันและการช่วยเหลือซึ่งกันและกัน

การสาธิต:

การสังเกตขั้นตอนการเดือด
การสังเกตการพึ่งพาอุณหภูมิเดือดกับความดันภายนอก
การสังเกตการเดือดที่ความดันลดลง
วีดีโอ “การต้มไนโตรเจน”

อุปกรณ์: ตะเกียงแอลกอฮอล์, ขวดพร้อมน้ำ, เทอร์โมมิเตอร์สำหรับวัดอุณหภูมิของเหลว, ขาตั้ง, จุกสำหรับขวดที่มีหลอดแก้วเสียบอยู่, ท่อยาง, เข็มฉีดยา, ปั๊ม Komovsky, คอมพิวเตอร์และเครื่องฉายมัลติมีเดีย, การนำเสนอ

ความคืบหน้าของบทเรียน

1. ช่วงเวลาขององค์กร

2. แรงจูงใจ

ครู:ฉันไม่สงสัยเลยว่าทุกเช้าจะเริ่มต้นด้วยชาร้อนที่ชงมาอย่างดี ชา เครื่องดื่มเพื่อสุขภาพ- นี่คือสิ่งที่ภูมิปัญญาโบราณกล่าวไว้ และแน่นอนว่าคุณรู้ว่าก่อนที่คุณจะชงชาคุณต้องต้มน้ำก่อน โปรดใส่ใจกับ epigraph (สไลด์ 2):

“มีปรากฏการณ์ต่างๆ มากมายที่คุณไม่เคยเบื่อที่จะมองดู น้ำเดือด - เพลิดเพลินกับปรากฏการณ์ของน้ำและไฟ ความลึกลับของการมีปฏิสัมพันธ์ของพวกเขา ภาพที่เปลี่ยนแปลงนี้ช่างน่าหลงใหล เมื่อกาต้มน้ำเดือด มันก็เริ่มพูด” ทาลลินน์ อดามอฟสกายา

วันนี้เราจะดูกระบวนการนี้จากมุมมองทางกายภาพและพยายามค้นหาคำตอบของความลึกลับมากมายที่มาพร้อมกับปรากฏการณ์นี้ หัวข้อบทเรียนคือ "การเดือด" ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอและการควบแน่น”

นักเรียนเขียนหัวข้อของบทเรียนลงในสมุดบันทึก

ครู:เพื่อศึกษาการเดือด เรามาทำการทดลองกัน วางขวดด้วย น้ำประปา- มาวัดอุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำด้วยเทอร์โมมิเตอร์กันดีกว่า

3. การอัพเดตความรู้

ครู: ขณะที่น้ำร้อนขึ้น ให้จำไว้ว่าเรียกว่าการระเหย

นักเรียน: การกลายเป็นไอเป็นปรากฏการณ์การเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอ

ครู: การกลายเป็นไอมี 2 วิธีอะไรบ้าง?

นักเรียน: การระเหยและการเดือด

ครู: ปรากฏการณ์ใดที่เรียกว่าการระเหย?

นักเรียน: การก่อตัวของไอที่เกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเรียกว่าการระเหย

ครู: อธิบายกลไกการระเหยจากมุมมองของโมเลกุล

นักเรียน: วัตถุทั้งหมดประกอบด้วยโมเลกุลที่เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและวุ่นวายด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน หากโมเลกุล "เร็ว" ไปสิ้นสุดที่พื้นผิวของของเหลว ก็สามารถเอาชนะแรงดึงดูดของโมเลกุลข้างเคียงและลอยออกจากของเหลวได้ โมเลกุลทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจะเกิดเป็นไอน้ำ

ครู: สารมีอุณหภูมิคงที่เมื่อเริ่มกระบวนการระเหยหรือไม่?

นักเรียน: สารไม่มีอุณหภูมิดังกล่าว การระเหยเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดๆ เนื่องจากโมเลกุลเคลื่อนที่ที่อุณหภูมิใดๆ

ครู: อะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการระเหยของของเหลว?

นักเรียน: จากชนิดของสาร อุณหภูมิ พื้นที่ผิว และการเคลื่อนตัวของอากาศเหนือพื้นผิวของของเหลว

ครู: เหตุใดการระเหยจึงเกิดขึ้นเร็วกว่าที่อุณหภูมิของเหลวสูงขึ้น

นักเรียน: ยิ่งอุณหภูมิสูงความเร็วของโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้น

ครู: อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของของเหลวอย่างไร?

นักเรียน: ยิ่งพื้นที่ผิวมีขนาดใหญ่เท่าใด มากกว่าโมเลกุลสามารถลอยออกจากของเหลวได้

ครู: เหตุใดการระเหยจึงเกิดขึ้นเร็วขึ้นเมื่ออากาศเคลื่อนที่?

นักเรียน: โมเลกุลที่ระเหยไม่สามารถกลับคืนสู่ของเหลวได้

ครู: การควบแน่นของไอน้ำคืออะไร?

นักเรียน: การควบแน่นเป็นปรากฏการณ์การเปลี่ยนไอให้เป็นของเหลว

ครู: การควบแน่นของไอน้ำเกิดขึ้นภายใต้สภาวะใดบ้าง

นักเรียน: เมื่อไอระเหยอิ่มตัว กล่าวคือ ในสภาวะสมดุลไดนามิกกับของเหลว

4. ศึกษาเนื้อหาใหม่

ครู: กลับมาที่การทดลองของเรากันดีกว่า และวัดอุณหภูมิของน้ำ ตอนนี้คุณกำลังสังเกตอะไรอยู่?

นักเรียน: ฟองอากาศปรากฏขึ้นที่ด้านล่างและผนังของถัง (สไลด์ 3)

ครู: ทำไมฟองอากาศจึงปรากฏที่ด้านล่างและผนังของถัง?

นักเรียน: มีอากาศละลายในน้ำอยู่เสมอ เมื่อถูกความร้อน ฟองอากาศจะขยายตัวและมองเห็นได้

ครู: ทำไมฟองอากาศจึงเริ่มมีปริมาตรเพิ่มขึ้น?

นักเรียน: เพราะน้ำเริ่มระเหยภายในฟองเหล่านี้

ครู: แรงอะไรกระทำต่อฟอง?

นักเรียน: แรงโน้มถ่วงและแรงอาร์คิมีดีน

ครู: พวกเขามีทิศทางอะไร?

นักเรียน: แรงโน้มถ่วงมุ่งลง และแรงของอาร์คิมิดีสมุ่งขึ้น (สไลด์ 4)

ครู: เมื่อใดที่ฟองอากาศจะแตกออกจากด้านล่างและผนังของภาชนะและเริ่มเคลื่อนตัวขึ้นด้านบน

นักเรียน: ฟองอากาศจะหลุดออกมาเมื่อพลังอาร์คิมีดีนเกิดขึ้น มีพลังมากขึ้นแรงโน้มถ่วง.

ครู: มาวัดอุณหภูมิน้ำกันเถอะ ตอนนี้คุณได้ยินเสียงที่มีลักษณะเฉพาะ ให้เราอธิบายปรากฏการณ์นี้ หากปริมาตรของฟองมีขนาดใหญ่เพียงพอ แสดงว่าฟองนั้นอยู่ภายใต้อิทธิพล

พลังของอาร์คิมีดีสเริ่มเพิ่มสูงขึ้น เนื่องจากของเหลวถูกให้ความร้อนโดยการพาความร้อน อุณหภูมิของชั้นล่างจึงสูงกว่าอุณหภูมิ ชั้นบนน้ำ. เมื่อฟองเข้าสู่ชั้นน้ำด้านบนซึ่งมีความร้อนน้อยกว่า ไอน้ำที่อยู่ภายในจะควบแน่นและปริมาตรของฟองจะลดลง ฟองจะยุบ (สไลด์ 5) เราได้ยินเสียงที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ก่อนที่จะเดือด ที่อุณหภูมิหนึ่งนั่นคือเมื่อของเหลวทั้งหมดได้รับความร้อนเนื่องจากการพาความร้อนเมื่อเข้าใกล้พื้นผิวปริมาตรของฟองอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากความดันภายในฟองจะเท่ากับความดันภายนอก (ของบรรยากาศ และคอลัมน์ของเหลว) ฟองสบู่แตกบนพื้นผิวและมีไอน้ำจำนวนมากก่อตัวอยู่เหนือของเหลว น้ำกำลังเดือด

ตอนนี้เราจะวัดอุณหภูมิของน้ำเดือด น้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 o C

ครู: ดังนั้น สภาวะการเดือด: ความดันภายในฟองเท่ากับความดันภายนอกและสัญญาณของการเดือด:

ฟองอากาศจำนวนมากแตกออกมาบนพื้นผิว

ไอน้ำมากมาย

เดือดอะไร?

นักเรียน: การเดือดคือการก่อตัวของไอที่เกิดขึ้นในปริมาตรของของเหลวทั้งหมดที่อุณหภูมิที่กำหนด

ครู: มาเขียนคำจำกัดความของการเดือดกันดีกว่า (สไลด์ 6)

การเดือดคือการกลายเป็นไออย่างเข้มข้นที่เกิดขึ้นทั่วทั้งปริมาตรของของเหลวที่อุณหภูมิที่กำหนด

ครู: อุณหภูมิใดเรียกว่าจุดเดือด?

นักเรียน: อุณหภูมิที่ของเหลวเดือดเรียกว่าจุดเดือด

ครู: คุณคิดว่าอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการต้มหรือไม่?

นักเรียน: ฉันคิดว่ามันจะไม่เปลี่ยนแปลง (สไลด์ 7)

ครู: มาวัดอุณหภูมิน้ำเดือดกันอีกครั้ง อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง แต่ตะเกียงแอลกอฮอล์ยังคงทำงานและปล่อยพลังงานต่อไป พลังงานนี้ถูกใช้ไปกับอะไรหากไม่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก?

นักเรียน: มันถูกใช้ไปกับการก่อตัวของฟองไอน้ำ

ครู: ดูตารางหน้า 45 ค้นหาจุดเดือดของน้ำ

นักเรียน: จุดเดือดของน้ำคือ 100 o C

ครู: ของเหลวชนิดใดมีจุดเดือดเท่ากัน

นักเรียน: น้ำนม.

ครู: จุดเดือดของอีเทอร์และแอลกอฮอล์คือเท่าไร?

นักเรียน: อีเธอร์เดือดที่ 35 o C แอลกอฮอล์ - ที่ 78 o C

ครู: สารบางชนิดนั้น สภาวะปกติคือก๊าซที่เมื่อเย็นลงเพียงพอแล้วจะกลายเป็นของเหลวที่เดือดที่อุณหภูมิต่ำมาก สารใดต่อไปนี้อยู่ในตาราง?

นักเรียน: เหล่านี้คือไฮโดรเจนและออกซิเจน ไฮโดรเจนเหลวเดือดที่ -253 o C และออกซิเจนเดือดที่ -183 o C

ครู: ตอนนี้เราจะชมวิดีโอ “การต้มไนโตรเจน” (สไลด์ 8)

ครู: มีสารหลายชนิดในตารางที่เป็นของแข็งภายใต้สภาวะปกติ หากคุณละลายพวกมันในสถานะของเหลวพวกมันจะเดือดที่อุณหภูมิสูงมาก ยกตัวอย่าง.

นักเรียน: เช่น ทองแดงเหลวเดือดที่ 2567 o C และเหล็กเดือดที่ 2750 o C

ครู: คุณใส่ใจกับข้อมูลที่ระบุในวงเล็บในชื่อตารางนี้หรือไม่?

นักเรียน: จุดเดือดของสารบางชนิดที่ความดันบรรยากาศปกติ

ครู: ทำไมคุณถึงคิดว่าเงื่อนไขนี้ถูกระบุ?

นักเรียน: เพราะจุดเดือดขึ้นอยู่กับแรงดันภายนอก

ครู: ลองศึกษาการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิจุดเดือดกับความดันภายนอก

การสาธิต: ยกขวดที่มีของเหลวเดือดออกจากตะเกียงแอลกอฮอล์ แล้วปิดด้วยจุกที่มีหลอดไฟเสียบอยู่ เมื่อคุณกดหัวหลอด น้ำเดือดในขวดจะหยุดลง ทำไม

นักเรียน: เมื่อเรากดหัวขวด เราได้เพิ่มความดันในขวด และสภาวะการเดือดก็ถูกละเมิด

ครู: ดังนั้น เราได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อความดันเพิ่มขึ้น จุดเดือดจะเพิ่มขึ้น แม่บ้านหลายคนใช้กระทะในการปรุงอาหาร - หม้ออัดแรงดันซึ่งมีข้อดีมากกว่ากระทะธรรมดาหลายประการ กระบวนการปรุงอาหารในหม้ออัดแรงดันเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 120 o C และความดัน 200 kPa ดังนั้นเวลาในการปรุงอาหารจึงลดลงอย่างมาก (สไลด์ 9)

ครู: มาจำกันหน่อยว่าความกดอากาศเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตามความสูงที่เพิ่มขึ้นเหนือระดับน้ำทะเล?

นักเรียน: ความดันบรรยากาศลดลง

ครู: จุดเดือดของน้ำเวลาขึ้นเขาเปลี่ยนแปลงอย่างไร?

นักเรียน: มันจะลดลง (สไลด์ 10)

ครู: ถูกต้องอย่างแน่นอน. ยกตัวอย่างมากที่สุด ภูเขาสูงจอมลุงมาในเทือกเขาหิมาลัยซึ่งมีความสูง 8848 ม. น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิประมาณ 70 o C เป็นไปไม่ได้เลยที่จะปรุงเนื้อสัตว์ในน้ำเดือดเช่นนี้

คุณคิดว่าเป็นไปได้ไหมที่จะทำให้น้ำเดือดที่อุณหภูมิห้อง เพราะเหตุใด

สาธิต: แก้วด้วย น้ำเย็นวางไว้ใต้ระฆังแก้ว ใช้ปั๊ม Komovsky เพื่อสูบลมออก เมื่อความดันในแก้วลดลง เราจะสังเกตขั้นตอนการเดือดของของเหลวในขณะที่อุณหภูมิยังคงต่ำ

ครู: ได้ข้อสรุปอะไรจากการทดลองบ้าง?

นักเรียน: จุดเดือดของของเหลวขึ้นอยู่กับความดัน

ครู: เรามาทำความรู้จักกับกระบวนการต้ม คุณคิดว่าต้องใช้ความร้อนในปริมาณเท่ากันในการต้มของเหลวต่าง ๆ ที่มีมวลเท่ากันที่จุดเดือดหรือไม่ เพราะเหตุใด

นักเรียน: ฉันคิดว่าต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่แตกต่างกัน

ครู: ถูกต้อง (สไลด์ 11) ในแผนภาพ เราจะเห็นว่าต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่แตกต่างกันในการเปลี่ยนของเหลวต่างๆ ให้เป็นไอ ปริมาณความร้อนนี้มีลักษณะเป็นปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ ปริมาณนี้แสดงด้วยตัวอักษร L โดยมีหน่วย SI คือ J/kg ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนของเหลวที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมให้เป็นไอน้ำที่จุดเดือด ลองดูตารางในหน้า 49 เช่น ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำคือ 2.3*10 6 J/kg ซึ่งหมายความว่าในการแปลงน้ำ 1 กิโลกรัมเป็นไอน้ำที่จุดเดือด คุณจะต้องใช้พลังงาน 2.3 * 10 6 J ความร้อนจำเพาะของการระเหยของแอลกอฮอล์เป็นเท่าใด

นักเรียน: ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของแอลกอฮอล์ 0.9*10 6 J/kg.

ครู: ตัวเลขนี้หมายถึงอะไร?

นักเรียน: ซึ่งหมายความว่าในการแปลงแอลกอฮอล์ 1 กิโลกรัมเป็นไอน้ำที่จุดเดือด คุณจะต้องใช้พลังงาน 0.9 * 10 6 J

ครู: ดังนั้น ณ จุดเดือด พลังงานภายในของสารในสถานะไอจึงมากกว่าพลังงานภายในของสารที่มีมวลเท่ากันในสถานะของเหลว ด้วยเหตุนี้การเผาด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิ 100 o C จึงเป็นอันตรายมากกว่าการเผาด้วยน้ำเดือด (สไลด์ 12)

ตอนนี้ตอบคำถาม: ถ้าคุณถอดฝาออกจากกาต้มน้ำเดือดคุณเห็นอะไรบนนั้น?

นักเรียน: เราจะเห็นหยดน้ำตรงนั้น

ครู: คุณจะอธิบายรูปลักษณ์ของพวกเขายังไง?

นักเรียน: ไอน้ำที่สัมผัสกับฝาปิดควบแน่น (สไลด์ 13)

ครู: เมื่อไอน้ำควบแน่น พลังงานจะถูกปล่อยออกมา การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อไอน้ำควบแน่นจะปล่อยความร้อนออกมาในปริมาณเท่ากันทุกประการกับที่ใช้ไปกับการก่อตัวของมัน สามารถใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการควบแน่นของไอน้ำได้ ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อน น้ำจะถูกทำให้ร้อนด้วยไอน้ำที่ใช้หมดจากกังหัน จากนั้นนำไปใช้ในการทำความร้อนในอาคารและในสถานประกอบการบริการสาธารณะ เช่น อ่างอาบน้ำ ห้องซักรีด ฯลฯ

ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการแปลงของเหลวที่มีมวลใดๆ ให้เป็นไอที่จุดเดือด คุณต้องคูณความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอด้วยมวล ลองเขียนสูตร: Q = Lm ปริมาณความร้อนที่ไอน้ำของมวลใดๆ ปล่อยออกมาเมื่อควบแน่นที่จุดเดือดจะถูกกำหนดโดยสูตรเดียวกัน

5. การรวมบัญชี

ครู: ตอนนี้คุณรู้วิธีการกลายเป็นไอสองวิธีแล้ว: การระเหยและการเดือด ใครสามารถบอกได้ว่ากระบวนการเหล่านี้แตกต่างกันอย่างไร

นักเรียน: การระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลว และการเดือดเกิดขึ้นตลอดปริมาตรของของเหลวทั้งหมด

นักเรียน: การระเหยเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใด ๆ และการเดือดจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่ง ของเหลวแต่ละชนิดมีจุดเดือดของตัวเอง

นักเรียน: เมื่อระเหย อุณหภูมิของของเหลวจะลดลงแต่เมื่อเดือดจะไม่เปลี่ยนแปลง

ครู: คุณคิดว่าน้ำเดือดร้อนกว่าที่ไหน: ที่ระดับน้ำทะเล บนภูเขา หรือในเหมืองลึก

นักเรียน: ฉันคิดว่าน้ำในเหมืองลึกจะร้อนกว่าเพราะความดันบรรยากาศที่ระดับความลึกจะสูงขึ้น น้ำจึงจะเดือดที่อุณหภูมิสูงขึ้น

ครู: สามารถใช้สูตรใดในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ใช้ไปกับการก่อตัวของไอน้ำหรือปล่อยออกมาระหว่างการควบแน่นของไอน้ำ

ครู: ลองคำนวณปริมาณความร้อนด้วยวาจากัน กรณีต่อไปนี้(สไลด์ 15):

นักเรียน: สำหรับอีเทอร์ Q = 2*10 6 J สำหรับแอลกอฮอล์ – 9*10 6 J สำหรับน้ำ – 4.6*10 6 J

ครู: กราฟแสดงกระบวนการให้ความร้อนและการเดือดของของเหลวสองชนิดที่มีมวลเท่ากัน (สไลด์ 16) ใช้ตารางในหน้า 45 เพื่อพิจารณาว่ากราฟถูกสร้างขึ้นสำหรับสารใด

นักเรียน: อันบนสำหรับน้ำ อันล่างสำหรับแอลกอฮอล์ เนื่องจากจุดเดือดของน้ำคือ 100 o C และจุดเดือดของแอลกอฮอล์คือ 78 o C

ครู: อุณหภูมิเริ่มต้นของของเหลวคือเท่าไร?

นักเรียน: อุณหภูมิเริ่มต้นของของเหลวทั้งสองคือ 20? C

ครู: ตั้งชื่อส่วนของกราฟที่สอดคล้องกับการให้ความร้อนของของเหลว

นักเรียน: AB สำหรับแอลกอฮอล์ และ AD สำหรับน้ำ

ครู: ตั้งชื่อส่วนของกราฟที่สอดคล้องกับการเดือดของของเหลว

นักเรียน: BC สำหรับแอลกอฮอล์ และ DE สำหรับน้ำ

6. สรุปบทเรียน

ครู: เปิดสมุดบันทึกของคุณและจดการบ้านของคุณ: ย่อหน้า 18, 20 แบบฝึกหัด 10(4) (สไลด์ 17)

สำหรับผู้ที่สนใจงานทดลองดังต่อไปนี้

ใช้หม้อน้ำขนาดใหญ่ วางกระทะน้ำใบเล็กลงไปเพื่อให้ลอยน้ำโดยไม่แตะก้นกระทะใบใหญ่ วางไว้บนเตาแล้วเริ่มทำความร้อน จะเกิดอะไรขึ้นกับน้ำในหม้อใบเล็กเมื่อต้มในหม้อใบใหญ่? ทำไม ใส่เกลือหนึ่งช้อนโต๊ะลงในกระทะขนาดใหญ่ จะเกิดอะไรขึ้นกับน้ำในกระทะใบเล็กหลังจากนี้? อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ คุณจะพูดอะไรเกี่ยวกับจุดเดือดของน้ำเกลือได้บ้าง?

7. การสะท้อนกลับ.

ครู: บทเรียนของเรากำลังจะจบลง ฉันอยากรู้ว่าคุณจะจากไปในอารมณ์ไหน บนโต๊ะคุณมีสติกเกอร์สีสามสีที่สะท้อนถึงอารมณ์ต่อไปนี้: สีเขียว - ฉันชอบบทเรียนมาก สีฟ้า - ฉันสนใจ สีแดง - ฉันเบื่อ เมื่อออกเดินทาง ให้ติดสติกเกอร์ที่แสดงอารมณ์ของคุณไว้บนกระดาน (สไลด์ 18)

บทเรียนจบลงแล้ว ขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ!

แหล่งที่มา

เอ.วี. เพอริชกิน ฟิสิกส์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 - ม.; อีแร้ง
อี.เอ็ม. กุตนิค, อี, วี. Rybakova, E.V. ชาโรนินา. วัสดุระเบียบวิธีสำหรับครู ฟิสิกส์. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 - ม.; อีแร้ง
แอลเอ โกเรฟ. การทดลองที่สนุกสนานในวิชาฟิสิกส์ – ม.;
การศึกษา
คอลเลกชันทรัพยากรการศึกษาดิจิทัลแบบครบวงจร:
ภาพวาดจากการนำเสนอแบบแฟลช

อุปกรณ์และอุปกรณ์เสริมที่ใช้ในการทำงาน:

2.สายไอน้ำ (ท่อยาง)

3. แคลอรี่.

4.เตาไฟฟ้า.

5. เทอร์โมมิเตอร์

6. เทคนิคตาชั่งพร้อมตุ้มน้ำหนัก

7. บีกเกอร์.

วัตถุประสงค์ของงาน:

เรียนรู้การทดลองหาความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำ

I. บทนำทางทฤษฎี

ในกระบวนการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างสสารและสิ่งแวดล้อม การเปลี่ยนแปลงของสสารจากสถานะการรวมกลุ่มหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง (จากสถานะเฟสหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง) เป็นไปได้

เรียกว่าการเปลี่ยนสถานะของสารจากของเหลวไปเป็นสถานะก๊าซ การกลายเป็นไอ

การกลายเป็นไอเกิดขึ้นในรูปของการระเหยและการเดือด

การกลายเป็นไอที่เกิดขึ้นจากพื้นผิวอิสระของของเหลวเท่านั้นเรียกว่า การระเหย .

การระเหยเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดก็ตามของของเหลว แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราการระเหยของของเหลวก็จะเพิ่มขึ้น

ของเหลวระเหยสามารถทำให้เย็นลงได้หากไม่ได้จ่ายความร้อนจากภายนอกอย่างเข้มข้น หรือร้อนขึ้นหากได้รับความร้อนจากภายนอกอย่างเข้มข้น

การกลายเป็นไอซึ่งเกิดขึ้นตลอดปริมาตรของของเหลวทั้งหมดและเมื่อใด อุณหภูมิคงที่, เรียกว่า เดือด

จุดเดือดขึ้นอยู่กับความดันภายนอกบนพื้นผิวของของเหลว

จุดเดือดของของเหลวที่ความดันบรรยากาศปกติเรียกว่า จุดเดือด ของของเหลวนี้

ในระหว่างการกลายเป็นไอ พลังงานภายในของสารจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นเพื่อที่จะเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอ จะต้องให้ความร้อนผ่านกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อน

เรียกว่าปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอที่อุณหภูมิคงที่ ความร้อนของการกลายเป็นไอ

ค่านี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของของเหลวที่ถูกแปลงเป็นไอ:

ค่า g แสดงถึงการพึ่งพาความร้อนของการกลายเป็นไอกับชนิดของสารและต่อ สภาพภายนอก, เรียกว่า ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ - ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอวัดจากปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการแปลงมวลหน่วยของของเหลวให้เป็นไอที่อุณหภูมิคงที่:

ใน SI ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอจะวัดเป็น

ค่านี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เกิดการกลายเป็นไอ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอจะลดลง กราฟที่แสดง (รูปที่ 1) แสดงการพึ่งพาน้ำ

ในงานนี้ ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำโดยกระบวนการเดือดจะถูกกำหนดโดยใช้สมการสมดุลความร้อนสำหรับการควบแน่นของไอน้ำ ในการทำเช่นนี้ให้ใช้แคลอรีมิเตอร์ (K) (ดูรูปที่ 2) ซึ่งมีน้ำอยู่ที่อุณหภูมิโดยนำไอน้ำที่มีจุดเดือดจากขวดผ่านเส้นไอน้ำ P ลงในน้ำเย็นของแคลอริมิเตอร์ ที่ที่มันควบแน่น

หลังจากนั้นครู่หนึ่ง ท่อท่อไอน้ำจะถูกถอดออก และวัดอุณหภูมิที่กำหนดในแคลอรีมิเตอร์ และมวลของไอน้ำที่ป้อนเข้าไปในแคลอริมิเตอร์จะถูกกำหนด

จากนั้นจึงรวบรวมสมการสมดุลความร้อน

เมื่อมวลไอน้ำควบแน่น ความร้อนก็จะถูกปล่อยออกมา

โดยที่ความร้อนจำเพาะของการควบแน่นคือ (รวมถึงความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอด้วย) ไอน้ำที่ควบแน่นจะเปลี่ยนเป็นน้ำที่อุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งเมื่อเย็นลงถึงอุณหภูมิก็จะปล่อยความร้อนออกมา

(4)

ปล่อยออกมาระหว่างการควบแน่นของไอน้ำและความเย็น น้ำร้อนความร้อนจะได้รับจากแคลอริมิเตอร์และน้ำที่อยู่ในนั้น ด้วยเหตุนี้พวกมันจึงร้อนขึ้นจากอุณหภูมิหนึ่งไปอีกอุณหภูมิหนึ่ง . ความร้อนที่ได้รับจากแคลอริมิเตอร์และน้ำเย็นคำนวณโดยใช้สูตร:

สมการสมดุลความร้อนถูกรวบรวมตามกฎการอนุรักษ์พลังงานระหว่างการถ่ายเทความร้อน

ในระหว่างการแลกเปลี่ยนความร้อน ผลรวมของปริมาณความร้อนที่วัตถุทั้งหมดที่พลังงานภายในลดลงจะเท่ากับผลรวมของปริมาณความร้อนที่วัตถุทั้งหมดได้รับซึ่งพลังงานภายในเพิ่มขึ้น:

(6)

ในกรณีของเรา สำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนที่เกิดขึ้นในแคลอริมิเตอร์ เราถือว่าการสูญเสียความร้อนเข้ามา สิ่งแวดล้อมเลขที่ ดังนั้นเราจึงเขียนสมการ (6) ในรูปแบบ: หรือ

จากสมการนี้เราได้สูตรการทำงานสำหรับการคำนวณค่าตามผลการทดลอง:

2. ความก้าวหน้าของงาน

1. จัดทำตารางที่จะป้อนผลลัพธ์ของการวัดและการคำนวณตามแบบฟอร์มที่ให้ไว้ท้ายคำอธิบาย

2. ชั่งน้ำหนักภาชนะภายในของแคลอรีมิเตอร์แล้วป้อนค่าผลลัพธ์ลงในตาราง

3. ใช้บีกเกอร์ตวงน้ำเย็น 150-200 มล. เทลงในแคลอรีมิเตอร์แล้ววัดมวลของภาชนะภายในของแคลอริมิเตอร์ด้วยน้ำ (ม. 2) ค้นหามวลของน้ำ:

ม. ใน = ม. 2 – ม. ถึง

บันทึกมวลน้ำเย็นลงในตาราง

4. วัดอุณหภูมิเริ่มต้นของแคลอรีมิเตอร์และน้ำในนั้น มูลค่า เขียนลงในตาราง

5. ลดปลายท่อไอน้ำลงในน้ำของแคลอริมิเตอร์ และปล่อยไอน้ำเข้าไปจนกระทั่งอุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้น 30°K - 35°K (อุณหภูมิ q หลังการแลกเปลี่ยนความร้อน)

6. ชั่งน้ำหนักกระจกด้านในของแคลอรีมิเตอร์และหามวลของไอควบแน่น เขียนผลลัพธ์ลงในตาราง -

7. ค่านิยม ความจุความร้อนจำเพาะน้ำและสารแคลอรี่ (อลูมิเนียม) และค่าตารางของความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำจะได้รับในตารางการวัดและผลการคำนวณ

8. ใช้สูตร (7) คำนวณความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำ

9. คำนวณค่าสัมบูรณ์และ ข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องผลลัพธ์ที่ได้สัมพันธ์กับผลลัพธ์แบบตารางโดยใช้สูตร:

;

10. สรุปผลเกี่ยวกับงานที่ทำและผลลัพธ์ของความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำ

ตารางการวัดและผลการคำนวณ

อุณหภูมิของการกลายเป็นไอ ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

บทความใหม่

บทความยอดนิยม