Alle er kjent med bildet: det står en kjele med vann på komfyren på bålet. Vann fra kulde blir gradvis varmt, så de første boblene dukker opp på overflaten, og snart syder det hele. Hva er varmen fra fordampning av vann? Noen av oss husker fra skolens læreplan at temperaturen på vann ved naturlig atmosfærisk trykk ikke kan overstige 100 °C. Og de som ikke husker eller ikke tror, kan bruke passende termometer og sørge for å følge sikkerhetstiltak.
Men hvordan kan dette være? Tross alt brenner ilden fortsatt under pannen, den gir fra seg energien til væsken, og hvor går den hvis den ikke varmer opp vannet? Svar: Energi brukes til å gjøre vann om til damp.
Hvor blir energien av
I det vanlige livet er vi vant til de tre tilstandene i materien rundt oss: fast, flytende og gass. I fast tilstand er molekylene stivt festet i krystallgitteret. Men dette betyr ikke deres fullstendige immobilitet, ved enhver temperatur, så lenge den er minst en grad høyere enn -273 ° C (dette er absolutt null), vibrerer molekylene. Dessuten avhenger vibrasjonsamplituden av temperaturen. Ved oppvarming overføres energipartikler av et stoff, og disse kaotiske bevegelsene blir mer intense, og når så en slik kraft i et bestemt øyeblikk at molekylene forlater gitterets reir - stoffet blir en væske.
I flytende tilstand er molekylene nært beslektet med hverandre av tiltrekningskraften, selv om de ikke er fiksert på et bestemt punkt i rommet. Med ytterligere akkumulering av varme av stoffet, blir de kaotiske vibrasjonene til en del av molekylene så store at molekylenes tiltrekningskraft mot hverandre overvinnes, og de flyr fra hverandre. Temperaturen på stoffet slutter å stige, all energien overføres nå til neste og neste parti med partikler, og så, trinn for trinn, fyller alt vannet fra pannen kjøkkenet i form av damp.
Hvert stoff krever en viss mengde energi for å utføre denne prosessen. Fordampningsvarmen til vann, som andre væsker, er begrenset og har spesifikke verdier.
I hvilke enheter måles
Enhver energi (jevn bevegelse, til og med varme) måles i joule. Joule (J) er oppk alt etter den kjente vitenskapsmannen James Joule. Numerisk kan en energi på 1 J oppnås hvis et bestemt legeme skyves i en avstand på 1 meter med en kraft på 1 Newton.
Tidligere brukte de et konsept som «kalori» for å måle varme. Det ble antatt at varme er et slikt fysisk stoff som kan strømme inn eller ut av enhver kropp. Jo mer det "lekket" inn i den fysiske kroppen, jo varmere er det. I gamle lærebøker kan du fortsatt finne denne fysiske mengden. Men det er ikke vanskelig å konvertere det til joule, det er nok å multiplisere med 4,19.
Energien som kreves for å omdanne væsker til gasser kalles den spesifikke fordampningsvarmen. Men hvordan regner man det ut? Det er én ting å gjøre om et reagensrør med vann til damp, og en annen ting å gjøre en stor skips dampmaskintank.
Derfor, for eksempel, for H2O, i varmeteknikk opererer de med konseptet "spesifikk varme for fordampning av vann" (J / kg - måleenhet). Og nøkkelordet her er "spesifikt". Det regnes som mengden energi som er nødvendig for å gjøre 1 kg flytende stoff om til damp.
Verdien er angitt med den latinske bokstaven L. Verdien er målt i joule per 1 kg.
Hvor mye energi krever vann
Den spesifikke fordampningsvarmen til vann måles som følger: mengden N helles i beholderen, kokes opp. Energien som brukes på fordamping av en liter vann vil være ønsket verdi.
Forskerne ble litt overrasket når de målte hva den spesifikke varmen fra fordampning av vann er. For å bli til en gass krever vann mer energi enn alle væsker som er vanlige på jorden: hele linjen av alkoholer, flytende gasser, og enda mer enn metaller som kvikksølv og bly.
Så varmen fra fordampning av vann viste seg å være 2,26 mJ/kg. Til sammenligning:
- for kvikksølv - 0,282 mJ/kg;
- bly har 0,855 mJ/kg.
Hva om det er omvendt?
Hva skjer hvis du reverserer prosessen, får væsken til å kondensere? Ikke noe spesielt, det er en bekreftelse av loven om bevaring av energi: når du kondenserer enav et kilo væske fra damp, frigjøres nøyaktig samme mengde varme som det skal til for å gjøre den tilbake til damp. Derfor er begrepet "spesifikk fordampnings- og kondenseringsvarme" oftere funnet i referansetabeller.
Forresten, det faktum at varme absorberes under fordampning brukes med hell i husholdnings- og industriapparater for å skape kunstig kulde.
