Fyzická hodnota: teplo odpařování vody

Každý ví obrázek: na ohniště je panva s vodou. Voda z chladu se postupně stává horká, zde se na její ploše objevují první bubliny a brzy je vše plné zábavy. Jaké je teplo odpařování vody? Někteří z nás si pamatují ze školního programu, že teplota vody při přírodním atmosférickém tlaku nesmí překročit 100 ° C. A kdo si nepamatuje nebo nevěří, může použít vhodný teploměr a ujistit se, že dodržuje bezpečnostní opatření.

Ale jak to může být? Koneckonců, oheň stále hoří pod hrncem, dává energii kapalině a kam to půjde, pokud neohřívá vodu? Odpověď: Energie se vynakládá na přeměnu vody na páru.

Kam jít energie?

V běžném životě jsme zvyklí na tři stavy okolní hmoty: tuhé, kapalné a plyny. V pevném stavu jsou molekuly pevně fixovány v krystalové mřížce. Ale to neznamená jejich úplnou nehybnost, při jakékoliv teplotě, kdyby byla jen o něco vyšší minus-273 ° C (to je absolutní nula), molekuly vibrují. A amplituda vibrací závisí na teplotě. Při ohřevu energie se přenáší částice látky a nevyrovnané pohyby stávají intenzivnější, a pak dosáhnout určitého bodu takovou silou, že molekuly opuštění rošty hnízd - látka stává kapalina.

V kapalném stavu jsou molekuly úzce spojeny silou přitažlivosti, ačkoli nejsou fixovány v určitém bodě prostoru. S další tepelné akumulace látky chaotické kmitání skupiny natolik velká, že přitažlivá síla molekul navzájem je překonána, a rozptýlí. Teplota látky přestane růst, veškerá energie se přenáší a nyní po další dávku částic, a tak, krok za krokem, všechna voda přesahem z pánve vyplňuje kuchyně ve formě páry.

Každá látka vyžaduje určité množství energie k provedení tohoto procesu. Teplo odpařování vody, stejně jako jiné kapaliny, je konečné a má specifické hodnoty.

V jakých jednotkách se měří

Jakákoliv energie (i když pohyb, dokonce i teplo) se měří v jouly. Joule (J) je pojmenován podle slavného vědce Jamese Jouleho. Numericky může být energie v 1 J získána tlačením určitého těla ve vzdálenosti 1 metru s úsilím 1 Newtona.

Dříve byl pojem kalorie použit k měření tepla. To bylo věřil, že teplo - to je taková fyzická látka, která může proudit do nebo z nějakého těla. Čím více "proudí" do fyzického těla, tím je teplejší. Ve starých učebnicích to ještě můžete splnit fyzické množství. Ale je snadné přeložit na jouly, násobit o 4,19.

Energie, která je však nutná pro přeměnu tekutin na plyny, se nazývá specifické teplo odpařování. Ale jak to vypočítat? Jedna věc je obrátit testovací zkumavku vody na páru a další věc je zásobník parního stroje velké lodi.

Například pro H₂Oh, v topném inženýrství pracuje s pojmem "specifické teplo odpařování vody" (J / kg - měrná jednotka). A klíčové slovo zde je "specifické". Za konverzi 1 kg kapalné látky na páru se považuje množství energie.

Hodnota je označena latinkou L. Hodnota v joulech se měří o 1 kg.

Kolik energie vyžaduje voda?

Zvláštní teplo tvorby páry vody se měří následovně: množství N se vloží do kontejneru, přivede se k varu. Energie vynaložená na odpařování litru vody bude požadovanou hodnotou.

Měření, jaké je specifické teplo tvorby páry, se vědci trochu překvapilo. Pro přeměnu na plyn vyžaduje voda více energie než všechny tekutiny na Zemi: celý sortiment alkoholů, zkapalněných plynů a dokonce více než kovy, jako je rtuť a olovo.

Teplo odpařování vody se tedy rovnalo 2,26 mJ / kg. Pro srovnání:

• v rtuti, 0,282 mJ / kg;
• olova - 0,855 mJ / kg.

A co když naopak?

A co se stane, když změníte proces, způsobí, že tekutina kondenzuje? Nic zvláštního, je potvrzení zákona o zachování energie: když se z páry kondenzuje jeden kilogram kapaliny, je přiděleno přesně stejné množství tepla, které je potřebuje k jeho převedení zpět na páru. Proto se častěji v referenčních tabulkách vyskytuje termín "specifické teplo odpařování a kondenzace".

Mimochodem, skutečnost, že během odpařování je teplo absorbováno, se úspěšně používá v domácích a průmyslových zařízeních k vytvoření umělé studené vody.