Главная >> Физика 8 класс. Пурышева

Глава 4. Изменение агрегатных состояний вещества, газов и твёрдых тел

Кипение. Удельная теплота парообразования

3. Опыт показывает, что, как только жидкость закипает, температура перестаёт изменяться и остаётся постоянной во время всего процесса кипения, несмотря на то что извне продолжает поступать энергия.

Выясним, на что расходуется поступающая к жидкости энергия. Пока нагреваемая жидкость не кипит, парообразование происходит только с её поверхности. Часть сообщаемой жидкости энергии расходуется на компенсацию потери жидкостью энергии при испарении, а часть — на увеличение внутренней энергии жидкости, в частности средней кинетической энергии молекул, о чём свидетельствует повышение её температуры.

При достижении температуры кипения парообразование происходит уже во всём объёме жидкости. Переход жидкости в газообразное состояние связан с увеличением расстояний между молекулами и соответственно с преодолением притяжения между ними. На совершение работы по преодолению сил притяжения между молекулами и расходуется подводимая к жидкости энергия. Так происходит до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар.

Вот почему температура кипения остаётся постоянной до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар.

Во время кипения увеличивается потенциальная энергия молекул, а их средняя кинетическая энергия остаётся неизменной.

4. Для превращения разных веществ из жидкого состояния в газообразное требуется разная энергия. Эта энергия характеризуется величиной, называемой удельной теплотой парообразования.

Удельной теплотой парообразования называют величину, равную количеству теплоты, которое нужно сообщить веществу массой 1 кг для превращения его из жидкого состояния в газообразное при температуре кипения.

Удельная теплота парообразования обозначается буквой L, её единицей является джоуль на килограмм

Удельная теплота парообразования показывает, на сколько увеличивается внутренняя энергия вещества массой 1 кг при превращении его из жидкого состояния в газообразное без изменения температуры (при температуре кипения).

Значения удельной теплоты парообразования определяются экспериментально. В таблице 18 приведены значения удельной теплоты парообразования некоторых веществ.

Например, удельная теплота парообразования эфира 0,4 • 10⁶ Дж/кг. Это означает, что для превращения 1 кг эфира из жидкого состояния в газообразное при температуре кипения необходимо затратить количество теплоты 0,4 • 10⁶ Дж, или внутренняя энергия 1 кг эфира при превращении из жидкого состояния в газообразное при температуре кипения увеличивается на 0,4 • 10⁶ Дж.

5. Если необходимо превратить в пар при температуре не 1 кг эфира, а 5 кг, то потребуется затратить количество теплоты в 5 раз больше, т. е. 2 • 10⁶ Дж.

Таким образом, чтобы найти количество теплоты Q, которое необходимо сообщить веществу массой т, чтобы превратить его из жидкого состояния в газообразное, необходимо удельную теплоту парообразования L умножить на массу вещества:

Q = Lm.

6. При конденсации пара выделяется некоторое количество теплоты; причём его значение равно значению количества теплоты, полученного жидкостью при парообразовании при той же температуре. Так, если для превращения 1 кг спирта из жидкого состояния в газообразное при температуре кипения 78 °С необходимо затратить количество теплоты 0,9 • 10⁶ Дж, то при конденсации 1 кг паров спирта при этой же температуре выделится количество теплоты 0,9 • 10⁶ Дж. На такое же значение уменьшится внутренняя энергия спирта.

<<< К началу      Окончание >>>