Wrzenie to przejście ze stanu ciekłego w stan gazowy. Dzieje się tak, gdy porcja cieczy poddana działaniu określonego ciśnienia otrzymuje ciepło i osiąga określoną temperaturę.
Ilość ciepła, jaką ciało musi otrzymać, aby całkowicie przekształcić się w parę, zależy od substancji, która je tworzy.
Substancja w stanie ciekłym nie ma określonej postaci, przyjmując kształt pojemnika, który ją zawiera.
Będąc praktycznie niezrozumiałym, przedstawia spójną siłę między tworzącymi ją cząstkami.
Aby przejść do stanu gazowego, substancja musi otrzymać ciepło. Ten wzrost energii sprawi, że cząsteczki będą wibrować z większą intensywnością, zwiększając odległość między nimi.
W ten sposób siła spójności praktycznie nie istnieje. Ciało w tym stanie nie ma określonego kształtu ani objętości.
Gejzery to przykłady wrzenia, które występuje w wodach gruntowych znajdujących się w regionach wulkanicznych. Magma podgrzewa wodę i po osiągnięciu określonej temperatury zaczyna zmieniać stan.
Para zajmuje większą objętość, zwiększając ciśnienie w podziemnej wnęce. W rezultacie mieszanina pary i cieczy jest wypychana na powierzchnię przez małe pęknięcia.
Charakterystyka wrzenia
Ciecz wrze w następujący sposób:
- Utrzymując stałe ciśnienie, temperatura w całym procesie gotowania pozostanie stała.
- Ilość ciepła na jednostkę masy wymagana do całkowitego przekształcenia cieczy w parę nazywana jest utajonym ciepłem parowania. Jego wartość zależy od substancji, z której składa się ciecz.
- Temperatura wrzenia każdej substancji jest dobrze określona i nazywana jest temperaturą wrzenia.
Wskazówka: Kiedy gotujemy jedzenie, dobrym pomysłem jest wyłączenie ogrzewania, gdy woda zacznie się gotować. Ponieważ temperatura pozostaje stała przez cały proces gotowania, czas gotowania będzie taki sam przy dużym lub małym ogniu. W ten sposób oszczędzamy gaz, a środowisko jest wdzięczne.
Ilość ciepła utajonego
Ilość ciepła, jaką ciecz musi otrzymać, aby przekształcić się w parę, zależy od wartości utajonego ciepła parowania i jego masy.
Poniżej przedstawiamy wartość utajonego ciepła parowania niektórych substancji:
Formuła
Aby obliczyć ilość ciepła potrzebnego do zmiany stanu cieczy, używamy następującego wzoru:
Gdzie,
Qv: ilość ciepła (limonka)
m: masa (g)
Lv: utajone ciepło parowania (cal/g)
Przykład:
Ile ciepła potrzeba, aby 100 g etanolu zagotowało się i całkowicie zamieniło się w parę?
Qv = 100. 204 = 204 000 kcal
Temperatura wrzenia
Temperatura, w której ciało ulega wrzeniu, zależy od substancji, z której się składa oraz ciśnienia, jakiemu jest poddawane.
Temperatura wrzenia substancji jest określana w laboratorium. Na przykład temperatura wrzenia wody poddanej działaniu 1 atmosfery wynosi 100°C. Żelazo ma 2800 °C, a wodór - 252,8 °C.
Aby poznać temperaturę przemiany fazowej innych substancji, przeczytaj również temperatura wrzenia.
Im mniejszemu ciśnieniu poddawane jest ciało, tym niższa jest jego temperatura wrzenia. Oznacza to, że w miastach na dużych wysokościach gotowanie jedzenia trwa znacznie dłużej.
Aby szybciej gotować jedzenie, używamy szybkowarów. Ten typ szybkowaru wykorzystuje system uszczelniający, który sprawia, że ciśnienie wewnątrz jest większe niż ciśnienie atmosferyczne.
Wyższe ciśnienie podnosi również temperaturę wrzenia. W przypadku wody gotuje się ona w temperaturze, która może osiągnąć 120 ºC, skracając czas gotowania.
zmiany fazowe
Przejście ze stanu ciekłego do stanu gazowego nazywa się ogólnie odparowanie, ponieważ obejmuje oprócz gotowania dwa inne procesy: odparowanie i ogrzewanie.
Parowanie następuje stopniowo, bez konieczności osiągania określonej temperatury. Z drugiej strony ogrzewanie występuje, gdy umieszczamy ciecz na powierzchni, która ma temperaturę powyżej temperatury wrzenia.
Są jeszcze inne procesy zmiany stanu. Czy oni są:
- Połączenie
- Zestalenie
- Skraplanie lub kondensacja
- Sublimacja
Na poniższym schemacie przedstawiamy trzy stany fizyczne materii oraz odpowiednie zmiany stanu:
Aby dowiedzieć się więcej, przeczytaj też Stany fizyczne wody.
Ćwiczenia
Wróg - 1999
Tekst powinien być wykorzystany do następujących dwóch pytań.
Szybkowar umożliwia gotowanie potraw w wodzie znacznie szybciej niż konwencjonalne szybkowary. Jego pokrywa ma gumową uszczelkę, która nie przepuszcza pary, z wyjątkiem centralnego otworu, na którym spoczywa ciężarek kontrolujący ciśnienie. Podczas użytkowania wewnątrz narasta wysokie ciśnienie. Dla jego bezpiecznej pracy należy zwrócić uwagę na czystość centralnego otworu oraz obecność zaworu bezpieczeństwa, zwykle znajdującego się w pokrywie.
Schemat szybkowaru i wykres fazy wodnej przedstawiono poniżej.
1) Zaletą korzystania z szybkowaru jest szybkość gotowania, a to ze względu na
a) ciśnienie wewnątrz, które jest równe ciśnieniu na zewnątrz.
b) temperatura jego wnętrza, która jest wyższa od temperatury wrzenia wody w miejscu.
c) ilość dodatkowego ciepła, która jest przekazywana na patelnię.
d) ilość pary uwalnianej przez zawór.
e) grubość jego ścianki, która jest większa niż w przypadku zwykłych patelni.
Alternatywa b: w temperaturze wewnętrznej, która jest wyższa od temperatury wrzenia wody w miejscu.
2) Jeśli ze względów ekonomicznych obniżymy ciepło pod szybkowarem, gdy tylko para wyjdzie przez zawór, aby po prostu zachować czas gotowania, czas gotowania
a) będzie większy, bo patelnia „stygnie”.
b) będzie mniejszy, ponieważ zmniejsza utratę wody.
c) będzie większa wraz ze spadkiem ciśnienia.
d) będzie większa wraz ze spadkiem parowania.
e) nie zmieni się, ponieważ temperatura się nie zmienia.
Alternatywa e: nie zostanie zmieniona, ponieważ temperatura się nie zmienia.
