Šiame straipsnyje nagrinėjama sudėtinga vandens paviršiaus įtempimo ir virimo temperatūros priklausomybė nuo temperatūros.
Straipsnyje remiamasi įvairiais moksliniais tyrimais ir teoriniais modeliais, siekiant pateikti išsamų ir suprantamą paaiškinimą pradedantiesiems ir profesionalams.
Aptarsime pagrindines sąvokas, tokias kaip paviršiaus įtempimas, molekulinės jėgos ir virimo temperatūra, taip pat pagrindinius dėsnius ir formules, kuriais remiantis galima apskaičiuoti skysčio virimo temperatūrą, atsižvelgiant į įvairius veiksnius, tokius kaip slėgis ir skysčio sudėtis.
Aptarsime, kodėl vandens virimo temperatūra nėra pastovi ir kaip ją teisingai nustatyti skirtingomis sąlygomis.
Paviršiaus įtempimas
Paviršiaus įtempimas yra reiškinys, atsirandantis dėl molekulinių jėgų, veikiančių skysčio paviršiuje.
Taip pat skaitykite: Temperatūros įtaka garų slėgiui
Šis koeficientas lygus darbui, kurį reikia atlikti skysčio paviršiaus plotui padidinti ploto vienetu.
Paviršiaus įtempimo koeficientą galime žymėti santykiu: σ=.
Skysčio molekulės viduje yra traukiamos į visas puses, o paviršiaus molekulės yra traukiamos tik į skysčio vidų, sukuriant įtempimą paviršiuje.
Šis įtempimas lemia, kad skystis elgiasi tarsi padengtas elastine plėvele.
Temperatūrai kylant, molekulių kinetinė energija didėja, o tai susilpnina tarpmolekulines jėgas.
Taip pat skaitykite: Socialinio darbo metodai priklausomybėms įveikti
Dėl to paviršiaus įtempimas mažėja.
Paviršiaus įtempimas
Paviršiaus įtempimo matavimo metodai
Paviršiaus įtempimo koeficientą galima nustatyti įvairiais metodais, įskaitant žiedo metodą.
Žiedo metodas
Žiedo metodas yra vienas iš būdų nustatyti paviršiaus įtempimo koeficientą.
Šio metodo esmė - matuoti jėgą, reikalingą atplėšti ploną žiedą nuo skysčio paviršiaus.
Taip pat skaitykite: Kaip atpažinti priklausomybę nuo muzikos
Kai žiedas neliečia skysčio, tai jį veikiančią sunkio jėgą kompensuoja pakabos reakcijos jėga.
Žiedui palietus skystį, atsiranda papildoma jėga, kuri pagal formulę yra tiesiai proporcinga lietimosi su skysčiu linijos ilgiui.
Plono žiedo, kurio spindulys yra r, lietimosi su skysčiu dviejų kontūrų ilgiai yra praktiškai vienodi, todėl =2∗2.
Darbe naudojamo žiedo skersmuo 2r = 19.65 mm.
Žiedas šilkiniu siūlu yra pritvirtintas prie dinamometro.
Laboratorinę platforma pakelkite tiek, kad žiedas panirtų į vandenį 1-2 cm gylį.
Stenkitės šią eksperimento dalį atlikti kuo tolydžiau, kad išvengtumėte dideles paklaidas galinčių sukelti stendo vibracijų.
Kaskart pakoreguokite dinamometro priekinę rankenėlę, kad dinamometro svirtis laikytųsi pusiausvyros padėtyje.
Matavimą baikite kuomet žiedas atitrūksta nuo vandens ir užregistruokite dinamometru išmatuotą jėgą.
Tikslesniam jėgos nustatymui jėgą matuokite kelis kartus.
Pakartokite 2-8 punktus.
Atlikite tyrimus temperatūrų ruože nuo kambario temperatūros iki 70°C keičiant temperatūrą po 5°C ir nubraižykite vandens paviršiaus įtempimo koeficiento, apskaičiuoto pagal (4) formulę, priklausomybę nuo temperatūros.
Pateikite darbo išvadas.
Žiedo metodas
Kapiliarumas
Molekulinių jėgų sukeltas reiškinys, kuomet skystis kapiliare pakyla dėl paviršiaus įtempio.
Virimo temperatūra ir temperatūra
Skysčio virimo temperatūra yra vienas iš pagrindinių termodinaminių parametrų, apibūdinančių medžiagos savybes.
Jos žinojimas yra būtinas daugelyje inžinerijos sričių, pradedant chemijos pramone ir baigiant maisto gamyba.
Virimas yra procesas, kurio metu skystis pereina į dujinę būseną.
Virimo temperatūra: Temperatūra, kurioje skysčio garų slėgis tampa lygus aplinkos slėgiui.
Garų slėgis: Slėgis, kurį sukuria skysčio garai uždaroje sistemoje.
Normali virimo temperatūra: Virimo temperatūra esant standartiniam atmosferos slėgiui (101,325 kPa arba 1 atm).
Absoliutus nulis: Žemiausia įmanoma temperatūra, kurioje sustoja bet koks atomų ir molekulių judėjimas ir nutrūksta šiluminis spinduliavimas.
Skysčio tekėjimo lygtys
Skysčio tekėjimas gali būti aprašytas dviem pagrindiniais metodais: Lagranžo ir Oilerio.
- Lagranžo metodas: Stebimas atskirų skysčio dalelių judėjimas. Pagal Lagranžo metodą, dx, dy ir dz yra skysčio dalelių nueito kelio projekcijos atitinkamose ašyse, o greičio projekcijos šiose ašyse bus aprašomos diferencialinėmis lygtimis.
- Oilerio metodas: Stebimas skysčio savybių (slėgio, greičio, tankio) kitimas erdvės taškuose.
p - slėgis;
ρ - tankis;
v - greitis;
g - laisvojo kritimo pagreitis;
z - aukštis.
Ši lygtis teigia, kad skysčio slėgio, kinetinės energijos ir potencinės energijos suma yra pastovi išilgai srovės linijos.
Virimo temperatūros priklausomybė nuo slėgio: Clausius-Clapeyron lygtis
Virimo temperatūra priklauso nuo aplinkos slėgio.
p1 ir p2 - slėgiai;
T1 ir T2 - atitinkamos virimo temperatūros (Kelvinais);
ΔHvap - garinimo entalpija;
R - idealiųjų dujų konstanta (8.314 J/(mol·K)).
Ši lygtis leidžia apskaičiuoti virimo temperatūrą esant kitokiam slėgiui, jei žinoma virimo temperatūra esant vienam slėgiui ir garinimo entalpija.
Vandens virimo temperatūra: praktiniai aspektai
Vandens virimo temperatūra yra plačiai naudojamas orientyras. Daugelis mano, kad vanduo verda 100°C temperatūroje. Tačiau tai tiesa tik esant standartiniam atmosferos slėgiui.
Aukštai kalnuose, kur atmosferos slėgis yra mažesnis, vanduo verda žemesnėje temperatūroje.
Pavyzdžiui, Everesto viršūnėje vanduo gali virti apie 68°C temperatūroje.
Ištirpę druskos ar kiti priedai taip pat gali paveikti vandens virimo temperatūrą.
Paprastai, ištirpę priedai padidina virimo temperatūrą.
Vandens savybės priklausomai nuo temperatūros
Temperatūros matavimo vienetai
Svarbu atskirti skirtingus temperatūros matavimo vienetus:
- Celsijaus (°C): 0°C yra vandens užšalimo temperatūra, o 100°C yra vandens virimo temperatūra (esant standartiniam slėgiui).
- Farenheito (°F): Vanduo užšąla 32°F temperatūroje, o verda 212°F temperatūroje.
- Kelvinas (K): SI sistemos temperatūros matavimo vienetas. 0 K yra absoliutus nulis.
Norint konvertuoti temperatūrą iš vieno vieneto į kitą, naudojamos šios formulės:
tags: #garu #priklausomybe #nuo #koncentracijos