Кипение – это переход водянистого вещества в газообразное состояние. Процесс сопровождается образованием пара и происходит, в своё время достигается определенная температура.
Испарение может происходить при хоть какой степени нагрева, тогда ведь как вода закипает лишь хоть достижении 100 °C при обычном атмосферном давлении. Но в вакууме вода тоже бурлит. Начинается это ранее, чем в обыденных критериях.
О том, какова температура кипения воды в вакууме, читайте в статье.
Что считать вакуумом?
Слово «вакуум» значит абсолютную пустоту, либо место, свободное от вещества. В своё время нет вещества, нечему и кипеть.
В науке и технике почти ним соображают место, где давление существенно ниже атмосферного.
Аспектом глубины вакуума является степень разрежения. Она определяется отношением давления в объеме к величине атмосферного. Единица измерения, принятая интернациональной системой мер – Паскаль, но используются и остальные.
Обычное атмосферное давление, измеренное на уровне моря, принято равным 760 мм ртутного столба, либо 101325 Па. К примеру, разрежение, при котором давление равно 100 Па, считается низким, 0,00001 Па – высочайшим.
Как бурлит H2O в таковых критериях?
В любом сосуде, заполненном водой, постоянно находятся частицы воздуха. Они остаются на микроскопичных трещинках, имеющихся на стенах емкости. Как мере нагрева пузырьки растут, и стают видимыми невооруженным взором, в особенности на стенах сосуда и его деньке. На самом деле, это капли насыщенного пара, растворенные в воде.
На определенном шаге пузырьки почти действием силы Архимеда начинают выталкиваться наружу. Вода кипит, но еще не бурлит. Это соединено с тем, что нагрев происходит неравномерно.
В своё время температура на деньке сосуда уже достигнула 100 °C, ай на данной поверхности воды ещё нет, сила поверхностного натяжения и атмосферное давление препятствуют выходу частиц за границы емкости. Они ворачиваются вспять, теряя температуру.
В своё время степень нагрева поверхностного и придонного слоя выравнивается, вещество закипает. В вакууме частичкам {легче} покинуть размер сосуда. Этому препятствует лишь поверхностное натяжение, потому кипение начинается при наиболее низкой температуре.
Почему может кипеть при отрицательных температурных значениях?
В своё время среда разрежена, вода закипает ранее. Кипение начнется, как разрежение достигнет величины, при которой температура кипения становится меньше температуры окружающей среды.
Ниже в таблице приведены округлые данные зависимости температуры кипения от давления.
| Давление, Pa | Температура кипения воды | ||
| °C | °F | °K | |
| 101 325 | 100 | 212 | 373 |
| 84 660 | 95 | 205 | 368 |
| 70 060 | 90 | 194 | 363 |
| 47 340 | 80 | 176 | 353 |
| 31 550 | 70 | 158 | 343 |
| 19 900 | 60 | 140 | 333 |
| 12 300 | 50 | 122 | 323 |
| 7 350 | 40 | 104 | 313 |
| 4 230 | 30 | 86 | 303 |
| 3 380 | 27 | 80 | 300 |
| 3 048 | 25 | 76 | 298 |
| 2 710 | 22 | 72 | 295 |
| 2 370 | 20 | 69 | 293 |
| Два 030 | 18 | 64 | 291 |
| 1 670 | 15 | 59 | 288 |
| 1 350 | 12 | 53 | 285 |
| 1 010 | 7 | 45 | 280 |
| 605 | 0 | 32 | 273 |
| 340 | -6 | 21 | 267 |
| 170 | -15 | 6 | 258 |
| 35 | -31 | -24 | 242 |
| 0,16 | -47 | -35 | 226 |
| 0,3 | -51 | -60 | 222 |
| 0,03 | -56 | -70 | 217 |
Вода, отдавая пар, остывает. Он конденсируется и ворачивается назад в жидкое состояние. При предстоящей откачке воздуха разрежение становится таковым, что H2O одномоментно вскипает.
Температура снижается до отрицательной, водяной пар кристаллизуется, образуя лед. Так как это сопровождается повышением размера, образованию льда препятствует наружное давление.
Чем оно меньше, тем ранее появляется лед. Потому, даже при низком разрежении вода безизбежно перевоплотится в пар, потом в лед.
Как стремительно закипает?
Все может зависеть от степени разрежения. При недостаточной откачке воздуха прохладная вода кипеть {не будет}.
Как его станет меньше, она начнет перебегать в паровую фазу.
Происходить это будет долгое время весьза конденсации. На теоретическом уровне можно достигнуть динамического равновесия, в своё время скорость испарения и скорость конденсации водяного пара равны.
При высочайшем разрежении закипание наступит фактически одномоментно. Потом пар кристаллизируется весьза снижения температуры до отрицательного значения. Данный процесс тоже не займет много времени. Теплопроводимость пара существенно выше, чем у воды, остывает он резвее.
Полезное видео
Наглядно кипение воды в вакууме представлено в видео:
Заключение
Исследования поведения воды в критериях разреженного воздуха весьма важны. Например, в освоении галлактического места. Там процессы происходят в безвоздушной среде, атмосфера как такая отсутствует. Есть и остальные области деятельности человека, где без таковых познаний не обойтись.