Mọi người đã quen thuộc với hình ảnh: có một nồi nước trên bếp lửa. Nước từ lạnh dần trở nên nóng, vì vậy những bong bóng đầu tiên xuất hiện trên bề mặt của nó, và ngay sau đó tất cả chúng đều sôi sục. Nhiệt hóa hơi của nước là gì? Một số người trong chúng ta nhớ từ chương trình học ở trường rằng nhiệt độ của nước ở áp suất khí quyển tự nhiên không được vượt quá 100 ° C. Và những ai không nhớ hoặc không tin có thể sử dụng nhiệt kế thích hợp và đảm bảo, tuân thủ các biện pháp an toàn.
Nhưng làm thế nào điều này có thể được? Sau cùng, ngọn lửa vẫn cháy dưới chảo, nó nhường cơ năng cho chất lỏng, và nếu không đun nóng nước thì nó sẽ đi đâu? Trả lời: Năng lượng được sử dụng để biến nước thành hơi nước.
Năng lượng đi về đâu
Trong cuộc sống bình thường, chúng ta đã quen với ba trạng thái của vật chất xung quanh chúng ta: rắn, lỏng và khí. Ở trạng thái rắn, các phân tử cố định cứng trong mạng tinh thể. Nhưng điều này không có nghĩa là chúng bất động hoàn toàn, ở bất kỳ nhiệt độ nào, miễn là cao hơn -273 ° C ít nhất một độ (đây là độ không tuyệt đối), các phân tử sẽ dao động. Hơn nữa, biên độ dao động phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi đun nóng, năng lượng được truyềncác hạt của một chất, và những chuyển động hỗn loạn này trở nên dữ dội hơn, và sau đó đạt đến một lực đến mức các phân tử rời khỏi tổ của mạng tinh thể - chất này trở thành chất lỏng.
Ở trạng thái lỏng, các phân tử liên quan chặt chẽ với nhau bằng lực hút, mặc dù chúng không cố định tại một điểm nhất định trong không gian. Với sự tích tụ thêm nhiệt của chất, dao động hỗn loạn của một phần của các phân tử trở nên lớn đến mức lực hút của các phân tử vào nhau bị vượt qua và chúng bay ra xa nhau. Nhiệt độ của chất ngừng tăng lên, tất cả năng lượng bây giờ được chuyển sang các lô hạt tiếp theo và tiếp theo, và do đó, từng bước, tất cả nước từ chảo sẽ tràn vào bếp dưới dạng hơi nước.
Mỗi chất cần một lượng năng lượng nhất định để thực hiện quá trình này. Nhiệt hóa hơi của nước, giống như các chất lỏng khác, là hữu hạn và có các giá trị cụ thể.
Được đo bằng đơn vị nào
Bất kỳ năng lượng nào (chuyển động đều, thậm chí là nhiệt) đều được đo bằng jun. Joule (J) được đặt theo tên của nhà khoa học nổi tiếng James Joule. Về mặt số học, năng lượng 1 J có thể thu được nếu đẩy một vật thể nào đó ở khoảng cách 1 mét với lực 1 Newton.
Trước đây, để đo nhiệt, họ sử dụng một khái niệm như "calo". Người ta tin rằng nhiệt là một chất vật lý có thể chảy vào hoặc ra khỏi bất kỳ cơ thể nào. Nó càng "rò rỉ" vào cơ thể vật chất, nó càng nóng. Trong sách giáo khoa cũ, bạn vẫn có thể tìm thấy đại lượng vật lý này. Nhưng không khó để chuyển nó thành jun, chỉ cần nhân với 4 là đủ,19.
Năng lượng cần thiết để chuyển chất lỏng thành chất khí được gọi là nhiệt dung riêng của quá trình hóa hơi. Nhưng làm thế nào để tính toán nó? Đó là một việc để biến một ống nghiệm nước thành hơi nước và một việc khác là biến một thùng máy hơi nước khổng lồ của một con tàu lớn.
Vì vậy, ví dụ, đối với H2O, trong kỹ thuật nhiệt, chúng hoạt động với khái niệm "nhiệt riêng của quá trình hóa hơi nước" (J / kg - đơn vị đo). Và từ khóa ở đây là "cụ thể". Nó được coi là lượng năng lượng cần thiết để biến 1 kg chất lỏng thành hơi.
Giá trị được biểu thị bằng chữ cái Latinh L. Giá trị được tính bằng jun trên 1 kg.
Nước cần bao nhiêu năng lượng
Nhiệt hóa hơi riêng của nước được đo như sau: một lượng N cho vào bình, đun sôi. Năng lượng dành cho việc hóa hơi một lít nước sẽ là giá trị mong muốn.
Đo nhiệt độ hóa hơi riêng của nước là bao nhiêu, các nhà khoa học hơi ngạc nhiên. Để biến thành khí, nước cần nhiều năng lượng hơn tất cả các chất lỏng phổ biến trên Trái đất: toàn bộ dòng rượu, khí hóa lỏng và thậm chí nhiều hơn kim loại như thủy ngân và chì.
Vì vậy, nhiệt hóa hơi của nước là 2,26 mJ / kg. Để so sánh:
- đối với thủy ngân - 0,282 mJ / kg;
- chì có 0,855 mJ / kg.
Nếu ngược lại thì sao?
Điều gì xảy ra nếu bạn đảo ngược quá trình, làm cho chất lỏng ngưng tụ? Không có gì đặc biệt, có một sự khẳng định của định luật bảo toàn cơ năng: khi ngưng tụ mộtcủa một kilôgam chất lỏng từ hơi nước, nhiệt lượng được giải phóng đúng bằng lượng nhiệt cần thiết để biến nó trở lại thành hơi. Do đó, thuật ngữ "nhiệt riêng của hóa hơi và ngưng tụ" thường được tìm thấy trong các bảng tham chiếu.
Nhân tiện, thực tế là nhiệt được hấp thụ trong quá trình bay hơi được sử dụng thành công trong các thiết bị gia dụng và công nghiệp để tạo ra lạnh nhân tạo.
