Alle kender billedet: Der står en gryde med vand på komfuret på bålet. Vand fra kulde bliver gradvist varmt, så de første bobler dukker op på overfladen, og snart er det hele lystigt og syder. Hvad er varmen fra vands fordampning? Nogle af os husker fra skolens læseplan, at temperaturen af vand ved naturligt atmosfærisk tryk ikke må overstige 100 °C. Og de, der ikke husker det eller ikke tror, kan bruge det passende termometer og sørge for at overholde sikkerhedsforanst altninger.
Men hvordan kan det være? Ilden brænder jo stadig under gryden, den afgiver sin energi til væsken, og hvor bliver den af, hvis den ikke opvarmer vandet? Svar: Energi bruges til at omdanne vand til damp.
Hvor bliver energien af
I det almindelige liv er vi vant til de tre tilstande af materien omkring os: fast, flydende og gasser. I fast tilstand er molekylerne stift fikseret i krystalgitteret. Men dette betyder ikke deres fuldstændige immobilitet, ved enhver temperatur, så længe det er mindst en grad højere end -273 ° C (dette er absolut nul), vibrerer molekylerne. Desuden afhænger vibrationsamplituden af temperaturen. Ved opvarmning overføres energipartikler af et stof, og disse kaotiske bevægelser bliver mere intense, og når så en sådan kraft i et bestemt øjeblik, at molekylerne forlader gitterets reder - stoffet bliver til en væske.
I flydende tilstand er molekylerne tæt beslægtede med hinanden af tiltrækningskraften, selvom de ikke er fikseret på et bestemt punkt i rummet. Ved yderligere ophobning af varme fra stoffet bliver de kaotiske vibrationer i en del af molekylerne så store, at molekylernes tiltrækningskraft overvindes, og de flyver fra hinanden. Stoffets temperatur holder op med at stige, al energi overføres nu til næste og næste parti partikler, og så trin for trin fylder alt vandet fra gryden køkkenet i form af damp.
Hvert stof kræver en vis mængde energi for at udføre denne proces. Fordampningsvarmen af vand er ligesom andre væsker begrænset og har specifikke værdier.
I hvilke enheder måles
Enhver energi (selv bevægelse, selv varme) måles i joule. Joule (J) er opkaldt efter den berømte videnskabsmand James Joule. Numerisk kan en energi på 1 J opnås, hvis et bestemt legeme skubbes i en afstand af 1 meter med en kraft på 1 Newton.
Tidligere brugte de et begreb som "kalorie" til at måle varme. Det blev antaget, at varme er sådan et fysisk stof, der kan strømme ind eller ud af enhver krop. Jo mere det "lækkede" ind i den fysiske krop, jo varmere er det. I gamle lærebøger kan du stadig finde denne fysiske mængde. Men det er ikke svært at konvertere det til joule, det er nok at gange med 4,19, Den energi, der kræves for at omdanne væsker til gasser, kaldes den specifikke fordampningsvarme. Men hvordan beregner man det? Det er én ting at forvandle et reagensglas med vand til damp, og en anden ting at forvandle en enorm skibs dampmaskinetank.
Derfor, for eksempel for H2O, arbejder de i varmeteknik med begrebet "specifik fordampningsvarme af vand" (J / kg - måleenhed). Og nøgleordet her er "specifikt". Det betragtes som den mængde energi, der er nødvendig for at omdanne 1 kg flydende stof til damp.
Værdien er angivet med det latinske bogstav L. Værdien er målt i joule pr. 1 kg.
Hvor meget energi kræver vand
Den specifikke varme ved fordampning af vand måles som følger: mængden af N hældes i beholderen, bringes i kog. Den energi, der bruges på fordampning af en liter vand, vil være den ønskede værdi.
Forskerne blev lettere overraskede, når de målte, hvad den specifikke varme for fordampning af vand er. For at blive til en gas kræver vand mere energi end alle almindelige væsker på Jorden: hele linjen af alkoholer, flydende gasser og endda mere end metaller som kviksølv og bly.
Så fordampningsvarmen af vand viste sig at være 2,26 mJ/kg. Til sammenligning:
- for kviksølv - 0,282 mJ/kg;
- bly har 0,855 mJ/kg.
Hvad hvis det er omvendt?
Hvad sker der, hvis du vender processen om og får væsken til at kondensere? Ikke noget særligt, der er en bekræftelse af loven om bevarelse af energi: når man kondenserer enaf et kilogram væske fra damp, frigives præcis den samme mængde varme, som der skal til for at omdanne den til damp igen. Derfor findes udtrykket "specifik fordampnings- og kondensationsvarme" oftere i referencetabeller.
Det faktum, at varme absorberes under fordampning, bruges i øvrigt med succes i husholdnings- og industriapparater til at skabe kunstig kulde.
